音頻管理組件(Audio Management Unit，AMU)是先進(jìn)客艙娛樂(lè)與服務(wù)系統(tǒng)(Advanced Cabin Entertainment Service System，ACESS)的組成部分，應(yīng)用于飛機(jī)上音頻資源的管理與控制。飛機(jī)運(yùn)營(yíng)對(duì)航空機(jī)載電子系統(tǒng)準(zhǔn)確性、復(fù)雜性和安全性的高要求，使得其維修維護(hù)工作極大地依賴于自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(Automatic Testing Equipment，ATE)。本課題來(lái)源于實(shí)際工程項(xiàng)目， FPGA技術(shù)具備多種優(yōu)點(diǎn)，將其與民航測(cè)試設(shè)備結(jié)合研制一個(gè)用于檢測(cè)AMU故障的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)將對(duì)AMU自動(dòng)完成部件維修手冊(cè)(Comvonent Maintenance Manual，CMM)所規(guī)定的全部功能、性能方面的綜合測(cè)試。 本文首先概述音頻管理組件、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)及其在民航領(lǐng)域的應(yīng)用，并闡述了課題的背景、研究目標(biāo)和相關(guān)技術(shù)要求；文章對(duì)可編程邏輯器件CPLD/FPGA的結(jié)構(gòu)原理、硬件描述語(yǔ)言VHDL的特點(diǎn)以及MAXL+plusⅡ軟件的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了說(shuō)明，重點(diǎn)闡述了基于FPGA的DDS信號(hào)發(fā)生器以及數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、并著重闡述了ARINC429總線的傳輸規(guī)范，和基于FPGA的ARINC429總線接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在ARINC429接口設(shè)計(jì)中采用自頂向下，多層次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行描述。在發(fā)送器中利用了FPGA內(nèi)部的分布式RAM創(chuàng)建異步FIFO，節(jié)約了FPGA的內(nèi)部資源和提高了數(shù)據(jù)傳輸速度；在接收器中采用了提高抗干擾性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。測(cè)試結(jié)果表明基于FPGA的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)ARINC429總線數(shù)據(jù)通信的要求，使用方便，可靠性好，能夠克服HS-3282芯片中的數(shù)據(jù)格式固定，使用不夠靈活方便，價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)。
標(biāo)簽： FPGA 飛機(jī) 音頻 測(cè)試系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-08-06
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數(shù)字信號(hào)處理是信息科學(xué)中近幾十年來(lái)發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一.目前,數(shù)字信號(hào)處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、聲納、語(yǔ)音與圖像處理等領(lǐng)域.而數(shù)字信號(hào)處理算法的硬件實(shí)現(xiàn)一般來(lái)講有三種方式:用于通用目的的可編程DSP芯片;用于特定目的的固定功能DSP芯片組和ASIC;可以由用戶編程的FPGA芯片.隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理得到了飛速發(fā)展,FPGA正在越來(lái)越多地代替ASIC和PDSP用作前端數(shù)字信號(hào)處理的運(yùn)算.該文主要探討了基于FPGA數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn).首先詳細(xì)闡述了數(shù)字信號(hào)處理的理論基礎(chǔ),重點(diǎn)討論了離散傅立葉變換算法原理,由于快速傅立葉變換算法在實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用,該文給出了基-2FFT算法原理、討論了按時(shí)間抽取FFT算法的特點(diǎn).該論文對(duì)硬件描述語(yǔ)言的描述方法和風(fēng)格做了一定的探討,介紹了硬件描述語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境MAXPLUSII.在此基礎(chǔ)上,該論文詳細(xì)闡述了數(shù)字集成系統(tǒng)的高層次設(shè)計(jì)方法,討論了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)層次的劃分和數(shù)字系統(tǒng)的自頂向下的設(shè)計(jì)方法,探討了數(shù)字集成系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)和寄存器傳輸級(jí)設(shè)計(jì),描述了數(shù)字集成系統(tǒng)的高層次綜合方法.最后該文描述了數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法,指出常見(jiàn)的高速、實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)的四種結(jié)構(gòu);由于FFT算法在數(shù)字信號(hào)處理中占有重要的地位,所以該文提出了用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT的一種設(shè)計(jì)思想,給出了總體實(shí)現(xiàn)框圖;重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元,采用了一種高效乘法器算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器,從而提高了蝶形處理器的運(yùn)算速度,降低了運(yùn)算復(fù)雜度.
