基干FPGA+DSP浅地表频域电磁探测数字处理系统.doc

基于FPGA+DSP的浅地表频域电磁探测数字处理系统 　　摘 要：针对浅地表频域电磁探测对接收信号采集、传输和现场高效处理的要求，提出基于FPGA+DSP的浅地表频域电磁探测数字处理系统.在FPGA中实现数据采集、控制和传输FIFO（First Input First Output）模块，采用新式通用并行端口UPP（Universal Parallel Port）实现大数据传输，基于TMS320C6748平台，采用正交锁定放大方法，设计高效率数据处理算法，利用上位机软件通过RJ45网口对系统进行控制并显示结果.实测结果表明：该架构数字处理系统，对不同金属有着较强探测能力，加快了数据传输速率，缩短了系统工作时间，提高了工作效率. 关键词：浅地表频域电磁探测；数字处理；FPGA+DSP；正交锁定放大 中图分类号：TH763 文献标识码：A 文章编号：1674-2974（2016）10-0094-08 Abstract：To meet the requirements of acquisition， transport and spot efficient processing of the received signal in shallow surface frequency-domain electromagnetic detection， a digital processing system for shallow surface frequency-domain electromagnetic detection based on FPGA+DSP was proposed. Data acquisition， control， and transmission FIFO module were compiled in FPGA. New universal parallel port UPP was used to achieve high data transfer. Efficient data processing algorithm was written with orthogonal lock-in amplification method based on TMS320C6748. The system was controlled and the results were displayed with PC software through the RJ45 network port. Test results have shown that the digital processing system of the proposed architecture for different metals has a strong ability of discovery. Data transmission rate is accelerated， system working time is shortened and work efficiency is improved. Key words：shallow surface frequency-domain electromagnetic detection； digital processing； FPGA+DSP； orthogonal lock-in amplification 浅地表频域电磁探测是通过发射线圈向地下发射不同频率电磁波建立一次场，接收线圈采集地下异常体激发产生的二次场，获得地下介质电磁特性的一种方法，是解决城市施工建设，工程地质调查，军事探测中常常出现误破坏和安全隐患的重要手段.为了提高探测效率，探测平台往往需要快速移动并设置多通道接收大量数据，要求数字处理系统能够采集有效数字信息，快速传输数据并现场高效处理，对经过区域的地下介质电磁特性进行初步判断和显示[1-6].因此，数字处理系统是浅地表频域电磁探测仪器的核心技术之一，其硬件结构和处理算法将直接影响整个仪器系统的效率和性能.所以，研究一种高效的浅地表频域电磁探测数字处理系统具有很大的研究意义. 现在国外比较著名的产品有美国Geophex公司的GEM系列频域电磁探测仪，其数字处理系统架构为分离式结构，探测数据需要存储在机器上，探测完成后传到计算机进行处理显示，不适用于要求实时处理显示的场合[4-8].而国内浅地表的电磁探测领域尚处于研究初期，吉林大学研制了一款宽频电磁探测设备，其数字处理系统架构为FPGA（Field-Programmable Gate Array）+单片机，上位机负责数据处理和结果显示，上位机实时处理数据占用大量CPU