風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，發(fā)展迅速，已經(jīng)成為世界新能源最主要的發(fā)展方向之一。本文以863計(jì)劃項(xiàng)目"MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電控系統(tǒng)研制"為研究背景，介紹了1.2MW永磁同步電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，研究了變流系統(tǒng)中逆變器的控制方法。 本文首先對(duì)風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行了概述，介紹了我國(guó)和世界風(fēng)電發(fā)展?fàn)顩r以及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，大功率直驅(qū)化和雙饋是兩個(gè)發(fā)展方向，本課題1.2MW風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)就是采用了永磁同步電機(jī)加交直交變流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式，中間省去了齒輪箱，減少了維護(hù)，具有較好的發(fā)展前景。 論文第二章首先對(duì)風(fēng)輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力特性進(jìn)行了分析，介紹了不同風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略。就直驅(qū)技術(shù)與變速箱/感應(yīng)電機(jī)技術(shù)--目前風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域變速恒頻技術(shù)的兩大發(fā)展方向作了較為詳細(xì)的介紹分析。 在變流系統(tǒng)中，逆變并網(wǎng)是重要的環(huán)節(jié)，起到了將電能傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的作用。文章中重點(diǎn)分析了三相并網(wǎng)逆變器的主電路結(jié)構(gòu)、原理和工作方法，并進(jìn)行了理論推導(dǎo)和公式說(shuō)明。 本文對(duì)1.2MW永磁同步電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主電路參數(shù)的選擇作了理論推導(dǎo)和計(jì)算，包括主電路直流側(cè)電容，網(wǎng)側(cè)電感，三重化升壓電感，網(wǎng)側(cè)濾波電容等，還確定了斬波和逆變部分所采用的開(kāi)關(guān)管和六相整流所采用的二極管，并在額定正常工作情況下，分別計(jì)算斬波和逆變部分開(kāi)關(guān)管的損耗和開(kāi)關(guān)管的結(jié)溫。 本課題采用瞬時(shí)電流法對(duì)并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制。在實(shí)驗(yàn)中上確定了電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的PI參數(shù)，順利完成了閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)。 文中采用DSP2407高速集成控制芯片是控制的核心，并根據(jù)控制流程圖對(duì)其控制進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了控制板上的信號(hào)采集、運(yùn)算、故障檢測(cè)、電路驅(qū)動(dòng)等功能。并進(jìn)行了小功率試驗(yàn)，得到了較好的電壓電流波形，并對(duì)波形進(jìn)行了詳細(xì)分析，驗(yàn)證了本文采用方法的正確性。
標(biāo)簽： DSP 風(fēng)力發(fā)電 并網(wǎng)逆變器
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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不間斷電源(UPS)是一種能提供優(yōu)質(zhì)電源并保證電源供應(yīng)連續(xù)的電力電子裝置。它的應(yīng)用范圍廣泛，在很多領(lǐng)域，UPS已經(jīng)成了標(biāo)準(zhǔn)配置。采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)實(shí)現(xiàn)UPS的數(shù)字化控制是當(dāng)前許多UPS設(shè)計(jì)者關(guān)注的問(wèn)題。DSP在UPS中的應(yīng)用主要集中在兩個(gè)方面：一是將各種先進(jìn)的控制方法用于逆變實(shí)時(shí)數(shù)字控制；二是利用DSP實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確更迅速的鎖相環(huán)控制。 本文分析了當(dāng)前逆變控制的各種方案，針對(duì)逆變的擾動(dòng)及諧波周期出現(xiàn)的特點(diǎn)，采用了重復(fù)控制來(lái)提高逆變輸出的穩(wěn)態(tài)特性。因?yàn)橹貜?fù)控制具有一個(gè)周期延遲控制的特點(diǎn)，本文也采用了PID控制來(lái)改善逆變控制的動(dòng)態(tài)性能。