JPEG 2000是為適應(yīng)不斷發(fā)展的圖像壓縮應(yīng)用而出現(xiàn)的新的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),小波變換是JEPG 2000核心算法之一。小波變換是一種可達(dá)到時(空)域或頻率域局部化的時頻域或空頻域分析方法,其多尺度分解特性符合人類的視覺機(jī)制,更加適用于圖像信息的處理。提升小波變換是一類不采用傅立葉變換做為主要分析工具的小波變換新方法,提升小波變換的提出大大簡化了小波變換的計算,使其在實時信號處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。通過提升的方法很容易構(gòu)造一般的整數(shù)小波變換,由于圖像一般用位數(shù)較低的整數(shù)表示,整數(shù)小波變換可以將為整數(shù)序列的圖像矩陣映射成整數(shù)小波系數(shù)矩陣,這就大大簡化了小波變換的硬件電路設(shè)計。在當(dāng)今數(shù)字化和信息化時代背景下,研究具有高速硬件處理功能的可變程邏輯器件在圖像壓縮算法領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)今研究的熱點。 本文旨在探討和研制基于FPGA的小波變換模塊的可能性和方法。本文采用Xilinx公司的Spartan-Ⅲ系列芯片,根據(jù)JPEG 2000推薦無損提升小波算法和有損提升小波算法,設(shè)計圖像壓縮系統(tǒng)的小波變換模塊。主要工作如下: 第一部分介紹了傳統(tǒng)小波分析理論和提升小波分析理論。包括連續(xù)小波時頻局域性的特征,離散小波變換系數(shù)的意義,多分辨分析引出的構(gòu)造小波基的系統(tǒng)方法和計算離散小波的快速算法等。重點放在介紹正交小波和雙正交小波的構(gòu)造方法,并介紹了數(shù)字圖像在小波域的特點。討論了提升小波變換的基本思想,討論了用提升方法構(gòu)造小波基以及傳統(tǒng)小波變換的提升實現(xiàn),討論了整數(shù)小波變換。 第二部分介紹了FPGA結(jié)構(gòu)及其設(shè)計流程。介紹了FPGA/CPLD器件的特征、發(fā)展趨勢及FPGA/CPLD基本結(jié)構(gòu),然后重點介紹了本文用到的Xilinx公司Spartan-Ⅲ系列芯片的結(jié)構(gòu)特點,以及Xilinx的FPGA開發(fā)軟件ISE,最后介紹了硬件描述語言VHDL語言的特點。 最后一部分是本論文研究的主要內(nèi)容,即JPEG 2000中最核心的算法-提升格式小波變換的一維變換模塊設(shè)計和二維變換模塊設(shè)計。一維提升小波變換模塊采用兩種不同的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計-低速低功耗的串行流水線結(jié)構(gòu)和高速高功耗的并行陣列結(jié)構(gòu)。同樣,二維小波變換模塊也采用了兩種不同的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計-低速低功耗的折疊結(jié)構(gòu)和高速高功耗的串行結(jié)構(gòu)。 文章對提升小波變換的FPGA實現(xiàn)中的大量細(xì)節(jié)問題進(jìn)行了討論,給出了每種結(jié)構(gòu)提升小波變換模塊的電路原理圖,并對原理圖進(jìn)行了仿真測試,仿真測試結(jié)果不僅表明了模塊功能的正確性,而且表明不同小波模塊可以滿足相應(yīng)領(lǐng)域的實際要求。
上傳時間: 2013-06-08
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在衛(wèi)星遙感設(shè)備中,隨著遙感技術(shù)的發(fā)展和對傳輸式觀測衛(wèi)星遙感圖像質(zhì)量要求的不斷提高,航天遙感圖像的分辨率和采樣率也越來越高,由此引起高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)存儲量和傳輸數(shù)據(jù)量的急劇增長,然而衛(wèi)星信道帶寬有限。為了盡量保持高分辨率遙感圖像所具有的信息,必須解決輸入數(shù)據(jù)碼率和傳輸信道帶寬之間的矛盾。