隨著中國(guó)二代導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，衛(wèi)星導(dǎo)航的應(yīng)用將普及到各個(gè)行業(yè)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的研究與設(shè)計(jì)是該領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在接收機(jī)的設(shè)計(jì)中，對(duì)于成熟技術(shù)將利用ASIC芯片進(jìn)行批量生產(chǎn)，該芯片是專(zhuān)用芯片，一旦制造成型不能改變。但是對(duì)于正在研究的接收機(jī)技術(shù)，特別是在需要利用接收機(jī)平臺(tái)進(jìn)行提高接收機(jī)性能研究時(shí)，利用FPGA通用可編程門(mén)陣列芯片是非常方便的。在FPGA上的研究成果，一旦成熟可以很方便的移植到ASIC芯片，進(jìn)行批量生產(chǎn)。本課題就是基于FPGA研究GPS并行捕獲技術(shù)的硬件電路，著重進(jìn)行了其中一個(gè)捕獲通道的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 GPS信號(hào)捕獲時(shí)間是影響GPS接收機(jī)性能的一個(gè)關(guān)鍵因素，尤其是在高動(dòng)態(tài)和實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用中或者對(duì)弱GPS信號(hào)的捕獲方面。因此，本文在滑動(dòng)相關(guān)法基礎(chǔ)上引出了基于FFT的并行快速捕獲方法，采用自頂向下的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總體功能劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并采用自底向上的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。 本課題以Xilinx公司的Spartan3E開(kāi)發(fā)板為硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以ISE9.2i為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用Verilog HDL編程實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)。并利用Nemerix公司的GPS射頻芯片NJ1006A設(shè)計(jì)制作了GPS中頻信號(hào)產(chǎn)生平臺(tái)。該平臺(tái)可實(shí)時(shí)地輸出采樣頻率為16.367MHz的GPS數(shù)字中頻信號(hào)。 本課題主要是基于采樣率變換和FFT實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS C/A碼的捕獲。該算法利用平均采樣的方法，將信號(hào)的采樣率降低到1.024 MHz，在低采樣率下利用成熟的1024點(diǎn)FFT IP核對(duì)C/A碼進(jìn)行粗捕，給出GPS信號(hào)的碼相位(精度大約為1/4碼片)和載波的多普勒頻率，符合GPS后續(xù)跟蹤的要求。 同時(shí)，由于FFT算法是以資源換取時(shí)間的方法來(lái)提高GPS捕獲速度的，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，合理地采用FPGA設(shè)計(jì)思想與技巧優(yōu)化系統(tǒng)。基于實(shí)用性的要求，詳細(xì)的給出了基于FFT的GPS并行捕獲各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)原理、實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)以及仿真結(jié)果。并達(dá)到降低系統(tǒng)硬件資源，能夠快速、高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS C/A碼捕獲的要求。 本研究是導(dǎo)航研究所承擔(dān)的國(guó)家863課題“利用多徑信號(hào)提高GNSS接收機(jī)性能的新技術(shù)研究”中關(guān)于接收機(jī)信號(hào)捕獲算法的一部分，對(duì)接收機(jī)的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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通信與信息技術(shù)行業(yè)飛速發(fā)展，已成為我國(guó)支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著該行業(yè)的迅速發(fā)展，社會(huì)對(duì)具備實(shí)際動(dòng)手能力人才的需求也不斷增加，高校通信教學(xué)改革勢(shì)在必行。在最初的通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備中每個(gè)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立占用一塊硬件資源，隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠商將CPLD/FPGA技術(shù)作為獨(dú)立的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加入到通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備中。FPGA技術(shù)具備集成度高、速度快和現(xiàn)場(chǎng)可編程的優(yōu)勢(shì)，適合高集成度和高速的時(shí)序運(yùn)算。