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字信號(hào)處理 中的應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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三角波與方波發(fā)生的經(jīng)典電路。采用兩個(gè)恒流源對(duì)電容進(jìn)行充放電。本電路中用到了NE555
標(biāo)簽： 三角波 方波 發(fā)生 經(jīng)典電路
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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隨著設(shè)計(jì)規(guī)模的不斷增加，芯片的平均設(shè)計(jì)門數(shù)已經(jīng)超越百萬(wàn)級(jí)，驗(yàn)證已經(jīng)成為設(shè)計(jì)流程中的主要瓶頸。目前，基于FPGA的硬件驗(yàn)證憑借其速度快、易修改的特性越來(lái)越受到驗(yàn)證工程師的青睞。 本文正是基于FPGA驗(yàn)證的思想，以一款光同步傳輸網(wǎng)(SDH)芯片的驗(yàn)證為例，展開(kāi)了全面的論述。通過(guò)對(duì)驗(yàn)證理論以及FPGA性能特點(diǎn)的研究與分析，從驗(yàn)證的正確性、全面性、快速性和可重用性等方面對(duì)FPGA驗(yàn)證進(jìn)行了理論剖析，并提出了一些新的理念和創(chuàng)新。此后又結(jié)合實(shí)踐，詳盡敘述了驗(yàn)證中的一些重要環(huán)節(jié)，并總結(jié)出了一套比較完善的FPGA驗(yàn)證流程，可以有效地支撐實(shí)際芯片的驗(yàn)證工作。 本文對(duì)于百萬(wàn)門級(jí)專用集成電路的成功實(shí)踐，不僅是對(duì)FPGA驗(yàn)證理論的證實(shí)，而且從驗(yàn)證的思路和方法上對(duì)后續(xù)芯片有一定的指導(dǎo)意義。文中經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)可以有效地幫助驗(yàn)證工程師達(dá)到降低芯片開(kāi)發(fā)成本，縮短面市時(shí)間的目的。
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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由于信道中存在干擾,數(shù)字信號(hào)在信道中傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)產(chǎn)生誤碼.為了提高通信質(zhì)量,保證通信的正確性和可靠性,通常采用差錯(cuò)控制的方法來(lái)糾正傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤.本文的目的就是研究如何通過(guò)差錯(cuò)控制的方法以提高通信質(zhì)量,保證傳輸?shù)恼_性和可靠性.重點(diǎn)研究一種信道編解碼的算法和邏輯電路的實(shí)現(xiàn)方法,并在硬件上驗(yàn)證,利用碼流傳輸?shù)臏y(cè)試方法,對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試.在以上的研究基礎(chǔ)之上,橫向擴(kuò)展和課題相關(guān)問(wèn)題的研究,包括FPGA實(shí)現(xiàn)和高速硬件電路設(shè)計(jì)等方面的研究. 糾錯(cuò)碼技術(shù)是一種通過(guò)增加一定的冗余信息來(lái)提高信息傳輸可靠性的有效方法.RS碼是一種典型的糾錯(cuò)碼,在線性分組碼中,它具有最強(qiáng)的糾錯(cuò)能力,既能糾正隨機(jī)錯(cuò)誤,也能糾正突發(fā)錯(cuò)誤.在深空通信,移動(dòng)通信以及數(shù)字視頻廣播等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用,隨著RS編碼和解碼算法的改進(jìn)和相關(guān)的硬件實(shí)現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展,RS碼在實(shí)際中的應(yīng)用也將更加廣泛. 在研究中,對(duì)所研究的問(wèn)題進(jìn)行分解,集中精力研究課題中的重點(diǎn)和難點(diǎn),在各個(gè)模塊成功實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,成功的進(jìn)行系統(tǒng)組合,協(xié)調(diào)各個(gè)模塊穩(wěn)定的工作. 在本文中的EDA設(shè)計(jì)中,使用了自頂向下的設(shè)計(jì)方法,編解碼算法每一個(gè)子模塊分開(kāi)進(jìn)行設(shè)計(jì),最后在頂層進(jìn)行元件例化,正確實(shí)現(xiàn)了編碼和解碼的功能. 