正交頻分復(fù)用(OnIlogonaJ Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)通過將整個信道分為多個帶寬相等并行傳輸?shù)淖有诺溃ㄟ^將信息經(jīng)過子信道獨(dú)立傳輸來實(shí)現(xiàn)通信，子信道的正交性可以保證最大限度的利用頻譜資源。OFDM系統(tǒng)通過循環(huán)前綴來消除符號間干擾(ISI)，通過IDFT/DFT調(diào)制解調(diào)降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。由于其頻譜利用率高，抗多徑能力強(qiáng)，在多種通信場合中都得到了應(yīng)用。雖然有著上述優(yōu)點(diǎn)，但為了準(zhǔn)確的恢復(fù)信號，信道估計是OFDM系統(tǒng)中必須實(shí)現(xiàn)的一環(huán)。 本文正是針對OFDM接收機(jī)中的信道估計模塊的運(yùn)算部件的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。首先，研究了OFDM信道估計的LS算法，一階線性插值算法，二次多項式插值算法，建立了適用于寬帶通信系統(tǒng)的信道估計模塊模型。其次研究了加法器電路和乘法器電路的實(shí)現(xiàn)，包括進(jìn)位行波加法器，曼徹斯特進(jìn)位鏈，超前進(jìn)位加法器和乘法原理，陣列乘法器，wallace樹乘法器及BOOTH編碼算法，并分析了各種電路的特性及優(yōu)缺點(diǎn)。接著研究了幾種主要的除法器設(shè)計算法，包括數(shù)字循環(huán)算法，基于函數(shù)迭代的算法，以及CORDIC算法，結(jié)合信道估計的特點(diǎn)選擇了函數(shù)迭代和CORDIC算法作為具體實(shí)現(xiàn)的方法。最后，在前面的設(shè)計的基礎(chǔ)上在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了前面的設(shè)計方案。
上傳時間： 2013-06-06
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二次雷達(dá)(Secondary Surveillance Radar)是民航空中管制(Air Traffic Control)和軍事敵我識別(Identification Friend or Foe)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分,由于這兩個應(yīng)用領(lǐng)域都要求很高的可靠性和穩(wěn)定性,因此,二次雷達(dá)一直是國內(nèi)外雷達(dá)信號處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).傳統(tǒng)的機(jī)載二次雷達(dá)應(yīng)答器普遍采用中小規(guī)模集成電路和分立元件設(shè)計,其穩(wěn)定性和可靠性差,實(shí)時處理能力也很有限,無法完成高密度、大容量的應(yīng)答.針對這些缺陷,本論文提出一種全新的應(yīng)答數(shù)字信號處理器硬件結(jié)構(gòu),即FPGA+DSP的混合結(jié)構(gòu).這種硬件體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是可靠性高,集成度高,通用性強(qiáng),適于模塊化設(shè)計,處理速度快,能實(shí)時處理多個應(yīng)答信號,以及進(jìn)行置信度分析和生成報表.此項目中,本文作者主要負(fù)責(zé)FPGA部分硬件設(shè)計.FPGA主要完成雙通道數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)生視頻信號和旁瓣抑制信號、計算當(dāng)前飛機(jī)相對本地接收天線的方位和距離、與DSP實(shí)時交換數(shù)據(jù)、上傳報表等功能.論文詳細(xì)分析了接收機(jī)信號處理算法在FPGA中的硬件實(shí)現(xiàn)方案,在提高系統(tǒng)可靠性、堅固性以及FPGA資源的合理利用方面做了深入的探討.同時給出不同層次關(guān)鍵模塊的HDL實(shí)現(xiàn)及其時序仿真結(jié)果.