本文總結(jié)現(xiàn)有通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，采用FPGA技術(shù)設(shè)計(jì)出集驗(yàn)證性和設(shè)計(jì)性于一體，具備較高的綜合性和系統(tǒng)性的通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 本系統(tǒng)提供了一個(gè)開(kāi)放性的硬件、軟件平臺(tái)，從培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力出發(fā)，利用FPGA在通用的硬件上實(shí)現(xiàn)所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。學(xué)生在本系統(tǒng)上除了能完成已固化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還可以實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證。這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力大有裨益。 本文結(jié)合數(shù)字通信系統(tǒng)基本模型，把基于FPGA的通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)劃分為信號(hào)源模塊、發(fā)送端模塊、信道仿真模塊、接收端模塊和同步模塊幾部分。其中，模擬信號(hào)源采用DDS技術(shù)，能夠生成非常高的頻率精度，可作為任意波形發(fā)生器。發(fā)送端和接收端模塊結(jié)合到一起組成多體制調(diào)制解調(diào)器，形成多頻段、多波形的軟件無(wú)線電系統(tǒng)。載波同步采用全數(shù)字COSTAS環(huán)提取技術(shù)，具備良好的載波跟蹤特性，利用對(duì)載波相位不敏感 的Gardner算法跟蹤位同步信號(hào)。 本文首先介紹了通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和意義；然后根據(jù)通信系統(tǒng)模型從《通信原理》各個(gè)章節(jié)中提煉出各模塊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分別列出各實(shí)驗(yàn)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)模型；繼而根據(jù)各模塊資源需求選取合適FPGA芯片，并給出硬件設(shè)計(jì)方案；最后，給出各模塊在FPGA上具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果及分析。測(cè)試和實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明設(shè)計(jì)方法正確，且功能和技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：通信原理，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，F(xiàn)PGA，DDS，多體制調(diào)制解調(diào)，全數(shù)字COSTAS環(huán)，位同步
標(biāo)簽： FPGA 通信原理 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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矩陣運(yùn)算是描述許多工程問(wèn)題中不可缺少的數(shù)學(xué)關(guān)系，矩陣運(yùn)算具有執(zhí)行效率好、速度快、集成度高等優(yōu)點(diǎn)，并且隨著動(dòng)態(tài)可配置技術(shù)的發(fā)展，靈活性也有了很大的提高。因此，尋找矩陣運(yùn)算的高速實(shí)現(xiàn)方法是具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，能夠?yàn)楦咚龠\(yùn)算應(yīng)用提供技術(shù)支持。 為了提高研究成果的實(shí)用性與商用性，本文主要針對(duì)某種體積小、運(yùn)算速度和性能要求很高的特殊場(chǎng)合設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于FPGA的矩陣運(yùn)算功能。通過(guò)系統(tǒng)地研究FPGA功能結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原理、DSP接口、IEEE-754標(biāo)準(zhǔn)，深入學(xué)習(xí)浮點(diǎn)數(shù)及矩陣的基礎(chǔ)運(yùn)算以及硬件編程語(yǔ)言等內(nèi)容，根據(jù)矩陣運(yùn)算的特點(diǎn)和原理，討論了硬件設(shè)計(jì)方面重點(diǎn)對(duì)具體核心器件結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及有關(guān)FPGA的設(shè)計(jì)流程和控制器Verilog HDL硬件編程語(yǔ)言代碼方面內(nèi)容，確定了基于FPGA浮點(diǎn)運(yùn)算及矩陣運(yùn)算單元的Verilog HDL設(shè)計(jì)方法，在Quartus II平臺(tái)上對(duì)其仿真、記錄運(yùn)算結(jié)果，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行了深入分析與總結(jié)。 本設(shè)計(jì)通過(guò)幾種矩陣算法利用FPGA和MATLAB分別進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)測(cè)試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性，證明了本設(shè)計(jì)中矩陣運(yùn)算速率的實(shí)用性與高效性，提高了系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)可靠性，為今后在工程、軍事、通訊等生產(chǎn)生活各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、星基導(dǎo)航是21世紀(jì)信息社會(huì)的三大支柱產(chǎn)業(yè)，而GPS系統(tǒng)的技術(shù)水平和發(fā)展歷程代表著全世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。