本文首先介紹相關(guān)的數(shù)字通信背景；接著提出糾錯(cuò)碼的設(shè)計(jì)方案,介紹RS(31,15)碼的編譯碼算法和邏輯電路的實(shí)現(xiàn)方法,RTL代碼編寫(xiě)和邏輯仿真以及時(shí)序仿真,并討論了FPGA設(shè)計(jì)的一般性準(zhǔn)則以及高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的一些常用方法和注意事項(xiàng)；最后設(shè)計(jì)基于FPGA的硬件電路平臺(tái),并利用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的方法對(duì)編解碼算法進(jìn)行測(cè)試. 通過(guò)對(duì)編碼和解碼算法的充分理解,本人使用Verilog HDL語(yǔ)言對(duì)算法進(jìn)行了RTL描述,在Altera公司Cyclone系列FPGA平臺(tái)上面實(shí)現(xiàn)了編碼和解碼算法. 其中,編碼的最高工作頻率達(dá)到158MHz,解碼的最高工作頻率達(dá)到91MHz.在進(jìn)行硬件調(diào)試的時(shí)候,整個(gè)系統(tǒng)工作在30MHz的時(shí)鐘頻率下,通過(guò)了硬件上的靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試,并能夠正確實(shí)現(xiàn)預(yù)期的糾錯(cuò)功能.
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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本文首先介紹了利用FPGA設(shè)計(jì)數(shù)字電路系統(tǒng)的流程和雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理的主要內(nèi)容。 在第二章中主要闡述了FIR數(shù)字濾波器的窗函數(shù)設(shè)計(jì)方法，并應(yīng)用FIR濾波器設(shè)計(jì)數(shù)字動(dòng)目標(biāo)顯示和數(shù)字動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)；脈沖壓縮處理是現(xiàn)代雷達(dá)信號(hào)處理的一個(gè)重要組成部分，線性調(diào)頻信號(hào)和二相巴克碼的脈沖壓縮處理方法在第三章做了重點(diǎn)描述。 Cyclone系列芯片是高性價(jià)比，基于1.5V、0.13um采用銅制層的SRAM工藝。它是第一種支持配置數(shù)據(jù)解壓的FPGA芯片。論文設(shè)計(jì)的最后部分是利用Altera公司Cyclone系列FPGA芯片EP1C6F256C6和EPCS4配置芯片設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)SD轉(zhuǎn)換器，在QuartusⅡ4.0下采用VHDL語(yǔ)言和邏輯電路圖結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，經(jīng)過(guò)仿真并最終實(shí)現(xiàn)了硬件設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)結(jié)果表明電路性能可靠，SD轉(zhuǎn)換的精度較高，完全滿足設(shè)計(jì)的要求。
標(biāo)簽： FPGA 雷達(dá)信號(hào)處理 中的設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IECJTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。JPEG2000算法非常復(fù)雜，圖像編碼過(guò)程占用了大量的處理器時(shí)間開(kāi)銷和內(nèi)存開(kāi)銷，因而通過(guò)對(duì)JPEG2000算法進(jìn)行優(yōu)化并采用硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的部分或全部?jī)?nèi)容，對(duì)加快編碼速度從而擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域有重要的意義。 本文的研究主要包括兩方面的內(nèi)容，其一是JPEG2000算術(shù)編碼器算法的研究與硬件設(shè)計(jì)，其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)。在研究算術(shù)編碼器過(guò)程中，首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術(shù)編碼器的編碼原理和編碼流程，之后采用有限狀態(tài)機(jī)和二級(jí)流水線技術(shù)，并在不影響關(guān)鍵路徑的情況下通過(guò)對(duì)算術(shù)編碼步驟優(yōu)化采用硬件描述語(yǔ)言對(duì)算術(shù)編碼器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并通過(guò)了功能仿真與綜合。