所以星載高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)的高保真、實時、大壓縮比壓縮技術(shù)就成了解決這一矛盾的關(guān)鍵技術(shù)。FPGA器件為實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮提供了一種壓縮算法的硬件實現(xiàn)的一個理想的平臺。FPGA器件集成度高,體積小,通過用戶編程實現(xiàn)專門應(yīng)用的功能。它允許電路設(shè)計者利用基于計算機(jī)的開發(fā)平臺,經(jīng)過設(shè)計輸入,仿真,測試和校驗,直到達(dá)到預(yù)期的結(jié)果,減少了開發(fā)周期。小波變換能夠適應(yīng)現(xiàn)代圖像壓縮所需要的如多分辨率、多層質(zhì)量控制等要求,在較大壓縮比下,小波圖像壓縮質(zhì)量明顯好于DCT變換,因此小波變換成為新一代壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000的核心算法。同時,小波變換的提升算法結(jié)構(gòu)簡單,能夠?qū)崿F(xiàn)快速算法,有利于硬件實現(xiàn),因此提升小波變換對于采用FPGA或ASIC來實現(xiàn)圖像變換來說是很好的選擇。本文針對衛(wèi)星遙感圖像的數(shù)據(jù)流,主要研究可以對衛(wèi)星圖像進(jìn)行實時二維小波變換的方案。針對提升小波變換的VLSI結(jié)構(gòu)和FPGA設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù),從邊界延拓、濾波器結(jié)構(gòu)、整數(shù)小波、定點運算、原位運算等方面進(jìn)行了研究和討論,并且完成了針對衛(wèi)星遙感圖像的分塊二維9/7提升小波變換的FPGA實現(xiàn)。采用VerIlog語言對設(shè)計進(jìn)行了仿真驗證,并將仿真結(jié)果同matlab仿真結(jié)果進(jìn)行了比較,比較結(jié)果表明該方案能實現(xiàn)對衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)流的二維提升小波變換的功能。同時QuartusII綜合結(jié)果也表明,系統(tǒng)時鐘能夠工作在很高的頻率,可以滿足高速實時對衛(wèi)星圖像的小波變換處理。
標(biāo)簽: FPGA 提升機(jī) 二維 離散小波
上傳時間: 2013-06-15
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現(xiàn)代社會中相控陣?yán)走_(dá)的應(yīng)用越來越廣泛,相控陣?yán)走_(dá)在目標(biāo)識別、空間探測、雷達(dá)成像等先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域的研究不斷深入。相控陣?yán)走_(dá)的各個部分開始采用全數(shù)字化的控制方式,這對波束控制器提出了更高的技術(shù)要求:運算速度快、設(shè)備量少、數(shù)據(jù)吞吐量大、工作方式多、集成度高。為適應(yīng)這些要求,結(jié)合嵌入式技術(shù)的發(fā)展,論文先介紹了相控陣?yán)走_(dá)波控系統(tǒng)的基本功能和發(fā)展趨勢,然后闡述了波束控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法,接著提出基于嵌入式ARM(Advanced RISC Machines)的雷達(dá)波束控制主控系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計方案和開發(fā)調(diào)試過程,論證了基于ARM嵌入式處理器實現(xiàn)雷達(dá)波束控制主控系統(tǒng)的運算、控制、通信等功能的可行性,最后給出了波控分系統(tǒng)通常采用的幾種工程實現(xiàn)方法和其原理框圖,通過軟硬件相結(jié)合的設(shè)計滿足雷達(dá)波控系統(tǒng)對組件的控制功能,完善波控系統(tǒng)的通用化和系列化設(shè)計思想。
標(biāo)簽: ARM 嵌入式 雷達(dá) 控制系統(tǒng)
上傳時間: 2013-04-24
