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雙信號快速測頻技術及FPGA實現(xiàn)

建立在數(shù)據(jù)率轉換技術之上的寬帶數(shù)字偵察接收機要求能夠實現(xiàn)高截獲概率、高靈敏度、近乎實時的信號處理能力。雙信號數(shù)據(jù)率轉換技術是寬帶數(shù)字偵察接收機關鍵技術之一，是解決寬帶數(shù)字接收機中前端高速ADC采樣的高速數(shù)據(jù)流與后端DSP處理速度之間瓶頸問題的可行方案。測頻技術以及帶通濾波，即寬帶數(shù)字下變頻技術，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)率轉換系統(tǒng)的關鍵技術。本文首先介紹了寬帶數(shù)字偵察接收關鍵技術之一的數(shù)據(jù)率轉換技術，著重研究了快速、高精度雙信號測頻算法以及實驗系統(tǒng)硬件實現(xiàn)。論文主要工作如下： (1)分析了現(xiàn)代電子偵察環(huán)境下的信號特征，指出寬帶數(shù)字接收機必須滿足寬監(jiān)視帶寬、流水作業(yè)以及近實時的響應時間。給出了一種頻率引導式的數(shù)字接收機方案，簡要介紹這種接收機的關鍵技術——快速、高精度頻率估計以及高效的數(shù)據(jù)率轉換。 (2)介紹了FFT技術在測頻算法中的應用，比較了FFT專用芯片及其優(yōu)點和缺點，指出為了滿足實時處理要求，必須選用FPGA設計FFT模塊。 (3)在分析常規(guī)的插值算法基礎上，提出了一種單信號的快速插值頻率估計方法，只需三個FFT變換系數(shù)的實部構造頻率修正項，計算量低。該方法具有精度高、測頻速率快的特點。 (4)基于DFT理論和自相關理論，提出了結合FFT和自相關的雙信號頻率估計算法。該方法先用DFT估計其中一個信號的頻率和幅度，以此頻率對信號解調并對消該頻率成分，最后利用自相關理論估計出另一個信號的頻率。 (5)基于DFT理論和FFT技術，研究了信號平方與FFT結合的雙信號頻率估計算法。根據(jù)信號中兩頻率分量的幅度比，只需一次一維平方信號譜峰搜索，就可以得到雙信號的和頻與差頻分量的估計值，并利用插值技術提高測頻精度。該算法能夠精確地估計頻率間隔小的雙信號頻率，且容易地擴展到復信號，F(xiàn)PGA硬件實現(xiàn)容易。 (6)基于現(xiàn)代譜分析理論，研究了基于AR(2)模型的雙信號頻率估計算法。方法在利用AR(2)模型系數(shù)估計雙正弦信號頻率之和的同時，利用FFT快速測頻算法估計其中強信號分量的頻率值。算法仿真驗證和性能分析表明了提出的算法能快速高精度地估計雙信號頻率。 (7)給出了基于頻譜重心算法的雷達雙信號頻率估計的FPGA硬件實現(xiàn)架構，并進行了時序仿真。 (8)討論了雙信號帶寬匹配接收系統(tǒng)的硬件設計方案，給出了快速測頻及帶寬估計模塊設計。