目前，我國(guó)已經(jīng)成為GPS的使用大國(guó)，衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈也已基本形成。然而，我們對(duì)GPS核心技術(shù)(即如何捕獲衛(wèi)星信號(hào)并保持對(duì)信號(hào)的跟蹤)的研究還不夠深入，我國(guó)GPS產(chǎn)品的核心部分多數(shù)還是靠進(jìn)口。因此，對(duì)GPS核心技術(shù)的研究是非常緊迫的。 本文首先介紹了GPS的定位原理，之后闡述了GPS接收機(jī)的基本原理一直接擴(kuò)頻通信和GPS信號(hào)的結(jié)構(gòu)與特性。從這些方面出發(fā)研究接收機(jī)基帶處理器的捕獲與跟蹤設(shè)計(jì)方案。 設(shè)計(jì)過(guò)程中，先詳細(xì)分析了滑動(dòng)相關(guān)的捕獲算法和基于FFT的快速捕獲算法，并利用matlab進(jìn)行了驗(yàn)證。由于前者靈活性好且可捕獲到高精度的碼相位和載波頻率，適合于本文的硬件接收機(jī)，所以本文確定了滑動(dòng)相關(guān)的捕獲方案。 接著分析了跟蹤環(huán)路的特點(diǎn)，跟蹤模塊采用碼跟蹤環(huán)和載波跟蹤環(huán)耦合的方法實(shí)現(xiàn)。由于GPS系統(tǒng)通常工作在非常低的信噪比環(huán)境中，而非相干環(huán)在低信噪比下環(huán)路跟蹤性能較好，所以碼跟蹤環(huán)采用非相干(DDLL)環(huán)實(shí)現(xiàn)。這種跟蹤環(huán)路采用的鑒相器是能量鑒相器，對(duì)數(shù)據(jù)的調(diào)制和載波相位都不敏感，鑒相器不會(huì)產(chǎn)生不確定量。由于輸入信號(hào)存在180°相位翻轉(zhuǎn)，而COSTAS鎖相環(huán)允許數(shù)據(jù)調(diào)制，對(duì)I支路和Q支路信號(hào)的180°相位翻轉(zhuǎn)不敏感，所以載波跟蹤環(huán)采用COSTAS鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)。上述算法在matlab環(huán)境下得到了驗(yàn)證。 基帶處理器電路的主要模塊在Quartus II8.0開(kāi)發(fā)平臺(tái)上利用VHDL硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。然后利用EDA仿真工具M(jìn)odelSim-Altera6.1g進(jìn)行了邏輯仿真。本設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)功能和性能的要求，可以直接用于實(shí)時(shí)GPS接收機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為自主設(shè)計(jì)GPS接收機(jī)奠定了基礎(chǔ)。 最后，由于在弱電磁環(huán)境下，捕獲失鎖后32PPS信號(hào)會(huì)丟失。所以設(shè)計(jì)了一個(gè)能授時(shí)和守時(shí)的算法去得到與GPS時(shí)同步的精確授時(shí)秒信號(hào)。并且實(shí)現(xiàn)了這個(gè)算法。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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PID算法自從問(wèn)世以來(lái)，一直受到廣泛的關(guān)注。隨著現(xiàn)代控制理論及智能控制技術(shù)的發(fā)展，PID算法也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制算法，針對(duì)特定的控制領(lǐng)域，出現(xiàn)了一些新的控制算法，模糊PID控制算法就是在此基礎(chǔ)上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時(shí)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術(shù)的日漸成熟，為集成控制芯片開(kāi)拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實(shí)現(xiàn)提供了可能性，同時(shí)節(jié)省了外圍的電路，使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在算法研究方面的熱點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)模糊PID算法進(jìn)行了深入的分析和研究。通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。采用某汽輪機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)，利用Matlab仿真軟件，對(duì)該汽輪機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了甩負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性仿真。仿真結(jié)果表明，模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機(jī)組在甩負(fù)荷過(guò)程中由于機(jī)組轉(zhuǎn)子飛升量太大而導(dǎo)致危急保安裝置動(dòng)作，使得汽輪發(fā)電機(jī)組意外停機(jī)的問(wèn)題，能夠保證汽輪發(fā)電機(jī)組在意外甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組正常的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)模糊控制理論的特點(diǎn)及EDA技術(shù)和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了在FPGA上實(shí)現(xiàn)模糊PID算法的具體實(shí)現(xiàn)方案。