本文分析了目前重復(fù)控制的常用方案，在建立UPS逆變?yōu)V波電路數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了新的重復(fù)控制和PID控制結(jié)合的方案。對(duì)重復(fù)控制與PID復(fù)合控制方案在MATLAB中作了仿真。仿真試驗(yàn)證明了控制方案的有效性。 在硬件方面，設(shè)計(jì)了在線式UPS系統(tǒng)中DSP的接口電路，其中包括DSP供電電路，蓄電池電壓過(guò)低檢測(cè)電路，市電及輸出電壓過(guò)零檢測(cè)等電路。對(duì)DSP的資源進(jìn)行了分配，充分利用了DSP的外設(shè)多和速度快的特點(diǎn)。 在軟件方面，設(shè)計(jì)了各部分的程序，其中包括主程序，軟件鎖相及正弦參考信號(hào)生成程序，輸出有效值控制程序以及各種相關(guān)的中斷及保護(hù)程序。 本文結(jié)合實(shí)際，搭建了實(shí)驗(yàn)線路，給出了實(shí)驗(yàn)線路的原理及各部分的實(shí)驗(yàn)電路。該實(shí)驗(yàn)電路可對(duì)逆變控制過(guò)程和鎖相環(huán)節(jié)進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn)。 本文將PID控制與重復(fù)控制相結(jié)合，對(duì)逆變器輸出進(jìn)行控制，驗(yàn)證了重復(fù)控制與PID復(fù)合控制的有效性。本文還對(duì)UPS的DSP數(shù)字化控制作了研究，這些都對(duì)UPS技術(shù)的進(jìn)步有積極的作用。
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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隨著世界能源危機(jī)的到來(lái)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中正在發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。而太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件并網(wǎng)逆變器的性能還需要進(jìn)一步提高。為了迎合市場(chǎng)上對(duì)高品質(zhì)、高性能、智能化并網(wǎng)逆變器的需求，我們將ARM+DSP架構(gòu)作為并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)集成了ARM和DSP的各自的強(qiáng)大功能，使并網(wǎng)逆變器的性能和智能化水平得到了顯著提高。本論文是基于山東大學(xué)魯能實(shí)習(xí)基地“光伏并網(wǎng)逆變器項(xiàng)目”，目前已經(jīng)試制出樣機(jī)。本人主要負(fù)責(zé)并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)工作。本文主要研究?jī)?nèi)容有： @@ 1．本并網(wǎng)逆變器采用了內(nèi)高頻環(huán)逆變技術(shù)。文中詳細(xì)分析了這種逆變器的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行了充分的系統(tǒng)分析和論證。 @@ 2．采用MATLAB/Simulink軟件對(duì)并網(wǎng)逆變器的控制算法進(jìn)行仿真，包括前級(jí)DC-DC變換的控制算法以及后級(jí)DC-AC逆變的控制算法。通過(guò)仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)算法的可行性，對(duì)DSP程序開(kāi)發(fā)提供了很好的指導(dǎo)意義。 @@ 3．本文將ARM+DSP架構(gòu)作為逆變器的控制系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件控制系統(tǒng)。DSP控制板硬件系統(tǒng)包括AD數(shù)據(jù)采集、硬件電流保護(hù)、電源、eCAN總線，SPI總線等硬件電路。ARM板硬件系統(tǒng)包括SPI總線、RS232總線、RS480總線、以太網(wǎng)總線、LCD顯示、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、鍵盤(pán)等硬件電路。 @@ 4．本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了兩種最大功率點(diǎn)跟蹤控制算法：功率擾動(dòng)觀察法或增量電導(dǎo)法；孤島檢測(cè)方法采用被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種檢測(cè)方式，被動(dòng)式所采用的方法是將過(guò)/欠電壓和電壓相位突變檢測(cè)相結(jié)合的方式，主動(dòng)式采用正反饋頻率偏移法；為了實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，使用了軟件鎖相環(huán)控制技術(shù)。本文分別給出了以上各種算法的控制程序流程圖。 @@ 5．本文也給出了AD數(shù)據(jù)采集、eCAN總線、RS232、RS485、以太網(wǎng)、PWM輸出等程序流程圖，以及DSP和ARM之間的SPI總線通信程序流程圖。并且分別給出了ARM管理機(jī)控制系統(tǒng)主程序流程圖和DSP控制機(jī)控制系統(tǒng)主程序流程圖。 @@ 6．最后對(duì)并網(wǎng)逆變器樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。結(jié)果顯示：該樣機(jī)基本上實(shí)現(xiàn)了本文提出的設(shè)計(jì)方案所應(yīng)完成的各項(xiàng)功能，樣機(jī)的性能比較理想。 @@關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能光伏；并網(wǎng)逆變器；SPWM； DSP； ARM