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如何應(yīng)用PC的基礎(chǔ)語言進(jìn)行波形函數(shù)值運算求得對應(yīng)函數(shù)值再加以存盤例如正弦波三角波對數(shù)波調(diào)變波等或其它各種函數(shù)具體方法如下取函數(shù)值文件與主程序連接形成一智能型多功能函數(shù)信號發(fā)生器在WAVRASM程序下作調(diào)試然后將程序轉(zhuǎn)換燒寫在AVR內(nèi)PROM或AVR擴(kuò)展系統(tǒng)的多組并聯(lián)輸出控制中插于正弦公司所設(shè)計開發(fā)的SN-AVREP萬用實驗開發(fā)電路中即研制出一部微電腦智能型多功能函數(shù)波信號發(fā)生器這是本實驗的主要目的
上傳時間: 2013-05-18
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隨著海洋勘測技術(shù)的發(fā)展,研制高性能的海洋測流儀器越來越重要。多普勒聲學(xué)海流剖面儀就是一種非常重要的用來測量海流速度的儀器。在調(diào)試多普勒聲學(xué)海流剖面儀的過程中,多普勒聲學(xué)海流剖面儀信號模擬器是很重要的設(shè)備,它是數(shù)字模擬技術(shù)與多普勒聲學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它通過模擬的方法產(chǎn)生聲學(xué)海流剖面儀回波信號,以便在不具備實際海洋情況的條件下,可以在實驗室環(huán)境中對聲學(xué)海流剖面儀的樣機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。在此情況下,本文研制了一種聲學(xué)海流剖面儀信號模擬器,并對聲學(xué)海流剖面儀回波信號接收過程中使用的算法進(jìn)行了研究。 本文首先比較了多普勒聲學(xué)海流剖面儀的發(fā)射信號與接收信號之間的關(guān)系,分析了產(chǎn)生多普勒頻移的原因。選用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS)生成多普勒聲學(xué)海流剖面儀調(diào)試所需要的回波信號o DDS技術(shù)克服了傳統(tǒng)信號源的頻率精度不高和頻率不穩(wěn)等問題。本文選用專用DDS芯片AD9833來實現(xiàn)回波信號的產(chǎn)生,利用ARM嵌入式技術(shù)對輸出信號進(jìn)行控制。 信號模擬器以S3C2410處理器為核心構(gòu)建了硬件平臺,采用核心板與擴(kuò)展板相結(jié)合的硬件結(jié)構(gòu)。核心板主要包括了存儲系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口和各種通訊接口。其主要功能是存儲大量數(shù)據(jù)信號和通訊功能;擴(kuò)展電路包括了16路DDS信號輸出及信號調(diào)理電路,可以通過軟件來配置16路信號相應(yīng)的工作狀態(tài)及選擇信號輸出形式。硬件設(shè)計預(yù)留了一定數(shù)量的I/O接口以備將來擴(kuò)展之用。 建立嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境;并分析BootLoader啟動機(jī)制,移植VIVI;通過配置內(nèi)核相關(guān)文件,移植Linux2.4.18內(nèi)核到模擬器系統(tǒng);編寫16路DDS的驅(qū)動程序;設(shè)計了模擬器的上位機(jī)通訊程序及用應(yīng)程序;對系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件調(diào)試,調(diào)試結(jié)果表明模擬器完全能夠模擬聲學(xué)海流剖面儀的回波信號。 最后,結(jié)合回波信號形式,采用基帶解調(diào)、復(fù)相關(guān)等技術(shù)對接收回波信號所使用的算法進(jìn)行了研究,估算出多普勒頻移,配合了調(diào)試海流剖面儀樣機(jī)工作的進(jìn)行。該模擬器不但可以模擬回波信號,還可以作為發(fā)射信號來用,大大提高了模擬器的實用性。關(guān)鍵詞:聲學(xué)海流剖面儀;S3C2410; AD9833;嵌入式Linux;回波信號