標簽： FPGA 信號測頻

上傳時間： 2013-06-02

上傳用戶：youke111
用FPGA實現(xiàn)“共軛變換”圖像處理方法

近年來微光、紅外、X光圖像傳感器在軍事、科研、工農業(yè)生產、醫(yī)療衛(wèi)生等領域的應用越來越為廣泛，但由于這些成像器件自身的物理缺陷，視覺效果很不理想，往往需要對圖像進行適當?shù)奶幚恚缘玫竭m合人眼觀察或機器識別的圖像。因此，市場急需大量高效的實時圖像處理器能夠在傳感器后端對這類圖像進行處理。而FPGA的出現(xiàn)，恰恰解決了這個問題。近十年來，隨著FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)技術的突飛猛進，F(xiàn)PGA也逐漸進入數(shù)字信號處理領域，尤其在實時圖像處理方面。Xilinx的研究表明，在2000年主要用于DSP應用的FPGA的發(fā)貨量，增長了50％；而常規(guī)的DSP大約增長了40％。由于FPGA可無比擬的并行處理能力，使得FPGA在圖像處理領域的應用持續(xù)上升，國內外，越來越多的實時圖像處理應用都轉向了FPGA平臺。與PDSP相比，F(xiàn)PGA將在未來統(tǒng)治更多前端(如傳感器)應用，而PDSP將會側重于復雜算法的應用領域。可以說，F(xiàn)PGA是數(shù)字信號處理的一次重大變革。算法是圖像處理應用的靈魂，是硬件得以發(fā)揮其強大功能的根本。”共軛變換”圖像處理方法是一種新型的圖像處理算法，由鄭智捷博士上個世紀90年代初提出。這種算法使用基元形狀(meta-shape)技術，而這種技術的特征正好具備幾何與拓撲的雙重特性，使得大量不同的基于形態(tài)的灰度圖像處理濾波器可用這種方法實現(xiàn)。該種算法在空域進行圖像處理，無需進行大量復雜的算術運算，算法簡單、快速、高效，易于硬件實現(xiàn)。通過十多年來的實驗與實踐證明，在微光圖像，紅外圖像，X光圖像處理領域，”共軛變換”圖像處理方法確實有其獨特的優(yōu)異性能。本篇論文就針對”共軛變換”圖像處理方法在微光圖像處理領域的應用，就如何在FPGA上實現(xiàn)”共軛變換”圖像處理方法展開研究。首先在Matlab環(huán)境下，對常用的圖像增強算法和”共軛變換”圖像處理方法進行了比較，并且在設計制作“FPGA視頻處理開發(fā)平臺”的基礎上，用VHDL實現(xiàn)了”共軛變換”圖像處理方法的基本內核并進行了算法的硬件實現(xiàn)與效果驗證。此外，本文還詳細地討論了視頻流的采集及其編碼解碼問題以及I2C總線的FPGA實現(xiàn)。

標簽： FPGA 共軛變換圖像處理方法

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：CHENKAI
面向特種LCD圖像處理方法與FPGA實現(xiàn)研究

本文研究特種LCD的圖像處理方法和FPGA實現(xiàn)方案，并研制出基于FPGA的若干實際應用系統(tǒng)，有效地解決目前存在的問題。本文主要研究內容為：　　(1)給出一種基于彩色空間變換的色彩調整方法，在YCrCb空間內實現(xiàn)亮度和色度分離，避免了RGB空間兩者同時變化造成偏色和失真的現(xiàn)象，并在FPGA內采用流水線結構改進3階矩陣運算的邏輯結構，節(jié)省出2/3的邏輯資源，提高了模塊的最高運行速度。　　(2)研究利用FPGA實現(xiàn)圖像實時縮放處理的方法，選擇能夠滿足特種LCD要求的雙線性插值法作為研究對象，實時計算插值系數(shù)dx和dy，并采用流水線結構進行插值計算，僅使用FPGA中的3個雙端口RAM來緩沖圖像數(shù)據(jù)，沒有外擴大容量幀存儲器，降低了成本，提高特種LCD的系統(tǒng)兼容性。　　(3)設計一種針對特種LCD更為簡捷、有效的隔行轉逐行掃描的實現(xiàn)方案，即利用圖像實時縮放的方法，把一場圖像縮放到LCD的分辨率，實現(xiàn)復合視頻圖像在LCD的“滿屏”顯示，改善現(xiàn)有特種LCD在顯示隔行掃描的復合視頻信號時，遇到圖像信息丟失或顯示效果不佳的問題。　　(4)設計出一種基于字符和位圖的數(shù)字OSD控制核，合理使用分布式RAM和塊RAM兩種邏輯資源來存儲字符和位圖信息，OSD圖像由數(shù)字邏輯自動合成，編程簡單靈活，使特種LCD的參數(shù)調整更加方便。　　(5)研制成功基于FPGA的特種LCD顯示控制板，能顯示三種分辨率640×480，800×600，1024×768的圖像信號；支持寬范圍的亮度、對比度、顯示位置等參數(shù)的實時調整，并提供全功能的透明OSD菜單進行指示。　　(6)研制成功基于FPGA的特種LCD圖像調節(jié)板，用于對某型號機載特種LCD進行改造，增加寬范圍的亮度、對比度、圖像顯示位置的實時調整功能，提供無信號輸入檢測與OSD指示功能，提高圖像顯示的性能，通過了環(huán)境溫度試驗與性能測試，并已裝機。　　(7)研制成功基于DSP和FPGA的圖像采集顯示板，實現(xiàn)了對全分辨率復合視頻信號進行25幀/秒的實時采集和顯示，在DSP內使用“三幀”輪換的圖像數(shù)據(jù)緩沖方法提高了系統(tǒng)的實時處理能力，使之能夠完成一定復雜度的實時圖像處理。

