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海洋氣象

  • 基于DSP的移動機器人控制系統設計與避障算法的實現.rar

    移動機器人是機器人研究領域中重要的一個分支,智能移動機器人集人工智能、智能控制、信息處理、圖象處理、檢測與轉換等專業技術為一體,跨計算’機、自動控制、機械、電子等多學科,成為當前智能機器人研究的重點之一。路徑規劃是移動機器人研究的一個基本而又極其重要的課題。靈活有效的路徑規劃算法能夠幫助機器人適應各種復雜的環境,大大提高機器人的應用領域,尤其是使移動機器人具備自動識別環境的能力,能在未知環境下完成一定的工作。 本文的主要任務是以LEGO Technic組件為本體,重新設計一個控制器,并據此研究移動機器人的避障和路徑規劃策略。為滿足移動機器人避障的實時性、準確性要求,需要有一個功能完善的硬件平臺,實現信息采集、處理以及避障的策略。本文設計了一套移動機器人控制器,該控制器以DSP TMS320F2407A為核心,輔之以相應的外圍電路、傳感器、人機交互、串行通信和電源等模塊。車體動力學實驗及避障實驗結果驗證了本文所設計的控制器的性能。 在對移動機器人的避障策略的研究過程中,采用了基于虛擬力場法的位置閉環控制方法,這種方法簡化了傳統避障方法的數學運算過程,提高了機器人對障礙物的反應速度。最后,設計了一套實驗系統,進行相應的避障方法實驗。結果表明,所設計的控制器能夠完成基本的實時避障功能。

    標簽: DSP 移動機器人 控制系統設計

    上傳時間: 2013-06-30

    上傳用戶:gdgzhym

  • MPEG2視頻解碼器的FPGA設計.rar

    MPEG-2是MPEG組織在1994年為了高級工業標準的圖象質量以及更高的傳輸率所提出的視頻編碼標準,其優秀性使之成為過去十年應用最為廣泛的標準,也是未來十年影響力最為廣泛的標準之一。 本文以MPEG-2視頻標準為研究內容,建立系統級設計方案,設計FPGA原型芯片,并在FPGA系統中驗證視頻解碼芯片的功能。最后在0.18微米工藝下實現ASIC的前端設計。完成的主要工作包括以下幾個方面: 1.完成解碼系統的體系結構的設計,采用了自頂而下的設計方法,實現系統的功能單元的劃分;根據其視頻解碼的特點,確定解碼器的控制方式;把視頻數據分文幀內數據和幀間數據,實現兩種數據的并行解碼。 2.實現了具體模塊的設計:根據本文研究的要求,在比特流格式器模塊設計中提出了特有的解碼方式;在可變長模塊中的變長數據解碼采用組合邏輯外加查找表的方式實現,大大減少了變長數據解碼的時間;IQ、IDCT模塊采用流水的設計方法,減少數據計算的時間:運動補償模塊,針對模塊數據運算量大和訪問幀存儲器頻繁的特點,采用四個插值單元同時處理,增加像素緩沖器,充分利用并行性結構等方法來加快運動補償速度。 3.根據視頻解碼的參考軟件,通過解碼系統的仿真結果和軟件結果的比較來驗證模塊的功能正確性。最后用FPGA開發板實現了解碼系統的原型芯片驗證,取得了良好的解碼效果。 整個設計采用Verilog HDL語言描述,通過了現場可編程門陣列(FPGA)的原型驗證,并采用SIMC0.18μm工藝單元庫完成了該電路的邏輯綜合。經過實際視頻碼流測試,本文設計可以達到MPEG-2視頻主類主級的實時解碼的技術要求。

