本文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA這種大規(guī)模的可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)CCD（Charge Coupled Device，電荷耦合器件）數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)采集及預(yù)處理?；趯?shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)，本文主要研究工作及成果如下： 1.本論文詳細(xì)的介紹了圖像采集卡的結(jié)構(gòu)和基本工作原理。同時(shí)，針對高分辨率的CCD攝像機(jī)，探討了有關(guān)點(diǎn)目標(biāo)與CCD像元一一對應(yīng)的圖像采集及其硬件和軟件設(shè)計(jì)方法。 2.本文分析了星圖中弱小目標(biāo)、噪聲以及背景的特點(diǎn)，給出了點(diǎn)目標(biāo)的場景圖像的數(shù)學(xué)模型及復(fù)雜背景下點(diǎn)目標(biāo)檢測的預(yù)處理方法。針對星圖灰度分布的特點(diǎn)，采用高斯低通濾波算法和高通濾波算法對星圖進(jìn)行預(yù)處理，同時(shí)還對圖像掃描聚類算法進(jìn)行了研究與分析。 3.數(shù)字信號(hào)處理器常常因?yàn)樵趶?fù)雜性、運(yùn)算速度等方面的限制，難以實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的檢測算法。本文采用FPGA技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜背景下弱點(diǎn)目標(biāo)的預(yù)處理算法，解決了計(jì)算、數(shù)據(jù)緩沖和存儲(chǔ)操作協(xié)調(diào)一致的問題，同時(shí)采用并行高密度加法器和流水線的工作方式，使整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以很大的提高，合理的解決了資源和速度之間的相互制約問題，并在實(shí)際中取得滿意的結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-07-03
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數(shù)字信息在有噪聲的信道中傳輸時(shí)，受到噪聲的影響，誤碼總是不可避免的。根據(jù)香農(nóng)信息理論，只要使Es/N0足夠大，就可以達(dá)到任意小的誤碼率。采用差錯(cuò)控制編碼，即信道編碼技術(shù)，可以在一定的Es/N0條件下有效地降低誤碼率。按照對信息元處理方式不同，信道編碼分為分組碼與卷積碼兩類。卷積碼的k0和n0較小，實(shí)現(xiàn)最佳譯碼與準(zhǔn)最佳譯碼更加容易。卷積碼運(yùn)用廣泛，被ITU選入第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，作為包括WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA在內(nèi)的信道編碼的標(biāo)準(zhǔn)方案。 本文研究了CDMA2000業(yè)務(wù)通道中的幀結(jié)構(gòu)，對CDMA2000系統(tǒng)中的卷積碼特性及維特比譯碼的性能限進(jìn)行了分析，并基于MATLAB平臺(tái)做了相應(yīng)的譯碼性能仿真。我們設(shè)計(jì)了一種可用于CDMA2000通信系統(tǒng)的通用、高速維特比譯碼器。該譯碼器在設(shè)計(jì)上具有以下創(chuàng)新之處：(1)采用通用碼表結(jié)構(gòu)，支持可變碼率；幀控制模塊和頻率控制器模塊的設(shè)計(jì)中采用計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等器件實(shí)現(xiàn)了可變幀長、可變數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)幀處理方式。(2)結(jié)合流水線結(jié)構(gòu)思想，利用四個(gè)ACS模塊并行運(yùn)行，加快數(shù)據(jù)處理速度；在ACS模塊中，將路徑度量值存貯器的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，防止數(shù)據(jù)讀寫的阻塞，縮短存儲(chǔ)器讀寫時(shí)間，使譯碼器的處理速度更快。(3)為了防止路徑度量值和幸存路徑長度的溢出，提出了保護(hù)處理策略。我們還將設(shè)計(jì)結(jié)果在APEXEP20K30E芯片上進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)。該譯碼器芯片具有可變的碼率和幀長處理能力，可以運(yùn)行于40MHZ系統(tǒng)時(shí)鐘下，內(nèi)部最高譯碼速度可達(dá)625kbps。本文所提出的維特比譯碼器硬件結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的通用性和高速性，可以方便地應(yīng)用于CDMA2000移動(dòng)通信系統(tǒng)。
