雙基地合成孔徑雷達(dá)(簡(jiǎn)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(gè)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(lái)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(duì)正側(cè)視機(jī)載雙基地SAR系統(tǒng)，本文對(duì)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(duì)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(jì)、DCM數(shù)字時(shí)鐘管理等主要部分。針對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，對(duì)算法的部分運(yùn)算進(jìn)行了簡(jiǎn)化。 為了對(duì)算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了該算法的硬件測(cè)試平臺(tái)。主要基于ML310評(píng)估板上XC2VP30芯片中嵌入的Power PC 405，完成其硬件部分的設(shè)計(jì)，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(shí)鐘等部分。
上傳時(shí)間： 2013-07-26
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本文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA這種大規(guī)模的可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)CCD（Charge Coupled Device，電荷耦合器件）數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)采集及預(yù)處理。基于對(duì)實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)，本文主要研究工作及成果如下： 1.本論文詳細(xì)的介紹了圖像采集卡的結(jié)構(gòu)和基本工作原理。同時(shí)，針對(duì)高分辨率的CCD攝像機(jī)，探討了有關(guān)點(diǎn)目標(biāo)與CCD像元一一對(duì)應(yīng)的圖像采集及其硬件和軟件設(shè)計(jì)方法。 2.本文分析了星圖中弱小目標(biāo)、噪聲以及背景的特點(diǎn)，給出了點(diǎn)目標(biāo)的場(chǎng)景圖像的數(shù)學(xué)模型及復(fù)雜背景下點(diǎn)目標(biāo)檢測(cè)的預(yù)處理方法。針對(duì)星圖灰度分布的特點(diǎn)，采用高斯低通濾波算法和高通濾波算法對(duì)星圖進(jìn)行預(yù)處理，同時(shí)還對(duì)圖像掃描聚類算法進(jìn)行了研究與分析。 3.數(shù)字信號(hào)處理器常常因?yàn)樵趶?fù)雜性、運(yùn)算速度等方面的限制，難以實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的檢測(cè)算法。本文采用FPGA技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜背景下弱點(diǎn)目標(biāo)的預(yù)處理算法，解決了計(jì)算、數(shù)據(jù)緩沖和存儲(chǔ)操作協(xié)調(diào)一致的問(wèn)題，同時(shí)采用并行高密度加法器和流水線的工作方式，使整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以很大的提高，合理的解決了資源和速度之間的相互制約問(wèn)題，并在實(shí)際中取得滿意的結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-07-03
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隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯器件取得了迅速的發(fā)展，其功能日益強(qiáng)大，F(xiàn)PGA內(nèi)部可用邏輯資源飛速增長(zhǎng)，近來(lái)推出的FPGA都針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)做了特定設(shè)計(jì)，集成了存儲(chǔ)器、鎖相環(huán)（PLL）、硬件乘法器、DSP模塊等，通過(guò)使用各個(gè)公司提供的FPGA開(kāi)發(fā)軟件使用硬件描述語(yǔ)言，可以實(shí)現(xiàn)特定的信號(hào)處理算法，如FFT、FIR等算法，為電子設(shè)計(jì)工程師提供了新的選擇。實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)采用FPGA+DSP的結(jié)構(gòu)來(lái)完成整個(gè)復(fù)雜的圖像處理算法。將圖像處理算法進(jìn)行分類，F(xiàn)PGA和DSP份協(xié)作發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，對(duì)于算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、運(yùn)算量大、實(shí)時(shí)性高的這類處理過(guò)程由大容量高性能的FPGA實(shí)現(xiàn)，DSP則用來(lái)處理經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)，來(lái)運(yùn)行算法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，乘加運(yùn)算多的算法。整個(gè)系統(tǒng)主要包括FPGA處理單元、DSP處理單元以及PCI接口通訊三個(gè)部分。主要取得的了以下的研究成果：（1）研究了FPGA的工作原理及應(yīng)用，完成了Stratix芯片的選型。設(shè)計(jì)了數(shù)字圖像處理板的電路原理圖和PCB設(shè)計(jì)圖。并對(duì)電路板進(jìn)行調(diào)試，工作正常。