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圖像去噪;數(shù)字信號處理

  • 視頻圖像采集和預(yù)處理系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn).rar

    本文研究的視頻處理系統(tǒng)是上海市科委技術(shù)攻關(guān)基金項目“計算機(jī)視覺及其芯片化實現(xiàn)”的一部分,主要完成計算機(jī)視覺系統(tǒng)的一些基本工作,即視頻圖像的采集、預(yù)處理和顯示等。 視頻圖像采集和預(yù)處理系統(tǒng)以Xilinx公司Virtex-ⅡPro系列的FPGA為核心控制器件,結(jié)合視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和VGA顯示器,完成視頻圖像的實時采集、預(yù)處理和顯示。采集和顯示部分作為同外界交流信息的渠道,是構(gòu)成計算機(jī)視覺系統(tǒng)必不可少的一部分;圖像預(yù)處理則是計算機(jī)視覺系統(tǒng)進(jìn)行高層處理的基礎(chǔ),優(yōu)秀的預(yù)處理算法能有效改善圖像質(zhì)量,提高系統(tǒng)分析判斷的準(zhǔn)確性。 本文在介紹基于FPGA的視頻采集、預(yù)處理系統(tǒng)整體架構(gòu)的基礎(chǔ)上,圍繞以下四個方面展開了工作: 1.研究并給出了兩種基于FPGA的設(shè)計方案用于實現(xiàn)YCrCb色度空間到RGB色度空間的轉(zhuǎn)換; 2.針對采集的視頻圖像,根據(jù)VGA顯示的要求,給出了一種實現(xiàn)圖像去隔行的方案; 3.分析了一系列圖像濾波的預(yù)處理算法,如均值濾波、中值濾波和自適應(yīng)濾波等,在比較和總結(jié)各算法特點的基礎(chǔ)上,提出了一種新的適用于處理混合噪聲的濾波算法:混合自適應(yīng)濾波法; 4.根據(jù)算法特點設(shè)計了多種采用FPGA實現(xiàn)的圖像濾波算法,并對硬件算法進(jìn)行RTL級的功能仿真和驗證,還給出了各種濾波算法的實驗結(jié)果,在此基礎(chǔ)上對各種算法的效果進(jìn)行直觀的比較。 文中,預(yù)處理算法的實現(xiàn)充分利用了FPGA的片內(nèi)資源,體現(xiàn)了FPGA在圖像處理方面的特點及優(yōu)勢。同時,視頻采集和顯示的控制模塊也由同一FPGA芯片實現(xiàn),從而簡化了系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。視頻采集和預(yù)處理系統(tǒng)在FPGA上的成功實現(xiàn)為“計算機(jī)視覺及其芯片化實現(xiàn)”奠定了必要的基礎(chǔ)、提供了一定理論依據(jù)。

    標(biāo)簽: FPGA 視頻圖像

    上傳時間: 2013-07-26

    上傳用戶:alia

  • 基于FPGA的HDB3編譯碼設(shè)計.rar

    一般由信源發(fā)出的數(shù)字基帶信號含有豐富的低頻分量,甚至直流分量,這些信號往往不宜直接用于傳輸,易產(chǎn)生碼間干擾進(jìn)而直接影響傳輸?shù)目煽啃裕蚨獙ζ溥M(jìn)行編碼以便傳輸。傳統(tǒng)的井下信號在傳輸過程中普遍采用曼徹斯特碼的編解碼方式,而該方式的地面解碼電路復(fù)雜。FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)作為一種新興的可編程邏輯器件,具有較高的集成度,能將編解碼電路集成在一片芯片上,而HDB3碼(三階高密度雙極性碼)具有解碼規(guī)則簡單,無直流,低頻成份少,可打破長連0和提取同步方便等優(yōu)點。基于上述情況,本文提出了基于FPGA的}tDB3編譯碼設(shè)計方案。 該研究的總體設(shè)計方案包括用MATLAB進(jìn)行HDB3編譯碼算法的驗證,基于FPGA的HDB3碼編譯碼設(shè)計與仿真,結(jié)果分析與比較三大部分。為了保證該設(shè)計的可靠性,首先是進(jìn)行編譯碼的算法驗證;其次通過在FPGA的集成設(shè)計環(huán)境QuartusⅡ軟件中完成HDB3碼的編譯、綜合、仿真等步驟,通過下載電纜下載到特定的FPGA芯片上,用邏輯分析儀進(jìn)行時序仿真;最后將算法驗證結(jié)果與仿真結(jié)果作一對比,分析該研究的可行性與可靠性。 研究表明,基于FPGA的HDB3編譯碼設(shè)計具有體積小,譯碼簡單,編程靈活,集成度高,可靠等優(yōu)點。

