H．264/AVC規(guī)范是由國際電聯(lián)(ITU-T)和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)聯(lián)合制定的新一代視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)。它具有如下四個(gè)特點(diǎn)：低碼流，和MPEG2等壓縮技術(shù)相比，在同等圖像質(zhì)量下，采用H.264技術(shù)壓縮后的數(shù)據(jù)量只有MPEG2的1/8；高圖象質(zhì)量，復(fù)雜的算法保證了低碼流條件下圖像仍能保留豐富的細(xì)節(jié)；容錯(cuò)能力強(qiáng)，提供了解決在不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下容易發(fā)生的丟包等錯(cuò)誤的必要工具；網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)，提供了網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)層，數(shù)據(jù)能在不同網(wǎng)絡(luò)上傳輸。但由此帶來的代價(jià)是復(fù)雜度極高的編碼過程，尤其是在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)具有很大的挑戰(zhàn)性。 本文主要介紹了基于H.264標(biāo)準(zhǔn)的開源代碼T264向DM642平臺的移植和優(yōu)化。優(yōu)化綜合運(yùn)用了上層和底層的實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)。上層的方法例如使用CCS提供的條件優(yōu)化代碼優(yōu)化功能，使用IMGLIB中高度優(yōu)化的函數(shù)等，其特點(diǎn)是簡便易行，效果良好；底層的實(shí)現(xiàn)方法例如使用DM642特有的內(nèi)聯(lián)函數(shù)，用線性匯編的方式實(shí)現(xiàn)算法等，特點(diǎn)是提高了代碼運(yùn)行的并行性，但需要對DM642和H.264有很深刻的理解。 目前本設(shè)計(jì)已成功完成H.264.算法在DM642開發(fā)板上的運(yùn)行，壓縮QCIF格式視頻的速度隨圖像復(fù)雜度的不同達(dá)到了35-50幀每秒。此后本設(shè)計(jì)還繼續(xù)使用優(yōu)化后的編碼器實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控用視頻服務(wù)器的原型，使得攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)在DM642開發(fā)板上壓縮后傳輸至PC機(jī)，且能夠在PC端用配套的程序成功解碼并播放。
上傳時(shí)間： 2013-06-23
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電梯在垂直升降的過程中，由于功率變化范圍很大，節(jié)能潛力巨大。本文主要工作在于結(jié)合電梯系統(tǒng)的特點(diǎn)，對超級電容儲(chǔ)能系統(tǒng)中超級電容容量需求及其他相關(guān)參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)討論。也對與之配套的雙向DC/DC變換器進(jìn)行研究。 本文在研究了電梯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對其運(yùn)行過程中能量狀態(tài)的變化進(jìn)行了詳細(xì)分析，得到了儲(chǔ)能裝置中超級電容器容量的計(jì)算方法，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)超級電容器容量需求與系統(tǒng)前級雙向整流器功率的關(guān)系，提出了一套簡單有效的能量管理方案，減少了儲(chǔ)能裝置中超級電容器的容量需求。并且對于超級電容容量設(shè)置給出了一般的原則。 儲(chǔ)能裝置與系統(tǒng)直流母線之間需要雙向變換器進(jìn)行能量傳遞，本文對于各種雙向直流變換器拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，結(jié)合在超級電容儲(chǔ)能裝置中的具體應(yīng)用需要，得出BUCK/BOOST型變換器更適合本文中的應(yīng)用。 本文為儲(chǔ)能裝置設(shè)計(jì)了基于DSP（數(shù)字信號處理器）全數(shù)字控制的具有多種工作方式的雙向DC/DC變換器的小功率樣機(jī)，在電容器放電時(shí)，以恒流模式向直流母線輸送能量；在電容器充電時(shí)，以分段恒流模式或恒壓模式進(jìn)行充電。文中給出了詳細(xì)的硬件電路以及數(shù)字控制部分的設(shè)計(jì)過程，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
標(biāo)簽： 電梯系統(tǒng) 儲(chǔ)能 超級電容
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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工業(yè)生產(chǎn)過程中，時(shí)滯對象普遍存在，同時(shí)也是較難控制的，尤其是大時(shí)滯對象的控制一直都是一個(gè)難題。而很多溫度控制系統(tǒng)都是屬于大時(shí)滯系統(tǒng)，常見的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)了比較理想的控制效果，但它仍然屬于將參數(shù)整定與系統(tǒng)控制分開處理的離線整定方法，如果工況發(fā)生變化就必須重新調(diào)整參數(shù)。針對這一問題，為了實(shí)現(xiàn)時(shí)滯系統(tǒng)參數(shù)自整定的控制，本文將神經(jīng)網(wǎng)路控制、模糊控制和PID控制結(jié)合起來，設(shè)計(jì)了基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器。 