標(biāo)簽： FPGA 機(jī)載 二次雷達(dá) 硬件系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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雙基地合成孔徑雷達(dá)(簡稱雙基地SAR或Bistatic SAR)是一種新的成像雷達(dá)，也是當(dāng)今SAR技術(shù)的一個發(fā)展方向，在軍用及民用領(lǐng)域都具有良好的應(yīng)用前景，近年來成為研究的熱點(diǎn)。本文則側(cè)重于研究雙基地SAR的距離一多普勒(R-D)成像算法的實(shí)現(xiàn)。 在雙基地SAR系統(tǒng)及成像算法的研究方面，推導(dǎo)了雙基地SAR的系統(tǒng)分辨特性及雷達(dá)方程，分析了主要系統(tǒng)參數(shù)之間的約束關(guān)系。針對正側(cè)視機(jī)載雙基地SAR系統(tǒng)，本文對距離一多普勒算法進(jìn)行了推廣。最后得到點(diǎn)目標(biāo)的仿真結(jié)果。 在成像算法的FPGA實(shí)現(xiàn)上，在System Generator環(huán)境下對算法進(jìn)行定點(diǎn)仿真。完成距離一多普勒成像算法的硬件實(shí)現(xiàn)，其中包括了FFT快速傅立葉變換、硬件乘法器、：Rocket I/O接口設(shè)計、DCM數(shù)字時鐘管理等主要部分。針對硬件實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，對算法的部分運(yùn)算進(jìn)行了簡化。 為了對算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行驗證，設(shè)計開發(fā)了該算法的硬件測試平臺。主要基于ML310評估板上XC2VP30芯片中嵌入的Power PC 405，完成其硬件部分的設(shè)計，主要包括了Aurora協(xié)議接口、RS-232串行接口、DDR RAM接口以及其它如中斷、時鐘等部分。
上傳時間： 2013-07-26
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該論文介紹二次雷達(dá)的基本概念、發(fā)展歷史、工作流程和運(yùn)作機(jī)理以及單脈沖二次雷達(dá)的系統(tǒng)原理,并且對傳統(tǒng)的單脈沖二次雷達(dá)應(yīng)答信號處理器的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),提出一種全新的應(yīng)答處理器硬件結(jié)構(gòu),即FPGA+DSP的混合結(jié)構(gòu).這種硬件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)靈活,有較強(qiáng)的通用性.該論文圍繞FPGA+DSP這種數(shù)字信號處理的硬件結(jié)構(gòu),闡述了它在單脈沖二次雷達(dá)應(yīng)答數(shù)字信號處理器中的應(yīng)用,使用VHDL語言設(shè)計FPGA程序,并且給出主要模塊的仿真結(jié)果.FPGA主要完成距離計數(shù)、方位計數(shù)、脈沖分解、產(chǎn)生應(yīng)答數(shù)據(jù)送給DSP、與PC104交換報表等功能.長時間的成功試驗表明,基于FPGA和DSP技術(shù)的二次雷達(dá)應(yīng)答信號處理器在3毫秒內(nèi)可以同時處理四個重疊應(yīng)答,計算所接收的每一個脈沖的到達(dá)方向,得到真實(shí)脈沖并且給出脈沖置信度.系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的目的.該課題的另外一個重要意義是對傳統(tǒng)的二次監(jiān)視雷達(dá)應(yīng)答信號處理器進(jìn)行了改進(jìn),使單脈沖二次雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)答處理能力在可靠性、穩(wěn)定性和系統(tǒng)精度三個方面有質(zhì)的飛躍.
