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基于DSP28335的高炉雷达信号处理平台的研制
摘要：
本文基于DSP技术，研制了一款高炉雷达信号处理平台。该平台采用了基于TI公司DSP28335芯片的设计方案，在软、硬件结合的基础上实现了高精度、高性能的雷达信号采集、预处理和后处理功能。
关键词：DSP28335、高炉雷达信号、信号处理平台、软硬件结合
一、引言
高炉雷达信号处理平台是一种基于雷达技术的炉温测量方案，其主要作用是通过雷达发射和接收信号，测量高炉内部的温度分布情况，从而实现对高炉的实时监测和控制。一般情况下，高炉雷达信号处理平台需要具备高精确度、高可靠性、高实时性和高适应性的特点，以满足实际应用的需求。
在设计高炉雷达信号处理平台时，需要考虑到雷达信号采集、前处理和后处理等多个方面的问题。其中，信号采集和前处理模块的设计对于系统的稳定性和准确性有着至关重要的作用。因此，本文采用了基于DSP28335芯片的设计方案，结合软、硬件实现了高炉雷达信号处理平台的功能，实现了高精度、高性能的信号采集、前处理和后处理功能。本文主要介绍该平台的设计思路和实现过程，进一步验证了基于DSP技术的高炉雷达信号处理平台的可行性和有效性。
二、高炉雷达信号处理平台的设计基础
2.1雷达信号的基本原理
雷达信号是指通过无线电波与物体反射形成的信号，主要用于距离测量和目标识别。雷达信号的基本原理是利用电磁波在空气或其他介质中传播的特性，通过向目标发射电磁波，然后接收反射回来的电磁波，从而测量距离和方位信息。
2.2DSP28335芯片的技术特点
DSP28335芯片是TI公司推出的一款高性能数字信号处理芯片，采用了C28x内核和F2833x外设，具有高速、高精度、低功耗等特点，被广泛应用于汽车控制、工业自动化、医疗设备、通信设备等领域。
DSP28335芯片的主要性能指标如下：
1）CPU频率：150MHz
2）存储器：512KB闪存、68KBRAM
3）通信接口：CAN、SPI、SCI、I2C
4）模拟输入输出：12位ADC、2个模拟比较器和6个PWM通道。
2.3高炉雷达信号处理平台的设计流程
高炉雷达信号处理平台的设计流程如下图所示：
信号采集模块-将目标反射的雷达信号采集到DSP28335芯片中；
信号前处理模块-对采集到的信号进行预处理和滤波，以减少误差和噪声；
信号后处理模块-对预处理后的信号进行算法处理和特征提取，实现对高炉温度分布的测量和控制；
输出显示模块-将测量结果以图像或文字形式输出显示。
三、设计实现
3.1硬件设计
本文采用了基于DSP28335芯片的硬件设计方案，主要包括信号采集和控制模块、信号前处理模块、信号后处理模块和输出显示模块四个模块。其中，信号采集和控制模块主要包含了微波信号源、混频器、功率放大器、全向天线和DSP28335芯片，如图1所示。
图1DSP28335芯片电路连接图
信号前处理模块主要采用了FIR滤波算法，对采集到的雷达信号进行滤波和预处理操作。图2给出了滤波系统的主要电路连接图。
图2FIR滤波系统电路连接图
信号后处理模块主要采用了模式识别算法和神经网络算法实现对高炉温度分布的测量和控制。输出显示模块主要采用了LCD液晶屏实现对测量结果的显示和可视化操作。
3.2软件设计
本文采用了CodeComposerStudio软件和MATLAB软件实现了高炉雷达信号处理平台的软件设计。CodeComposerStudio软件主要实现了信号采集、控制和前处理等功能，MATLAB软件主要实现了信号后处理和特征提取等功能。其中，信号采集和前处理的主要源码如下：
信号采集：
intget_radar_data(int*sdata,intnsample)
{
inti=0;
for(i=0;i<nsample;i++)
{
while((SpibRegs.SPISTS.bit.BUFFULL_FLAG==0));
sdata[i]=SpibRegs.SPIDAT;
SpibRegs.SPIDAT=0xFFFFFFFF;
}
return1;
}
信号前处理：
voidfir(float*data,intnumtaps,float*coeff,intnumsamples,float*y)
{
inti=0,j=0;
floatp=0.0;
for(i=0;i<numsamples;i++)
{
for(j=0,p=0.0;j<=numtaps-1;j++)
{
if(i-j>=0)
{
p+=data[i-j]*coeff[j];
}
}
y[i]=p;
}
}
四、实验结果
本文采用了高炉模拟器进行了实验验证，结果表明本文设计的高炉雷达信号处理平台能够实现对高炉内部温度分布的测量和控制，并具有高精度、高可靠性和高实时性等特点。如图3和图4所示，该平