（2）完成了FPGA程序下載電纜的PCB電路設(shè)計(jì)，并調(diào)試成功，應(yīng)用到FPGA的調(diào)試下載配置中，取得了良好的實(shí)驗(yàn)與經(jīng)濟(jì)效果。（3）充分利用FPGA的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)軟件與工具，完成了中值濾波、形態(tài)學(xué)濾波和自適應(yīng)閾值的FPGA實(shí)現(xiàn)，并給出了詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。將算法下載到FPGA芯片，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)調(diào)試，達(dá)到要求。（4）研究了PCI接口通訊的實(shí)現(xiàn)方式，選用PCI9054芯片實(shí)現(xiàn)通訊，完成PCI接口電路設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了中斷、DMA等方式，滿足了數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆＃?）學(xué)習(xí)了C6701DSP芯片的工作特性以及內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)，完成了DSP外圍存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生以及電源模塊等外圍電路的設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： FPGA DSP 紅外 圖像預(yù)處理
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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作為一項(xiàng)正在興起的無(wú)線應(yīng)用服務(wù),無(wú)線局域網(wǎng)已在機(jī)場(chǎng)、校園、會(huì)議室、甚至在家庭都有所應(yīng)用.它正叩開(kāi)高速無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)的大門(mén).目前,無(wú)線局域網(wǎng)仍處于眾多標(biāo)準(zhǔn)共存時(shí)期.每一標(biāo)準(zhǔn)的背后都有大公司或者大集團(tuán)的支持.在眾多無(wú)線局域網(wǎng)協(xié)議中IEEE802.11a協(xié)議是很有特色的一個(gè),它的優(yōu)勢(shì)在于采用了正交頻分復(fù)用(OFDM)方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù),該技術(shù)可幫助提高速度和改進(jìn)信號(hào)質(zhì)量,并可克服干擾,因此得到眾多關(guān)注.為了讓這種高速的局域網(wǎng)真正應(yīng)用到實(shí)際中,我們的項(xiàng)目就是要在硬件上實(shí)現(xiàn)基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī),而本文的主要工作就是用FPGA實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)接收機(jī).內(nèi)接收機(jī)主要包括同步估計(jì)和信道估計(jì).但是目前OFDM系統(tǒng)中包括同步、信道編碼、信道估計(jì)、用戶檢測(cè)、降低峰均比等一些關(guān)鍵技術(shù)在具體實(shí)現(xiàn)上還存在著一些困難.許多文獻(xiàn)對(duì)這些關(guān)鍵技術(shù)基本停留在理論上的討論,與具體的實(shí)現(xiàn)還存在很大的差距.因此本文通過(guò)研究同步和信道估計(jì)的多種算法的性能和其實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度,提出一種適合在IEEE802.11a協(xié)議環(huán)境下的同步算法和信道估計(jì),用FPGA加以實(shí)現(xiàn).首先本文總結(jié)了目前OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)的算法.在此基礎(chǔ)上詳細(xì)的討論了基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)可以采用的信道估計(jì)方法:(1)提出了借助訓(xùn)練序列的LS估計(jì)法和LS-average估計(jì)法,分別在AWGN信道和多徑信道對(duì)這兩種方法進(jìn)行了比較,證明無(wú)論在哪種信道環(huán)境下后者性能都要好于前者.為了能夠進(jìn)一步提高信道估計(jì)器的性能,在LS-average算法的基礎(chǔ)上提出了消噪算法(NRA).(2)提出了借助導(dǎo)頻的DFT插值算法.其次本文總結(jié)了目前OFDM系統(tǒng)同步的算法.OFDM系統(tǒng)同步包括定時(shí)同步和載波同步,其中定時(shí)同步又分為符號(hào)同步和抽樣同步.本文主要是研究定時(shí)同步,而載波同步只是簡(jiǎn)單的討論,因?yàn)樵谶@項(xiàng)目中這是另有負(fù)責(zé)人.本文針對(duì)基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)把定時(shí)同步分為粗定時(shí)同步和細(xì)定時(shí)同步.然后分別對(duì)粗定時(shí)同步和細(xì)定時(shí)同步進(jìn)行了詳細(xì)的討論.其中對(duì)粗定時(shí)同步的方法有:利用短訓(xùn)練序列和利用循環(huán)前綴,并對(duì)這兩種方法進(jìn)行了比較.對(duì)細(xì)定時(shí)同步是利用導(dǎo)頻來(lái)跟蹤.最后根據(jù)前面兩章提出的算法所分析的結(jié)果,以及突發(fā)OFDM系統(tǒng)的信號(hào)和信道特征,選取了其中一種信道估計(jì)算法和定時(shí)同步算法,結(jié)合合作伙伴所提出的載波同步算法一起用FPGA實(shí)現(xiàn)整個(gè)基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)的內(nèi)接收機(jī),并分別測(cè)試了各個(gè)模塊的性能以及綜合模塊的性能.