    標簽: MPEG2 FPGA 視頻解碼器

    上傳時間: 2013-07-27

    上傳用戶:ice_qi

  • 基于FPGA和DSP的車牌識別系統的硬件設計與實現.rar

    隨著交通工具的迅猛發展,智能交通系統(Intelligent TransportationSystems,簡稱ITS)在交通管理中受到廣泛的關注。而在ITS中,車牌識別(LicensePlate Recognition,簡稱LPR)是其核心技術。車牌識別系統主要由數據采集和車牌識別算法兩個部分組成。由于車牌清晰程度、攝像機性能、氣候條件等因素的影響,牌照中的字符可能出現不清楚、扭曲、缺損或污跡干擾,這都給識別造成一定難度。因此,在復雜背景中快速準確地進行車牌定位成為車牌識別系統的難點。 本文研究和設計了一種集圖象采集,圖象識別,圖象傳輸等于一體的實時嵌入式系統。該平臺包括硬件系統設計與應用程序開發兩個方面,充分利用TI公司的C6000系列DSP強大的并行運算能力、以及FPGA的靈活時序邏輯控制技術,從硬件方面實現系統的高速運行。 本文的主要工作有兩部分組成,具體如下: (1) 在硬件設計方面:實現由A/D、電源、FPGA、DSP以及SDRAM和FLASH所組成的車牌識別系統;設計并完成系統的原理圖和印制板圖;完成電路板調試,以及完成FPGA.在高速圖像采集中的veriIog應用程序開發。 (2) 在軟件開發方面:完成Philips公司的SAA7113H的配置代碼開發,以及DSP底層的部分驅動程序開發。 該系統能夠實現25幀每秒的數字視頻流圖像數據的輸出,并由FPGA負責完成一幅720×572數據量的圖像采集。DSP負責系統的嵌入式操作,包括系統的控制和車牌識別算法的實現。 目前,嵌入式車牌識別系統硬件平臺已經搭建成功,系統軟件代碼程序也已經開發完成。本系統能夠實現高速圖像采集、嵌入式操作與車牌識別算法、UART數據通信等功能,具有速度快、穩定性高、體積小、功耗低等特點,為車牌識別算法提供一個較好的驗證平臺。

    標簽: FPGA DSP 車牌識別系統

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:yangbo69

  • 視頻格式轉換算法研究及FPGA實現——去隔行、幀頻轉換、分辨率變換.rar

    在當今的廣播系統中,絕大部分的視頻信號是隔行采樣的。采用這種掃描格式,能夠大幅度地減少視頻的帶寬,但也會引起彩色爬行、畫面閃爍、邊緣模糊及鋸齒等現象。這種缺陷經人尺寸屏幕放大后就更加明顯。為改善畫面的視覺效果,去隔行技術應運而生。同時,視頻信號本身的低幀頻也會導致行抖動、線爬行以及大面積閃爍等視覺效果上的缺陷。增加掃描頻率會把這些視覺缺陷搬移到人眼不敏感的高頻區域上去從而產生較好的主觀圖象質量。而為了適應不同顯示終端以及對圖像大小變化的要求就必須對原始信號分辨率即每幀行數和每行像素數進行變換。因此去隔行、幀頻轉換、分辨率變換成為視頻格式轉換的基本內容。 FPGA 的出現是VLSI技術和EDA技術發展的結果。FPGA器件集成度高、體積小,具有通過用戶編程實現專門應用的功能。它允許電路設計者利用基于計算機的開發平臺,經過設計輸入、仿真、測試和校驗,直到達到預期的結果。使用FPGA器件可以大大縮短系統的研制周期,減少資金投入。另外采用FPGA器件可以將原來的電路板級產品集成芯片級產品,從而降低了功耗,提高了可靠性,同時還可以很方便的對設計進行在線修改。 該文在介紹了視頻格式轉換中的主要算法后,重點對去隔行、幀頻轉換、分辨率變換的FPGA綜合實現方案進行了由簡單到復雜的深入研究,分別給出了最簡解決方案、基于非線性算法的解決方案和基于運動補償的解決方案。最簡解決方案利用線性算法將去隔行,幀頻轉換,分辨率變換三項處理同時實現,達到FPGA內部資源和外部RAM耗用量都為最小的要求,是后續復雜方案的基礎。其中去隔行采用場合并方式,幀頻轉換采用幀重復方式,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靜止區域的判斷,靜止區域的輸出像素值直接選用相應位置的已存輸入數據,非靜止區域的輸出像素值通過對已存輸入數據進行非線性運算得出?;谶\動補償的解決方案在對靜止區域進行判斷和處理的基礎上,對欲生成的變頻后的場間插值幀進行運動估計,根據運動矢量得出非靜止區域的輸出像素值。其中為求得輸入場間相應時間位置上的插值幀輸出數據,該方案采用了自定義的前后向塊匹配運動估計方式,通過對三步搜索算法的高效實現,將SAD 值進行比較得出運動矢量。

