本文關(guān)鍵詞：新型生物聲納探測(cè)裝置的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：從仿生學(xué)角度出發(fā),利用現(xiàn)代電子科學(xué)技術(shù)研究設(shè)計(jì)了一套新型生物聲納探測(cè)裝置,該設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于盲人,第一章緒論中主要展開了對(duì)國(guó)內(nèi)外助盲探測(cè)裝置的調(diào)研,但是其也可以應(yīng)用于其他領(lǐng)域。基于國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào)：60772004),提出了種仿蝙蝠的新型生物聲納探測(cè)裝置,通過發(fā)射仿蝙蝠生物聲納信號(hào),可以探測(cè)到前方不明物體的距離信息、方位信息、形狀信息等。 首先研究和分析了生物聲納的原理,蝙蝠通過發(fā)射聲納信號(hào)獲取對(duì)物體比較精準(zhǔn)的的位置信息和形狀信息等,經(jīng)過對(duì)此類信息的分析處理后成功躲避障礙物和捕獲獵物。正是基于這種原理,設(shè)計(jì)的探測(cè)裝置主要包括兩大部分,第一部分是聲納頭部分,由驅(qū)動(dòng)電路和三個(gè)超聲波換能器組成,主要是實(shí)現(xiàn)仿生聲納信號(hào)的前端發(fā)射和前端采集功能。第二部分是所設(shè)計(jì)的核心,該部分主要分為三大模塊,基于FPGA的主控模塊、基于DSP6000的數(shù)據(jù)處理模塊和電源模塊。基于FPGA主控模塊外接數(shù)模轉(zhuǎn)換器,與聲納頭部分中的一個(gè)超聲波換能器相連實(shí)現(xiàn)仿生聲納信號(hào)的發(fā)射,外接模數(shù)轉(zhuǎn)換器與另外兩個(gè)超聲波換能器相連完成對(duì)回波信號(hào)的采集,經(jīng)過預(yù)處理后通過在其內(nèi)部構(gòu)造的FIFO實(shí)現(xiàn)與DSP6000處理模塊的高速數(shù)據(jù)交換。DSP6000處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)加以提取、重構(gòu)和降頻的算法處理,最終以音頻的形式輸出給使用者,警示使用者對(duì)前方不明物體信息的把握。同時(shí)DSP6000處理模塊引入了對(duì)視頻信息采集的功能,因此該系統(tǒng)可以通過對(duì)軟件的升級(jí)來實(shí)現(xiàn)對(duì)一維音頻信號(hào)和二維圖形信息的處理,可以通過對(duì)音頻和圖形信息的比對(duì)最大程度上幫助使用者獲取周邊信息。 設(shè)計(jì)制作的新型生物聲納探測(cè)裝置經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)試,信噪比較高,探測(cè)距離、探測(cè)角度較理想,經(jīng)過對(duì)控制器和處理器的分離,提升了系統(tǒng)的整體性能,不僅擁有對(duì)內(nèi)部各器件強(qiáng)大的控制協(xié)調(diào)能力,還擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸和處理能力。與市場(chǎng)上現(xiàn)有助盲探測(cè)裝置相比,其性能得到提升。 研究結(jié)果對(duì)生物聲納探測(cè)技術(shù)研究具有一定的參考意義。
【關(guān)鍵詞】：FPGA DSP 生物聲納 探測(cè)
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH789
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 蝙蝠聲納系統(tǒng)的概述10-12
• 1.2.1 蝙蝠生物聲納10-11
• 1.2.2 回聲定位11-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外助盲探測(cè)裝置研究現(xiàn)狀12-18
• 1.4 課題來源及主要研究?jī)?nèi)容18
• 1.5 本章小結(jié)18-19
• 2 課題相關(guān)理論綜述19-25
• 2.1 新型生物聲納聲納探測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)指導(dǎo)19-21
• 2.1.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想19-20
• 2.1.2 系統(tǒng)的需求分析20-21
• 2.1.3 系統(tǒng)的性能指標(biāo)21
• 2.2 系統(tǒng)的方案21-24
• 2.2.1 系統(tǒng)信號(hào)處理方案21-23
• 2.2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖23-24
• 2.2.3 系統(tǒng)安裝方式24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 3 仿生聲納頭硬件設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)25-30
• 3.1 仿生聲納頭硬件部分設(shè)計(jì)25-28
• 3.1.1 超聲波換能器簡(jiǎn)介25-26
• 3.1.2 仿生聲納頭調(diào)理電路硬件設(shè)計(jì)26-28