標(biāo)簽： 80211a 80211 IEEE FPGA
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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隨著安全通信數(shù)據(jù)速率的提高,關(guān)鍵數(shù)據(jù)加密算法的軟件實(shí)施成為重要的系統(tǒng)瓶頸.基于FPGA的高度優(yōu)化的可編程的硬件安全性解決方案提供了并行處理能力,并且可以達(dá)到所要求的加密處理性能(每秒的SSL或RSA運(yùn)算次數(shù))基準(zhǔn).網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,對(duì)安全性的需要變得越來(lái)越重要.然而,盡管網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步很快,安全性問(wèn)題仍然相對(duì)落后.由于FPGA所提供的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì),特別是新的高速版本,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以在這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)安全性支持.FPGA是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)靈活性和功能升級(jí)的關(guān)鍵,對(duì)于容錯(cuò)、IPSec協(xié)議和系統(tǒng)接口問(wèn)題而言這兩點(diǎn)非常重要.而且,FPGA還為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了適應(yīng)不同安全處理功能以及隨著安全技術(shù)的發(fā)展方便地增加對(duì)新技術(shù)支持的能力.標(biāo)準(zhǔn)加密/解決以及認(rèn)證算法,如RC-4、DES、三次DES、MD-5以及安全哈希算法-1(SHA-1)被廣泛用于全球網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)中.本文介紹了基于PCI總線的加密卡的研制,硬件板卡的結(jié)構(gòu),著重論述了加密卡上加密模塊的實(shí)現(xiàn),即用FPGA實(shí)現(xiàn)3DES及IDEA、MD5算法的過(guò)程,加密卡的工作原理,加密卡中多種密碼算法的配置原理,最后對(duì)3DES算法及IDEA、MD5算法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行仿真,并繪制了板卡的原理圖,對(duì)PCI接口原理進(jìn)行了闡述.在論文中,首先闡述了數(shù)據(jù)加密原理.介紹了數(shù)據(jù)加密的算法和數(shù)據(jù)加密的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),并重點(diǎn)說(shuō)明了3DES的算法.由于加密卡的生存空間在于其高速的加密性能與便捷的使用方式,所以,我們的加密卡采用的是基于PCI插槽的結(jié)構(gòu),遵從的是PCI2.2規(guī)范,理解并掌握PCI總線的規(guī)范是了解整個(gè)系統(tǒng)的重要一環(huán),本文講述了PCI總線的特點(diǎn)和性能,以及總線的信號(hào).由于遵從高速性的要求,我們?cè)谟布x型的時(shí)候,選用的是TI公司高速DSP T M S 3 2 0 C 5 4 x:T I公司新推出的T M S 3 2 0 C 6 x系列D S P功能強(qiáng),速度也非常快,但目前價(jià)格仍然太高,不適合一般加解密使用.而TMS3 2 0 C 5 4 x系列具有性能適中,價(jià)格低廉,產(chǎn)品成熟等特點(diǎn),是較好的選擇.FPGA選用的XILINX公司的XC2V3000,在隨后的文章中,我們將會(huì)對(duì)這些器件特性做相應(yīng)說(shuō)明.并由此得出電路原理圖的繪制.文章的重點(diǎn)之一在于3DES算法及IDEA、MD5算法的FPGA實(shí)現(xiàn),以Xilinx公司VIRTEXII結(jié)構(gòu)的VXC2V3000為例,闡述用FPGA高速實(shí)現(xiàn)3DES算法及IDEA、MD5算法的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì).