標(biāo)簽： ARMDSP 架構(gòu) 太陽(yáng)能光伏
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)無(wú)論是在軍事領(lǐng)域還是在民用領(lǐng)域，都有著重要的作用和廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)及前景。迫切的軍用和民用需求，推動(dòng)著視頻監(jiān)控技術(shù)持續(xù)而迅猛的發(fā)展。為了提高監(jiān)控視頻的圖像質(zhì)量，使設(shè)備小型化，以便能滿足各種條件下的適用場(chǎng)合，目前基于FPGA的數(shù)字視頻偵察監(jiān)控系統(tǒng)已成為一種主流的解決方案。 本文設(shè)計(jì)了一種可以在戰(zhàn)場(chǎng)上使用的數(shù)字視頻偵察監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)配備了12路攝像頭，當(dāng)偵察車(chē)或者裝甲車(chē)在向前進(jìn)的時(shí)候，可以做到對(duì)周?chē)沫h(huán)境全方位的偵察監(jiān)控，從而對(duì)判斷戰(zhàn)場(chǎng)的情況起到了巨大的作用。 本文首先介紹了數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀，視頻數(shù)據(jù)的產(chǎn)生以及接收特性和FPGA技術(shù)的基本概念，在此基礎(chǔ)上研究了視頻信號(hào)的組成方式、VGA、DVI顯示接口以及顯示器的工作原理，分析了采用FPGA實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的可能性。接著，在充分考慮了要求達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)以后，選用了視頻解碼芯片SAA7111A、視頻編碼芯片ADV7125、DVI發(fā)送芯片TFP410、CY7C1061AV33型SRAM以及EP2C35FBGA672型FPGA芯片應(yīng)用于硬件電路設(shè)計(jì)。然后設(shè)計(jì)出電路原理圖以及PCB版圖。最后，根據(jù)系統(tǒng)工作要求，本文設(shè)計(jì)了FPGA系統(tǒng)中的片內(nèi)邏輯模塊，包括視頻采集緩沖異步FIFO（先進(jìn)先出）模塊、I2C總線配置模塊、視頻幀存控制模塊、VGA視頻顯示模塊、DVI視頻顯示模塊等。在此基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)軟硬件調(diào)試，最終成功的實(shí)現(xiàn)了12路攝像頭的切換顯示和對(duì)周?chē)h(huán)境的全方位監(jiān)控，達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字視頻 監(jiān)控
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，具有很強(qiáng)的抗窄帶干擾，抗多徑干擾，抗人為干擾的能力，并具有信息隱蔽、多址保密通信等優(yōu)點(diǎn)，在近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展。論文針對(duì)直擴(kuò)通信系統(tǒng)中偽碼和載波同步問(wèn)題而展開(kāi)，研究了直擴(kuò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能及完成了相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，改進(jìn)了包絡(luò)算法，設(shè)計(jì)了解擴(kuò)和解調(diào)器，最后用ISE9.1實(shí)現(xiàn)了解擴(kuò)和解調(diào)器的仿真波形，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。 論文研究了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及理論基礎(chǔ)，完成了DS-QPSK接收機(jī)的解擴(kuò)器和解調(diào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。解擴(kuò)器主要圍繞著偽碼的捕獲與跟蹤這一核心，分析了解擴(kuò)器的結(jié)構(gòu)、性能及其完成了相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，完成了數(shù)字下變頻器、偽碼發(fā)生電路、偽碼相關(guān)積分提取電路、多通道快碼捕獲電路、偽碼跟蹤鑒相電路、偽碼時(shí)鐘調(diào)整電路的設(shè)計(jì)，并在ISE9.1編程綜合得到仿真結(jié)果，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。