標簽： FPGA LCD 圖像處理方法

上傳時間： 2013-06-12

上傳用戶：ivan-mtk
基于FPGA的雙自觸發(fā)脈沖激光測距關鍵技術研究

激光測距技術被廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)測量、航空與大地的測量、國防及通信等諸多領域。本文從已獲得廣泛應用的脈沖激光測距技術入手，重點分析了近年提出的自觸發(fā)脈沖激光測距技術(STPLR)特別是其中的雙自觸發(fā)脈沖激光測距技術(BSTPLR)，通過分析發(fā)現(xiàn)其核心部件之一就是用于測量激光脈沖飛行時間(周期)的高精度高速計數(shù)器，而目前一般的方式是采用昂貴的進口高速計數(shù)器或專用集成電路(ASIC)來完成，這使得激光測距儀在研發(fā)、系統(tǒng)的改造升級和自主知識產權保護等諸多方面受到制約，同時在其整體性能上特別是在集成化、小型化和高可靠性方面帶來阻礙。為此，本文研究了采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)來實現(xiàn)脈沖激光測距中的高精度高速計數(shù)及其他相關功能，基本解決了以上存在的問題。論文通過對雙自觸發(fā)脈沖激光測距的主要技術要求和技術指標進行分析，對其中的信號處理單元采用了FPGA+單片機的設計形式。由FPGA主控芯片(EPF10K20TC144-4)作為周期測量模塊，在整個測距系統(tǒng)中是信號處理的核心部件，借助其用戶可編程特性及很高的內部時鐘頻率，設計了專用于BSTPLR的高速高精度計數(shù)芯片，負責對測距信號產生電路中的時刻鑒別電路輸出信號進行計數(shù)。數(shù)據(jù)處理模塊則主要由單片機(AT89C51)來實現(xiàn)。系統(tǒng)可以通過鍵盤預置門控信號的寬度以均衡測量的精度和速度，測量結果采用7位LED數(shù)碼管顯示。本設計在近距離(大尺寸)范圍內實驗測試時基本滿足設計要求。

標簽： FPGA 自觸發(fā)脈沖激光測距關鍵技術

上傳時間： 2013-06-02

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基于ARMDSP的雙足機器人導航控制系統(tǒng)的研究

雙足機器人是一個多自由度、多變量、非線性的復雜動力學系統(tǒng)。其控制平臺的研究往往涉及嵌入式技術、傳感器技術、步態(tài)規(guī)劃、路徑導航、人工智能、自動化控制等多種理論與技術，體現(xiàn)了信息科學和人工智能技術的最新成果，應用領域廣大，具有重要的研究價值。其中，雙足機器人導航控制系統(tǒng)是雙足機器人控制平臺研究中的重點和難點，將在自動駕駛、未知區(qū)域的探索、危險環(huán)境作業(yè)、核電站的維護等領域中發(fā)揮極大的作用。本文以雙足機器人導航控制系統(tǒng)的設計為研究背景，結合嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的關鍵技術，主要論述了兩個核心內容：一是雙足機器人導航?jīng)Q策系統(tǒng)的設計。該系統(tǒng)是基于一種新式的ARM&DSP主從控制模式下的設計。該設計借助內外傳感器系統(tǒng)的反饋，通過對多傳感器信息的融合與處理，在導航?jīng)Q策算法的作用下，實現(xiàn)雙足機器人在未知環(huán)境下平滑的自主導航。二是為增強雙足機器人導航的人機交互性和控制系統(tǒng)對突發(fā)事件的處理能力，在基于MiniGUI的系統(tǒng)平臺上設計了雙足機器人的導航控制系統(tǒng)界面。論文的主要內容包括：首先，設計了雙足機器人的本體模型，并對雙足機器人的步態(tài)規(guī)劃做了理論研究，為步態(tài)控制獲得理論上的支持。然后，就雙足機器人導航控制平臺的搭建做了詳細的介紹，并著重對主從控制器間通訊的CAN接口做了詳細的設計。接著，從兩個層面設計了導航?jīng)Q策系統(tǒng)，一是根據(jù)內部傳感器得到的關節(jié)信息，比對決策層中的步態(tài)規(guī)劃算法，對關節(jié)的運動進行實時的補償和調整，實現(xiàn)各關節(jié)動作的協(xié)調，得到標準的步態(tài)，保證每一步的穩(wěn)定和準確。二是對外部傳感器獲得的外界環(huán)境信息進行處理，構建出供決策層使用的外部環(huán)境模型，之后在基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的導航算法的指引下，實現(xiàn)雙足機器人對外界環(huán)境做出合理、平滑的響應。最后，介紹了導航控制界面的設計與實現(xiàn)。重點介紹了MiniGUI開發(fā)平臺的搭建、基于MiniGUI的界面程序的設計以及程序在開發(fā)板上的移植，實現(xiàn)了控制界面在雙足機器人導航上的應用。

