DSP實現的水聲應答機信號處理

摘 要：利用TMS320VC5509A為核心的DSP處理硬件，通過軟件實現自適應Notch濾波和瞬時頻率序列方差檢測（VIRD）運算，在較低信噪比使用條件下完成對單頻測距信號的可靠檢測和判定。以此為基礎的水聲應答機經淺海使用驗證，可靠完成應答測距，滿足研制要求。

關鍵詞：TMS320VC5509A Notch濾波 VIFD檢測

中圖分類號：TB565 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0029-01

在水聲測量領域，早期的水聲應答機采用單片機實現對水聲測距信號的檢測，限于資源和運算速度等條件，只能對信號做簡單的鑒頻鑒寬處理，惡劣水文條件下精度和可靠性都不甚理想。隨著低功耗DSP器件的不斷推出，可以在應答機中對水聲信號做更為復雜精細的處理，從而提高測距可靠性和水文環境適應性[1]。

1 DSP工作電路硬件設計

TMS320VC 5509A（以下簡稱5509A）是德州儀器（TI）公司針對低功耗應用推出的一款低功耗高性能DSP，支持豐富的外設接口，最高支持200 MHz的時鐘頻率，片內具有雙乘累加器，具有高達400 MIPS的處理能力，是一款具有較高性價比的低功耗DSP芯片[2～3]（圖1）。

DSP工作電路是在MCU值班電路主控之下獨立實現水聲單頻測距脈沖檢測判別的硬軟件系統。以5509A為核心的DSP工作電路硬件結構如圖1所示，包括DSP、ADC、FLASH、受控電源和JTAG等外圍器件。其中，DSP實現水聲測距信號處理，ADC采用微功耗芯片ADS8326，通過和DSP無縫連接的SPI接口以簡化接口邏輯設計。為進一步降低系統功耗，DSP工作電路的電源設計成受值班電路程序控制，只有確切接收到測距工作指令以后，才將DSP系統電路上電啟動。通過值班電路下載到DSP的數據處理控制參數和DSP上傳到值班電路的回復指令都通過IIC通信鏈路來實現。

2 DSP工作電路軟件設計

3 應用情況及結論

以低功耗DSP5509A硬件為基礎，通過軟件實現了LMS自適應Notch濾波和瞬時頻率序列方差檢測，在較低信噪比的條件下實現了對單頻脈沖水聲測距信號的可靠檢測。以此為基礎的水聲應答機經過淺海使用環境的檢驗，能可靠完成應答測距，滿足研制和使用要求。

參考文獻

[1] 張光普.長基線水聲導航系統收發機硬件電路設計[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2004.

[2] 張偉偉，薛模根，袁魏華.基于DSP和USB2.0的高速偏振圖像采集處理系統[J].電子技術應用，2008（9）：54-56.

[3] 徐林杰，楊三勝.TMS320VC5509A的I2C總線應用研究[J].艦船電子工程，2011，31（3）：101-104.

[4] 嚴鵬，楊振，許偉杰.自適應Notch濾波器的FPGA實現[J].聲學技術，2008，27（2）：275-278.

[5] 魏振坤，馮海泓，黃敏燕，等.瞬時頻率方差檢測器的實際性能分析[J].聲學技術，2010，29（5）：533-537.