由于相關(guān)積分包絡(luò)算法是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心，為了減少時(shí)延和系統(tǒng)所占硬件資源，改進(jìn)了包絡(luò)算法并得到了仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明，它不但減少了硬件資源的占用、縮短了延時(shí)，而且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化起著決定性的作用。論文給出了偽碼同步的仿真結(jié)果及資源占用情況，有力地說(shuō)明了解擴(kuò)器占用資源少、時(shí)延短等特點(diǎn)。 解調(diào)器研究了頻偏及載波相位誤差對(duì)信號(hào)的影響及同步方案，完成了數(shù)控振蕩器、反正切鑒頻器、環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)并得到了相關(guān)的仿真波形，實(shí)現(xiàn)了載波的跟蹤，給出了仿真結(jié)果及資源占用情況，對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的一些經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。最后是對(duì)論文工作的一些總結(jié)和對(duì)今后工作的展望。
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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GSM是全球使用最為廣泛的一種無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，不僅在民用領(lǐng)域，也在鐵路GSM-R等專用領(lǐng)域發(fā)揮著極為重要的作用。由于無(wú)線信道具有瑞利衰落和延時(shí)效應(yīng)，在通信系統(tǒng)的收發(fā)兩端也存在不完全匹配等未知因素，因此接收的信號(hào)疊加有各種誤差因素的影響。GSM接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)系統(tǒng)的同步，為了得到更好的同步質(zhì)量，就必須對(duì)GSM基帶同步技術(shù)進(jìn)行研究，選擇一種最合適的同步算法。GSM的同步既有時(shí)間同步，也有頻率同步。 @@ 軟件無(wú)線電是當(dāng)前通信領(lǐng)域引入注目的熱點(diǎn)之一。長(zhǎng)期以來(lái)，GSM的接收和解調(diào)都是由專用的ASIC芯片來(lái)完成的，通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)GSM接收機(jī)的基帶算法，體現(xiàn)了軟件無(wú)線電技術(shù)的思想，選擇用它們來(lái)實(shí)現(xiàn)的GSM接收機(jī)具有靈活、可靠、擴(kuò)展性好的優(yōu)點(diǎn)。 @@ 論文主要討論GSM接收機(jī)同步算法與基于FPGA和DSP的GSM接收機(jī)設(shè)計(jì)， @@ 主要內(nèi)容包括： @@ 通過(guò)相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)驗(yàn)證了GSM基帶同步算法。對(duì)FB時(shí)間同步，討論了包絡(luò)檢測(cè)和FFT變換兩種不同的方法；對(duì)SB時(shí)間同步，介紹實(shí)相關(guān)和復(fù)相關(guān)兩種方法；對(duì)頻率同步，給出了一種對(duì)FB運(yùn)用相關(guān)運(yùn)算來(lái)精確估計(jì)頻率誤差的算法。 @@ 設(shè)計(jì)了使用GSM射頻收發(fā)芯片RDA6210并通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的ALTERA EP3C25FPGA開(kāi)發(fā)板進(jìn)行控制的GSM射頻端的解決方案，論文對(duì)RDA6210的性能和控制方式進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，設(shè)計(jì)了芯片的控制模塊，得到了下變頻后的GSM基帶信號(hào)。 @@ 設(shè)計(jì)了基于RF前端+FPGA的GSM接收機(jī)方案。利用ALTERA EP2S180開(kāi)發(fā)平臺(tái)來(lái)完成基帶數(shù)據(jù)的處理。針對(duì)ALTERA EP2S180開(kāi)發(fā)平臺(tái)模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9433的特點(diǎn)使用THS4501設(shè)計(jì)了單獨(dú)的差分運(yùn)算放大器模塊；設(shè)計(jì)了平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案并將該平臺(tái)得到的基帶采樣數(shù)據(jù)用于同步算法的仿真。 @@ 設(shè)計(jì)了基于RF前端+DSP的GSM接收機(jī)方案。利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9243、FPGA芯片和TMS320C6416TDSP芯片來(lái)完成基帶數(shù)據(jù)的處理。設(shè)計(jì)了McBSP+EDMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)方案。 @@ 給出了接收機(jī)硬件測(cè)試的結(jié)果，從多方面驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)硬件平臺(tái)的可靠性。 @@關(guān)鍵詞：GSM接收機(jī)；同步；RF； FPGA；DSP；