    標(biāo)簽: FPGA HDB3 編譯碼

    上傳時間: 2013-05-26

    上傳用戶:teddysha

  • 基于H.264編解碼的算法優(yōu)化研究及FPGA的硬件實現(xiàn).rar

    H.264/AVC是由ITU和ISO兩大組織聯(lián)合組成的JVT共同制定的一項新的視頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),在較低帶寬上提供高質(zhì)量的圖像傳輸是H.264/AVC的應(yīng)用亮點。在同樣的視覺質(zhì)量前提下,H.264/AVC比H.263和MPEG-4節(jié)約了50%的碼率。但H.264獲得優(yōu)越性能的代價是計算復(fù)雜度的增加,據(jù)估計其編碼的計算復(fù)雜度大約為H.263的3倍,因此很難應(yīng)用于實時視頻處理領(lǐng)域。針對這一現(xiàn)狀,業(yè)內(nèi)做了大量的研究工作,力圖降低其計算復(fù)雜度和提高運行效率。比如在運動估計方面,國內(nèi)外在這方面的研究已經(jīng)很成熟。而針對幀內(nèi)/幀間預(yù)測編碼的研究卻較少。因此研究預(yù)測模式的快速算法具有理論意義和應(yīng)用價值。 本文在詳細(xì)研究H.264標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮編碼特點基礎(chǔ)上,分析了H.264幀內(nèi)編碼, 幀間編碼及變換,量化技術(shù)的原理及特點,提出了一種基于局部邊緣方向信息的快速幀內(nèi)模式判決算法,通過結(jié)合SAD的模式選擇方法來減少模式選擇數(shù)目。它采用了Sobel梯度算子計算當(dāng)前塊的邊緣信息,累加當(dāng)前塊中屬于同一方向像素點的邊緣矢量構(gòu)造不同模式下的邊緣方向直方圖,以便確定最可能的預(yù)測模式。該算法有效降低了編碼器的運算復(fù)雜度,在并未顯著降低編碼性能的情況下提升了編碼器效率。仿真表明:Foreman 圖像序列編碼性能有了提高,其中PSNR平均降低了0.06dB,Bitrate平均降低了19.4%,這大大提高了視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量。 另外在幀間預(yù)測模式選擇算法方面進(jìn)行了改進(jìn)研究:按順序?qū)Σ煌愋瓦M(jìn)行判決,有選擇地去比較可能模式,使得在有效減少需判決的模式數(shù)量的同時,結(jié)合小塊模式搜索中途停止準(zhǔn)則來確定最優(yōu)模式。仿真表明:改進(jìn)算法相對與原來算法能夠節(jié)省很多的編碼時間(平均下降了49.3%),但帶來的圖像質(zhì)星的下降(平均下降0.08dB,可以忽略)和碼率較少的增加。 同時在整數(shù)DCT變換模塊中,提出了一種快速蝶形算法,使得對4×4點數(shù)據(jù)做一次變換,只需通過8×8次加法和2×8次移位運算便可完成,與原來12×8次加法和4×8次移位相比,新算法大大降低了運算復(fù)雜度。 最后介紹FPGA的特點及設(shè)計流程,并實現(xiàn)了H.264編解碼器中變換編碼及量化和熵解碼模塊的硬件。這種基于FPGA所實現(xiàn)的H.264編碼視頻處理模塊設(shè)計具備了成本低,周期短,設(shè)計方法靈活等優(yōu)點,具有廣闊的市場應(yīng)用前景。 仿真表明,通過使用本文提出的幀內(nèi)/幀間速算法方法可使得H.264編碼速度獲得顯著的提高,使H.264 Baseline編碼器能在PC平臺上實現(xiàn)實時編碼。