    標簽: FPGA 視頻格式轉換 算法研究

    上傳時間: 2013-07-19

    上傳用戶:米卡

  • 濾波器和衰減器的電路設計

    濾波器影象參數法的設計濾波器是一種典型的選頻電路,在給定的頻段內,理論上它能讓信號無衰減地通過電路,這一段稱為通帶外的其他信號將受到很大的衰減,具有很大衰減的頻段稱為阻帶,通帶與阻帶的交界頻率

    標簽: 濾波器 衰減器 電路設計

    上傳時間: 2013-07-16

    上傳用戶:libenshu01

  • H.264解碼算法優化及在ARM上的移植

    在信息化發展的當前,音視頻等多媒體作為信息的載體,在社會生活的各個領域,起著越來越重要的作用。數字視頻的海量性成為阻礙其應用的的瓶頸之一。在這種情況下,H.264作為新一代的視頻壓縮標準,以其高性能的壓縮效率,成為備受關注的焦點和研究問題。H.264通過運動估計/運動補償(MP/MC)消除視頻時間冗余,對差值圖像進行離散余弦變換(DCT)消除空間冗余,對量化后的系數進行可變長編碼(VLC)消除統計冗余,獲得了極高的壓縮效率。隨著嵌入式處理器性能的逐漸提升和3G網絡即將商用的推動,H.264以其優秀的壓縮性能,無論是無線信道傳輸方面,還是存儲容量有限的嵌入式設備都具有廣闊的應用前景。 但H.264在提升壓縮性能的同時付出的代價是算法復雜度的成倍增加,實際應用中人們對視頻解碼的實時性要求嚴格,已出現的對應算法代碼多基于PC通用處理器實現,而嵌入式設備的主頻和處理能力仍然相對有限,存儲容量相對較小,總線速率相對偏低,因此必須對標準對應算法進行優化移植,才能滿足實際應用的需求。 本文在對H.264標準及其新特性進行詳細介紹后,重點研究了在解碼端如何針對解碼耗時較多的模塊進行改進,然后將算法移植到ARM平臺,并針對平臺特點作出相應優化,最后完成解碼圖象顯示,并給出了測試結果。本文主要完成的工作如下: 詳細分析了H.264的參考軟件JM中解碼流程,并利用測試工具分析了各模塊耗時,針對耗時較多的模塊如插值運算及去塊濾波模塊,提出了對應的改進算法并在H.264的參考軟件JM86上進行了實現,PC測試實驗證明了算法改進的優越性和運算優化的可行性。最后針對ARM平臺,在對程序結構和對應代碼進行優化之后,將其移植到WINCE系統之下,同時給出了WINCE平臺解碼后圖象加速顯示方法,并對最終測試結果與性能做出了評價。