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，各種電子設(shè)備對(duì)時(shí)間精度的要求日益提升。在衛(wèi)星發(fā)射、導(dǎo)航、導(dǎo)彈控制、潛艇定位、各種觀測(cè)、通信等方面，時(shí)鐘同步技術(shù)都發(fā)揮著極其重要的作用，得到了廣泛的推廣。對(duì)于分布式采集系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，中心主站需要對(duì)來(lái)自于不同采集設(shè)備的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，得到各個(gè)采集點(diǎn)對(duì)同一事件的采集時(shí)間差異，通過(guò)對(duì)該時(shí)間差異的分析，最終做出對(duì)事件的準(zhǔn)確判斷。如果分布式采集系統(tǒng)中的各個(gè)采集設(shè)備不具有統(tǒng)一的時(shí)鐘基準(zhǔn)，那么得到的各個(gè)采集時(shí)間差異就不能反映出實(shí)際情況，中心主站也無(wú)法準(zhǔn)確地對(duì)事件進(jìn)行分析和判斷，甚至得出錯(cuò)誤的結(jié)論。因此，時(shí)鐘同步是分布式采集系統(tǒng)正常運(yùn)作的必要前提。 目前國(guó)內(nèi)外時(shí)鐘同步領(lǐng)域常用的技術(shù)有GPS授時(shí)技術(shù)，鎖相環(huán)技術(shù)和IRIG-B 碼等。GPS授時(shí)技術(shù)雖然精度高，抗干擾性強(qiáng)，但是由于需要專用的GPS接收機(jī)，若單純使用GPS 授時(shí)技術(shù)做時(shí)鐘同步，就需要在每個(gè)采集點(diǎn)安裝接收機(jī)，成本較高。鎖相環(huán)是一種讓輸出信號(hào)在頻率和相位上與輸入?yún)⒖夹盘?hào)同步的技術(shù)，輸出信號(hào)的時(shí)鐘準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性直接依賴于輸入?yún)⒖夹盘?hào)。IRIG-B 碼是一種信息量大，適合傳輸?shù)臅r(shí)間碼，但是由于其時(shí)間精度低，不適合應(yīng)用于高精度時(shí)鐘同步的系統(tǒng)。基于上述分析，本文結(jié)合這三種常用技術(shù)，提出了一種基于FPGA的分布式采集系統(tǒng)時(shí)鐘同步控制技術(shù)。該技術(shù)既保留了GPS 授時(shí)的高精確度和高穩(wěn)定性，又具備IRIG-B時(shí)間碼易傳輸和低成本的特性，為分布式采集系統(tǒng)中的時(shí)鐘同步提供了一種新的解決方案。 本文中的設(shè)計(jì)采用了Ublox公司的精確授時(shí)GPS芯片LEA-5T，通過(guò)對(duì)GPS芯片串行時(shí)間信息解碼，獲得準(zhǔn)確的UTC時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)了分布式采集系統(tǒng)中各個(gè)采集設(shè)備的精確時(shí)間打碼。為了能夠使整個(gè)分布式采集系統(tǒng)具有統(tǒng)一的高精度數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘，本論文采用了數(shù)模混合的鎖相環(huán)技術(shù)，將GPS 接收芯片輸出的高精度秒信號(hào)作為參考基準(zhǔn)，生成了與秒信號(hào)高精度同步的100MHZ 高頻時(shí)鐘。本文在FPGA 中完成了IRIG-B 碼的編碼部分，將B 碼的準(zhǔn)時(shí)標(biāo)志與GPS 秒信號(hào)同步，提高了IRIG-B 碼的時(shí)間精度。在分布式采集系統(tǒng)中，IRIG-B時(shí)間碼能直接通過(guò)串口或光纖將各個(gè)采集點(diǎn)時(shí)間與UTC時(shí)間統(tǒng)一，節(jié)約了各點(diǎn)布設(shè)GPS 接收機(jī)的高昂成本。最后，通過(guò)PC104總線對(duì)時(shí)鐘同步控制卡進(jìn)行了數(shù)據(jù)讀取和測(cè)試，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出了改進(jìn)方案。實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)后的時(shí)鐘同步控制方案具有很高的時(shí)鐘同步精度，對(duì)時(shí)鐘同步技術(shù)有著重大的推進(jìn)意義！
