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雷达式生命探测仪的信号处理系统设计消费电

发布时间:2019-11-30 09:13:39

雷达式生命探测仪的信号处理系统设计 - 消费电子 - 电子工程

初始化是设定系统工作状态的重要步骤,只有正确进行初始化,才能保证芯片的正确运行。系统初始化包括DSP的McBSP初始化和AD7707的初始化两个部分。

DSP上电复位以后各寄存器都处于一个预先确定的数值状态。上电时刻,系统上电复位,寄存器复位到初试值。McBSP通过3个16位寄存器SPCRl(串行口接收控制寄存器1)、SPCR2(串行口接收控制寄存器2)、PCR(引脚控制寄存器)来配置。接收和发送操作的各种参数通过接收和发送控制寄存器RCRl(接收控制寄存器1)、RCR2(接收控制寄存器2)、XCRl(发送控制寄存器1)、XCR2(发送控制寄存器2)。

AD7707的初始化主要是完成各寄存器的初始化。包括设定输入信号通道、信号采样频率、采样增益、输入时钟源等。

3.3 数字信号处理流程

数字信号处理分为两个大的模块,一路经小波变换后对信号做时域处理;另一路根据回波信号的特征,设计各种数字信号处理算法,并在软件程序设置合适的门限值,根据门限软件来完成人体有/无、动/静、数量等状态信息的识别,并做频域处理。

对于数字信号处理部分,先设计一低通滤波器去除高频干扰信号(截止频率要高于人体运动的频率,一般设置为50 Hz),通过小波变换的小波分解提取出低频通道的有用信号(呼吸、心跳信号),而高频通道分解出来的信号一般是系统噪声,采用直接置零的方法将其去除,然后再进行小波重构,恢复低频通道分解的呼吸、心跳信号,并将其在界面上进行实时的时域波形显示,其时域处理流程如图5所示。对于人体运动的信号由于其频率大约在15~35 Hz之间,信号经过低通滤波器之后,直接对其进行傅里叶变换,取模;对于人体的呼吸信号,它的频率一般小于2 Hz,因此对信号使用小波变换处理后,采用较低的采样频率,然后进行积累抽样、FFT、取模;根据实验,如果人体处于静止状态,其呼吸路与体动路的信号能量比在1.5~20之间,如果处于运动状态,呼吸路与体动路的信号能量比则在O.1~0.6之间,所以选择γ=1作为判断人体动静状态的门限阈值,如果两路信号的能量比值γ 1为静止或无人状态,γ 1为运动状态,并实时显示频域;如果γ 1,则对信号进行谐波频率的估计。在X波段,人体呼吸和心跳的多普勒频率大约在O.2~1 Hz范围内,如果谐波频率估计值f在O.2~1之间,为有人静止状态,反之为无人状态,并实时显示频域;在判定为有人之后,进一步用维格纳分布和统计模式识别的方法对人体的数量进行确定,实时显示频域和维格纳分布。整个过程如图6所示。

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