能源和環(huán)境的雙重壓力、電子技術(shù)與控制理論的飛速發(fā)展使得柴油機(jī)控制能夠采用電子控制技術(shù)，并成為柴油機(jī)控制的研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車牽引用的柴油機(jī)(12V240ZJ6E)，主要研究其電控單體泵的電子控制技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了電控單體泵在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的電子控制，為最終降低內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)在輕載工況下的燃油消耗率并改善其排放打下基礎(chǔ)。在以下三方面展開(kāi)研究工作： 首先，根據(jù)柴油機(jī)的燃油噴射原理，深入研究高壓燃油在泵-管-嘴系統(tǒng)中的傳遞規(guī)律，分析燃油噴射系統(tǒng)的各種電子控制方式，結(jié)合我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)改造的現(xiàn)狀并參考國(guó)內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例，確定采用“電控單體泵系統(tǒng)”方案。針對(duì)性地分析電控單體泵的特性，總結(jié)出電控單體泵的控制規(guī)律。 其次，設(shè)計(jì)電控單體泵的高速大流量電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊，其性能直接影響電磁閥的響應(yīng)特性。通過(guò)計(jì)算和試驗(yàn)對(duì)比的方法獲得不同驅(qū)動(dòng)電壓、不同續(xù)流回路情況時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，找出最優(yōu)電路參數(shù)和控制參數(shù)。用于多缸柴油機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊可以修正各單體泵噴油特性的差異。 第三，設(shè)計(jì)凸輪軸轉(zhuǎn)速的測(cè)量模塊。采集安裝于凸輪軸上的測(cè)速齒輪的脈沖信號(hào)，計(jì)算凸輪軸的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和相位，并對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速進(jìn)行預(yù)測(cè)，為查找脈譜表以確定噴油定時(shí)和噴油量奠定基礎(chǔ)。凸輪軸轉(zhuǎn)速的預(yù)測(cè)方法為“相鄰區(qū)間+自適應(yīng)參數(shù)修正”。 最后，設(shè)計(jì)控制電路，以數(shù)字信號(hào)處理器為主控芯片。在數(shù)字信號(hào)處理器中完成柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量和電磁閥驅(qū)動(dòng)脈沖生成。由于內(nèi)燃機(jī)車上的電磁環(huán)境比較惡劣，采用了抗干擾措施。 通過(guò)上述工作，掌握了電控單體泵系統(tǒng)的基本特性，完成了電子控制單元主要電路的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)凸輪軸的測(cè)速和電磁閥的控制。電子控制單元在電控單體泵試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明，測(cè)速準(zhǔn)確、電磁閥驅(qū)動(dòng)及其控制方式合理，為后續(xù)工作打下良好的基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 內(nèi)燃機(jī) 車用 柴油機(jī)
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心音信號(hào)是人體最重要的生理信號(hào)之一，包含心臟各個(gè)部分如心房、心室、大血管、心血管及各個(gè)瓣膜功能狀態(tài)的大量生理病理信息。心音信號(hào)分析與識(shí)別是了解心臟和血管狀態(tài)的一種不可缺少的手段。本文針對(duì)目前該研究領(lǐng)域中存在的分析方法問(wèn)題和分類識(shí)別技術(shù)難點(diǎn)展開(kāi)了深入的研究，內(nèi)容涉及心音構(gòu)成的分析、心音信號(hào)特征向量的提取、正常心音信號(hào)（NM）和房顫（AF）、主動(dòng)脈回流（AR）、主動(dòng)脈狹窄（AS）、二尖瓣回流（MR）4種心臟雜音信號(hào)的分類識(shí)別。本文的工作內(nèi)容包括以下5個(gè)方面： a）心音信號(hào)采集與預(yù)處理。本文采用自行研制的帶有錄音機(jī)功能的聽(tīng)診器實(shí)現(xiàn)對(duì)心音信號(hào)的采集。通過(guò)對(duì)心音信號(hào)噪聲分析，選用小波降噪作為心音信號(hào)的濾波方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，選擇Donoho閾值函數(shù)結(jié)合多級(jí)閾值的方法作為心音信號(hào)預(yù)處理方案。 b）心音信號(hào)時(shí)頻分析方法。文中采用5種時(shí)頻分析方法分別對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行了時(shí)頻譜特性分析，結(jié)果表明：不同的時(shí)頻分析方法與待分析心音信號(hào)的特性有密切關(guān)系，即需要在小的交叉項(xiàng)干擾與高的時(shí)頻分辨率之間作綜合的考慮。