光纖水聽器自問世以來,在巨大的軍事價值和民用價值推動下得到了迅速發展,已逐漸從實驗室研究階段走向工程應用。同時隨著光纖水聽器的不斷發展,對水聲信號的檢測技術以及數字處理能力也提出了新的要求。論文在此背景下開展了一系列研究工作,并提出了利用FPGA(Field ProgrammableGate Array,現場可編程門陣列)實現光纖3×3耦合器解調算法的新思路。 目前干涉型光纖水聽器的解調一般采用PGC(Phase Generated Carrier,相位生成載波技術)技術和基于3×3光纖耦合器干涉的解調技術。PGC技術在解調過程中引入了載波信號,它對采樣率,激光器等的要求都較高,因此我們把目光投向3×3耦合器解調技術,文中對其解調原理進行了闡述,對采樣率的確定進行了討論,并對3×3耦合器三路輸出不對稱的情況進行了分析,最后在本文的結論部分提出了基于3×3耦合器解調的改良方案。 目前,光纖信號數字化解調的硬件實現采用DSP(Digital Signal Process,可編程數字信號處理器)信號處理機,與之相比,FPGA解調具有速度快、資源占用少、易于擴展等優勢。本文對FPGA與DSP、ASIC(application-specificintegrated circuit,專用集成電路)實現方案進行了對比,分析了適合利用FPGA實現的算法所應具備的特征;介紹了3×3耦合器解調算法中各個模塊的設計情況;分析了系統的工作情況,硬件的構造及芯片的選擇,最后驗證了利用FPGA可以實現3×3耦合器解調算法。
上傳時間: 2013-07-03
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隨著紅外焦平面陣列的不斷發展,紅外技術的應用范圍將越來越廣泛。焦平面面陣探測器的一個最大的缺點是固有的非均勻性。本文首先介紹了紅外熱成像技術的發展,討論了紅外焦平面陣列的基本原理和工作方式,分析了紅外非均勻性產生的原因。其次研究了幾種主要的非均勻校正方法以及焦平面陣列元的盲元檢測和補償的方法,對紅外圖像處理技術做了研究。 本文研究的探測器是法國ULIS公司的320×240非制冷微測輻射熱計焦平面陣列探測器。主要研究對其輸出信號進行非均勻性校正和圖像增強。最后針對這一課題編寫了基于FPGA的兩點校正、兩點加一點校正、全局非均勻校正算法和紅外圖像直方圖均衡化增強程序,并對三種校正方法做了比較。
上傳時間: 2013-08-03
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現場可編程門陣列(FPGA)是一種現場可編程專用集成電路,它將門陣列的通用結構與現場可編程的特性結合于一體,如今,FPGA系列器件已成為最受歡迎的器件之一。隨著FPGA器件的廣泛應用,它在數字系統中的作用日益變得重要,它所要求的準確性也變得更高。因此,對FPGA器件的故障測試和故障診斷方法進行更全面的研究具有重要意義。隨著FPGA器件的迅速發展,FPGA的密度和復雜程度也越來越高,使大量的故障難以使用傳統方法進行測試,所以人們把視線轉向了可測性設計(DFT)問題。可測性設計的提出為解決測試問題開辟了新的有效途徑,而邊界掃描測試方法是其中一個重要的技術。 本文對FPGA的故障模型及其測試技術和邊界掃描測試的相關理論與方法進行了詳細的探討,給出了利用布爾矩陣理論建立的邊界掃描測試過程的數學描述和數學模型。論文中首先討論邊界掃描測試中的測試優化問題,總結解決兩類優化問題的現有算法,分別對它們的優缺點進行了對比,進而提出對兩種現有算法的改進思想,并且比較了改進前后優化算法的性能。另外,本文還對FPGA連線資源中基于邊界掃描測試技術的自適應完備診斷算法進行了深入研究。在研究過程中,本文基于自適應完備診斷的思想對原有自適應診斷算法的性能進行了分析,并將獨立測試集和測試矩陣的概念引入原有自適應診斷算法中,使改進后的優化算法能夠簡化原算法的實現過程,并實現完備診斷的目標。最后利用測試仿真模型證明了優化算法能夠更有效地實現完備診斷的目標,在緊湊性指標與測試復雜性方面比現在算法均有所改進,實現了算法的優化。
上傳時間: 2013-06-30