標簽： ARMDSP 雙足機器人導航控制系統(tǒng)

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：527098476
雙足機器人設計（含程序）

介紹雙足舵機機器人制作及方法程序，并有同時控制24路舵機方法技巧

標簽： 雙足機器人程序

上傳時間： 2013-06-27

上傳用戶：小宇NVO
變速恒頻恒壓無刷雙饋電機風力發(fā)電系統(tǒng)的研究

在能源消耗日益增長、環(huán)境污染日漸嚴重的今天,在當今對可再生能源的開發(fā)利用中,風能由于其突出的優(yōu)點而成為世界各國普遍重視的能源,風力發(fā)電技術也成為各國學者競相研究的熱點.而其中變速恒頻風力發(fā)電技術因其高效性和實用性正受到越來越多的重視.無刷雙饋電機是一種結構簡單、堅固可靠、異同步通用的電機,可在無刷情況下實現(xiàn)雙饋.它具有功率因數(shù)可調、高效率的特點,比較適用于變速恒頻恒壓發(fā)電系統(tǒng)中.該文在傳統(tǒng)風力發(fā)電的基礎上,致力于研究變速恒頻風力發(fā)電技術,以作為變速恒頻風力發(fā)電機用的籠型轉子型式的無刷雙饋電機為主要研究對象,進行了深入的研究,主要包括以下幾方面:1.對國內外風力發(fā)電研究現(xiàn)狀作了較為全面的綜述,介紹了無刷雙饋電機發(fā)展概況和國內外研究現(xiàn)狀.2.研究了無刷雙饋電機的原型及發(fā)展,基本結構和運行原理,電磁設計特點.解釋了將無刷雙饋電機應用于變速恒頻風力發(fā)電的可行性和優(yōu)越性.探討了無刷雙饋電機的特性.3.首次推導了適用于變速恒頻風力發(fā)電無刷雙饋電機的功率控制數(shù)學模型提出無刷雙饋電機變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的功率控制策略.通過仿真分析驗證了模型和控制策略的正確性.4.研究了無刷雙饋電機作變速恒頻風力發(fā)電機運行時的定子功率繞組磁鏈定向矢量控制策略.5.在總結無刷雙饋電機傳統(tǒng)各種控制策略的基礎上,探討了智能控制在無刷雙饋電機的應用.通過仿真分析驗證了模糊功率因數(shù)控制策略的正確性.