鑒于此，本文提出了一種自適應(yīng)錐形核時(shí)頻（ATF）分析方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該分布能較好地反映心音信號(hào)的時(shí)頻結(jié)構(gòu)，其性能優(yōu)于一般錐形核分布（CKD）以及Choi-Williams分布（CWD）、譜圖（SPEC）等固定核時(shí)頻分析方法，從而選擇自應(yīng)錐形核時(shí)頻分析方法進(jìn)行心音信號(hào)分析。 c）心音信號(hào)特征向量提取。根據(jù)對(duì)3M Littmann（） Stethoscopes[31]數(shù)據(jù)庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)心音信號(hào)的時(shí)頻分析結(jié)果，提取8組特征數(shù)據(jù)，通過(guò)Fihser降維處理方法提取出了實(shí)現(xiàn)分類可視化，且最易于分類的心音信號(hào)的2維特征向量，作為心音信號(hào)分類的特征向量。 d）心音信號(hào)分類方法。根據(jù)心音信號(hào)特征向量組成的散點(diǎn)圖，研究了支持向量機(jī)核函數(shù)、多分類支持向量機(jī)的選取方法，同時(shí)，基于分類的目的 性和可信性，本文提出以分類精度最大為判斷準(zhǔn)則的核函數(shù)參數(shù)與松弛變量的優(yōu)化方法，建立了心音信號(hào)分類的支持向量機(jī)模型，選取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中NM、AF、AR、AS、MR每類心音信號(hào)的80組2維特征向量中每類60組數(shù)據(jù)作為支持向量機(jī)的學(xué)習(xí)樣本，對(duì)余下的每類20組數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，得到每類的分類精度（Ar）均為100％，同時(shí)對(duì)臨床上采集的與上述4種同類心臟雜音信號(hào)和正常心音信號(hào)中每類24個(gè)心動(dòng)周期進(jìn)行分類實(shí)測(cè)，分類精度分別為：NM、AF、MR的分類精度均為100％，而AR、AS均為95．83％，驗(yàn)證了該方法的分類有效性。 e）心音信號(hào)分析與識(shí)別的軟件系統(tǒng)。本文以MATLAB語(yǔ)言的可視化功能實(shí)現(xiàn)了心音信號(hào)分析與識(shí)別的軟件運(yùn)行平臺(tái)構(gòu)建，可完成對(duì)心音信號(hào)的讀取、預(yù)處理，繪制時(shí)-頻、能量特性的三維圖及兩維等高線圖；同時(shí)，利用MATLAB與EXCEL的動(dòng)態(tài)鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)心音信號(hào)分析數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及統(tǒng)計(jì)功能；最后，通過(guò)對(duì)心音信號(hào)2維特征向量的分析，實(shí)現(xiàn)心音信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別功能。 本文的研究特色主要體現(xiàn)在心音信號(hào)特征向量提取的方法以及多分類支持向量機(jī)模型的建立兩方面。 綜上所述，本文從理論與實(shí)踐兩方面對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行了深入的研究，主要是采用自適應(yīng)錐形核時(shí)頻分析方法提取心音信號(hào)特征向量，根據(jù)心音信號(hào)特征向量組成的散點(diǎn)圖，建立心音信號(hào)分類的支持向量機(jī)模型，并對(duì)正常心音信號(hào)和4種心臟雜音信號(hào)進(jìn)行了分類研究，取得了較為滿意的分類結(jié)果，但由于用于分類的心臟雜音信號(hào)種類及數(shù)據(jù)量尚不足，因此，今后的工作重點(diǎn)是采集更多種類的心臟雜音信號(hào)，進(jìn)一步提高心音信號(hào)分類精度，使本文研究成果能最終應(yīng)用于臨床心臟量化聽(tīng)診。 關(guān)鍵詞：心音信號(hào)，小波降噪，非平穩(wěn)信號(hào)，心臟雜音，信號(hào)處理，時(shí)頻分析，自適應(yīng)，支持向量機(jī)
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蓄電池組已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于交通運(yùn)輸、電力、通信等諸多領(lǐng)域和部門(mén)，其壽命直接關(guān)系到能源的有效利用以及相應(yīng)系統(tǒng)的整體壽命、可靠性和成本。本課題從提高電池壽命的角度研究串聯(lián)蓄電池組的充電問(wèn)題，基于前人使用磁放大器作后級(jí)調(diào)整的基礎(chǔ)上，提出了一種新穎的基于開(kāi)關(guān)管MOSFET后級(jí)調(diào)整和高頻母線的蓄電池組分布式單體充電方法。所有二次側(cè)電路通過(guò)高頻母線的形式共用一個(gè)一次側(cè)電路；在兼顧效率、體積和成本的前提下有效的解決了串聯(lián)蓄電池組的充電不均衡問(wèn)題。 