    標(biāo)簽: FPGA 264 編解碼

    上傳時間: 2013-07-18

    上傳用戶:zukfu

  • 基于FPGA的PCI接口運動控制卡的研究.rar

    運動控制技術(shù)是機(jī)電一體化的核心部分,提高運動控制技術(shù)水平對于提高我國的機(jī)電一體化技術(shù)具有至關(guān)重要的作用。運動控制技術(shù)的發(fā)展是制造自動化前進(jìn)的旋律,是推動新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。對于數(shù)控系統(tǒng)來說,最重要的是控制各個電機(jī)軸的運動,這是運動控制器接收并依照數(shù)控裝置的指令來控制各個電機(jī)軸運動從而實現(xiàn)數(shù)控加工的,數(shù)據(jù)加工中的定位控制精度、速度調(diào)節(jié)的性能等重要指標(biāo)都與運動控制器直接相關(guān)。目前對數(shù)控系統(tǒng)的研究都集中在插入PC的NC控制器的研究上,而其核心部分就是對步進(jìn)、伺服電機(jī)進(jìn)行控制的運動控制卡的研究。對PC-NC來說,運動控制卡的性能很大程度上決定了整個數(shù)控系統(tǒng)的性能,而微電子和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,使運動控制卡的性能得到了不斷改進(jìn),集成度和可靠性大大提高。 本課題通過對運動控制技術(shù)的深入研究,并針對國內(nèi)運動控制技術(shù)的研究起步較晚的現(xiàn)狀,結(jié)合當(dāng)前運動控制領(lǐng)域的具體需要,緊跟當(dāng)前運動控制技術(shù)研究的發(fā)展趨勢,吸收了數(shù)控技術(shù)和相關(guān)運動控制技術(shù)的最新成果,提出了基于PCI和FPGA的方案,研制了一款比較新穎的、功能強(qiáng)大的、具有很大柔性的四軸多功能運動控制卡。 本課題的具體研究主要有以下幾方面: 首先,通過對運動控制卡及運動控制系統(tǒng)等行業(yè)現(xiàn)狀的全面調(diào)研,和對運動控制技術(shù)的深入學(xué)習(xí),在比較了幾種常用的運動控制方案的基礎(chǔ)上,提出了基于FPGA的運動控制設(shè)計方案,并規(guī)劃了板卡的總體設(shè)計。 其次,根據(jù)總體設(shè)計,規(guī)劃了板卡的結(jié)構(gòu),詳細(xì)劃分并實現(xiàn)了FPGA各部分的功能;利用光電隔離原理設(shè)計了數(shù)字輸入/輸出電路。 再次,利用FPGA的資源實現(xiàn)了PCI從設(shè)備接口,達(dá)到跟控制卡通信的目的,針對運動控制中的一些具體問題,如運動平穩(wěn)性、實時控制以及多軸聯(lián)動等,在FPGA上設(shè)計了四軸運動控制電路,定義了各個寄存器的具體功能,設(shè)計了功能齊全的加/減速控制電路、變頻分配電路、倍頻分頻電路和三個功能各異的計數(shù)器電路等,自動降速點運動、A/B相編碼器倍頻計數(shù)電路等特殊功能。最后,進(jìn)行了本運動控制卡的測試,從測試和應(yīng)用結(jié)果來看,該卡達(dá)到預(yù)期的要求。

    標(biāo)簽: FPGA PCI 接口

    上傳時間: 2013-07-27

    上傳用戶:zgu489

  • 基于MATALAB的脈搏波信號的實時處理

    本文介紹了從人體采集到的脈搏波信號,由于脈搏波信號信噪比比較低,給后續(xù)參數(shù)的準(zhǔn)確測量帶來了困難,所以對于噪聲干擾的去除是非常重要而必須的。其中脈搏波信號中常見的噪聲有工頻干擾、基線漂移、肢體抖

    標(biāo)簽: MATALAB 脈搏波 信號 實時處理

    上傳時間: 2013-07-23

    上傳用戶:fuzhoulinzexu

  • 超寬帶脈沖與MB-OFDM物理層的FPGA實現(xiàn)