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文中簡單闡述了紅外輻射機理,論述了紅外焦平面陣列技術的發展狀況。紅外成像系統,尤其是紅外焦平面陣列,由于探測器材料和制造工藝的原因,各像素點之間的靈敏度存在差別,甚至存在一些缺陷點,各個探測單元特征參數不完全一致,因而存在著較大的非均勻性,降低了圖像的分辨率,影響了紅外成像系統的有效作用距離。實時非均勻性校正是提高和改善紅外圖像質量的一項重要技術。 論文建立了描述其非均勻性的數學模型,分析了紅外焦平面陣列非均勻性產生的原因及特點,討論了幾種常用的非均勻性校正的方法,指出了其各自的優缺點和適應場合。 根據紅外探測器光譜響應的特點和基于參考源的兩點溫度非均勻性校正理論,采用FPGA+DSP實現紅外成像系統實時非均勻性兩點校正,設計完成了相應的紅外焦平面陣列非均勻性校正硬件電路。對該系統中各個模塊的功能及電路實現進行了詳細的描述,并給出了相應的結構框圖。同時給出了該圖像處理器的部分軟件流程圖。該方法動態范圍大而且處理速度快,適用于紅外成像系統實時的圖像處理場合。實踐表明,該方案取得了較為滿意的結果。
上傳時間: 2013-04-24
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本文完成了一種高速高性能數字脈沖壓縮處理器的設計和FPGA實現,包括系統架構設計、方案論證及仿真、算法實現、結果的測試等。 緒論部分首先闡明了本課題研究的背景和意義,概述了雷達數字脈沖壓縮系統的主要研究內容,關鍵技術及其發展趨勢,然后介紹了數字脈沖壓縮系統設計與實現的要求,最后給出了本文的主要研究內容。 第二章敘述了線性調頻信號脈沖壓縮的基本原理,對系統設計的實現方法進行了實時性方面的論證,并基于MATLAB做了仿真分析。 第三章從數字系統結構化設計方面將本系統劃分為三個部分:輸入部分、脈壓計算部分、輸出部分,并在流程圖中對各部分所要實現的功能做了介紹。 第四章首先總結了數字脈沖壓縮的實現途徑;提出了基于自定制浮點數據格式和分時復用蝶型結構的數字脈沖壓縮系統設計思想,對其關鍵技術進行了深入的研究。 第五章對輸入輸出模塊的功能做了詳細的描述,設計了具體的結構和電路。 第六章針對系統的測試驗證,提出面向SOC的模塊驗證和系統軟硬協同驗證的驗證策略。通過Link for Modelsim工具,實現MATAB與Modelsim之間對VHDL代碼的聯合仿真測試,通過在線邏輯分析工具ChipScope,完成系統的片上測試,并分析系統的性能,證明系統的可實用性。滿足設計的要求。 本文研制的數字脈沖壓縮處理器具有動態范圍大、處理精度高、處理能力強、體積小、重量輕、實時性好的優點,為設計高性能的現代雷達信號處理系統提供了可靠的保證。
上傳時間: 2013-07-01
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自適應濾波器是智能天線技術中核心部分-自適應波束成形器的關鍵技術,算法的高效穩定性及硬件時鐘速率的快慢是判斷波束成形器性能優劣的主要標準。 首先選取工程領域最常用的自適應橫向LMS濾波算法作為研究對象,提出了利用最小均方誤差意義下自適應濾波器的輸出信號與主通道噪聲信號的等效關系,得到濾波器最佳自適應參數的方法。并分析了在平穩和非平穩環境噪聲下,濾波器的收斂速度、權系數穩定性、跟蹤輸入信號的能力和信噪比的改善等特性。 在分析梯度自適應格型算法的基礎上,提出利用最佳反射系數的收斂性和穩定性,得到了梯度自適應格型濾波器的定步長改進方法;并以改進的梯度自適應格型和線性組合器組成梯度自適應格型聯合處理算法,在同樣環境噪聲下,相比自適應橫向LMS算法,其各項性能指標都得到了極大地改善,而且有利于節省硬件資源。 設計了自適應橫向LMS濾波器和梯度自適應格型聯合處理濾波器的電路模型,并用馳豫超前技術對兩類濾波器進行了流水線優化。利用Altera公司的CycloneⅡ系列EP2C5T144C6芯片和多種EDA工具,完成了濾波器的FPGA硬件設計與仿真實現。并以FPGA實現的3節梯度自適應格型聯合處理器為核心,設計了一種TD-SCDMA系統的自適應波束成形器,分析表明可以很好地利用系統提供的參考信號對下行波束進行自適應成形。
上傳時間: 2013-07-16