論文對(duì)采用雙管正激拓?fù)涞母哳l母線產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)給出了說(shuō)明；同時(shí)也介紹了幾種后級(jí)調(diào)整方法及各自優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)后級(jí)調(diào)整中的同步問(wèn)題，提出了幾種產(chǎn)生同步鋸齒波的解決方案。最后利用同步脈沖產(chǎn)生電路，采用最常見(jiàn)的UC3843芯片，產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的同步鋸齒波，實(shí)現(xiàn)后級(jí)調(diào)整開(kāi)關(guān)動(dòng)作與母線方波電壓的同步。并且針對(duì)多路后級(jí)調(diào)整場(chǎng)合下，采取措施減小了母線電壓毛刺，同時(shí)也改善了電流采樣波形。 論文設(shè)計(jì)了一套單體3500mAh、3．7V鋰離子電池組的單體獨(dú)立充電器，以雙管正激電路為原邊電路作為主模塊，次級(jí)是以MOSFET作后級(jí)調(diào)整電路實(shí)現(xiàn)充電功能作為充電電路模塊。試驗(yàn)中采用了四個(gè)充電電路模塊，同時(shí)對(duì)四個(gè)鋰離子電池單體分別獨(dú)立充電。充電電路模塊中，通過(guò)控制MOFET開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)鋰電池的恒流、恒壓充電和滿充切斷，充電電壓和充電電流可精確控制在1％以內(nèi)。該充電電路并能顯示電池充電狀態(tài)，并在單體充電電路間傳遞充電狀態(tài)信號(hào)，最后反饋給母線電路以控制母線電壓輸出的開(kāi)通與關(guān)斷。特別指出的是該電路的過(guò)放電檢測(cè)功能，是直接利用電池自身電壓來(lái)檢測(cè)得出電池自身是否處于過(guò)放電狀態(tài)判定信號(hào)，并在充電模塊間傳遞，最后得出蓄電池組過(guò)放電判定信號(hào)。整機(jī)有較低的待機(jī)功耗，并均使用了低成本器件，進(jìn)一步降低了成本。 論文給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)將該方案與串聯(lián)充電方案比較，驗(yàn)證了該充電方案的可靠性與優(yōu)越性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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通信與自動(dòng)控制技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。以數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)為核心的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于交通、電力、工農(nóng)業(yè)、水利、環(huán)保、建筑、能源等行業(yè)中需要無(wú)人值守監(jiān)控維護(hù)的地方，監(jiān)控情況，以及傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存在著突發(fā)性、數(shù)據(jù)量少等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)多采基于現(xiàn)場(chǎng)總線的方式接入Internet，在接入端需要搭建本地局域網(wǎng)平臺(tái)和監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)于環(huán)境依賴性比較強(qiáng)，容易造成地域局限性。 文章圍繞無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式這一熱點(diǎn)課題，介紹了國(guó)內(nèi)外在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸方面的發(fā)展與現(xiàn)狀，對(duì)GSM短消息在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究和探討.接著，闡述了相應(yīng)的GSM無(wú)線終端的設(shè)計(jì)方案、開(kāi)發(fā)方法和開(kāi)發(fā)過(guò)程，并針對(duì)小數(shù)據(jù)量的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，提出了應(yīng)用以短消息業(yè)務(wù)作為數(shù)據(jù)傳送載體的數(shù)與車載防盜報(bào)警系統(tǒng)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了以DPSD微處理器和GSM模塊TC35i為核心，基于GSM/SMS的車載防盜報(bào)警系統(tǒng)。接著，給出基于GSM/SMS無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的車載防盜報(bào)警系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程，包括各硬件模塊的設(shè)計(jì)原理、電路原理圖文重點(diǎn)包括以下兩個(gè)方面： l.對(duì)GSM/SMS的工作原理及協(xié)議做了詳細(xì)的研究，并運(yùn)用于小數(shù)據(jù)量的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸中。 2.設(shè)計(jì)了基于SMS的車載防盜報(bào)警系統(tǒng)，給出了硬件原理圖及軟件流程。 