    標簽: 264 ARM 解碼 算法優化

    上傳時間: 2013-06-04

    上傳用戶:shijiang

  • 基于ARM的減搖鰭智能控制器的研究

    減搖鰭是船舶與海洋工程中的一種重要系統,目前已在多種船舶中廣泛應用。減搖鰭對于提高船舶耐波性,增加船舶使用壽命,改善設備與人員的工作條件,提高艦艇的戰斗力具有重要作用。減小船舶橫搖是目前船舶運動控制領域的重要課題之一。本文以船舶減搖鰭系統作為研究對象,重點講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的設計與實現方案。 減搖鰭系統目前大多采用基于力矩對抗原理的PID控制器。控制器的性能對船舶自然橫搖周期和無因次橫搖衰減系數有著很大的依賴關系。由于船舶橫搖運動的復雜性、非線性、時變性和海況的不確定性,經典PID控制難以獲得滿意的控制效果。采用先進的控制策略是解決這一問題的有效方法。本論文將模糊控制與PID控制相結合,實現了無須精確的對象模型,只須將操作人員和專家長期實踐積累的經驗知識用控制規則模型化,然后用模糊推理在線辨識對象特征參數,便可對PID參數實現自整定。另外,浪級調節器做為減搖鰭控制器的一個重要組成部分,本論文也對其設計進行了研究,提出了一種基于海浪譜估計的浪級調節器的設計方法,彌補了傳統浪級調節器不能充分利用海浪信息的不足。 目前大多數的減搖鰭控制器使用單片機作為主處理器或者以工控機為基礎開發而來的,前者集成度不高,穩定性也不好,而后者成本較高。因此,本課題設計了一款新型的基于ARM處理器的減搖鰭控制器,解決了上述問題。該系統主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分組成。硬件平臺主要包括基于飛利浦公司的LPC2214的控制器核心電路和輔助實現控制的驅動電路;軟件平臺主要是基于ARM的軟件,包括啟動代碼和應用程序。 研究結果表明:開發的嵌入式減搖鰭控制系統不僅具有集成度高、性價比高、性能優越、抗干擾能力強、穩定性好、實時性高等優點。同時更能夠適應減搖鰭控制系統智能化的發展趨勢,所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價值及意義。

    標簽: ARM 減搖鰭 智能控制器

    上傳時間: 2013-07-10

    上傳用戶:giser

  • 基于ARM的前向散射式能見度儀的設計

    大氣能見度(Visibility)是反映大氣透明度的一個指標,是氣象觀測的常規項目,它對航海、航空、陸上交通以及軍事活動等都有重要影響。目前國內能見度儀,特別是適用于海洋惡劣環境中的便攜式、高精度的能見度儀較少,需要研制適合海上測量的能見度儀。 在系統闡述大氣能見度檢測理論依據的基礎上,研究了能見度檢測系統的關鍵技術,主要包括光源的穩定性、微弱信號的相敏檢測技術及信號的抗干擾技術等。本系統由發射模塊、接收模塊、信號處理模塊及電源模塊等組成。設計了發射模塊和接收模塊的光學系統,并進行了發射光源的調制設計、接收模塊中的光電轉換電路、放大電路、帶通濾波電路的設計及信號的鎖相放大電路的設計等。大氣能見度測量屬于微弱信號檢測技術,在海上更容易受到外界自然光及其它環境因素的干擾,因此濾除各種干擾,提取有用的微弱信號是本設計的核心。本文重點研究了光敏檢測技術和適合于微弱信號檢測的鎖相放大技術,設計了以OPT101為核心的光敏檢測電路,有效提高了電路的靈敏度和抗干擾,簡化了設計;設計了以平衡調制解調芯片AD630為核心的鎖相放大電路和由雙D觸發器SN74HCT74及單穩態觸發器M74HC4538B1R組成的移相電路,實驗證明,在較大的噪聲背景下,該電路可以有效地提取出反映能見度變化的有用信號。鎖相放大后的直流信號,經AD處理后輸入到微處理器ARM中,經過理論運算最后得到能見度值。為了保證系統工作的穩定性,特別是海上惡劣環境,對系統進行了防鹽、霧、水的設計,如對鏡頭進行鍍膜、對PCB板進行了三防處理等。 最后進行了能見度儀樣機的研制。