標(biāo)簽： FPGA DSP 二次雷達(dá) 處理器
上傳時間： 2013-04-24
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小波變換是一種新興的理論，是數(shù)學(xué)發(fā)展史上的重要成果。它無論對數(shù)學(xué)還是對工程應(yīng)用都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。最新的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000就以離散小波變換(DWT)作為核心變換算法。 本文首先較為詳細(xì)地分析了小波變換的理論基礎(chǔ)，對多分辨率分析、Mallat算法和提升算法做了介紹。然后分析了JPEG2000所采用的小波濾波器，并引入了一個新的LS97小波。該小波系數(shù)簡單、易于硬件實(shí)現(xiàn)，并且與CDF97小波有很好的兼容性，可作為CDF97小波的替代者。使用Matlab對CDF97小波和LS97小波的兼容性做仿真測試，結(jié)果表明這兩個小波具有幾乎相同的性能。在確定所用的小波后，本文設(shè)計了二維離散小波變換的硬件結(jié)構(gòu)。設(shè)計過程中對標(biāo)準(zhǔn)二維小波變換做了優(yōu)化，即將行變換和列變換的歸一化步驟合并計算，這樣可以減少兩次乘法操作。另外還使用移位加代替乘法，提取移位加中的公共算子等方式來優(yōu)化設(shè)計。對于邊界數(shù)據(jù)的處理，本文采用了嵌入式對稱延拓技術(shù)，不需要額外的緩存，節(jié)約了硬件資源。為提高硬件利用率，本文將LeGall53小波變換和LS97小波變換統(tǒng)一起來，只要一個控制信號就可實(shí)現(xiàn)兩者之間的轉(zhuǎn)換。本文所提出的結(jié)構(gòu)采用基于行的變換方式，只需要六行中間數(shù)據(jù)即可完成全部行數(shù)據(jù)的小波變換。采用流水線技術(shù)提高了整個設(shè)計的運(yùn)行速度。最后也給出了二維離散小波反變換的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。 在完成硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，使用Verilog硬件描述語言對整個設(shè)計進(jìn)行了完全可綜合的RTL級描述，采用同步設(shè)計，提高了可靠性。在Xilinx公司的FPGA開發(fā)軟件ISE6.3i中對正反小波變換做了仿真和實(shí)現(xiàn)，結(jié)果表明，本設(shè)計能高速高精度地完成正反可逆和不可逆小波變換，可以滿足各種實(shí)時性要求。
上傳時間： 2013-07-25
上傳用戶：sn2080395
隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器視覺在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防等領(lǐng)域已得到成功的應(yīng)用，利用機(jī)器視覺進(jìn)行檢測更是其典型應(yīng)用。根據(jù)運(yùn)行環(huán)境的不同，機(jī)器視覺系統(tǒng)可分為PC-BASED系統(tǒng)和PLC-BASED系統(tǒng)。由于這兩種系統(tǒng)成本都相對較高、軟硬件系統(tǒng)相對復(fù)雜、體積相對較大，因此，在應(yīng)用中受到一定的限制。嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前發(fā)展迅速的熱門技術(shù)，具有體積小、價格低、開發(fā)環(huán)境簡單、運(yùn)用靈活、現(xiàn)場運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。因此，將機(jī)器視覺技術(shù)建立在嵌入式系統(tǒng)平臺上不僅是機(jī)器視覺的發(fā)展趨勢，同時也實(shí)現(xiàn)了兩者的優(yōu)勢互補(bǔ)。 在現(xiàn)代工程領(lǐng)域，常常需要檢測各種振動。相對傳統(tǒng)方法而言，視覺測振技術(shù)具有明顯優(yōu)點(diǎn)。本文主要研究了在ARM平臺上利用機(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行振動檢測的相關(guān)技術(shù)及方法。 根據(jù)嵌入式機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)，本文分析了攝像系統(tǒng)標(biāo)定的方法，建立空間物體的實(shí)際位置與圖像上點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系，并改進(jìn)數(shù)據(jù)處理的方法，提高標(biāo)定的精度。分析了目前常用的圖像處理方法，根據(jù)系統(tǒng)平臺實(shí)際工作能力，設(shè)計了有針對性的處理算法，提高圖像處理的效率；為了方便對被測對象的識別和跟蹤，采用基于顏色閾值的分割技術(shù)，從而有效地降低了對系統(tǒng)測量環(huán)境、光照條件等的要求，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性。 本文以二維振動物體為被測對象，利用機(jī)器視覺技術(shù)，對低頻小振幅的二維振動進(jìn)行了檢測，并對振動信號進(jìn)行分析。實(shí)驗證明利用視覺技術(shù)檢測振動的可行性和可靠性。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：daoxiang126