實(shí)驗(yàn)證明該設(shè)計(jì)不但編碼速度快，而且流水線短，硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度低且易于控制。 在研究碼率控制算法過(guò)程中，首先結(jié)合率失真理論建立了算法的數(shù)學(xué)模型，并驗(yàn)證了該算法的有效性，之后深入分析了該數(shù)學(xué)模型的實(shí)現(xiàn)流程，找出影響算法效率的關(guān)鍵路徑。在對(duì)算法優(yōu)化時(shí)采用黃金分割點(diǎn)算法代替原來(lái)的二分查找法，并使用了碼塊R-D斜率最值記憶和碼率誤差控制算法。實(shí)驗(yàn)證明，采用優(yōu)化算法在增加少量系統(tǒng)資源的情況下使得計(jì)算效率提高了60％以上。之后，分析了率失真理論與JPEG2000中PCRD-opt算法的具體實(shí)現(xiàn)，又提出了一種失真更低的比特分配方案，即按照“失真/碼長(zhǎng)”值從大到小通道編碼順序進(jìn)行編碼，通過(guò)對(duì)該算法的仿真驗(yàn)證，得出在固定碼率條件下新算法將產(chǎn)生更少的失真。
標(biāo)簽： JPEG 2000 FPGA 標(biāo)準(zhǔn)
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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最新的研究進(jìn)展是OFDM的出現(xiàn)，并且在2000年出現(xiàn)了第一個(gè)采用此技術(shù)的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)(HYPERLAN-Ⅱ)。由于它與TDMA及CDMA相比能處理更高數(shù)據(jù)速率，因此可以預(yù)想在第四代系統(tǒng)中也將使用此技術(shù)。 寬帶應(yīng)用和高速率數(shù)據(jù)傳輸是OFDM調(diào)制/多址技術(shù)通信系統(tǒng)的重要特征之一。作者通過(guò)參與國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目“OFDM通信系統(tǒng)”一年以來(lái)的研發(fā)工作，對(duì)OFDM通信系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)有了深入的理解，積累了大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，并在相關(guān)工作中取得了部分研究成果。 另一方面，關(guān)于寬帶自適應(yīng)均衡技術(shù)的研究在近年來(lái)也引起了廣泛的關(guān)注。它是補(bǔ)償信道畸變的重要的技術(shù)之一。作者通過(guò)參與該項(xiàng)目FPGA部分的開(kāi)發(fā)與調(diào)試工作，基于單片F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)了均衡部分；此外，作者在頻域自適應(yīng)均衡算法方面也取得了一些理論成果。 本文的主體部分就是根據(jù)上述工作的內(nèi)容展開(kāi)的。 首先介紹了本課題相關(guān)技術(shù)的發(fā)展情況，主要包括：OFDM系統(tǒng)的技術(shù)原理、技術(shù)優(yōu)勢(shì)、歷史和現(xiàn)狀，均衡技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展等。末尾敘述了本課題的來(lái)源和研究意義，并簡(jiǎn)介了作者的主要工作和貢獻(xiàn)。確定將WSSUS分布和瑞利衰落作為本文研究的信道模型。主要分析了常用的時(shí)域均衡器，均是單載波非擴(kuò)頻數(shù)字調(diào)制中常用到的均衡器和均衡算法，為接下來(lái)的進(jìn)一步研究作理論參考。 接著，論述了均衡必須用到的信道估計(jì)技術(shù)。重點(diǎn)就該方案的核心算法(頻域均衡算法)進(jìn)行了數(shù)學(xué)上進(jìn)行了較深入的研究，建立系統(tǒng)模型，并據(jù)此推導(dǎo)了三種頻域均衡的算法：頻域消除HICI，Gauss-Seidel迭代算法，頻域線性內(nèi)插。采用WSSUS信道模型進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，得出了采用這些均衡算法在不同條件下的性能曲線。并且系統(tǒng)地、有重點(diǎn)地對(duì)該方案的原理和實(shí)質(zhì)進(jìn)行了較深入的討論。歸納比較了各種算法的算法復(fù)雜度和能達(dá)到的性能，并且結(jié)合信道糾錯(cuò)編解碼進(jìn)行了細(xì)致的分析。