基于SMS的車載防盜報(bào)警系統(tǒng)已經(jīng)在市場(chǎng)上得到印證，應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)使用操作方便，數(shù)據(jù)通信準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠、高效，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： SMS 數(shù)據(jù) 傳輸技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，通信和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的DC/DC電源變換技術(shù)在電源行業(yè)占有很重要的市場(chǎng)。為了能滿足電源系統(tǒng)良好的性能和可靠性，分布電源系統(tǒng)(DPS)被廣泛應(yīng)用于電信、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。DPS具有模塊化，可靠性和維護(hù)性等優(yōu)點(diǎn)。 本文討論了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的種類和發(fā)展趨勢(shì)，介紹了三種傳統(tǒng)的軟開(kāi)關(guān)諧振變換器，通過(guò)理論分析和仿真，總結(jié)了三種傳統(tǒng)諧振變換器的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新型的LLC串聯(lián)諧振變換器。此變換器可實(shí)現(xiàn)原邊開(kāi)關(guān)管在零電壓條件下開(kāi)通、輸出端的整流管零電流條件下關(guān)斷，因而可實(shí)現(xiàn)極高的轉(zhuǎn)換效率。由于電路充分地利用了變壓器的勵(lì)磁電感和開(kāi)關(guān)管的寄生參數(shù)，可使變換器在寬輸入電壓范圍和全負(fù)載下實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)。此外，利用變壓器漏感和功率MOS管的寄生電容進(jìn)行諧振，可有效地降低輸出整流管的電壓應(yīng)力，提高抗EMI的性能。因此，在相同的設(shè)計(jì)規(guī)格下，LLC諧振變換器可以選取電壓和電流等較低的功率開(kāi)關(guān)管和整流二極管，進(jìn)而減小開(kāi)發(fā)成本。 結(jié)合PSPICE仿真和實(shí)驗(yàn)調(diào)試，論文詳細(xì)介紹了LLC串聯(lián)諧振變換器工作原理，詳細(xì)討論了諧振參數(shù)、輸入電壓和負(fù)載對(duì)變換器性能的影響；根據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)步驟和特性分析，設(shè)計(jì)了LLC串聯(lián)諧振變換器各組成電路；最后設(shè)計(jì)了24V/8A-200KHz的DC/DC電源模塊，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果驗(yàn)證了該拓?fù)湓谌?fù)載下均能實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，效率高等良好特性。
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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工業(yè)領(lǐng)域中需要大量的AC/DC整流電源。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?cè)灰嬉庾R(shí)到低功率因數(shù)整流系統(tǒng)造成了諧波污染和電網(wǎng)公害。因此消除電網(wǎng)諧波污染，提高功率因數(shù)，成為整流系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。由于中大功率的電力電子設(shè)備在電網(wǎng)中占很大的比重，因此高功率因數(shù)的三相整流器的研究已成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究的一大熱點(diǎn)。 隨著數(shù)字控制技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的控制策略通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)得以實(shí)現(xiàn)。數(shù)字控制的特有優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化硬件電路，克服了模擬電路中參數(shù)溫度漂移的問(wèn)題，控制靈活且易實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制等，使得所設(shè)計(jì)的電源產(chǎn)品不僅性能可靠，且易于大批量生產(chǎn)，從而降低了開(kāi)發(fā)周期。因此，數(shù)字化控制電源已成為當(dāng)今于開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品設(shè)計(jì)的潮流。 本文首先給出了幾種常見(jiàn)的三相功率因數(shù)校正方案，并對(duì)其進(jìn)行了比較和分析，在前面的基礎(chǔ)上提出了：三相三開(kāi)關(guān)三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和雙閉環(huán)控制的策略結(jié)合的三相PFC系統(tǒng)。