近年來，移動通信技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展及應(yīng)用，各種全新的無線通信概念層出不窮、各種新的體制及其關(guān)鍵技術(shù)日新月異。由于正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)可以高效地利用頻譜資源并有效地對抗頻率選擇性衰落，多入多出(MIMO)利用多個天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加帶寬和發(fā)送功率的情況下，可以成倍提高信道容量，因此OFDM-MIMO技術(shù)被廣泛認(rèn)為是后三代通信系統(tǒng)(B3G)的關(guān)鍵技術(shù)，是當(dāng)今移動通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。 本文對OFDM-MIMO通信系統(tǒng)接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)--數(shù)字下變頻，OFDM同步、解調(diào)進(jìn)行了相關(guān)研究，在多天線接收板的XC2VP70-5FF1704芯片上，完成了數(shù)字下變頻，OFDM同步和解調(diào)的FPGA設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。通過功能仿真、時序仿真、板級電路測試，驗證了該設(shè)計的正確性。 本文首先介紹了OFDM基本原理以其特點(diǎn)，然后對同步技術(shù)和數(shù)字下變頻技術(shù)作了相應(yīng)的介紹。同步是OFDM系統(tǒng)設(shè)計中的一項關(guān)鍵技術(shù)，即是針對系統(tǒng)中存在的時間偏差、頻率偏差進(jìn)行定時恢復(fù)、頻偏的估計與補(bǔ)償，來減少各種同步偏差對系統(tǒng)性能的影響。數(shù)字下變頻是軟件無線電的核心技術(shù)之一，其基本功能是從高速中頻數(shù)字信號中提取所需的窄帶信號，將其下變頻為基帶信號，降低數(shù)據(jù)率，以供后續(xù)DSP器件作進(jìn)一步處理。 在數(shù)字下變頻器的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)方面，本文先介紹了數(shù)字下變頻器的原理和基本結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)系統(tǒng)要求對其進(jìn)行了設(shè)計，并在實(shí)現(xiàn)上作了一些簡化，節(jié)約了硬件資源。 在對時間同步的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)方面，本文采用了利用PN序列進(jìn)行時間同步的算法。在實(shí)現(xiàn)上根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況將數(shù)據(jù)分為四路分別與本地PN碼做滑動相關(guān)運(yùn)算，更有效的利用了同步數(shù)據(jù)，達(dá)到了更好的同步性能。 在OFDM的頻率同步的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)方面，本文采用重復(fù)的PN碼兩兩相關(guān)來估計頻偏值，并聯(lián)合一個二階負(fù)反饋環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償。該算法利用環(huán)路自身噪聲帶寬抑制噪聲，提高頻率估計精度，并同時利用負(fù)反饋擴(kuò)大頻偏估計范圍。本文在對算法的詳細(xì)研究分析的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行了FPGA設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： OFDMMIMO FPGA 接收機(jī)
上傳時間： 2013-04-24
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H.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標(biāo)準(zhǔn)，采用了近幾年視頻編碼方面的先進(jìn)技術(shù)，以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 本文以實(shí)現(xiàn)D1格式的H.264/AVC實(shí)時編碼器為目標(biāo)，作者負(fù)責(zé)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，軟硬件劃分以及部分模塊的硬件算法設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。通過對H.264/AVC編碼器中主要模塊的算法復(fù)雜度的評估，算法特點(diǎn)的分析，同時考慮到編碼器系統(tǒng)的可伸縮性，可擴(kuò)展性，本文采用了DSP+FPGA的系統(tǒng)架構(gòu)。