- 用于雷达式生命探测仪的信号处理系统设计

3 系统软件设计
3．1 系统软件流程图
    该系统软件的设计参考雷达波生命参数检测系统软件设计要求，利用TI的综合开发调试软件CCS完成软件的编写调试。软件主要完成非接触生命信号的采集、分析和处理，最后传送至液晶显示器进行显示。软件的流程如图4所示，软件一开始首先屏蔽所有可屏蔽中断，然后对DSP进行初始化，包括状态寄存器、矢量表以及MeBSP串行口的初始化，并对AD7707进行初始化。然后打开中断，等待外部中断。在中断服务程序中读取经过数模转换后的数据，并对数据进行处理、发送HPI中断，让外部MCU通过HPI接口读取数据，显示输出。
 

3．2 初始化
    初始化是设定系统工作状态的重要步骤，只有正确进行初始化，才能保证芯片的正确运行。系统初始化包括DSP的McBSP初始化和AD7707的初始化两个部分。
    DSP上电复位以后各寄存器都处于一个预先确定的数值状态。上电时刻，系统上电复位，寄存器复位到初试值。McBSP通过3个16位寄存器SPCRl(串行口接收控制寄存器1)、SPCR2(串行口接收控制寄存器2)、PCR(引脚控制寄存器)来配置。接收和发送操作的各种参数通过接收和发送控制寄存器RCRl(接收控制寄存器1)、RCR2(接收控制寄存器2)、XCRl(发送控制寄存器1)、XCR2(发送控制寄存器2)。
    AD7707的初始化主要是完成各寄存器的初始化。包括设定输入信号通道、信号采样频率、采样增益、输入时钟源等。
3．3 数字信号处理流程
    数字信号处理分为两个大的模块，一路经小波变换后对信号做时域处理；另一路根据回波信号的特征，设计各种数字信号处理算法，并在软件程序设置合适的门限值，根据门限软件来完成人体有／无、动／静、数量等状态信息的识别，并做频域处理。
    对于数字信号处理部分，先设计一低通滤波器去除高频干扰信号(截止频率要高于人体运动的频率，一般设置为50 Hz)，通过小波变换的小波分解提取出低频通道的有用信号(呼吸、心跳信号)，而高频通道分解出来的信号一般是系统噪声，采用直接置零的方法将其去除，然后再进行小波重构，恢复低频通道分解的呼吸、心跳信号，并将其在界面上进行实时的时域波形显示，其时域处理流程如图5所示。对于人体运动的信号由于其频率大约在15～35 Hz之间，信号经过低通滤波器之后，直接对其进行傅里叶变换，取模；对于人体的呼吸信号，它的频率一般小于2 Hz，因此对信号使用小波变换处理后，采用较低的采样频率，然后进行积累抽样、FFT、取模；根据实验，如果人体处于静止状态，其呼吸路与体动路的信号能量比在1．5～20之间，如果处于运动状态，呼吸路与体动路的信号能量比则在O．1～0．6之间，所以选择γ=1作为判断人体动静状态的门限阈值，如果两路信号的能量比值γ>1为静止或无人状态，γ<1为运动状态，并实时显示频域；如果γ>1，则对信号进行谐波频率的估计。在X波段，人体呼吸和心跳的多普勒频率大约在O．2～1 Hz范围内，如果谐波频率估计值f在O．2～1之间，为有人静止状态，反之为无人状态，并实时显示频域；在判定为有人之后，进一步用维格纳分布和统计模式识别的方法对人体的数量进行确定，实时显示频域和维格纳分布。整个过程如图6所示。 
 

判断处理后的结果直接被界面显示软件来调用，进行单路数据的频域或时域的实时显示，并可以保存、打印数据。