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)高速公路、城市道路、停車(chē)場(chǎng)建設(shè)越來(lái)越多，對(duì)交通控制、安全管理的要求也日益提高，智能交通系統(tǒng)( IntelligentTransportation Systems，簡(jiǎn)稱ITS)已成為當(dāng)前交通管理發(fā)展的主要方向，而車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)(License Plate Recognition System，簡(jiǎn)稱LPRS)技術(shù)作為智能交通系統(tǒng)的核心，起著舉足輕重的作用，可以被廣泛地應(yīng)用于高速公路自動(dòng)收費(fèi)(ElectronicToll Collection，簡(jiǎn)稱ETC)、停車(chē)場(chǎng)安全管理、被盜車(chē)輛的追蹤、車(chē)流統(tǒng)計(jì)等。 目前，車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)大多都是基于PC平臺(tái)的，其優(yōu)勢(shì)是實(shí)現(xiàn)容易，但是成本高、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)、穩(wěn)定性不高等缺點(diǎn)使其不能廣泛推廣。為了克服以上的缺點(diǎn)，且滿足識(shí)別速度和識(shí)別率的要求，本文在原有車(chē)牌識(shí)別硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上做了一定的改進(jìn)(原系統(tǒng)在圖像采集、接口通信、系統(tǒng)穩(wěn)定、脫機(jī)工作等方面存在一定問(wèn)題)，與團(tuán)隊(duì)成員一起設(shè)計(jì)出了新的車(chē)牌識(shí)別硬件系統(tǒng)，采用單DSP+FPGA和雙DSP+FPGA雙板子的方式來(lái)共同實(shí)現(xiàn)(本人負(fù)責(zé)單DSP+FPGA的原理圖和PCB繪制，另一成員負(fù)責(zé)雙DSP+FPGA的原理圖和PCB繪制)。 本文所涉及的該車(chē)牌硬件系統(tǒng)，主要工作由以下幾個(gè)部分組成： 1.團(tuán)隊(duì)共同完成了新車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，采用兩個(gè)板子實(shí)現(xiàn)。其中，本人負(fù)責(zé)單DSP+FPGA板子繪制。 2.團(tuán)隊(duì)一起完成了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路調(diào)試。主要分為如下模塊進(jìn)行調(diào)試：電源，DSP，F(xiàn)PGA，SAA7113H視頻解碼器，LCD液晶顯示和UART接口等。 3.負(fù)責(zé)完成了整個(gè)系統(tǒng)的DSP應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。采用DSP/BIOS操作系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)的框架，添加了多個(gè)任務(wù)對(duì)象進(jìn)行管理系統(tǒng)的調(diào)度；用CSL編寫(xiě)了DSP上的底層驅(qū)動(dòng)：完成了車(chē)牌識(shí)別算法在DSP上的移植與優(yōu)化。 4.參與完成了部分FPGA程序的開(kāi)發(fā)，主要包括圖像采集、存儲(chǔ)、傳輸幾個(gè)模塊等。 最終，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高效、快速的車(chē)牌識(shí)別，各模塊工作穩(wěn)定，能脫機(jī)實(shí)現(xiàn)圖像采集、傳輸、識(shí)別、結(jié)果輸出和顯示為一體化的功能；為以后進(jìn)行高性能的車(chē)牌識(shí)別算法開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)很好的硬件平臺(tái)。
標(biāo)簽： FPGA DSP 車(chē)牌識(shí)別
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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當(dāng)今，移動(dòng)通信正處于向第四代通信系統(tǒng)發(fā)展的階段，OFDM技術(shù)作為第四代數(shù)字移動(dòng)通信(4G)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，被包括LTE在內(nèi)的眾多準(zhǔn)4G協(xié)議所采用。IDFT/DFT作為OFDM系統(tǒng)中的關(guān)鍵功能模塊，其精度對(duì)基帶解調(diào)性能產(chǎn)生著重大的影響，尤其對(duì)LTE上行所采用的SC_FDMA更是如此。為了使定點(diǎn)化IDFT/DFT達(dá)到較好的性能，本文采用數(shù)字自動(dòng)增益控制(DAGC)技術(shù)，以解決過(guò)大輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍所造成的IDFT/DFT輸出信噪比(SNR)惡化問(wèn)題。 首先，本文簡(jiǎn)單介紹了較為成熟的AAGC(模擬AGC)技術(shù)，并重點(diǎn)關(guān)注近年來(lái)為了改善其性能而興起的數(shù)字化AGC技術(shù)，它們主要用于壓縮ADC輸入動(dòng)態(tài)范圍以防止其飽和。針對(duì)基帶處理中具有累加特性的定點(diǎn)化IDFT/DFT技術(shù)，進(jìn)一步分析了AAGC技術(shù)和基帶DAGC在實(shí)施對(duì)象，實(shí)現(xiàn)方法等上的異同點(diǎn)，指出了基帶DAGC的必要性。 其次，根據(jù)LTE協(xié)議，搭建了從調(diào)制到解調(diào)的基帶PUSCH處理鏈路，并針對(duì)基于DFT的信道估計(jì)方法的缺點(diǎn)，使用簡(jiǎn)單的兩點(diǎn)替換實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，通過(guò)高斯信道下的MATLAB仿真，證明其可以達(dá)到理想效果。