数字信号处理系统在Ku波段微波波高/潮位计中的应用研究

论文摘要

21世纪是人类开发利用海洋的世纪,海洋的开发离不开对它的探测,海洋波高和潮位就是海洋勘探的两个主要内容。1999—2000年,华东师范大学电子系开展了国家863海洋818课题的研究,并研制成Ku波段Doppler相检雷达波高/潮位探测系统,该系统一方面根据反射回波的Doppler频率变化来判断海平面的变化,确定波浪高度;一方面根据三角波测距原理来测量潮位的变化。此系统可以在岸载或船载情况下实现波高和潮位的测量。 本论文则是对该系统在硬件和软件方面的一个改造。在硬件部分,引入基于通用数字信号处理芯片DSP的数据采集系统,量化回波信号,并通过RS-232串口通信方式和主机通信,传送主机的控制信号与采集到的数字信号;在软件部分,设计了UART方式通信例程、DSP数据采样控制模块和波高/潮位反演算法,并提出了船载情况下的校正方案。 本文重点阐述了基于DSP的数据采集系统的原理与设计方案。本系统选用TI公司的TMS320C5416DSP芯片为核心,该芯片的主频可达160MHz,外接AD922 1、TL16C752B和MAX3160等芯片,完成数据采集与同主机的数据交换功能。整个系统的软件是基于Windows操作系统,DSP部分编程是采用TI的开发平台CCS完成。本文用数学工具软件MatLab根据海浪的运动规律,模拟了雷达回波信号,并通过图表方式详细阐述了数据处理方法和结果。

论文目录

• 第一章 前言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 DSP应用系统
• 1.3 本文的主要内容及结构安排
• 第二章 海浪的相关知识
• 2.1 海水波动的分类
• 2.2 海洋学中海浪波高的定义
• 2.3 海浪的统计特征
• 2.4 海浪分布与海浪谱
• 第三章 KU波段船载浪潮仪测量的理论基础及系统设计
• 3.1 波高测量原理
• 3.2 潮位测量基本原理
• 3.3 船载测量校准原理
• 3.4 数字信号处理—离散傅立叶变换
• 3.5 系统设计
• 3.6 系统的参数选择
• 3.7 总结
• 第四章 基于DSP的数据采集系统的方案设计
• 4.1 基于TMS320C5416DSP的数据采集系统设计方案
• 4.2 TMS320C54XDSP的软件开发工具
• 4.3 总结
• 第五章 软件设计
• 5.1 主要函数原型说明
• 5.2 软件编程思想
• 5.3 仿真结果
• 第六章 总结与展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