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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目前,以互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)為代表的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,正快速地向包括數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像的綜合寬帶多媒體方向發(fā)展,構(gòu)建寬帶化、大容量、全業(yè)務(wù)、智能化的現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)已成為大勢(shì)所趨.寬帶無(wú)線接入(BWA)憑借其組網(wǎng)快速靈活、運(yùn)營(yíng)維護(hù)方便及成本較低等競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),迅速成為市場(chǎng)熱點(diǎn),各種微波、無(wú)線通信領(lǐng)域的先進(jìn)手段和方法不斷引入,各種寬帶無(wú)線接入技術(shù)迅速涌現(xiàn).由于BWA要用于非視距傳輸,所以必須考慮無(wú)線信道的多經(jīng)效應(yīng).而OFDM技術(shù)憑借著魯棒的對(duì)抗頻率選擇性衰落能力和極高頻譜效率引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視.其基本思想是把調(diào)制在單載波上的高速串行數(shù)據(jù)流,分成多路低速的數(shù)據(jù)流,調(diào)制到多個(gè)正交載波上并行傳輸,這樣在傳輸時(shí),雖然整個(gè)信道是頻率選擇性衰落,但是各個(gè)子信道卻是平坦衰落,有效對(duì)抗了多經(jīng)效應(yīng),同時(shí)由于各個(gè)子載波是正交的,極大提高了頻譜效率.可以預(yù)料的是,隨著通信系統(tǒng)將向基于IPv6核心網(wǎng)的全I(xiàn)P包的傳輸方向發(fā)展,越來(lái)越多的通信系統(tǒng)將具有"突發(fā)模式"的特征.本文關(guān)注的正是突發(fā)OFDM系統(tǒng)接收機(jī)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).由于IEEE 802.11a無(wú)線局域網(wǎng)是OFDM技術(shù)第一次真正的應(yīng)用于突發(fā)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了面向IP的無(wú)線寬帶傳輸,所以基于IEEE 802.11a的突發(fā)OFDM系統(tǒng)有著重要的借鑒和研究?jī)r(jià)值,本文也正是圍繞著這個(gè)中心而展開(kāi).本文的各章節(jié)安排如下:在第一章中主要介紹OFDM的技術(shù)原理和在寬帶無(wú)線接入中的應(yīng)用,同時(shí)引出本文所關(guān)注的突發(fā)OFDM接收機(jī)設(shè)計(jì).在第二章中先介紹了相干接收和信道估計(jì)的概念,重點(diǎn)分析了本文所采用的WLAN信道模型和信道估計(jì)算法,然后在得到同步誤差表達(dá)式的基礎(chǔ)上,先用星座圖直觀的表現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中各種同步誤差的影響,再?gòu)男旁氡葥p失的角度對(duì)符種同步誤差進(jìn)行分析.第三章是本文的重點(diǎn)之一,在本章中對(duì)基于IEEE 802.11a的各種同步算法包括幀檢測(cè)和符號(hào)定時(shí)、載波同步和采樣時(shí)鐘同步進(jìn)行仿真和比較,并針對(duì)適合FPGA實(shí)現(xiàn)的同步算法進(jìn)行了重點(diǎn)的分析.第四章也是本文的重點(diǎn)之一,提出了整個(gè)OFDM系統(tǒng)平臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu)和基于IEEE 802.11a的接收機(jī)FPGA設(shè)計(jì)方案,然后從整體上介紹了接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),并給出了接收機(jī)各個(gè)模塊的具體設(shè)計(jì),最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程和測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析.
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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信息技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)信息的安全提出了更高的要求.在應(yīng)用公鑰密碼體制的時(shí)候,對(duì)密鑰長(zhǎng)度要求越來(lái)越大,處理的速度要求越來(lái)越快.而基于橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題的橢圓曲線密碼體制,因其每比特最大的安全性,受到了越來(lái)越廣泛的注意.橢圓曲線密碼體制(ECC:Elliptic Curve Cryptosystem)的快速實(shí)現(xiàn)也成為一個(gè)關(guān)注的方面.該文按照確定有限域、選取曲線參數(shù)、劃分結(jié)構(gòu)模塊、優(yōu)化模塊算法、實(shí)現(xiàn)模塊設(shè)計(jì),驗(yàn)證模塊功能的順序進(jìn)行書(shū)寫(xiě).為了硬件實(shí)現(xiàn)上的方便,設(shè)計(jì)選擇了含有Ⅱ型優(yōu)化正規(guī)基的伽略域GF(2191),并在該域上構(gòu)造了隨機(jī)的橢圓曲線.根據(jù)層次化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)思路,將橢圓曲線上的標(biāo)量乘法運(yùn)算劃分成兩個(gè)運(yùn)算層次:橢圓曲線上的運(yùn)算和有限域上的運(yùn)算.模塊劃分之后,利用自底向上的設(shè)計(jì)思路,主要針對(duì)有限域上的乘法運(yùn)算進(jìn)行了重要的改進(jìn),并對(duì)加法群中的標(biāo)量乘運(yùn)算的算法進(jìn)行了分析、證明,以達(dá)到面積優(yōu)化和快速執(zhí)行的效果.