首先，本論文分析了時(shí)滯系統(tǒng)的特點(diǎn)，討論了幾種時(shí)滯系統(tǒng)較為成熟的常規(guī)控制算法：微分先行控制算法、史密斯預(yù)估控制算法、大林控制算法，并深入研究了它們的控制性能；并且通過仿真對這三種控制方法在溫控系統(tǒng)中的控制性能進(jìn)行了比較。 其次，在分析PID參數(shù)自整定傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)方法，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器。該控制器綜合了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和PID控制各自的長處，既具備了模糊控制簡單有效的控制作用以及較強(qiáng)的邏輯推理功能，也具備了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)也具備了傳統(tǒng)PID控制的廣泛適應(yīng)性。該方法不需要離線整定參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線自整定參數(shù)。仿真實(shí)驗(yàn)表明了該控制器對模型和環(huán)境都具有較好的適應(yīng)能力和較強(qiáng)的魯棒性。 最后將基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器應(yīng)用于貝加萊PID溫控裝置，能夠出色地實(shí)現(xiàn)參數(shù)的在線自整定。理論分析、系統(tǒng)仿真、實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證實(shí)了這種控制策略能有效地減少系統(tǒng)超調(diào)量，并減少了調(diào)節(jié)時(shí)間，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和控制精度。
標(biāo)簽： 時(shí)滯系統(tǒng) 參數(shù) 自整定控制
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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高頻開關(guān)電源系統(tǒng)具有體積小、重量輕、高效節(jié)能、輸出紋波小等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已開始逐步成為現(xiàn)代電源系統(tǒng)的主流。但是在傳統(tǒng)的開關(guān)電源技術(shù)中，它通常是采用模擬電路來實(shí)現(xiàn)電壓或電流控制的。近年來，隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的日益完善、成熟，微處理器/微控制器和數(shù)字信號處理器性價(jià)比的不斷提高，數(shù)字控制在以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制策略，采用數(shù)字控制具有更高的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，并本文對開關(guān)電源的常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、模糊控制、模糊PID控制理論、PWM產(chǎn)生原理進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種新型數(shù)字化的開關(guān)電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)以TMS320LF2407為控制核心，利用模糊PID控制，建立電壓環(huán)單環(huán)控制結(jié)構(gòu)，直接生成數(shù)字PWM波形，經(jīng)過IR2118驅(qū)動(dòng)主電路的功率開關(guān)管(MOSFET)。 本系統(tǒng)采用模糊PID控制策略。該控制策略既能發(fā)揮模糊控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、超調(diào)量小、較好的適應(yīng)性的特點(diǎn)，又能發(fā)揮PID控制的穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點(diǎn)，能較好的適應(yīng)開關(guān)電源的非線性，實(shí)時(shí)性控制的需要。整個(gè)電源系統(tǒng)以DSP為控制核心，用單個(gè)TMS320LF2407 DSP芯片來集中實(shí)現(xiàn)電源輸出調(diào)壓和過壓過流保護(hù)等要靈活地選擇不同的控制功能。 另外，本文按照高頻開關(guān)電源的設(shè)計(jì)步驟，采用基于DSP的數(shù)字控制方式，最后對本開關(guān)電源主電路進(jìn)行了PID控制和模糊PID控制的對比仿真研究。仿真結(jié)果表明這種控制策略具有很好的控制性能，算法實(shí)現(xiàn)比較簡單，同時(shí)控制模塊設(shè)計(jì)簡單，可靠性高，是一種比較實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)的控制算法。
標(biāo)簽： PID 模糊 控制開關(guān)
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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斷路器是電力系統(tǒng)中重要的控制和保護(hù)設(shè)備，對維護(hù)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行起著重要的作用。如何使斷路器高度智能化，并且更安全和可靠，是電力系統(tǒng)保護(hù)的發(fā)展要求，也是本論文研究的目的。 本文在深入研究了智能斷路器國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計(jì)了以數(shù)字信號處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD為核心的系統(tǒng)硬件。DSP是智能斷路器測控單元的核心器件，它實(shí)現(xiàn)斷路器的各種保護(hù)、報(bào)警、顯示與控制功能。