在綜合分析算法特性的基礎(chǔ)上，選擇Altera公司生產(chǎn)的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標(biāo)芯片，利用分層模塊化設(shè)計(jì)思想，在Altera公司提供的QuartusⅡ開(kāi)發(fā)環(huán)境中，利用原理圖設(shè)計(jì)輸入和VHDL設(shè)計(jì)輸入相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了模糊PID控制算法，同時(shí)分別對(duì)實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能模塊和整個(gè)算法模塊進(jìn)行了功能時(shí)序仿真。根據(jù)仿真結(jié)果分析，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)很好的避免了因CPU或者其它問(wèn)題導(dǎo)致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復(fù)位不可靠等問(wèn)題，提高了控制的可靠性。同時(shí)加強(qiáng)了模塊的通用性，減少了系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)周期，節(jié)省了外圍設(shè)備的電路，降低了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)成本。
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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在圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸、雷達(dá)接收等現(xiàn)代信號(hào)處理領(lǐng)域，對(duì)信號(hào)處理的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性和靈活性都有很高的要求。FIR數(shù)字濾波器因其線性相位特性滿足了現(xiàn)代信號(hào)處理領(lǐng)域?qū)V波器的高性能要求，成為應(yīng)用最廣泛的數(shù)字濾波器之一。高密度的FPGA兼顧實(shí)時(shí)性和靈活性，為FIR數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)大的硬件支持。 現(xiàn)今FIR數(shù)字濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)方法中最常用的是基于DA的實(shí)現(xiàn)方法和基于CSD編碼的實(shí)現(xiàn)方法，本文對(duì)這兩種實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了深入的探討，并進(jìn)行了一定的改進(jìn)。本論文所做的主要工作和創(chuàng)新如下： 1、對(duì)FIR數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了理論研究，其中著重對(duì)并行FIR數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了深入探討并提出了一個(gè)改進(jìn)的實(shí)現(xiàn)方法：基于CSD-DA的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)方法。這個(gè)實(shí)現(xiàn)方法在一定情況下比單純的基于CSD編碼的實(shí)現(xiàn)方法和基于DA的實(shí)現(xiàn)方法都要節(jié)約芯片面積。 2、經(jīng)過(guò)電路建模和數(shù)學(xué)推導(dǎo)提出了“CSD-DA擇優(yōu)比較法”。該比較法可以從基于CSD編碼的實(shí)現(xiàn)方法、基于DA的實(shí)現(xiàn)方法以及基于CSD-DA的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)方法中較精確的選擇出最佳實(shí)現(xiàn)方法。 3、用Cyclone EPEC6Q240C8芯片和音頻編解碼芯片TLV320AIC23B實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可以濾除音頻信號(hào)中高頻噪聲的音頻FIR數(shù)字低通濾波器。
標(biāo)簽： FPGA FIR 數(shù)字濾波器
上傳時(shí)間： 2013-06-07
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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(zhuān)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(zhuān)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
上傳用戶(hù)：sh19831212
全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System—GPS)是新一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有全球、全天候、連續(xù)、高精度導(dǎo)航與定位功能，能夠?yàn)閺V大用戶(hù)提供精確的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間信息。因此，GPS系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于生活中的各個(gè)領(lǐng)域。GPS系統(tǒng)用戶(hù)主要是各種型號(hào)的接收機(jī)，而捕獲跟蹤技術(shù)是接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)也是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。在GPS接收機(jī)中，導(dǎo)航電文是用戶(hù)定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為了得到導(dǎo)航電文必須要對(duì)GPS信號(hào)進(jìn)行捕獲跟蹤。