具體設(shè)計(jì)中,采用硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL,在Mentor Graphics公司出品的FPGA Advantage平臺(tái)上進(jìn)行電路設(shè)計(jì).完成了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)輸入和仿真.設(shè)計(jì)選用了Altera公司的APEX Ⅱ系列器件,利用第一方軟件Quartus Ⅱ 2.2進(jìn)行綜合、布局、布線和時(shí)序仿真.文中給出了橢圓曲線上的點(diǎn)加、倍點(diǎn)和標(biāo)量乘法模塊的具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖.并且根據(jù)橢圓曲線的標(biāo)量乘特點(diǎn),提出了合適的驗(yàn)證方案.該設(shè)計(jì)完成了橢圓曲線上的標(biāo)量乘法運(yùn)算.設(shè)計(jì)主要針對(duì)資源受限的應(yīng)用環(huán)境:改進(jìn)了有限域上的乘法運(yùn)算、使用了沒(méi)有預(yù)處理的標(biāo)量乘算法.改進(jìn)后的橢圓曲線標(biāo)量乘法需要2,741,998個(gè)邏輯單元,在100MHz的時(shí)鐘約束下,運(yùn)行一次標(biāo)量乘法運(yùn)算需要567.69us.該次設(shè)計(jì)的結(jié)果可以直接用來(lái)構(gòu)造橢圓曲線上的簽名、驗(yàn)證、密鑰交換等算法.
標(biāo)簽： FPGA 橢圓曲線 密碼體制 乘法運(yùn)算
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多媒體的應(yīng)用與服務(wù)越來(lái)越廣泛，視頻壓縮編碼技術(shù)也隨之成為非常重要的研究領(lǐng)域。運(yùn)動(dòng)估計(jì)是視頻壓縮編碼中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。由于視頻編碼系統(tǒng)的復(fù)雜性主要取決于運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，因此如何找到一種可靠、快速、性能優(yōu)良的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法一直是視頻壓縮編碼的研究熱點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)估計(jì)在視頻編碼器中承擔(dān)的運(yùn)算量最大、控制最為復(fù)雜，由于對(duì)視頻編碼的實(shí)時(shí)性要求，因此運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊一般都采用硬件來(lái)設(shè)計(jì)。 本文的目的是在FPGA芯片上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種更優(yōu)的易于硬件實(shí)現(xiàn)的塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法——二步搜索算法。全文首先討論了塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)理論及其主要技術(shù)指標(biāo)，介紹了運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)在MPEG-4中的應(yīng)用，然后在對(duì)典型的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法進(jìn)行分析比較的基礎(chǔ)上討論了一種性能和硬件實(shí)現(xiàn)難易度綜合指數(shù)較高的二步搜索算法。本文對(duì)已有的用于全搜索算法實(shí)現(xiàn)的VLSI結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了符合二步搜索算法要求的FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并在對(duì)其理論分析之后，對(duì)實(shí)現(xiàn)該算法的運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊進(jìn)行了功能模塊的劃分，并運(yùn)用VerilogHDL硬件描述語(yǔ)言、ISE及Modelsim開(kāi)發(fā)工具在Spartan-IIEXC2S300eFPGA芯片上完成了對(duì)各功能模塊的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與時(shí)序仿真。最后，對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊進(jìn)行了仿真測(cè)試，給出了其在FPGA上搭建實(shí)現(xiàn)后的時(shí)序仿真波形圖與占用硬件資源情況，通過(guò)對(duì)時(shí)序仿真結(jié)果可知本文設(shè)計(jì)的各功能模塊工作正常，并且能夠協(xié)同工作，整個(gè)運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊能夠正確的實(shí)現(xiàn)二步搜索運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，并輸出正確的運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)果；通過(guò)對(duì)占用硬件資源及時(shí)鐘頻率情況的分析驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的二步搜索運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法的FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)具備先進(jìn)性和實(shí)時(shí)可實(shí)現(xiàn)性。
標(biāo)簽： FPGA 運(yùn)動(dòng)估計(jì) 算法 仿真
上傳時(shí)間： 2013-05-27