緊接著介紹了DSP芯片的特點(diǎn)及其在電力電子裝置中的應(yīng)用，首先介紹目前DSP芯片的發(fā)展，通過(guò)比較選定了TI公司的TMSLF2407芯片作為本文的處理芯片，而后基于對(duì)TMSLF2407芯片的內(nèi)部資源和該芯片數(shù)字式PWM信號(hào)產(chǎn)生的原基于DSP的三相有源功率因數(shù)校正研究與設(shè)計(jì)理的分析，提出了三相PFC的數(shù)字化解決方案。在第四章中介紹了基于DSP數(shù)字控制的PFC的總體設(shè)計(jì)方案，電路所采用的是基于平均電流方案的雙閉環(huán)控制策略。內(nèi)環(huán)通過(guò)瞬時(shí)值控制獲得快速的動(dòng)態(tài)性能，保證輸出畸變率較低，外環(huán)使用輸出電壓的瞬時(shí)值控制，具有較高的輸出精度。本文最后應(yīng)用仿真軟件MATLAB中的SIMULINK對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證控制策略的可行性，并有助于系統(tǒng)主電路和控制電路的設(shè)計(jì)。對(duì)于三相變換器這種復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，需要模擬、數(shù)字信號(hào)混合仿真，仿真比較難以實(shí)現(xiàn)。一是因?yàn)槟Ｐ碗y以建立二是即使建立起一個(gè)模型，由于電路復(fù)雜，仿真軟件也未必能保證其收斂性。所以經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化，利用MATLAB中的SIMULINK構(gòu)建了變換器的電壓模型，用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)參數(shù)的正確性。
標(biāo)簽： DSP 三相 有源功率因數(shù)校正
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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調(diào)整視頻圖像的分辨率需要視頻縮放技術(shù)。如果圖像縮放技術(shù)的處理速度達(dá)到實(shí)時(shí)性要求就可以應(yīng)用于視頻縮放。 傳統(tǒng)圖像縮放技術(shù)利用插值核函數(shù)對(duì)已有像素點(diǎn)進(jìn)行插值重建還原圖像。本文介紹了圖像插值的理論基礎(chǔ)一采樣定理，并對(duì)理想重建函數(shù)Sinc函數(shù)進(jìn)行了討論。本文介紹了常用的線性圖像插值技術(shù)及像素填充、自適應(yīng)插值和小波域圖像縮放等技術(shù)。然后，本文討論了分級(jí)線性插值算法的思想，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了FPGA上的分級(jí)雙三次算法。最后本文對(duì)各種算法的縮放效果進(jìn)行了分析和討論。 本文在分析現(xiàn)有視頻縮放算法基礎(chǔ)之上，提出了分級(jí)線性插值算法，并應(yīng)用在簡(jiǎn)化線性插值算法中。分級(jí)線性插值算法以犧牲一定的計(jì)算精度為代價(jià)，用查找表代替乘法計(jì)算，降低了算法復(fù)雜度。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了分級(jí)雙三次插值算法，詳細(xì)說(shuō)明了板上系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)。最后本文將分級(jí)線性插值算法與原線性插值算法效果圖進(jìn)行比較，比較結(jié)果顯示分級(jí)插值算法與原算法誤差較小，在放大比例較小時(shí)可以取代原算法。結(jié)果證明分級(jí)雙三次線性插值算法的FPGA實(shí)現(xiàn)能夠滿足額定幀頻，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻縮放。
標(biāo)簽： FPGA 實(shí)時(shí)視頻 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，數(shù)字化已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢(shì)，接收機(jī)數(shù)字化是電子系統(tǒng)數(shù)字化中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)數(shù)字化接收機(jī)的研究具有重要的意義。隨著數(shù)字化理論和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，高速的中頻數(shù)字化接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為可能。本文研究了一種基于FPGA的軟件無(wú)線電數(shù)字接收平臺(tái)的設(shè)計(jì)，并著重研究了其中數(shù)字中頻處理單元的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。FPGA器件具有設(shè)計(jì)靈活、開(kāi)發(fā)周期短和開(kāi)發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)中。