基于高速DSP技术的微地形实时探测研究

【摘要】： 大洋钴结壳资源是21世纪最具有商业开采价值的战略资源,无论从经济效益还是从维护国家海洋权益的角度来看,开发海底富钴结壳等矿产资源对我国都具有十分重要意义。而如何实现对采矿车前方微地形的实时探测则是富钴结壳优化采集过程中的关键。 结合摆动式单探头单波束超声探测技术,本文提出了一种基于TMS320C6416(主频为1GHz)通用DSP的微地形实时探测解决方案,并建立了相应的软、硬件平台。该方案采用DSP/BIOS实时内核,利用互相关信号处理技术,结合本课题组建立的最优切削深度模型,实现了三维地形的实时显示和最优切削深度计算。 硬件平台由水下超声探测装置、高速信号采集卡、DSP核心处理模块、PC四部分组成。通过数据采集卡将超声探测装置的发射波和回波信号转换成数字信号,送到高速DSP中进行处理,最后将处理好的DEM数据通过异步串行通讯接口(UART)上传到PC机上,实现地形的三维显示。 基于DSP/BIOS实时内核,本文提出一种EDMA、PIP与DSP协同的多线程调度策略,解决了同步信号接收,数据采集,数据处理,数据上传等多线程调度的关键问题。并且通过规范化程序接口,使所设计的DSP算法不直接与底层硬件交互,极大的提高了软件的可复用性,便于系统的集成。本文还研究了DSP编程中的软件优化方法,对系统关键代码进行了手工优化,极大地提高了代码执行效率。另外,由于本系统是一个独立的脱机系统,本文对如何固化代码实现自举运行作了详细地阐述。 本文设计的所有硬件模块和程序代码都经过实际调试,能达到高速、稳定的运行效果,其精度和实时性均达到设计要求。