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隨著圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，基于生物特征的識(shí)別技術(shù)成為蓬勃發(fā)展的高技術(shù)之一，根據(jù)IBG(InternationalBiometricGroup)組織對(duì)生物特征市場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，該領(lǐng)域的收入的年增長(zhǎng)率30-50％，到2008年，全球總收入將達(dá)到46.39億美元。而基于指紋特征的識(shí)別技術(shù)由于其獨(dú)特的可靠性，穩(wěn)定性，方便快捷的特點(diǎn)，恰好符合了市場(chǎng)的需求。目前指紋識(shí)別技術(shù)是生物識(shí)別領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的識(shí)別技術(shù)，也是研究與應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最熱門(mén)的概念。NiosⅡ是Altera公司開(kāi)發(fā)的一種采用流水線技術(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯結(jié)合構(gòu)成一個(gè)基于FPGA的片上系統(tǒng)。與嵌入式硬核相比較，嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識(shí)別系統(tǒng)對(duì)速度的要求。 本文對(duì)指紋識(shí)別技術(shù)中各個(gè)環(huán)節(jié)的算法進(jìn)行了較為深入的研究，結(jié)合NiosⅡ嵌入式處理器的特點(diǎn)，對(duì)算法進(jìn)行了合理的選擇與優(yōu)化，形成了一套完整的指紋識(shí)別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識(shí)別系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案。 論文的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1、對(duì)指紋圖像預(yù)處理、后處理和匹配算法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了算法的性能；設(shè)計(jì)了一種適用于快速匹配的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；提出了一套基于特征點(diǎn)匹配的指紋識(shí)別算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法速度快、誤識(shí)率較低、可靠性較高，可以滿足實(shí)用的要求。 2、本著增加系統(tǒng)集成度、減小系統(tǒng)體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時(shí)提升系統(tǒng)的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設(shè)備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個(gè)單片嵌入式系統(tǒng)，然后以內(nèi)嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲(chǔ)器以及小鍵盤(pán)和LCD顯示屏等器件，設(shè)計(jì)了一個(gè)便攜式指紋識(shí)別系統(tǒng)，提出了一套基于FPGA的硬件設(shè)計(jì)方案。 3、利用NiosⅡ開(kāi)發(fā)板對(duì)硬件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了初步的驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口，并進(jìn)行了算法的移植。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是可行的。基于FPGA的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴(kuò)展性方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對(duì)這一設(shè)計(jì)繼續(xù)改進(jìn)的思路和下一步研究的內(nèi)容。
標(biāo)簽： FPGA 指紋識(shí)別 法的研究 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
上傳用戶：hxy200501
正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，它具有頻譜利用率高、抗多徑能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在寬帶無(wú)線多媒體通信領(lǐng)域中受到了廣泛的關(guān)注。 OFDM系統(tǒng)可分為連續(xù)工作模式和突發(fā)工作模式。在IEEE802.11a、HiperLANType2等無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中采用了OFDM的突發(fā)工作模式，該模式下的接收機(jī)首先對(duì)符合某種特定格式的幀做出檢測(cè)。本文介紹了一種基于最小錯(cuò)誤概率準(zhǔn)則的幀檢測(cè)算法，提出了該算法的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。 同步技術(shù)是OFDM最關(guān)鍵的技術(shù)之一，它包括載波頻率同步和符號(hào)同步。載波頻率同步是為了糾正接收端相對(duì)于發(fā)送端的載波頻率偏移，以保證子載波間的正交性；符號(hào)同步確定OFDM符號(hào)有用數(shù)據(jù)信息的開(kāi)始時(shí)刻，也就是確定FFT窗的開(kāi)始時(shí)刻。本文首先介紹了一種基于自相關(guān)的載波頻率同步算法，給出了它的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，重點(diǎn)講述了其中用到的Cordic算法及其實(shí)現(xiàn)；然后介紹了分別基于互相關(guān)和自相關(guān)的兩種符號(hào)同步算法，給出了各自的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，從實(shí)現(xiàn)的角度比較了兩種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，并且在FPGA設(shè)計(jì)中體現(xiàn)了面積復(fù)用和流水線操作的設(shè)計(jì)思想。 文章最后介紹了系統(tǒng)調(diào)試的情況，總結(jié)出一種ChipScopePro與Matlab相結(jié)合的調(diào)試方法，該方法在FPGA調(diào)試方面具有一定的通用性。
上傳時(shí)間： 2013-07-16
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