進(jìn)一步嘗試設(shè)計(jì)了無(wú)線局域網(wǎng)OFDM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用典型的歐洲Hyperlan2系統(tǒng)為例，把研究成果引入到實(shí)際的整個(gè)系統(tǒng)中來(lái)看。結(jié)合具體的系統(tǒng)指出了該均衡算法在抗衰落和相位偏移方面的應(yīng)用。 最后，描述了利用Xilinx的xc2v3000-4FG676型號(hào)芯片針對(duì)OFDM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)頻域自適應(yīng)均衡的方法，主要給出了設(shè)計(jì)方法、時(shí)序仿真結(jié)果和處理速度估值等；并結(jié)合最新的FPGA發(fā)展動(dòng)態(tài)和特點(diǎn)，對(duì)基于FPGA實(shí)現(xiàn)其他均衡算法的升級(jí)空間進(jìn)行了討論。 本文的結(jié)束語(yǔ)中，對(duì)作者在本文中所作貢獻(xiàn)進(jìn)行了總結(jié)，并指出了仍有待深入研究的幾個(gè)問(wèn)題。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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偏振模色散(PMD)是限制光通信系統(tǒng)向高速率和大容量擴(kuò)展的主要障礙，尤其是160Gb/s光傳輸系統(tǒng)中，由PMD引起的脈沖畸變現(xiàn)象更加嚴(yán)重。為了克服PMD帶來(lái)的危害，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)PMD補(bǔ)償?shù)难芯俊５悄壳暗难a(bǔ)償系統(tǒng)復(fù)雜、成本高且補(bǔ)償效果不理想，因此采用前向糾錯(cuò)(FEC)和偏振擾偏器配合抑制PMD的方法，可以實(shí)現(xiàn)低成本的PMD補(bǔ)償。 在實(shí)驗(yàn)中將擾偏器連入光時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)，通過(guò)觀察其工作前后的脈沖波形，發(fā)現(xiàn)擾偏器的應(yīng)用改善了系統(tǒng)的性能。隨著系統(tǒng)速率的提高，對(duì)擾偏器速率的要求也隨之提高，目前市場(chǎng)上擾偏器的速率無(wú)法滿足160Gb/s光傳輸系統(tǒng)要求。通過(guò)對(duì)偏振擾偏器原理的分析，決定采用高速控制電路驅(qū)動(dòng)偏振控制器的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)高速擾偏器的設(shè)計(jì)。擾偏器采用鈮酸鋰偏振控制器，其響應(yīng)時(shí)間小于100ns，是目前偏振控制器能夠達(dá)到的最高速率，但是將其用于160Gb/s高速光通信系統(tǒng)擾偏時(shí)，這個(gè)速率仍然偏低，因此，提出采用多段鈮酸鋰晶體并行擾偏的方法，彌補(bǔ)鈮酸鋰偏振控制器速率低的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)幾種處理器的分析和比較，選擇DSP+FPGA作為控制端，DSP芯片用于產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA芯片具有豐富的I/O引腳，工作頻率高，可以實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的快速并行輸出。這樣的方案可以充分發(fā)揮DSP和FPGA各自的優(yōu)勢(shì)。另外對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片也要求響應(yīng)速度快，本論文以FPGA為核心，完成了FPGA與其它芯片的接口電路設(shè)計(jì)。在QuartusⅡ集成環(huán)境中進(jìn)行FPGA的開(kāi)發(fā)，使用VHDL語(yǔ)言和原理圖輸入法進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。 本文設(shè)計(jì)的偏振擾偏器在高速控制電路的驅(qū)動(dòng)下，可以實(shí)現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)處理，采用多段鈮酸鋰晶體并行工作的方法，可以提高偏振擾偏器的速率。利用本方案制作的擾偏器具有高擾偏速率，適合應(yīng)用于160Gb/s光通信系統(tǒng)中進(jìn)行PMD補(bǔ)償。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：suxuan110425