本文詳細(xì)研究了GPS信號(hào)捕獲跟蹤技術(shù)，并進(jìn)行了FPGA設(shè)計(jì)。 @@ 本文首先概述了GPS系統(tǒng)信號(hào)結(jié)構(gòu)和GPS接收機(jī)工作原理，對(duì)GPS信號(hào)調(diào)制機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)地闡述，重點(diǎn)分析了C/A碼生成原理和特性。 @@ 其次敘述了GPS信號(hào)捕獲的基礎(chǔ)理論，重點(diǎn)研究時(shí)域滑動(dòng)相關(guān)捕獲方法，深入分析其算法和性能。用MATLAB中Simulink軟件包搭建了可自由修改參數(shù)的GPS中頻發(fā)生器，并在此平臺(tái)上，對(duì)GPS信號(hào)時(shí)域滑動(dòng)相關(guān)捕獲算法進(jìn)行仿真與分析。 @@ 接著重點(diǎn)研究了GPS信號(hào)跟蹤技術(shù)，系統(tǒng)分析碼跟蹤環(huán)路和載波跟蹤環(huán)路結(jié)構(gòu)框圖以及算法。在碼跟蹤環(huán)路方面，選用并分析了能分離載波的非相干超前滯后碼鎖定環(huán)的工作機(jī)理。在載波跟蹤環(huán)路中選用對(duì)導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)相位翻轉(zhuǎn)不敏感的科斯塔斯環(huán)，并用數(shù)學(xué)模型分析GPS信號(hào)的解調(diào)過(guò)程。之后對(duì)整個(gè)跟蹤環(huán)路進(jìn)行MATLAB仿真，結(jié)果表明環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)滿足要求，并能成功解調(diào)出GPS導(dǎo)航電文。 @@ 最后本文在QuartusII環(huán)境下完成對(duì)GPS信號(hào)捕獲跟蹤系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)相關(guān)器硬件結(jié)構(gòu)框架，對(duì)算法中各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，包括頂層設(shè)計(jì)到CA碼、NCO等重要模塊設(shè)計(jì)，并給出了仿真結(jié)果。 @@關(guān)鍵詞：GPS接收機(jī)；捕獲；跟蹤；MATLAB仿真：FPGA
上傳時(shí)間： 2013-06-16
上傳用戶(hù)：jacking
IIR數(shù)字濾波器是沖激響應(yīng)為無(wú)限長(zhǎng)的一類(lèi)數(shù)字濾波器，是電子、通信及信號(hào)處理領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)IIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量研究。其中，進(jìn)化算法優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器雖然取得了一定的效果，但是其也有自身的一些不足；另外，基于粒子群算法以及人工魚(yú)群算法的IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)也取得了較好的效果。但這些方法都是將多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，這種方法是將每個(gè)目標(biāo)賦一個(gè)權(quán)值，然后將這些賦了權(quán)值的目標(biāo)相加，把相加的結(jié)果作為目標(biāo)函數(shù)，在此基礎(chǔ)上尋找目標(biāo)函數(shù)的最小值，這樣做造成的問(wèn)題是可能將其中的任何一種滿足目標(biāo)函數(shù)值最小的情況作為最優(yōu)解，但實(shí)際上得到的不一定是最優(yōu)解。也就是說(shuō)，單目標(biāo)的方法難以區(qū)分哪一種情況為最優(yōu)解，這樣的尋優(yōu)模型從理論上來(lái)說(shuō)是難以得到最優(yōu)解的。另外，在將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)時(shí)，各個(gè)目標(biāo)的權(quán)值難以確定，而且最終只能得到唯一解。針對(duì)這些問(wèn)題，本文在研究傳統(tǒng)遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃算法以及量子遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將重點(diǎn)研究IIR數(shù)字濾波器的粒子進(jìn)化規(guī)劃優(yōu)化、遺傳多目標(biāo)優(yōu)化以及量子多目標(biāo)優(yōu)化。另外，由于在通信系統(tǒng)中IIR數(shù)字濾波器有廣泛應(yīng)用，并且大量采用FPGA實(shí)現(xiàn)，多目標(biāo)優(yōu)化方法得到的濾波器性能也值得驗(yàn)證，因此，對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化方法得到的IIR數(shù)字濾波器系數(shù)進(jìn)行FPGA仿真驗(yàn)證有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 @@ 論文的主要工作及研究成果具體如下： @@ 1.分析IIR數(shù)字濾波器的數(shù)學(xué)模型及其優(yōu)化設(shè)計(jì)的參數(shù)；針對(duì)低通IIR數(shù)字濾波器，采用遺傳算法及量子遺傳算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并給出相應(yīng)的仿真結(jié)果及分析。 @@ 2.針對(duì)使用進(jìn)化規(guī)劃算法優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器時(shí)容易陷入局部極值的問(wèn)題，研究粒子進(jìn)化規(guī)劃算法，并將其應(yīng)用于IIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，該算法將粒子群優(yōu)化算法與進(jìn)化規(guī)劃算法相結(jié)合，繼承了粒子群算法局部搜索能力強(qiáng)和進(jìn)化規(guī)劃算法遺傳父代優(yōu)良基因能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。