    現(xiàn)代通信系統(tǒng)對帶寬和數(shù)據(jù)速率的要求越來越高,超寬帶(ultra-wideband,UWB)通信以其傳輸速率高、空間容量大、成本低、功耗低的優(yōu)點,成為解決企業(yè)、家庭、公共場所等高速因特網(wǎng)接入的需求與越來越擁擠的頻率資源分配之間的矛盾的技術(shù)手段。 論文主要圍繞兩方面展開分析:一是介紹用于UWB無載波脈沖調(diào)制及直接序列碼分多址調(diào)制(DS-CDMA)的新型脈沖,即Hermite正交脈沖,并且分析了這種構(gòu)建UWB多元通信和多用戶通信的系統(tǒng)性能。二是分析了UWB的多帶頻分復(fù)用物理層提案(MBOA)的調(diào)制技術(shù),并在FPGA上實現(xiàn)了調(diào)制模塊。正交Hermite脈沖集被提出用于UWB的M元雙正交調(diào)制系統(tǒng),獲得高數(shù)據(jù)速率。調(diào)整脈沖的脈寬因子和中心頻率能使脈沖滿足FCC的頻譜要求。M元雙正交調(diào)制的接收機(jī)需要M/2個相關(guān)器,遠(yuǎn)比M元正交調(diào)制所需的相關(guān)器數(shù)量少。誤碼率一定時,維數(shù)M的增加可獲得高的比特率和低的信噪比。雖然高階的Hermite脈沖易受抖動時延的影響,但當(dāng)抖動時延范圍小于0.02ns時,其影響較為不明顯。本文認(rèn)為1~8階的Hermite脈沖皆可用,可構(gòu)成16元雙正交系統(tǒng)。 正交Hermite脈沖集也可以構(gòu)造UWB多用戶系統(tǒng)。各用戶的信息用不同的Hermite脈沖同時傳輸,其多用戶的誤比特率上限低于高斯單脈沖構(gòu)成的PPM多用戶系統(tǒng)的誤比特率,所以其系統(tǒng)性能更優(yōu)。正交Hermite脈沖還可以用于UWB的DS-CDMA調(diào)制,在8個脈沖可用的情況下,最多可容64個用戶同時通信。 基于MBOA提出的UWB物理層協(xié)議,本文用Verilog硬件語言實現(xiàn)了調(diào)制與解調(diào)結(jié)構(gòu),并用Modelsim做了時序驗證。用Verilog編程實現(xiàn)的輸出數(shù)據(jù)與Matlab生成的UWB建模的輸出結(jié)果一致。為了達(dá)到UWBMB-OFDM系統(tǒng)的FFT處理器的要求,一個混和基多通道流水線的FFT算法結(jié)構(gòu)被提出。其有效的實現(xiàn)方法也被提出。這種結(jié)構(gòu)采用多通道以獲得高的數(shù)據(jù)吞吐量。此外,它用于存儲和復(fù)數(shù)乘法器的硬件損耗相比其他的FFT處理器是最少的。高基的FFT蝶算減少了復(fù)數(shù)乘法器的數(shù)量。在132MHz的工作頻率下,整個128點FFT變換在此結(jié)構(gòu)模式下只需要242.4ns,滿足了MBOA的要求。

    標(biāo)簽: MB-OFDM FPGA 超寬帶 脈沖

    上傳時間: 2013-07-29

    上傳用戶:TI初學(xué)者

  • 用FPGA實現(xiàn)“共軛變換”圖像處理方法

    近年來微光、紅外、X光圖像傳感器在軍事、科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越為廣泛,但由于這些成像器件自身的物理缺陷,視覺效果很不理想,往往需要對圖像進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚缘玫竭m合人眼觀察或機(jī)器識別的圖像。因此,市場急需大量高效的實時圖像處理器能夠在傳感器后端對這類圖像進(jìn)行處理。而FPGA的出現(xiàn),恰恰解決了這個問題。 近十年來,隨著FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)技術(shù)的突飛猛進(jìn),F(xiàn)PGA也逐漸進(jìn)入數(shù)字信號處理領(lǐng)域,尤其在實時圖像處理方面。Xilinx的研究表明,在2000年主要用于DSP應(yīng)用的FPGA的發(fā)貨量,增長了50%;而常規(guī)的DSP大約增長了40%。由于FPGA可無比擬的并行處理能力,使得FPGA在圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)上升,國內(nèi)外,越來越多的實時圖像處理應(yīng)用都轉(zhuǎn)向了FPGA平臺。與PDSP相比,F(xiàn)PGA將在未來統(tǒng)治更多前端(如傳感器)應(yīng)用,而PDSP將會側(cè)重于復(fù)雜算法的應(yīng)用領(lǐng)域。可以說,F(xiàn)PGA是數(shù)字信號處理的一次重大變革。 算法是圖像處理應(yīng)用的靈魂,是硬件得以發(fā)揮其強(qiáng)大功能的根本。”共軛變換”圖像處理方法是一種新型的圖像處理算法,由鄭智捷博士上個世紀(jì)90年代初提出。這種算法使用基元形狀(meta-shape)技術(shù),而這種技術(shù)的特征正好具備幾何與拓?fù)涞碾p重特性,使得大量不同的基于形態(tài)的灰度圖像處理濾波器可用這種方法實現(xiàn)。該種算法在空域進(jìn)行圖像處理,無需進(jìn)行大量復(fù)雜的算術(shù)運算,算法簡單、快速、高效,易于硬件實現(xiàn)。通過十多年來的實驗與實踐證明,在微光圖像,紅外圖像,X光圖像處理領(lǐng)域,”共軛變換”圖像處理方法確實有其獨特的優(yōu)異性能。本篇論文就針對”共軛變換”圖像處理方法在微光圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用,就如何在FPGA上實現(xiàn)”共軛變換”圖像處理方法展開研究。首先在Matlab環(huán)境下,對常用的圖像增強(qiáng)算法和”共軛變換”圖像處理方法進(jìn)行了比較,并且在設(shè)計制作“FPGA視頻處理開發(fā)平臺”的基礎(chǔ)上,用VHDL實現(xiàn)了”共軛變換”圖像處理方法的基本內(nèi)核并進(jìn)行了算法的硬件實現(xiàn)與效果驗證。此外,本文還詳細(xì)地討論了視頻流的采集及其編碼解碼問題以及I2C總線的FPGA實現(xiàn)。

