AT89S52单片机DSP雷达测速仪数字信号处理系统的设计(2)

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5.3 基于AR模型的Burg算法 28

结论 37

参考文献 38

致谢 39

1 绪论

1.1 课题的背景与研究意义

随着我国经济社会的快速发展,各种车辆和高速公路与日俱增,已经成为人们生活中不可缺少的主要交通出行方式,由于超速超载或司机疏忽驾驶带来的道路交通事故也时有发生,这对交管部门的要求越来越高。因此,控制交通流量和限制超速超载已经成为我国交通监管实时监测系统的重要内容,如何准确检测超速车辆成为交管部门确保交通安全的主要手段。测速的方法很多,常用的有超声波测速、微波雷达测速和激光测速,其中雷达测速在公路交通中应用最为广泛。

车辆超速执法使用的车速检测装置需要依法进行计量检定,该检定工作也需要研究建立计量标准。目前天津市车速检测计量标准还是空白,为实现城市交通的现代化和可持续发展目标,研究建立车速检测计量标准迫在眉睫。为了有效控制超速行驶,各地公安交通管理部门都在建设交通流量控制和车辆速度限制监测系统,大量使用车速检测装置来实时监控车辆的行驶速度,以消除安全隐患。车速检测问题已经成为解决城市交通安全问题的重要措施。天津市目前己经初步建立了交通流量控制和车辆速度限制检测系统,车速检测装置己经开始安装使用。为了确保车速检测量值的准确,急需解决车速检测装置的计量校准和量值溯源问题。

本项目通过深入研究雷达测速系统的工作原理,根据多普勒效应,围绕DSP信号处理谱估计算法,完成对系统软硬件结构的设计。本课题设计的雷达测速仪测量系统准确、快速、方便。可以有效地提高分辨率,达到快速、准确的检测目的。

通过对雷达测速仪的研究,一方面可以提高有多运动目标时,DSP对信号的频谱分析能力,使DSP在数字信号处理方面的应用更加广泛和深入。另一方面使我国的雷达测速设备从模拟型转变为数字型,提高了雷达测速系统的测量精度和速度,尤其是便携式雷达测速仪的使用,使交通警察可以进行任意地点的车速监控,所以,雷达测速仪非常适用于高速公路车速采集系统,也使我国的智能交通管理系统更加完善,雷达测速系统作为高速公路测速抓拍系统的有力工具,有效降低交通隐患,确保交通安全。同时,使我国的智能交通管理系统有了新的发展,它还将改变目前我国雷达测速仪较多依赖进口的局面,从而推动了我国智能交通设备的国产化。因此,本项目的研究具有重要的理论与实际意义。不仅如此,雷达测速仪还能用于对飞机、火车、地铁等的测速监控。总之,对于一定速度范围的运动目标,都可以使用雷达测速系统进行速度测试。

1.2 DSP的发展历史

DSP有两种含义，一种是数字信号处理技术，另一种是数字信号处理器。数字信号处理器是一种具有特殊结构，精度高、处理数字信号快的微处理器芯片。DSP芯片的出现，使得数字信号处理从理论研究上升到广泛的实际应用之中。由于数字信号处理技术在各个研究领域中有着广泛的应用，DSP芯片的出现必然推动各研究领域向前快速发展，例如从20世纪80年代以来，自动控制、工业测量、计算机、通信、航空航天、医疗等都在DSP芯片的作用下得到了快速发展。

一般认为，世界上第一个单片DSP芯片应当是1978年AMI公司发布的 S2811，1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。从20世纪80年代开始，DSP进入到了一个新的发展阶段，其运用也越来越广泛。1980年，日本NEC公司推出的μPD7720是第一个具有乘法器的商用DSP芯片。在这之后，随着大规模集成电路的发展，最成功的DSP芯片当数美国德州仪器公司（Texas Instruments，TI）的一系列产品。在1982年TI公司成功推出了其第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS320C10/C14/C15/C16/C17等，之后相继推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28，第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32，第四代DSP芯片TMS320C40/C44，第五代DSP芯片TMS320C5X/C54X，第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X等。TI将常用的DSP芯片归纳为三大系列，即：TMS320C2000系列（TMS320C20X/C24X/C28X）、TMS320C5000系列（包括TMS320C5X/C54X/C55X）和TMS320C6000系列（TMS320C62X/ C67X/C64X）。TI公司的一系列产品由于芯片结构先进、功能强大、有配套的开发工具和学习资料，受到了许多爱好者的青睐，其DSP产品已经成为当今世界上最有影响的DSP芯片，TI公司也成为世界上最大的DSP芯片供应商。同时代的其他公司也纷纷推出了自己的DSP芯片。例如，美国AT&T公司的DSP16/32；美国Motorola公司的DSP56000系列；美国AMI公司的S28XX/282XX系列；美国Zoran公司的ZR33XXX/34XXX/38XXX系列；日本日立公司的HD618XX/818XX系列；日本富士通公司的MB862XX系列，其中的MB8764的指令周期为120ns，并且具有双内部总线，从而使处理吞吐量发生了巨大的飞跃；美国模拟器件有限公司（Analog Devices Inc，简称ADI）在DSP芯片市场上也占有一定的份额，相继推出了一系列具有自己特点的DSP芯片，其定点DSP芯片有ADSP2100系列、ASDP2111/2115、ADSP2161/2162/2164以及ADSP2171/2181，浮点DSP芯片有ADSP21000/21020、ADSP21060/21062等。