將這種新的粒子進(jìn)化規(guī)劃算法應(yīng)用于IIR低通、高通、帶通、帶阻數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，顯示了較好的效果。 @@ 3.優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器時(shí)，通常將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)的優(yōu)化問(wèn)題，這種方法雖然設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但是在將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)時(shí)，各個(gè)目標(biāo)的權(quán)值難以確定，而且最終只能得到唯一解，不能提供更多的有效解給決策者。針對(duì)常 用基于單目標(biāo)優(yōu)化算法的不足，在分析IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化模型和待優(yōu)化參數(shù)的基礎(chǔ)上，本文研究遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該方法將多個(gè)目標(biāo)值直接映射到適應(yīng)度函數(shù)中，通過(guò)比較函數(shù)值的占優(yōu)關(guān)系來(lái)搜索問(wèn)題的有效解集，使用這種方法可以求得一組有效解，并且將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)的優(yōu)化方法得到的唯一解也能被包括在這一組有效解中。@@ 4.將量子遺傳算法應(yīng)用于IIR數(shù)字濾波器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究量子遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并將優(yōu)化結(jié)果與傳統(tǒng)遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化方法進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果表明，在對(duì)同一種濾波器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，使用該方法得到的結(jié)果通帶波動(dòng)更小，過(guò)渡帶更窄，阻帶衰減也更大。 @@ 5.針對(duì)IIR數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，在對(duì)IIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，分別采用遺傳多目標(biāo)優(yōu)化方法量子多目標(biāo)方法優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的系數(shù)，然后針對(duì)兩組系數(shù)進(jìn)行了FPGA( Field-Programmable GateArray，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)仿真驗(yàn)證，并對(duì)兩種結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。 @@關(guān)鍵詞：IIR數(shù)字濾波器；優(yōu)化設(shè)計(jì)
標(biāo)簽： FPGA IIR 數(shù)字濾波器
上傳時(shí)間： 2013-06-09
上傳用戶(hù)：熊少鋒
調(diào)整視頻圖像的分辨率需要視頻縮放技術(shù)。如果圖像縮放技術(shù)的處理速度達(dá)到實(shí)時(shí)性要求就可以應(yīng)用于視頻縮放。 傳統(tǒng)圖像縮放技術(shù)利用插值核函數(shù)對(duì)已有像素點(diǎn)進(jìn)行插值重建還原圖像。本文介紹了圖像插值的理論基礎(chǔ)一采樣定理，并對(duì)理想重建函數(shù)Sinc函數(shù)進(jìn)行了討論。本文介紹了常用的線性圖像插值技術(shù)及像素填充、自適應(yīng)插值和小波域圖像縮放等技術(shù)。然后，本文討論了分級(jí)線性插值算法的思想，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了FPGA上的分級(jí)雙三次算法。最后本文對(duì)各種算法的縮放效果進(jìn)行了分析和討論。 本文在分析現(xiàn)有視頻縮放算法基礎(chǔ)之上，提出了分級(jí)線性插值算法，并應(yīng)用在簡(jiǎn)化線性插值算法中。分級(jí)線性插值算法以犧牲一定的計(jì)算精度為代價(jià)，用查找表代替乘法計(jì)算，降低了算法復(fù)雜度。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了分級(jí)雙三次插值算法，詳細(xì)說(shuō)明了板上系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)。最后本文將分級(jí)線性插值算法與原線性插值算法效果圖進(jìn)行比較，比較結(jié)果顯示分級(jí)插值算法與原算法誤差較小，在放大比例較小時(shí)可以取代原算法。結(jié)果證明分級(jí)雙三次線性插值算法的FPGA實(shí)現(xiàn)能夠滿足額定幀頻，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻縮放。
標(biāo)簽： FPGA 實(shí)時(shí)視頻 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：亞亞娟娟123
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