    標(biāo)簽: FPGA 共軛變換 圖像 處理方法

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:CHENKAI

  • FPGA在相位激光測距信號處理技術(shù)中的應(yīng)用

    本文簡單介紹了脈沖式激光測距原理、相位式激光測距的原理及相位測量技術(shù)。根據(jù)課題的要求,給出了電路系統(tǒng)設(shè)計方案,選擇了合適測相系統(tǒng)電路參數(shù),分析了調(diào)制波的噪聲對系統(tǒng)的影響,計算出能滿足系統(tǒng)精度要求的最低信噪比,對偶然誤差、信號變化幅度大小、零點漂移和電路的相位延遲等原因引起的測量誤差,提出了具體的解決措施,這些措施提高了數(shù)字檢相電路的測相精度和穩(wěn)定性。  根據(jù)電路系統(tǒng)設(shè)計方案,著重對混頻電路、整形電路和自動數(shù)字檢相電路進(jìn)行了較為深入的分析與討論,其中自動數(shù)字檢相電路采用大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA實現(xiàn)。  文中述敘了利用FPGA實現(xiàn)自動數(shù)字檢相的原理及方法步驟,分析了FPGA實現(xiàn)鑒相功能的可靠性。根據(jù)設(shè)計要求,選擇合適的FPGA邏輯器件和配置器件,使用QuartusⅡ軟件開發(fā)可編程邏輯器件及VHDL編程,給出了用QuartusⅡ軟件進(jìn)行數(shù)字檢相測量的系統(tǒng)仿真結(jié)果和混頻電路、比較電路、數(shù)字檢相電路的實驗結(jié)果,對在沒有零角度位置標(biāo)志信號和沒有允許計數(shù)標(biāo)志信號條件下的實驗結(jié)果的精度進(jìn)行了分析。根據(jù)誤差結(jié)果分析,提出了下一步研究改進(jìn)的措施和思路。  

    標(biāo)簽: FPGA 相位 激光測距 信號處理技術(shù)