CPLD完成狀態(tài)量的監(jiān)測，以及各種邏輯信號的輸出。兩種器件相互配合使得斷路器系統(tǒng)更加智能化。研究了斷路器測控單元的測量原理及保護(hù)算法，并進(jìn)行了具體的硬件和軟件模塊的設(shè)計(jì)，旨在實(shí)現(xiàn)斷路器的智能保護(hù)、遠(yuǎn)程控制和集中管理。本設(shè)計(jì)以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407為核心。硬件設(shè)計(jì)主要包括信號調(diào)理模塊設(shè)計(jì)、信號采樣模塊設(shè)計(jì)、保護(hù)執(zhí)行模塊設(shè)計(jì)、CPLD模塊設(shè)計(jì)和輸入輸出模塊設(shè)計(jì)。并且利用TMS320LF2407本身具有的CAN2.0模塊，通過CAN總線實(shí)現(xiàn)斷路器和上位機(jī)的通信，實(shí)現(xiàn)遙測、遙調(diào)、遙控、遙信等“四遙”功能。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，每一個(gè)模塊相對獨(dú)立，完成某個(gè)特定功能，便于維護(hù)和添加新功能，并且調(diào)試靈活方便。文中給出了主程序及各個(gè)子程序的流程圖，其中子程序有數(shù)據(jù)采集子程序、FFT計(jì)算子程序、液晶顯示子程序、短路瞬時(shí)保護(hù)子程序、過載長延時(shí)保護(hù)子程序、接地故障保護(hù)子程序和短路短延時(shí)保護(hù)子程序等。并且設(shè)計(jì)中充分考慮了斷路器工作環(huán)境的惡劣性，分析了各種干擾的來源，并針對各種干擾采取了對應(yīng)的軟件和硬件的抗干擾措施。最后，為了驗(yàn)證全波傅氏算法能否滿足電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理精度的要求，利用MATLAB搭建仿真平臺，對其進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明全波傅氏算法能達(dá)到系統(tǒng)的要求。
標(biāo)簽： 智能斷路器 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著家用空調(diào)的普及應(yīng)用，空調(diào)已日漸成為耗能大戶。我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)多年來高速發(fā)展，正面臨能源日益緊張的問題，由于空調(diào)節(jié)能尚有空間，因此人們普遍關(guān)注空調(diào)節(jié)能技術(shù)。在家用空調(diào)的各種節(jié)能技術(shù)中，直流壓縮機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)是發(fā)展的主流方向。從驅(qū)動(dòng)方式上看，直流壓縮機(jī)可以采用方波控制或矢量控制。與方波控制相比，矢量控制的空調(diào)直流壓縮機(jī)具有噪聲低、振動(dòng)小、效率高等特點(diǎn)，更加符合節(jié)能和環(huán)保的發(fā)展方向。 本文主要研究了適用于空調(diào)壓縮機(jī)負(fù)載的無轉(zhuǎn)子位置傳感器永磁同步電機(jī)矢量控制方法。首先從電機(jī)的基本方程入手，詳細(xì)推導(dǎo)了永磁同步電機(jī)矢量控制的數(shù)學(xué)模型。詳細(xì)分析了各種電流控制策略特點(diǎn)，提出了采用適合直流壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的MTPA控制方式。 其次提出了具有凸極效應(yīng)的壓縮機(jī)永磁同步電機(jī)的一種簡化模型，得到了適用于IPMSM的滑模觀測器，解決了IPMSM在αβ坐標(biāo)系中應(yīng)用滑模觀測器困難的問題。針對壓縮機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)，采用全維狀態(tài)觀測器方法，實(shí)現(xiàn)IPMSM反電動(dòng)勢的觀測，根據(jù)反電動(dòng)勢計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了無傳感器矢量控制。本文詳細(xì)分析了全維狀態(tài)觀測器的極點(diǎn)配置方法，通過將四個(gè)極點(diǎn)配置在相同位置，簡輕了計(jì)算量，也便于實(shí)現(xiàn)。 第三，由于反電動(dòng)勢估算法在電機(jī)低轉(zhuǎn)速下不能正確估算轉(zhuǎn)子位置，無法正常閉環(huán)起動(dòng)，本文提出了一種簡單的用于直流壓縮機(jī)的起動(dòng)方法，實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)的可靠起動(dòng)。同時(shí)在深入分析電機(jī)等效模型的基礎(chǔ)上，給出了一種簡單的電機(jī)參數(shù)測量方法，通過簡單測量和計(jì)算，得到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無傳感器永磁同步電機(jī)矢量控制所需的電感、電阻及反電動(dòng)勢系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)。 最后通過MATLAB/Simulimk7.1仿真軟件對基于滑模觀測器和基于全維觀測器的永磁同步電機(jī)矢量控制方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，設(shè)計(jì)了以TMS320F2403數(shù)字信號處理器為控制核心的直流壓縮機(jī)矢量控制實(shí)驗(yàn)平臺，并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文理論分析和所提方法的正確性，并已應(yīng)用于實(shí)際的直流壓縮機(jī)矢量控制系統(tǒng)。
標(biāo)簽： 空調(diào)壓縮機(jī) 無傳感器 方法研究
上傳時(shí)間： 2013-06-13
上傳用戶：xuanchangri