激光測(cè)距是激光技術(shù)在軍事上最早和最成熟的應(yīng)用，自1961．年美國(guó)休斯飛機(jī)公司研制成功世界上第一臺(tái)激光測(cè)距機(jī)之后，激光測(cè)距技術(shù)發(fā)展迅速。如今，它已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。為了進(jìn)一步提高我國(guó)激光測(cè)距水平，研制更高性能激光測(cè)距機(jī)依然是我國(guó)國(guó)防科技研究中的重要課題之一。其中，測(cè)距精度是激光測(cè)距機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。而激光測(cè)距機(jī)能否準(zhǔn)確的檢測(cè)激光回波信號(hào)將直接影響測(cè)距精度。 脈沖激光測(cè)距系統(tǒng)主要包括激光發(fā)射子系統(tǒng)、激光回波探測(cè)子系統(tǒng)、回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)、終端顯示子系統(tǒng)等組成。其中設(shè)計(jì)高精度激光回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高精度激光測(cè)距的核心問(wèn)題。傳統(tǒng)激光回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)通常采用分立元件和小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，電路復(fù)雜且精度較低。隨著數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)。采用FPGA代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分立元件和小規(guī)模集成電路來(lái)設(shè)計(jì)激光回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)，不僅提高了回波檢測(cè)精度，同時(shí)簡(jiǎn)化了整個(gè)測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本文研究了將激光回波信號(hào)直接送入FPGA進(jìn)行檢測(cè)的方案。同時(shí)，采用這種方案設(shè)計(jì)了一種激光回波檢測(cè)系統(tǒng)，并把它成功運(yùn)用在一引信項(xiàng)目中。這種方案電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于激光回波探測(cè)子系統(tǒng)只是完成由光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換及簡(jiǎn)單放大，理論分析和試驗(yàn)結(jié)果均表明，采用該方案進(jìn)行回波檢測(cè)的精度較低，這種回波檢測(cè)方法也只能應(yīng)用在測(cè)距精度要求低的項(xiàng)目中。 為了滿足另一高精度測(cè)距項(xiàng)目的需要，在FPGA直接進(jìn)行激光回波檢測(cè)方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種高精度激光回波檢測(cè)系統(tǒng)。文中介紹了其實(shí)現(xiàn)原理，理論上分析了該系統(tǒng)所能達(dá)到的回波檢測(cè)精度及整機(jī)測(cè)距系統(tǒng)的測(cè)距精度。與第一種方案相比，該方案引入了超高速數(shù)據(jù)采集電路。由于采樣速率高達(dá)lGsps，該方案實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)在于如何保證數(shù)據(jù)采集電路的穩(wěn)定工作。文中從總體方案的設(shè)計(jì)，到器件的選型，硬件電路板的實(shí)現(xiàn)等方面做了詳細(xì)的闡述，最終完成了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。接著介紹了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。后面給出了試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，性能良好。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入的超高速數(shù)據(jù)采集電路有著廣泛的應(yīng)用，為其他相關(guān)設(shè)計(jì)提供了參考。最后，對(duì)全文做了工作總結(jié)，并給出了接下來(lái)的后續(xù)工作與展望。 本文在高速FPGA對(duì)激光回波信號(hào)檢測(cè)方向取得了一定的成果，為進(jìn)一步研究提供了參考價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 激光 回波 中的應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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