仿真結(jié)果還表明，在不考慮同步問(wèn)題的高斯信道下，本文所搭建的基帶處理鏈路，采用64QAM進(jìn)行調(diào)制，也能達(dá)到在SNR高于17dB時(shí)，硬判譯碼結(jié)果為極低誤碼率(BER)的效果。 再次，在所搭建鏈路的基礎(chǔ)上，通過(guò)理論分析和MATLAB仿真，證明了包括時(shí)域和頻域DAGC在內(nèi)的基帶DAGC具有穩(wěn)定接收鏈路解調(diào)性能的作用。同時(shí)，通過(guò)對(duì)幾種DAGC算法的比較后，得到的一套適用于實(shí)現(xiàn)的基帶DAGC算法，可以使IDFT/DFT的輸出SNR處于最佳范圍，從而滿足LTE系統(tǒng)基帶解調(diào)的要求。針對(duì)時(shí)域和頻域DAGC的差異，分別選定移位和加法，以及查表的方式進(jìn)行基帶DAGC算法的實(shí)現(xiàn)。 最后，本文對(duì)選定的基帶DAGC算法進(jìn)行了FPGA設(shè)計(jì)，仿真、綜合和上板結(jié)果說(shuō)明，時(shí)域和頻域DAGC實(shí)現(xiàn)方法占用資源較少，容易進(jìn)行集成，能夠達(dá)到的最高工作頻率較高，完全滿足基帶處理的速率要求，可以流水處理每一個(gè)IQ數(shù)據(jù)，使之滿足基帶解調(diào)性能。
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSN）是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)通過(guò)無(wú)線通信方式，形成的一個(gè)多跳自組織的網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的作用是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療護(hù)理、軍事、商業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。 媒體訪問(wèn)控制（Medium Access Control，MAC）協(xié)議處于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的物理層和路由層之間，用于在傳感器節(jié)點(diǎn)間公平有效地共享通信媒介，對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能有較大影響。與傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不同，提高能量效率和可擴(kuò)展性是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。 本文主要闡述基于FPGA對(duì)IEEE802．15．4 MAC層功能的實(shí)現(xiàn)。首先介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)要求以及已有的MAC層協(xié)議，討論了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層的主要要求和功能。然后詳細(xì)介紹和分析了IEEE802．15．4的MAC協(xié)議，并在此基礎(chǔ)上，通過(guò)NS2平臺(tái)對(duì)MAC層協(xié)議進(jìn)行了仿真，研究不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷下信道訪問(wèn)機(jī)制的各個(gè)參數(shù)對(duì)吞吐量，丟包率，傳輸延時(shí)的影響，分析了隱蔽站問(wèn)題、確認(rèn)幀機(jī)制。 本文對(duì)MAC層中的主要功能，諸如數(shù)據(jù)收發(fā)、幀處理、信道接入方式以及幀檢驗(yàn)等提出了基于FPGA的硬件解決方法。設(shè)計(jì)選用硬件描述語(yǔ)言VerilogHDL，在QuartusⅡ中完成模塊的綜合和布局布線，在QuartusⅡ和Modelsim中進(jìn)行時(shí)序仿真驗(yàn)證，最終下載到自主設(shè)計(jì)Altera公司的Cyclone開(kāi)發(fā)板中。 對(duì)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證采取的是由里及外的方式，先對(duì)系統(tǒng)主模塊的功能進(jìn)行驗(yàn)證，然后下載到與CC2430開(kāi)發(fā)板相連接的FPGA中對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試。驗(yàn)證流程是功能仿真、時(shí)序仿真和板級(jí)調(diào)試，最終通過(guò)測(cè)試，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的功能。測(cè)試結(jié)果表明，該模塊能滿足無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低速率應(yīng)用環(huán)境的需要，具有優(yōu)良的擴(kuò)展性能，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
標(biāo)簽： FPGA MAC 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)
上傳時(shí)間： 2013-06-14
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