隨著我國工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷急劇增加，特別是沖擊性、非線性負(fù)荷所占比重不斷加大，使得供電電壓發(fā)生波動(dòng)和閃變，嚴(yán)重影響著電網(wǎng)的電能質(zhì)量。根據(jù)國際電工委員會(huì)(IEC)電磁兼容(EMC)標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-3-7以及國標(biāo)GB12326-2000，電壓波動(dòng)和閃變己成為衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。 電壓波動(dòng)和閃變作為衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，能更直接、迅速地反映出電網(wǎng)的供電質(zhì)量。然而，目前國內(nèi)還沒有很好的電壓波動(dòng)與閃變測量的數(shù)字信號處理方法。為此，論文在深入研究電壓波動(dòng)和閃變測量技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種基于Simulink/DSP Builder的數(shù)字信號處理的FPGA設(shè)計(jì)方法，利用DSP Builder工具將Simulink的模型文件(．mdl)轉(zhuǎn)化成通用的硬件描述語言VHDL文件，避免了VHDL語言手動(dòng)編寫系統(tǒng)的煩瑣過程，從而能夠?qū)⒏嗑杏谙到y(tǒng)算法的優(yōu)化上。該方法充分利用Matlab/Simulink系統(tǒng)建模的優(yōu)勢，同時(shí)也能夠發(fā)揮FPGA并行執(zhí)行速度快、測量精度高的優(yōu)點(diǎn)。 論文首先介紹了電壓波動(dòng)和閃變的基木概念、特征量，闡述了電壓波動(dòng)與閃變的測量原理，分析比較了現(xiàn)有測量方法和裝置的特點(diǎn)和優(yōu)劣。然后依據(jù)電壓波動(dòng)與閃變測量的IEC標(biāo)準(zhǔn)以及國家標(biāo)準(zhǔn)，在對電壓波動(dòng)與閃變測量模擬仿真的基礎(chǔ)上研究其數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方法，即采用數(shù)字濾波的方式在Simulink/DSP Builder工具下設(shè)計(jì)電壓波動(dòng)與閃變測量系統(tǒng)的數(shù)字模型。同時(shí)在ModelSim SE6.1d軟件下進(jìn)行了系統(tǒng)功能仿真，并且在Altera公司的FPGA設(shè)計(jì)軟件QuartusⅡ6.0下進(jìn)行了系統(tǒng)時(shí)序仿真。 仿真結(jié)果表明，基于Simulink/DSP Builder窗口化的數(shù)字信號處理的FPGA設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)簡單、快捷高效，能夠滿足電壓波動(dòng)和閃變測量最初的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，為進(jìn)一步從事電壓波動(dòng)和閃變測量研究提供了一種全新的設(shè)計(jì)理念，具有一定的理論與現(xiàn)實(shí)意義。
標(biāo)簽： FPGA 電壓波動(dòng) 測量
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，數(shù)字化已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢，接收機(jī)數(shù)字化是電子系統(tǒng)數(shù)字化中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對數(shù)字化接收機(jī)的研究具有重要的意義。隨著數(shù)字化理論和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，高速的中頻數(shù)字化接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為可能。本文研究了一種基于FPGA的軟件無線電數(shù)字接收平臺的設(shè)計(jì)，并著重研究了其中數(shù)字中頻處理單元的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。FPGA器件具有設(shè)計(jì)靈活、開發(fā)周期短和開發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)中。相比于傳統(tǒng)的DSP串行結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA能夠進(jìn)行流水線性設(shè)計(jì)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理，所以FPGA在進(jìn)行數(shù)據(jù)量大，要求實(shí)時(shí)處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)有很大的優(yōu)勢。 本文首先首先分析了軟件無線電當(dāng)前的發(fā)展趨勢及技術(shù)現(xiàn)狀，針對存在的處理速度跟不上的DSP瓶頸問題，提出了中頻軟件無線電的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。本文以FPGA實(shí)現(xiàn)為重點(diǎn)，在深入分析軟件無線電相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，著重研究和完成了中頻軟件無線電數(shù)字接收平臺兩大模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)：數(shù)字下變頻相關(guān)模塊和數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊。其中，在深入研究數(shù)字下變頻實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先對數(shù)字下變頻模塊的數(shù)控振蕩器(NCO)采用了直接頻率合成技術(shù)(DDS)實(shí)現(xiàn)，其頻率分辨率高，靈活，易于實(shí)現(xiàn)；高效抽取濾波器組由積分梳狀濾波器(CIC)，半帶濾波器(HB)，F(xiàn)IR濾波器組成。