DSP充當(dāng)核心處理器，而FPGA作為協(xié)處理器，針對編碼器中最復(fù)雜耗時的模塊一運(yùn)動估計模塊，設(shè)計相應(yīng)的硬件加速引擎，以提供編碼器所需要的實(shí)時性能。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動補(bǔ)償混合編碼方案，其中一個主要的不同在于幀間預(yù)測采用了可變塊尺寸的運(yùn)動估計，同時運(yùn)動向量精度提高到1/4像素。更小和更多形狀的塊分割模式的采用，以及更加精確的亞像素位置的預(yù)測，可以改善運(yùn)動補(bǔ)償精度，提高圖像質(zhì)量和編碼效率，但同時也大大增加了編碼器的復(fù)雜度，因此需要設(shè)計專門的硬件加速引擎。 本文給出了1/4像素精度的運(yùn)動估計基于FPGA的硬件算法設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，包括整像素搜索，像素插值，亞像素(1/2，1/4)搜索以及多模式選擇(支持全部七種塊分割模式)。設(shè)計中，將多處理器技術(shù)和流水線技術(shù)相結(jié)合，提供高性能的并行計算能力，同時，采用合理的存儲器組織結(jié)構(gòu)以提供高數(shù)據(jù)吞吐量，滿足運(yùn)算的帶寬要求，并使編碼器具有較好的可伸縮性。最后，在Modelsim環(huán)境下建立測試平臺，完成了對整個設(shè)計的RTL級的仿真驗證，并針對Altera公司的FPGA芯片stratixⅡ系列的EP2S60-4器件進(jìn)行優(yōu)化，從而使工作頻率最終達(dá)到134MHz，分析數(shù)據(jù)表明該模塊能夠滿足編碼器的實(shí)時性要求。
標(biāo)簽： DSPFPGA H264 264 AVC
上傳時間： 2013-07-24
上傳用戶：sn2080395
光斑質(zhì)心檢測系統(tǒng)是APT精跟蹤伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前的光斑檢測系統(tǒng)大多是基于PC機(jī)的，存在著高速實(shí)時性、穩(wěn)定性問題。在總結(jié)各種檢測算法的基礎(chǔ)上，本文提出了基于FPGA的圖像處理算法，實(shí)現(xiàn)了激光光斑中心的高速實(shí)時檢測。 文中主要采用3×3窗口模塊和自適應(yīng)閾值模塊，先對CCD輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷光斑的范圍，然后再運(yùn)用光斑的質(zhì)心算法對光斑所占的像元進(jìn)行運(yùn)算，得出光斑位置的脫靶量，最后用VGA格式將圖像顯示在LCD上。本文達(dá)到了的3000幀/s的脫靶量幀速，精度為2urad的技術(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了高速率、高精度的精跟蹤要求。
標(biāo)簽： 實(shí)時圖像采集 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：林魚2016
本文在深入分析紅外焦平面陣列熱成像系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)紅外圖像處理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，研究了相應(yīng)的圖像處理算法，為使其實(shí)時實(shí)現(xiàn)，本文對算法基于FPGA的高效硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入研究。首先對IRFRA器件的工作原理和讀出電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，敘述了相應(yīng)的驅(qū)動電路設(shè)計原理和相關(guān)模擬電路的處理技術(shù)。然后，以本文設(shè)計的基于FPGA高速紅外圖像處理硬件系統(tǒng)為運(yùn)行平臺，針對紅外溫差成像圖像高背景、低對比度的特點(diǎn)和系統(tǒng)中主要存在的非均勻性圖案噪聲，研究了非均勻性校正和直方圖投影增強(qiáng)算法的實(shí)時實(shí)現(xiàn)技術(shù)。還將基于FPGA的紅外圖像處理的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，拓展到一些空域、頻域及基于直方圖的圖像處理基本算法。其中以紅外增強(qiáng)算法作為重點(diǎn)，引入了一種易于FPGA實(shí)現(xiàn)、基于雙閾值調(diào)節(jié)、可有效改善系統(tǒng)成像質(zhì)量的增強(qiáng)算法。并在FPGA硬件平臺上成功地實(shí)現(xiàn)了該算法。最后，本系統(tǒng)還將處理后的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成了全電視信號，實(shí)時地顯示在監(jiān)視器上。實(shí)驗結(jié)果表明，本文設(shè)計的系統(tǒng)，能夠很好地完成大容量數(shù)據(jù)流的實(shí)時處理，有效地改善了圖像質(zhì)量，顯著提高了圖像顯示效果。
上傳時間： 2013-07-02
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