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:yare

  • 高分辨率合成孔徑雷達(dá)視頻模擬器FPGA實現(xiàn)技術(shù)研究

    在合成孔徑雷達(dá)的研究和研制工作中,合成孔徑雷達(dá)模擬技術(shù)具有十分重要的作用。本文以440MHz帶寬線性調(diào)頻信號,采樣頻率500MHz高分辨合成孔徑雷達(dá)視頻模擬器為研究對象。首先對模擬器的幾項主要技術(shù)進(jìn)行分析,在對點目標(biāo)回波信號模型分析研究的基礎(chǔ)上,對點目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬并做了成像驗證,從而為硬件實現(xiàn)提供了正確的信號模型;針對傳統(tǒng)的“波形存儲直讀法”方案,即在計算機(jī)平臺上用模擬軟件產(chǎn)生原始回波數(shù)據(jù)并存儲,再通過計算機(jī)接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,最后完成數(shù)模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生視頻信號這一過程,分析指出該方案在實現(xiàn)高分辨率時的速度和容量瓶頸。  針對具體的設(shè)計要求,圍繞速度和容量問題,本文著眼于高分辨率SAR模擬器的FPGA實現(xiàn)研究,指出FPGA實時生成點目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)是其實現(xiàn)的核心;針對這一核心問題,充分利用現(xiàn)代VLSI設(shè)計中的流水線技術(shù)與并行陣列技術(shù)以及FPGA的優(yōu)良性能和豐富資源,在時間上采用同步流水結(jié)構(gòu)、空間上采用并行陣列形式,將速度和容量問題統(tǒng)一為數(shù)據(jù)的高速生成問題;給出了系統(tǒng)總體設(shè)計思想,該方案不需要大容量存儲器單元,大大減少模擬器復(fù)雜度;對原始回波數(shù)據(jù)實時生成模塊的各主要單元給出了結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了仿真,結(jié)果表明FPGA可以滿足課題設(shè)計要求;同時,對該模擬器片上系統(tǒng)的實現(xiàn)、增強(qiáng)人機(jī)交互性,給出了人機(jī)界面的設(shè)計思路。  分析指出了點目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)實時生成模塊通過并行擴(kuò)展即可實現(xiàn)多點目標(biāo)的原始回波數(shù)據(jù)實時生成;最后對復(fù)雜場景目標(biāo)模擬器的實現(xiàn)進(jìn)行了構(gòu)思,指出了傳統(tǒng)方案在改進(jìn)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)高分辨率視頻模擬器的可行性。本文首次提出以FPGA實現(xiàn)高分辨率合成孔徑雷達(dá)原始回波數(shù)據(jù)實時生成的思想,為國內(nèi)業(yè)界在此方向做了一些理論和實踐上的有益探索,對于國內(nèi)高分辨率合成孔徑雷達(dá)的研制具有一定的實際意義。

    標(biāo)簽: FPGA 高分辨率 合成孔徑 雷達(dá)視頻

    上傳時間: 2013-04-24

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  • 基于USB和FPGA技術(shù)的高性能數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

    在合成孔徑雷達(dá)的研究和研制工作中,合成孔徑雷達(dá)模擬技術(shù)具有十分重要的作用。本文以440MHz帶寬線性調(diào)頻信號,采樣頻率500MHz高分辨合成孔徑雷達(dá)視頻模擬器為研究對象。首先對模擬器的幾項主要技術(shù)進(jìn)行分析,在對點目標(biāo)回波信號模型分析研究的基礎(chǔ)上,對點目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬并做了成像驗證,從而為硬件實現(xiàn)提供了正確的信號模型;針對傳統(tǒng)的“波形存儲直讀法”方案,即在計算機(jī)平臺上用模擬軟件產(chǎn)生原始回波數(shù)據(jù)并存儲,再通過計算機(jī)接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,最后完成數(shù)模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生視頻信號這一過程,分析指出該方案在實現(xiàn)高分辨率時的速度和容量瓶頸。  針對具體的設(shè)計要求,圍繞速度和容量問題,本文著眼于高分辨率SAR模擬器的FPGA實現(xiàn)研究,指出FPGA實時生成點目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)是其實現(xiàn)的核心;針對這一核心問題,充分利用現(xiàn)代VLSI設(shè)計中的流水線技術(shù)與并行陣列技術(shù)以及FPGA的優(yōu)良性能和豐富資源,在時間上采用同步流水結(jié)構(gòu)、空間上采用并行陣列形式,將速度和容量問題統(tǒng)一為數(shù)據(jù)的高速生成問題;給出了系統(tǒng)總體設(shè)計思想,該方案不需要大容量存儲器單元,大大減少模擬器復(fù)雜度;對原始回波數(shù)據(jù)實時生成模塊的各主要單元給出了結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了仿真,結(jié)果表明FPGA可以滿足課題設(shè)計要求;同時,對該模擬器片上系統(tǒng)的實現(xiàn)、增強(qiáng)人機(jī)交互性,給出了人機(jī)界面的設(shè)計思路。  分析指出了點目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)實時生成模塊通過并行擴(kuò)展即可實現(xiàn)多點目標(biāo)的原始回波數(shù)據(jù)實時生成;最后對復(fù)雜場景目標(biāo)模擬器的實現(xiàn)進(jìn)行了構(gòu)思,指出了傳統(tǒng)方案在改進(jìn)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)高分辨率視頻模擬器的可行性。本文首次提出以FPGA實現(xiàn)高分辨率合成孔徑雷達(dá)原始回波數(shù)據(jù)實時生成的思想,為國內(nèi)業(yè)界在此方向做了一些理論和實踐上的有益探索,對于國內(nèi)高分辨率合成孔徑雷達(dá)的研制具有一定的實際意義。

    標(biāo)簽: FPGA USB 性能 數(shù)據(jù)采集模塊

    上傳時間: 2013-05-26

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