    標簽: ARM 散射 儀的設計

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:胡佳明胡佳明

  • 無傳感器矢量控制系統及其速度估算的研究

    交流電動機是一個多變量、高階、強耦合的非線性系統,不象直流電機那樣易于控制轉矩,采用矢量控制技術可解決傳統交流調速的難題,使交流電機可以按直流電機的控制規律來進行控制,而無傳感器矢量控制技術由于可以省去速度傳感器,使相應的交流調速系統變得簡便、廉價和可靠,所以成為當前研究的熱點,本論文工作就是這方面的一個嘗試。 論文首先介紹了矢量控制技術的基本理論。對感應電動機在三相靜止坐標系下強耦合和互感變參數的數學模型,通過坐標變換,導出感應電機在兩相同步旋轉坐標系下的數學模型,然后將同步坐標系按轉子磁場定向,實現了對轉子磁鏈和轉矩的分別控制,從而可以按直流電機的控制規律來控制交流電機。 其次,論文基于同步軸系下的感應電動機電壓磁鏈方程式,提出了一種感應電動機按轉子磁場定向的矢量控制方法,利用在同步軸系中T軸電流的誤差信號實現對電機速度的估算,這種速度估算方法結構簡單,有一定的自適應能力。同時在該無傳感器矢量控制系統中,由于采用了經典的PI調節器,使得控制系統更為簡單易行。 論文利用MATLAB建立了該無傳感器矢量控制系統的仿真模型。為提高系統的適應性和仿真結果的準確性,仿真模型采用了標么值系統,并考慮了控制周期和采樣信號周期對仿真結果的影響。討論了離散控制引起的相位補償問題,使仿真結果更接近實際工程系統。 最后,通過仿真進一步驗證了本文提出的無傳感器矢量控制系統的正確性和可行性,也證明了速度估計模型對速度估計準確,且對參數的變化有較強的魯棒性。

    標簽: 無傳感器 矢量控制系統 速度

    上傳時間: 2013-06-02

    上傳用戶:libinxny

  • 基于ARM的全數字B型超聲診斷儀的設計與研究

    超聲理論與技術的快速發展,使超聲設備不斷更新,超聲檢查已成為預測和評價疾病及其治療結果不可缺少的重要方法。超聲診斷技術不僅具有安全、方便、無損、廉價等優點,其優越性還在于它選用診斷參數的多樣性及其在工程上實現的靈活性。 全數字B超診斷儀基于嵌入式ARM9+FPGA硬件平臺、LINUX嵌入式操作系統,是一種新型的、操作方便的、技術含量高的機型。它具有現有黑白B超的基本功能,能夠對超聲回波數據進行靈活的處理,從而使操作更加方便,圖象質量進一步提高,并為遠程醫療、圖像存儲、拷貝等打下基礎,是一種很有發展前景、未來市場的主打產品。全數字B型超聲診斷儀的基本技術特點是用數字硬件電路來實現數據量極其龐大的超聲信息的實時處理,它的實現主要倚重于FPGA技術。現在FPGA已經成為多種數字信號處理(DSP)應用的強有力解決方案。硬件和軟件設計者可以利用可編程邏輯開發各種DSP應用解決方案。可編程解決方案可以更好地適應快速變化的標準、協議和性能需求。 本論文首先闡述了醫療儀器發展現狀和嵌入式計算機體系結構及發展狀況,提出了課題研究內容和目標。然后從B超診斷原理及全數字B超診斷儀設計入手深入分析了B型超聲診斷儀的系統的硬件體系機構。對系統的總體框架和ARM模塊設計做了描述后,接著分析了超聲信號進行數字化處理的各個子模塊、可編程邏輯器件的結構特點、編程原理、設計流程以及ARM處理模塊和FPGA模塊的主要通訊接口。接著,本論文介紹了基于ARM9硬件平臺的LINUX嵌入式操作系統的移植和設備驅動的開發,詳細描述了B型超聲診斷儀的軟件環境的架構及其設備驅動的詳細設計。最后對整個系統的功能和特點進行了總結和展望。

    標簽: ARM 全數字 儀的設計 超聲診斷

    上傳時間: 2013-05-28

    上傳用戶:sssnaxie

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