對積分梳狀濾波器(CIC)本文采用了Hogenaur“剪除”理論對內(nèi)部寄存器的位寬進(jìn)行改進(jìn)，極大地節(jié)約了資源，提高了運(yùn)行速率。對FIR濾波器和半帶濾波器采用了(DA)分布式算法，它的運(yùn)行速度只與數(shù)據(jù)的寬度有關(guān)，只有加減法運(yùn)算和二進(jìn)制除法，既縮減了系統(tǒng)資源又大大節(jié)省了運(yùn)算時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了高效的實(shí)時(shí)處理。對數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊，重點(diǎn)研究和完成了2ASK和2FSK的調(diào)制解調(diào)的FPGA實(shí)現(xiàn)，模塊有很好的通用性，能方便地移植到其它的系統(tǒng)中。在文章的最后還對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了Matlab仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的正確性。在系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)過程中，都是先依據(jù)一定的設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行verilog編程，然后再在Quartus軟件中編譯，時(shí)序仿真測試，并與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無線電 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)可以為公路、鐵路、空中和海上的交通運(yùn)輸工具提供導(dǎo)航定位服務(wù)。它能夠軍民兩用，戰(zhàn)略作用與商業(yè)利益并舉。只要持有便攜式接收機(jī)，則無論身處陸地、海上還是空中，都能收到衛(wèi)星發(fā)出的特定信號。接收機(jī)選取至少四顆衛(wèi)星發(fā)出的信號進(jìn)行分析，就能確定接收機(jī)持有者的位置。 GPS導(dǎo)航定位接收機(jī)的理論基礎(chǔ)即是擴(kuò)頻通信理論，擴(kuò)頻通信技術(shù)與常規(guī)的通信技術(shù)相比，具有低截獲率，強(qiáng)抗噪聲，抗干擾性，具有信息隱蔽和多址通信等特點(diǎn)，目前己從軍事領(lǐng)域向民用領(lǐng)域迅速發(fā)展，成為進(jìn)入信息時(shí)代的高新技術(shù)通信傳輸方式之一。擴(kuò)頻通信技術(shù)中，最常見的是直接序列擴(kuò)頻通信(DSSS)系統(tǒng)，本文所研究的就是這一類系統(tǒng)。 目前在衛(wèi)星信號的捕獲上一般使用兩種方法：順序捕獲方法(時(shí)域法，基于大規(guī)模并行相關(guān)器)和并行捕獲方法(頻域法，基于FFT)。本文在第二章分別分析了現(xiàn)有順序捕獲和并行捕獲技術(shù)的原理，并給出了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。 本文第三章對長碼的直接捕獲進(jìn)行了深入的研究，基于對國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)中長碼直捕方法的分析與對比，并且結(jié)合在實(shí)際過程中硬件資源需求的考慮，應(yīng)用了基于分段補(bǔ)零循環(huán)相關(guān)和FFT搜索頻偏的直捕方法。此方法大大減少了計(jì)算量，加快了信號捕獲的速度。本方法利用FFT實(shí)現(xiàn)接收信號與本地長碼的并行相關(guān)，同時(shí)完成頻偏的搜索，將傳統(tǒng)的二維搜索轉(zhuǎn)換為并行的一維搜索，從而能快速實(shí)現(xiàn)長碼捕獲。 GPS信號十分微弱，靈敏度低，在戰(zhàn)場環(huán)境下，GPS接收機(jī)會(huì)面臨各種人為的干擾。如何從復(fù)雜的干擾信號中實(shí)現(xiàn)對GPS信號的捕獲，即抗干擾技術(shù)的研究，是GPS也是本文研究一個(gè)的方面。第四章即研究了GPS接收機(jī)干擾抑制算法，在強(qiáng)干擾環(huán)境下，需要借助信號處理技術(shù)在不增加信號帶寬的條件下提高系統(tǒng)的抗干擾能力，以保證后續(xù)捕獲跟蹤模塊有充足的處理增益。 本文在第五章給出了GPS接收機(jī)長碼捕獲以及干擾抑制的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，并對各主要子模塊進(jìn)行了詳細(xì)地分析。基本型接收機(jī)中長碼捕獲采用頻域方法，選用Altera StratixⅡ EP2S180芯片實(shí)現(xiàn)；抗干擾型接收機(jī)中選用Xilinx xc4vlx100芯片。實(shí)現(xiàn)了各模塊的單獨(dú)測試和整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，通過聯(lián)調(diào)驗(yàn)證，本文提出的長碼直接捕獲方法正確、可行。 本文提出的長碼直捕方法可以在不需要C/A碼輔助捕獲下完成對長碼的直接捕獲，可以應(yīng)用于GPS接收機(jī)，監(jiān)測站接收機(jī)的同步等，對我國自主研發(fā)導(dǎo)航定位接收機(jī)也有重大的現(xiàn)實(shí)及經(jīng)濟(jì)意義。
標(biāo)簽： FPGA 衛(wèi)星導(dǎo)航 接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-18
上傳用戶：wang5829