標(biāo)簽: ARM 聲學(xué) 信號模擬器 信號處理
上傳時間: 2013-04-24
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隨著我國電力行業(yè)的飛速發(fā)展,安全五防工作的重要性日益突顯。為此我國大部分省市電力部門均要求高壓帶電設(shè)備必須配裝安全五防裝置——即高壓帶電顯示裝置。感應(yīng)式高壓帶電顯示閉鎖裝置由于其非接觸式傳感特性和相間處理無干擾的優(yōu)點成為行業(yè)首選,而三相正弦波信號發(fā)生器則是感應(yīng)式高壓帶電顯示閉鎖裝置主要電氣性能保證的關(guān)鍵。 本文研究基于感應(yīng)式高壓帶電顯示閉鎖裝置所感應(yīng)的高壓帶電體電場信號,并依據(jù)感應(yīng)式高壓帶電顯示閉鎖裝置的電氣性能行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定了該信號發(fā)生器的性能指標(biāo)。設(shè)計的三相正弦波信號發(fā)生器在硬件架構(gòu)上以ARM7微處理器為核心,符合16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的異步串行口UART0與PC機(jī)通信,便于信號輸出和數(shù)據(jù)保存,為滿足感應(yīng)式高壓帶電顯示閉鎖裝置在復(fù)雜環(huán)境運行的數(shù)據(jù)分析和智能決策提供了平臺。現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集、保存和分析功能,將對感應(yīng)式高壓帶電顯示閉鎖裝置的智能化起到關(guān)鍵作用。
標(biāo)簽: ARM 三相 正弦波信號 發(fā)生器
上傳時間: 2013-04-24
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傅里葉變換是信號處理領(lǐng)域中較完善、應(yīng)用較廣泛的一種分析手段.但傅里葉變換只是一種時域或頻域的分析方法,它要求信號具有統(tǒng)計平穩(wěn),即時不變的特性.但是實際應(yīng)用中存在很多非平穩(wěn)信號,它們并不能很好的用傅立葉變換來處理.小波變換的出現(xiàn)解決了這個問題,它在處理非平穩(wěn)信號方面具有傅立葉變換無法比擬的優(yōu)越性.小波變換在通信技術(shù)、信號處理、地球物理、水利電力、醫(yī)療等領(lǐng)域中獲得了日益廣泛的應(yīng)用.小波變換的研究成為了當(dāng)今學(xué)術(shù)界的一個熱點.隨著現(xiàn)代數(shù)字信號處理朝著高速實時的方向發(fā)展,純軟件的程序式信號處理方法越來越不能滿足實際應(yīng)用的需求,因此人們希望用硬件電路來實現(xiàn)高速信號處理問題.基于以上原因,該文在研究了小波變換的基本理論和特點的基礎(chǔ)上,重點研究了小波變換的VLSI電路構(gòu)架,并用FPGA實現(xiàn)了它的功能.毫無疑問,該文所做的具體工作在理論和實踐上都有參考價值.論文中,在簡單介紹了小波變換的基本理論、特點和應(yīng)用;對信號小波變換分解,重構(gòu)的MATLAB算法進(jìn)行了分析,為硬件實現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ).論文在研究了小波核心算法MALLAT算法的基礎(chǔ)上,以直觀的圖形方式描述了算法的流程圖;并由此提出了基于VLSI的電路模塊架構(gòu).根據(jù)上述模塊結(jié)構(gòu),對相關(guān)模塊進(jìn)行了硬件描述語言(VERILOG-HDL)的建模,并且在仿真平臺上(ACTIVE-HDL)進(jìn)行了仿真.在仿真正確的前提下,該文選用了EP20K100BC356-1V芯片作為目標(biāo)器件進(jìn)行了綜合和后仿真,并且將仿真結(jié)果通過MATLAB與理論參數(shù)進(jìn)行了比較,結(jié)果表明設(shè)計是正確的.對設(shè)計中存在的誤差和部分模塊的進(jìn)一步優(yōu)化,該文也作了分析和說明,為下一步實現(xiàn)通用IP核設(shè)計奠定了基礎(chǔ).