標簽： 變速恒頻雙饋恒壓無刷

上傳時間： 2013-06-24

上傳用戶：bg6jsx
基于DSP的無刷直流電動機雙模控制及轉矩波動研究

永磁無刷直流電動機是一種性能優(yōu)越、應用前景廣闊的電動機,傳統(tǒng)的理論分析及設計方法已比較成熟,它的進一步推廣應用,在很大程度上有賴于對控制策略的研究.該文提出了一套基于DSP的全數(shù)字無刷直流電動機模糊神經(jīng)網(wǎng)絡雙模控制系統(tǒng),將模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡分別引入到無刷直流電動機的控制中來.充分利用模糊控制對參數(shù)變化不敏感,能夠提高系統(tǒng)的快速性的特點,構造適用于調節(jié)較大速度偏差的模糊調節(jié)器,加快系統(tǒng)的調節(jié)速度;由于神經(jīng)網(wǎng)絡既具有非線性映射的能力,可逼近任何線性和非線性模型,又具有自學習、自收斂性,對被控對象無須精確建模,對參數(shù)變化有較強的魯棒性的特點,構造三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡調節(jié)器,來實現(xiàn)消除穩(wěn)態(tài)偏差的精確控制.以速度偏差率為判斷依據(jù),實現(xiàn)模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡兩種控制模式的切換,使系統(tǒng)在不同速度偏差段快速調整、平滑運行.此外充分利用系統(tǒng)硬件構成的特點,采用適當?shù)腜WM輸出切換策略,最大限度的抑制逆變橋換相死區(qū);通過換相瞬時轉矩公式推導和分析,得出在換相過程中保持導通相功率器件為恒通,即令PWM輸出占空比D=1,來抑制定子電感對換相電流影響的控制策略.上述抑制換相死區(qū)和采用恒通電壓的控制方法,減小了換相引起的轉矩波動,使系統(tǒng)電流保持平滑、轉矩脈動大幅度減小、系統(tǒng)響應更快、并具有較強的魯棒性和實時性.在這種設計下,系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)更精確的定位和更準確的速度調節(jié),而且可以使無刷直流電動機長期工作在低速、大轉矩、頻繁起動的狀態(tài)下.該文選用TMS320LF2407作為微控制器,將系統(tǒng)的參數(shù)自調整模糊控制算法,BP神經(jīng)網(wǎng)絡控制算法以及PWM輸出,轉子位置、速度、相電流檢測計算等功能模塊編程存儲于DSP的E2PROM,實現(xiàn)了對無刷直流電動機的全數(shù)字實時控制,并得到了良好的實驗結果的結果.

標簽： DSP 無刷直流電動機雙模控制轉矩

上傳時間： 2013-06-01

上傳用戶：zl123!@#
雙電機獨立驅動電動車穩(wěn)定性控制研究與試驗車設計

論文根據(jù)系統(tǒng)具體控制對象將多電機獨立驅動電動車的操穩(wěn)性控制劃分為間接穩(wěn)定性控制與直接穩(wěn)定性控制兩大類，前者以優(yōu)化車輪和路面的相對運動為目標;而后者直接以整車運動狀態(tài)參量為調節(jié)對象.針對雙電機前輪驅動EV，提出了基于自由輪轉速信息的驅動防滑控制.分析了汽車轉向過程的差速動力學原理，在Ackermann-Jeantand轉向側幾何模型下討論了理想差速過程中車輪驅/制動轉矩變化應滿足的條件.根據(jù)上述分析提出了一種雙模式轉矩分配電子差速器設計思路.分析了直接橫擺力偶矩的產生與簡化的轉矩分配方法.基于零側偏理想模型設計了雙電機EV的前饋直接橫擺力偶矩控制器并進行數(shù)值仿真，結果顯示該方法能一定程度改善操穩(wěn)性，但控制效果受系統(tǒng)非線性影響較大.提出應用隱模型跟蹤最優(yōu)控制理論的DYC控制策略，設計了控制器并進行仿真計算，證明此控制方法能在降低質心側偏的同時保證橫擺角速度響應的穩(wěn)定、平滑、快速，并能適應不同路面情況.通過仿真討論前驅動或后驅動布局與DYC控制效果的關系以及系統(tǒng)對汽車質心參數(shù)變化的適應性.設計并改裝了雙電機前輪獨立驅動試驗車.初步試車中該車轉向與加速皆運行良好，以此為基礎未來可進行控制策略實車測試.

標簽： 電機獨立控制研究電動車

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：LSPSL
雙運放儀表放大器

討論了儀表放大器在傳感器信號調理中的作用，介紹了一種雙運放儀表放大器的組成結構、性能特點并給出了設計實例。關鍵詞：傳感器；信號調理；儀表放大器；零點輸出

標簽： 雙運放儀表放大器

上傳時間： 2013-07-10

上傳用戶：561596