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隨著科學技術水平的不斷提高,在科研和生產過程中為了更加真實的反映被測對象的性質,對測試系統的性能要求越來越高。傳統的測試裝置,由于傳輸速度低或安裝不便等問題已不能滿足科研和生產的實際需要。USB技術的出現很好的解決了上述問題。USB總線具有支持即插即用、易于擴展、傳輸速率高(USB2.0協議下為480Mbps)等優點,已逐漸得到廣泛的應用。 本課題研究并設計了一套基于USB2.0的數據采集系統。論文首先詳細介紹了USB總線協議,然后從系統的總體結構、硬件電路、軟件程序以及系統性能檢測等幾個方面,詳細闡述了系統的設計思想和實現方案。系統采用雙12位A/D轉換器,提供兩條模擬信號通道,可以同時采集雙路信號,最高的采樣率為200KHz。USB接口芯片采用Cypress公司的CY7C68013。論文詳細介紹了其在SlaveFIFO接口模式下的電路設計和程序設計。系統應用FPGA芯片作系統的核心控制,控制系統的數據采集和與USB接口芯片的數據交換,并產生其中的邏輯控制信號和時序信號。同時應用FPGA芯片作系統的核心控制可提高了系統穩定性、減小設備的體積。系統的軟件設計,主要包括FPGA芯片中的邏輯、時序控制程序、8051固件程序、客戶應用程序及其驅動程序。客戶端選擇了微軟的Visual Studio6.0 C++作開發平臺,雖然增加了復雜程度,但是軟件執行效率及重用性均得到提高。 最后,應用基于USB2.0的數據采集系統測試標準信號及電木的導熱系數,以驗證測試系統的可靠信與準確性。
上傳時間: 2013-04-24
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測試儀廣泛應用于國民經濟和國防建設的各個領域,是科研和生產不可或缺的重要裝備之一。其工作原理是由信號發生裝置向被測對象發送激勵信號,同時由信號采集與處理裝置通過傳感器采集被測對象的響應信號,并送到上位機進行數據分析和處理。本文研究采用靈活的現場可編程邏輯陣列FPGA為核心,協調整個儀器的運轉,并采用先進的USB總線技術,將信號發生、信號采集與處理有機地集成為一體的多功能測試儀。 本文的第一章介紹了測試儀及其研究應用現狀,根據儀器的成本、便攜性和通用性要求不斷提高的發展趨勢,提出了本課題的研究任務和關鍵技術; 第二章從硬件和軟件兩個方面討論了測試儀的總體設計方案,并且分別詳述了電源模塊、USB模塊、FPGA模塊、DSP模塊、A/D模塊、D/A模塊這六個功能模塊的硬件設計; 第三章討論了USB模塊相關的軟件設計,其中包含USB固件設計、驅動程序設計和客戶應用程序設計三個方面的內容,詳細論述了各部分軟件的架構和主要功能模塊的實現。 第四章討論了主控器FPGA的設計,是本文的核心部分。先從總體上介紹了FPGA的設計方案,然后從MCU模塊、信號采集模塊、信號發生模塊三部分具體描述了其實現方式。軟件設計上采用了模塊化的設計思想,使得結構清晰,可讀性強,易于進一步開發;并且靈活的使用了有限狀態機,大大提高了程序的穩定性和運行效率。 第五章介紹了DSP模塊的設計,討論了波形生成的原理及實現,并提出了與FPGA接口的方式。 第六章詳細描述了實驗的步驟和結果,分別從單通道采樣和多通道采樣兩方面實驗,驗證了儀器的性能和設計的可行性。
上傳時間: 2013-06-25
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基于FPGA的靜止圖像壓縮系統的研究-JPEG編碼器的設計電力電子與電力傳動數字圖像在人們生活中的應用越來越廣泛,由于原始圖像數據量比較大,因此數字圖像壓縮技術逐漸成為圖像應用的一個核心環節。在數字圖像壓縮領域,國際標準化組織于1992年推出的JPEG標準應用最為廣泛。 本文基于FPGA設計了JPEG圖像壓縮系統,通過改進算法,優化結構,在合理的利用硬件資源的條件下,有效的挖掘出算法內部的并行性。改進了DCT變換算法,設計了并行查找表結構的乘法器,采用了流水線優化算法來解決時間并行性問題,提高了DCT模塊的運算速度。依據Huffman編碼表的規律性,采用并行查找表結構,用較少的存儲單元完成了Huffman編碼運算,同時提高了編碼速度。整個設計通過EDA軟件進行了邏輯綜合及功能與時序仿真。綜合和仿真結果表明,本文提出的算法在速度和資源利用方面均達到了較好的狀態,可滿足實時JPEG圖像壓縮的要求。 設計了一個硬件開發平臺,對JPEG圖像壓縮系統進行了驗證。硬件平臺上使用ADV7181B來實現AD轉換;使用TI公司TMS320C6416型DSP芯片實現了系統配置以及通過PCI接口與上位機PC的實現數據交換;使用Microsoft VC++6.0開發平臺開發了系統控制軟件平臺,實現對整個壓縮系統的控制。
上傳時間: 2013-05-24
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上傳時間: 2013-04-24
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