上傳時間: 2013-06-27
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基于布里淵散射的分布式光纖傳感器是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點。本文介紹了基于布里淵散射的分布式光纖傳感器的的原理、應(yīng)用;布里淵時域反射技術(shù)(BOTDR)和布里淵時域分析技術(shù)(BOTDA)的原理。 受激布里淵散射(SBS)的過程中,入射光和散射光滿足耦合振幅方程組。我們對該方程組采用有限差分法進(jìn)行數(shù)值計算,并用Matlab模擬計算過程,對布里淵散射信號進(jìn)行分析。 根據(jù)布里淵散射信號的特點,我們采用基于Morlet小波變換的DSP信號算法來處理 BOTDR傳感信號。通過對該算法的核心單元——快速傅立葉變換(FFT)的硬件實現(xiàn),我們在Stratix FPGA上實現(xiàn)了基于Morlet小波變換的DSP算法的硬件電路設(shè)計。 最后,在此基礎(chǔ)上,我們對電路功能進(jìn)行實際的仿真和驗證,并和Matlab得到結(jié)果進(jìn)行比較和分析。
標(biāo)簽: Morlet BOTDR 小波分析 信號處理
上傳時間: 2013-07-22
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回波抵消器在免提電話、無線產(chǎn)品、IP電話、ATM語音服務(wù)和電話會議等系統(tǒng)中,都有著重要的應(yīng)用。在不同應(yīng)用場合對回波抵消器的要求并不完全相同,本文主要研究應(yīng)用于電話系統(tǒng)中的電回波抵消器。電回波是由于語音信號在電話網(wǎng)中傳輸時由于阻抗不匹配而產(chǎn)生的。 傳統(tǒng)回波抵消器主要是基于通用DSP處理器實現(xiàn)的,這種回波抵消器在系統(tǒng)實時性要求不高的場合能很好的滿足回波抵消的性能要求,但是在實時性要求較高的場合,其處理速度等性能方面已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)高速、實時的需要。現(xiàn)代大容量、高速度的FPGA的出現(xiàn),克服了上訴方案的諸多不足。用FPGA來實現(xiàn)數(shù)字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題,且其靈活的可配置特性使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測試和硬件升級。 本文研究目標(biāo)是如何在FPGA芯片上實現(xiàn)回波抵消器,完成的主要工作有: (1)深入研究了回波抵消器各模塊算法,包括自適應(yīng)濾波算法、遠(yuǎn)端檢測算法、雙講檢測算法、NLP算法、舒適噪聲產(chǎn)生算法,并實現(xiàn)了這些算法的C程序。 (2)深入研究了回波抵消器基于FPGA的設(shè)計流程與實現(xiàn)方法,并利用硬件描述語言Verilog HDL實現(xiàn)了各部分算法。 (3)在OuartusⅡ和ModelSim仿真環(huán)境下對該系統(tǒng)進(jìn)行模塊級和系統(tǒng)級的功能仿真、時序仿真和驗證。并在FPGA硬件平臺上實現(xiàn)了該系統(tǒng)。 (4)根據(jù)ITU-T G.168的標(biāo)準(zhǔn)和建議,對設(shè)計進(jìn)行了大量的主、客測試,各項測試結(jié)果均達(dá)到或優(yōu)于G.168的要求。
上傳時間: 2013-06-23
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主要講述靜電放電、射頻輻射電磁場、電快速瞬變脈 沖群、雷擊浪涌、由射頻場引起的傳導(dǎo)干擾、工頻磁場、 電壓跌落和衰減振蕩波等八項抗擾度試驗,其中前七項試 驗在通用抗擾度標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)見到;后一項試驗(衰減振蕩 波抗擾度試驗)則在電力系統(tǒng)設(shè)備的抗擾度試驗中經(jīng)常可 以見到。考慮到國內(nèi)在引進(jìn)生產(chǎn)家用電器的企業(yè)中經(jīng)常采 用的高頻噪聲模擬器,本章予以補(bǔ)充介紹。此外,汽車工 業(yè)在我國的迅速發(fā)展,拉動了與之配套的汽車電子與電器 行業(yè)的迅速發(fā)展。對后者的質(zhì)量控制與檢測問題便成為業(yè) 內(nèi)人士所關(guān)注的一個熱點。
標(biāo)簽: 抗擾度 標(biāo)準(zhǔn) 測試方法
上傳時間: 2013-05-24
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