• 3.2 仿生聲納頭結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)28-29
• 3.3 本章小結(jié)29-30
• 4 基于FPGA的主控模塊和電源模塊的設(shè)計(jì)30-48
• 4.1 FPGA簡(jiǎn)介30-36
• 4.1.1 FPGA的發(fā)展30-32
• 4.1.2 FPGA的設(shè)計(jì)流程32-34
• 4.1.3 新型生物聲納探測(cè)裝置系統(tǒng)主控模塊芯片選型34-36
• 4.2 基于FPGA主控模塊的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)36
• 4.3 按鍵的設(shè)計(jì)36-38
• 4.4 基于DAC波源的設(shè)計(jì)38-42
• 4.4.1 系統(tǒng)波源硬件設(shè)計(jì)39-40
• 4.4.2 系統(tǒng)波源軟件設(shè)計(jì)40-42
• 4.5 基于ADC雙路回波信號(hào)采集設(shè)計(jì)42-45
• 4.5.1 ADC簡(jiǎn)介42-44
• 4.5.2 雙路ADC回波信號(hào)采集硬件設(shè)計(jì)44
• 4.5.3 雙路ADC回波信號(hào)采集軟件設(shè)計(jì)44-45
• 4.6 系統(tǒng)電源模塊的設(shè)計(jì)45-47
• 4.7 本章小結(jié)47-48
• 5 數(shù)據(jù)處理模塊和音頻輸出模塊的設(shè)計(jì)48-69
• 5.1 DSP的簡(jiǎn)介48-52
• 5.1.1 DSP概述48-49
• 5.1.2 系統(tǒng)DSP芯片的選型49-52
• 5.2 基于DM642的硬件設(shè)計(jì)52-62
• 5.2.1 DM642電源電路設(shè)計(jì)53-54
• 5.2.2 DM642外部時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)54-55
• 5.2.3 DM642復(fù)位電路設(shè)計(jì)55
• 5.2.4 JTAG接口電路55
• 5.2.5 DM642外部FLASH電路設(shè)計(jì)55-56
• 5.2.6 DM642外部SDRAM電路設(shè)計(jì)56-57
• 5.2.7 DM642視頻采集電路設(shè)計(jì)——拓展部分57-58
• 5.2.8 DM642視頻輸出電路設(shè)計(jì)——拓展部分58-59
• 5.2.9 DM642音頻輸出電路設(shè)計(jì)59-60
• 5.2.10 仿生聲納信號(hào)在主控模塊與處理模塊之間傳輸?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)60-62
• 5.3 基于DM642的軟件設(shè)計(jì)62-68
• 5.3.1 DM642特征信號(hào)提取63-64
• 5.3.2 DM642特征信號(hào)重構(gòu)64-65
• 5.3.3 DM642特征信號(hào)提取、重構(gòu)、降頻軟件設(shè)計(jì)65-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 6 新型生物聲納探測(cè)系統(tǒng)裝置測(cè)試與實(shí)驗(yàn)69-75
• 6.1 功耗測(cè)試69
• 6.2 信噪比測(cè)試69-70
• 6.3 基于固定反射平面距離測(cè)試70-71
• 6.4 基于可移動(dòng)圓柱距離、角度測(cè)試71-72
• 6.5 基于不同物體的探測(cè)實(shí)驗(yàn)72-74
• 6.6 本章總結(jié)74-75
• 7 總結(jié)與展望75-77
• 7.1 總結(jié)75-76
• 7.2 展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 附錄83-84

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 曲天書;曹松濰;吳璽宏;;雙耳時(shí)間差和強(qiáng)度差與聲源距離線索關(guān)系的研究(英文)[J];北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年06期

2 萬天才;頻率合成器技術(shù)及發(fā)展[J];電子產(chǎn)品世界;1999年09期

3 林三睦;動(dòng)物的“回聲定位”[J];生物學(xué)教學(xué);1994年12期

4 何山;;模數(shù)混合采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的噪聲抑制[J];微型機(jī)與應(yīng)用;2010年06期

5 劉國(guó)傳;陸琳;侯明;王天星;;智能化盲人超聲拐杖的研制[J];醫(yī)療裝備;2007年03期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 李蔚;基于DSP的繼電保護(hù)程控測(cè)試源的研究[D];西南交通大學(xué);2004年

2 張可新;基于DSP的CCD測(cè)量系統(tǒng)研究[D];天津大學(xué);2007年

3 洪菲;基于RFID射頻識(shí)別的室內(nèi)導(dǎo)盲系統(tǒng)的研究[D];廈門大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：新型生物聲納探測(cè)裝置的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：409147