基于DSP的探地雷达系统的应用研究

【摘要】：DSP芯片(Digital Signal Processor),即数字信号处理器,是一种适合于进行实时数字信号处理运算的微处理器,其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。随着对地下物体或状况探测以及对建筑物质量检测和维护工作的增加,探地雷达技术的应用越来越广。如何能够提高雷达探测的快速性、准确性显得尤为重要。本论文基于DSP控制基础上对探地雷达系统进行研究,并在实验室环境下初步显示了DSP芯片在信号采集和高速实时处理方面的优点,得到了较好的实验结果。 整个雷达系统分为三大部分:信号发射和接收模块、数据采集模块、数据处理模块。 在信号发射模块里,主要工作是进行硬件方面的设计和调整,克服原有系统功率过小,检测信号过弱而不利于采集处理的缺点,提高整个系统发射信号的功率。 在数据采集模块里,本论文提出用DSP代替传统的MCU进行数据采集控制。作为一种具有哈佛结构的微处理器,DSP在数据实时和高速处理方面的优势是MCU无法比拟的。本文采用的是TI公司的TMS320VC5416系列DSP芯片,基于CCS集成环境下对数据的采集进行控制,并通过USB接口将数据传到PC上进行后期处理。 对于雷达信号的处理有很多种,本文中将现在在其他领域如图像降噪、图像压缩等方面使用比较多的小波包算法引用到对雷达返回信号的处理中来,并且基于信号能量的基础上利用小波包进行特征向量的提取,利用MATLAB工具的强大功能,实现系统数据的小波包处理,并利用带动量法和学习率自适应调整策略的BP神经网络对数据进行分类,以判断是否探测到地下的金属物体。