文章開篇提出了開發(fā)背景。認(rèn)為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點(diǎn)是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時(shí)幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時(shí)代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化，開關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動(dòng)作狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測成為了可能，同時(shí)由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應(yīng)對不同客戶的需求，這就降低了開發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號處理新技術(shù)，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天，最后一個(gè)沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來，數(shù)字電源的研究勢頭與日俱增，成果也越來越多。雖然目前中國制造的開關(guān)電源占了世界市場的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對系統(tǒng)方案和電路進(jìn)行了較為具體的設(shè)計(jì)，并通過測試取得了預(yù)期結(jié)果。測試證明該方案能夠適合本行業(yè)時(shí)代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡單，精度更高，通用性更強(qiáng)。同時(shí)該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國內(nèi)外開關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開關(guān)電源的總體設(shè)計(jì)框圖和實(shí)現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開關(guān)電源做了較為詳細(xì)的比較。本論文的設(shè)計(jì)方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器，使電路更簡單，精度更高，通用性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源是將電流電壓反饋信號做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成，采用專用脈寬調(diào)制芯片實(shí)現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣，電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個(gè)信號分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端，用來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時(shí)用來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過流過壓保護(hù)、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機(jī)或電位器提供。再次，文章對各個(gè)模塊從理論和實(shí)際的上都做了仔細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，并給出了具體的電路圖，同時(shí)寫出了軟件流程圖以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方。整個(gè)系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運(yùn)算、環(huán)境開關(guān)量檢測、環(huán)境開關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負(fù)載電壓信號采集、負(fù)載電流信號采集、以及對信號的一階數(shù)字低通濾波。由于整個(gè)系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當(dāng)高。本系統(tǒng)采用FPGA來控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問題，減輕了DSP的負(fù)擔(dān)。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生PWM波來控制逆變橋的開關(guān)速率，從而達(dá)到閉環(huán)控制的目的。 最后，對數(shù)字化開關(guān)電源和模擬開關(guān)電源做了對比測試，得出了預(yù)期結(jié)論。同時(shí)也提出了一些需要改進(jìn)的地方，認(rèn)為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應(yīng)用。模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會(huì)隨著使用時(shí)間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動(dòng)并對系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時(shí)數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復(fù)使用、加快上市時(shí)間以及減少開發(fā)成本與風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)前對產(chǎn)品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。能夠滿足較高精度的設(shè)計(jì)要求。但對于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進(jìn)的地方，比如改進(jìn)主控器，提高參考電壓的精度，提高采樣器件的精度等，都可以提高系統(tǒng)的精度。 本系統(tǒng)涉及電子、通信和測控等技術(shù)領(lǐng)域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合了起來。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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