无人值守地上传感器体系规划
1 规划使命及选用的器材
1．1 规划使命
(1)规划出小型化的地上传感器体系，可在必定规模内辨认人员、轮式和履带车辆方针，并发送辨认成果到接纳显现子体系。勘探规模200－400米。
(2)技术参数：额外输入电压DC 12V，选用78M05转化出DC 5V的电压供DSP体系、无线收发模块和异步串口运用。
(3)具有体系自检和精确显现辨认成果的功用。
1．2 选用的器材
选用TMS320VC5509A数字信号处理芯片作为地上传感器体系的主控芯片。TMS320VC5509A是一种高性能16位定点数字信号处理器，其资源可以完结轰动和声信号采样和方针辨认功用。传感器调度及扩大电路的首要器材是美国TI公司出产的OPA4336。其他首要器材如下：
SDRAM(HY57V64 1 620ETP)、FLASH(Am29LV8OOD)、CPLD(EPM570T100C5N)、TL16C550C 。
2 体系硬件规划
2 体系硬件规划
地上传感器体系首要由DSP小体系、传感器的调度及扩大电路、异步串口通讯电路、无线收发模块四部分组成。此体系经过轰动和声响传感器收集地上运动方针宣布的信号，由传感器调度及扩大电路送入DSP进行特征剖析与辨认，再将辨认的成果经过异步串口传送给无线收发模块传回指挥所。体系硬件结构如图1
图1硬件结构
2．1 传感器的挑选
2．1．1 轰动传感器。
选用小型化DX20动圈磁电式传感器作为地轰动信号传感器。
2．1．2 声响传感器
选用733A01型声响传感器作为声响动信号传感器。
2．2 DSP小体系
DSP小体系的电源选用DC 5V和TLV1117－3．3及TLV1117－ADJ稳压芯片供给3．3V与1．6V两种电压，并用JTAG口硬件仿真并下载程序，SDRAM用于动态存储收集到的数据，FLASH保存DSP运转程序，待复位后从头载入DSP内部RAM中运转，CPLD担任外围器材的挑选操控。DSP经过16根数据总线和14根地址总线经过CPLD与SDRAM、FLASH、串口进行通讯。DSP怍为体系的中心，完结信号收集、过零数剖析、短时能量剖析、动态时刻规整算法(DTW)等处理进程。
2．3 传感器调度及扩大电路
地轰动传感器应能勘探到200m以内的运动车辆及20m以内人员脚步的信号，声响传感器则能感受到600m以内的车辆噪声。如此远距离条件下，由传感器检测得到的方针信号很弱小，一般只要mV级。如此小的信号必须先经过前置扩大和预处理后才干进行收集处理。别的，因为小型化的要求，信号扩大处理电路功耗应尽量小。规划一种低功耗、低噪声、高增益扩大电路，是本体系的关键技术之一。考虑到地轰动信号的频率均为150 Hz以下，而车辆运动时的噪声频率在250Hz左右，所以在扩大器的基础上添加了低通滤波电路(如图中C28、C38)以进一步按捺环境噪声。
OPA4336供给了4个独立的扩大器。体系扩大电路由两级组成：两个对称的同相扩大器U6A和U6C构成榜首级，U6B为第二级差动扩大器，U6D是声响扩大器。传感器的调度及扩大电路如图2所示。
为了进步电路的抗共模搅扰才能和按捺漂移的影响，在电路规划进程中严厉确保各级反应电阻的平衡匹配。严厉确保R6＝R15，R8=R13，R9=R14，R10=R12。整个扩大器的闭环扩大倍数为：
两级扩大电路，既满意电路安稳性要求，又供给必定倍数的增益。
每一级扩大电路都附加了一个一阶低通滤波器以消除较高频环境噪声。选用适宜的阻值容值，就可把信号约束在某一频率规模内。此外，因为选用单电源形式，供电电压为3．3V，因而需供给一偏置电压将参阅电平拉高1．6V，以确保信号的完整性；为了电源去耦，应在电源引脚和印制线路板上与运放参阅端之间衔接一个旁路电容。一起该电容在元器材布局时应尽量挨近运放电源引脚。图中IN+和IN-别离接轰动传感器的两个引脚，VOICE接声响传感器，AIN0和AIN1别离接DSP的两个A／D转化接口。
3 体系软件规划
本体系首要选用时域过零数剖析、时域短时能量剖析和频谱相似性辨认的办法将方针区或许引起的鼓励分为人员、轮式车辆、履带车辆和冲击性搅扰四种特点。下面别离介绍本体系的方针辨认办法。
体系上电复位今后将DSP和外设初始化，写DSP的CLKMD寄存器进入闲暇形式，等候中止唤醒，此刻功耗极低(大约为0．05mW)。当轰动信号超门限，则模仿比较器触发DSP外部中止，进入中止服务程序。写CLKMD寄存器进入锁相形式，DSP开端作业，关中止发动AIN0收集2s轰动信号，然后发动AIN1收集1s声信号，并存储于FLASH中。(因为方针鼓励的连续性，体系先收集地轰动信号，再收集声信号，疏忽1秒钟的时刻差，不影响辨认作用。)对收集到的地轰动信号进行过零数剖析，假如大于300，则可以认为是车辆信号，然后必需调用声响信号剖析，进行时域加窗、归一化、求平均值向量这些预处理今后再经过声信号频谱相似性辨认，可以将方针分为轮式车辆和履带车辆。假如过零数小于300，则可以断定信号是脉冲信号。必需调用声响信号剖析，假如短时能量大则可认为是炮弹爆破等大音量的冲击式搅扰。假如短时能量小则可认为是人员在挨近。本试验数据源于美国分布式无线传感网络数据库：http：／／WWW．ece．wise．edu／sensit。经过对人员、轮式车和履带车辆在三种地上行进的各10个测验样本进行辨认，辨认率到达了对人员方针的区别率到达90％，对两种车辆方针的区别率到达80％。
3 结语
选用抗共模搅扰和按捺漂移的两级扩大电路规划，进步了信号收集的精度。运用DSP完成地上传感器体系可以较精确地辨认地上运动方针，完成了数据实时处理和辨认，缩短了勘探体系的反应时刻。