相比于傳統(tǒng)的DSP串行結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA能夠進(jìn)行流水線性設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理，所以FPGA在進(jìn)行數(shù)據(jù)量大，要求實(shí)時(shí)處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)。 本文首先首先分析了軟件無(wú)線電當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)及技術(shù)現(xiàn)狀，針對(duì)存在的處理速度跟不上的DSP瓶頸問(wèn)題，提出了中頻軟件無(wú)線電的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。本文以FPGA實(shí)現(xiàn)為重點(diǎn)，在深入分析軟件無(wú)線電相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，著重研究和完成了中頻軟件無(wú)線電數(shù)字接收平臺(tái)兩大模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)：數(shù)字下變頻相關(guān)模塊和數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊。其中，在深入研究數(shù)字下變頻實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先對(duì)數(shù)字下變頻模塊的數(shù)控振蕩器(NCO)采用了直接頻率合成技術(shù)(DDS)實(shí)現(xiàn)，其頻率分辨率高，靈活，易于實(shí)現(xiàn)；高效抽取濾波器組由積分梳狀濾波器(CIC)，半帶濾波器(HB)，F(xiàn)IR濾波器組成。對(duì)積分梳狀濾波器(CIC)本文采用了Hogenaur“剪除”理論對(duì)內(nèi)部寄存器的位寬進(jìn)行改進(jìn)，極大地節(jié)約了資源，提高了運(yùn)行速率。對(duì)FIR濾波器和半帶濾波器采用了(DA)分布式算法，它的運(yùn)行速度只與數(shù)據(jù)的寬度有關(guān)，只有加減法運(yùn)算和二進(jìn)制除法，既縮減了系統(tǒng)資源又大大節(jié)省了運(yùn)算時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了高效的實(shí)時(shí)處理。對(duì)數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊，重點(diǎn)研究和完成了2ASK和2FSK的調(diào)制解調(diào)的FPGA實(shí)現(xiàn)，模塊有很好的通用性，能方便地移植到其它的系統(tǒng)中。在文章的最后還對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了Matlab仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的正確性。在系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程中，都是先依據(jù)一定的設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行verilog編程，然后再在Quartus軟件中編譯，時(shí)序仿真測(cè)試，并與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無(wú)線電 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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MP3音樂(lè)是目前最為流行的音樂(lè)格式，因其音質(zhì)、復(fù)雜度與壓縮比的完美折中，占據(jù)著廣闊的市場(chǎng)，不僅在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳，而且在便攜式設(shè)備領(lǐng)域深受人們喜愛(ài)。本文以MPEG-1的MP3音頻解碼器為研究對(duì)象，在實(shí)時(shí)性、面積等約束條件下，研究MP3解碼電路的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)FPGA原型芯片，研究MP3原型芯片的驗(yàn)證方法。 論文的主要貢獻(xiàn)如下： (1)使用算法融合方法合并MP3解碼過(guò)程的相關(guān)步驟，以減少緩沖區(qū)存儲(chǔ)單元的容量和訪存次數(shù)。如把重排序步驟融合到反量化模塊，可以減少一半的讀寫(xiě)RAM操作；把IMDCT模塊內(nèi)部的三個(gè)算法步驟融合在一起進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以省去存儲(chǔ)中間計(jì)算結(jié)果的緩存區(qū)單元。 (2)反量化、立體聲處理等模塊中，采用流水線設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)置寄存器把較長(zhǎng)的組合邏輯路徑隔開(kāi)，提高了電路的性能和可靠性；使用連續(xù)訪問(wèn)公共緩存技術(shù)，合理規(guī)劃各計(jì)算子模塊的工作時(shí)序，將數(shù)據(jù)計(jì)算的時(shí)間隱藏在訪存過(guò)程中；充分利用頻率線的零值區(qū)特性，有效地減少數(shù)據(jù)計(jì)算量，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。 (3)設(shè)計(jì)了MP3硬件解碼器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)RTL級(jí)電路，完成功能仿真，以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA開(kāi)發(fā)板為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)MP3解碼器的FPGA原型芯片。MP3硬件解碼器在Stratix II EP2S180器件內(nèi)的資源利用率約為5％，其中組合邏輯查找表ALUT為7189個(gè)，寄存器共有4024個(gè)，系統(tǒng)頻率可達(dá)69.6MHz，充分滿足了MP3解碼過(guò)程的實(shí)時(shí)性要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MP3音頻解碼FPGA原型芯片可正常播放聲音，解碼音質(zhì)良好。
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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在當(dāng)今的廣播系統(tǒng)中，絕大部分的視頻信號(hào)是隔行采樣的。采用這種掃描格式，能夠大幅度地減少視頻的帶寬，但也會(huì)引起彩色爬行、畫(huà)面閃爍、邊緣模糊及鋸齒等現(xiàn)象。這種缺陷經(jīng)人尺寸屏幕放大后就更加明顯。為改善畫(huà)面的視覺(jué)效果，去隔行技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，視頻信號(hào)本身的低幀頻也會(huì)導(dǎo)致行抖動(dòng)、線爬行以及大面積閃爍等視覺(jué)效果上的缺陷。增加掃描頻率會(huì)把這些視覺(jué)缺陷搬移到人眼不敏感的高頻區(qū)域上去從而產(chǎn)生較好的主觀圖象質(zhì)量。而為了適應(yīng)不同顯示終端以及對(duì)圖像大小變化的要求就必須對(duì)原始信號(hào)分辨率即每幀行數(shù)和每行像素?cái)?shù)進(jìn)行變換。因此去隔行、幀頻轉(zhuǎn)換、分辨率變換成為視頻格式轉(zhuǎn)換的基本內(nèi)容。 FPGA 的出現(xiàn)是VLSI技術(shù)和EDA技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。FPGA器件集成度高、體積小，具有通過(guò)用戶編程實(shí)現(xiàn)專門(mén)應(yīng)用的功能。它允許電路設(shè)計(jì)者利用基于計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)輸入、仿真、測(cè)試和校驗(yàn)，直到達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。使用FPGA器件可以大大縮短系統(tǒng)的研制周期，減少資金投入。另外采用FPGA器件可以將原來(lái)的電路板級(jí)產(chǎn)品集成芯片級(jí)產(chǎn)品，從而降低了功耗，提高了可靠性，同時(shí)還可以很方便的對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行在線修改。 該文在介紹了視頻格式轉(zhuǎn)換中的主要算法后，重點(diǎn)對(duì)去隔行、幀頻轉(zhuǎn)換、分辨率變換的FPGA綜合實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的深入研究，分別給出了最簡(jiǎn)解決方案、基于非線性算法的解決方案和基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案。最簡(jiǎn)解決方案利用線性算法將去隔行，幀頻轉(zhuǎn)換，分辨率變換三項(xiàng)處理同時(shí)實(shí)現(xiàn)，達(dá)到FPGA內(nèi)部資源和外部RAM耗用量都為最小的要求，是后續(xù)復(fù)雜方案的基礎(chǔ)。其中去隔行采用場(chǎng)合并方式，幀頻轉(zhuǎn)換采用幀重復(fù)方式，分辨率變換采用均勻插值方式。基于非線性算法的解決方案中加入了對(duì)靜止區(qū)域的判斷，靜止區(qū)域的輸出像素值直接選用相應(yīng)位置的已存輸入數(shù)據(jù)，非靜止區(qū)域的輸出像素值通過(guò)對(duì)已存輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性運(yùn)算得出。基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案在對(duì)靜止區(qū)域進(jìn)行判斷和處理的基礎(chǔ)上，對(duì)欲生成的變頻后的場(chǎng)間插值幀進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)矢量得出非靜止區(qū)域的輸出像素值。其中為求得輸入場(chǎng)間相應(yīng)時(shí)間位置上的插值幀輸出數(shù)據(jù)，該方案采用了自定義的前后向塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)方式，通過(guò)對(duì)三步搜索算法的高效實(shí)現(xiàn)，將SAD 值進(jìn)行比較得出運(yùn)動(dòng)矢量。
標(biāo)簽： FPGA 視頻格式轉(zhuǎn)換 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-07-19
上傳用戶：米卡
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