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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GPS技術(shù)在導(dǎo)航、定位及精確打擊等方面產(chǎn)生了重要影響，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種武器平臺(tái)上。但是，在干擾環(huán)境下也顯現(xiàn)出許多問題。由于其到達(dá)地球表面的信號(hào)極其微弱(-160dBW)，在現(xiàn)在復(fù)雜的電磁環(huán)境中容易受到干擾，尤其是C/A碼信號(hào)更易受到干擾，并且隨著導(dǎo)航戰(zhàn)的發(fā)展對GPS的抗干擾已成為爭取導(dǎo)航資源的有效措施。因此，研究干擾環(huán)境下的GPS接收機(jī)設(shè)計(jì)具有重要意義。 本文首先簡要介紹了GPS信號(hào)的結(jié)構(gòu)及構(gòu)成，通過對GPS信號(hào)特征以及接收機(jī)抗干擾能力的分析，結(jié)合干擾對接收機(jī)的作用方式及效果，確定GPS最易受的干擾類型為阻塞式干擾，然后針對這種干擾類型提出了一種有效的抗干擾技術(shù)-----自適應(yīng)調(diào)零天線技術(shù)。接下來，著重研究了GPS接收機(jī)在此抗干擾技術(shù)前提下的若干抗干擾方法，并對其進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論。 研究過程中，通過對最佳化準(zhǔn)則和空域自適應(yīng)濾波的理解，首先對不同天線陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行了性能仿真和比較分析，然后在對稱圓形天線陣列的基礎(chǔ)上對空域自適應(yīng)算法進(jìn)行了仿真分析，針對其自由度有限的問題接著對空時(shí)濾波方法做了詳細(xì)討論，在7元對稱圓形陣列的基礎(chǔ)上仿真說明了二者各自的優(yōu)缺點(diǎn)?？紤]到實(shí)際的干擾環(huán)境和本課題研究的初期階段，因此選用了適合本課題干擾環(huán)境的空域?yàn)V波方法，并對其自適應(yīng)算法進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，使得其抗干擾性能獲得了一定程度的改善。 最后，詳細(xì)說明了該接收機(jī)抗干擾模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)原理。詳細(xì)給出了頂層及各子模塊的設(shè)計(jì)流程與RTL視圖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該算法的有效性。
標(biāo)簽： FPGA GPS 接收機(jī) 天線陣列
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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簡介 探討了在PC機(jī)中用Visual Basic下的Microsoft Comm control控件與使用C51編程的MCS\ 51單片機(jī)之間的串行通信的方法,以及在VB中怎樣處理二進(jìn)制碼,并給出了演示程序和通信協(xié)議。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的數(shù)字下變頻器DDC，用于寬帶數(shù)字中頻軟件無線電接收機(jī)中。采用自上向下的模塊化設(shè)計(jì)方法，將DDC的功能劃分為基本單元，實(shí)現(xiàn)這些功能模塊并組成模塊庫。在具體應(yīng)用時(shí)，優(yōu)化配置各個(gè)模塊來滿足具體無線通信系統(tǒng)性能的要求。這樣做比傳統(tǒng)ASIC數(shù)字下變頻器具有更好的可編程性和靈活性，從而滿足不同的工程設(shè)計(jì)需求。 首先闡述了軟件無線電中關(guān)鍵的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，包括中頻處理中的下變頻技術(shù)、抽取技術(shù)以及帶通采樣技術(shù)。利用MATLAB的Simulink完成了對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。之后用QuartusII進(jìn)行了基于FPGA抽取濾波器和NCO等關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)，編譯后進(jìn)行了時(shí)序仿真，最后在PCB板上實(shí)現(xiàn)了實(shí)際電路并應(yīng)用于工程項(xiàng)目中。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字下變頻
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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本文主要對數(shù)字下變頻器的FPGA實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究分析，重點(diǎn)完成了其主要模塊的設(shè)計(jì)驗(yàn)證，最后進(jìn)行了初步的系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證。目標(biāo)任務(wù)是利用FPGA實(shí)現(xiàn)一個(gè)單通道專用數(shù)字下變頻芯片，以目前得到廣泛應(yīng)用的、代表單通道DDC器件領(lǐng)先水平的產(chǎn)品——美國Intersil公司的HSP50214B為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在整體結(jié)構(gòu)和一些參數(shù)上參考了該芯片的設(shè)計(jì)。 本文在深入學(xué)習(xí)軟件無線電理論基礎(chǔ)、數(shù)字信號(hào)處理的相關(guān)等相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，分析研究了基于FPGA的軟件無線電數(shù)字下變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要工作是設(shè)定整體系統(tǒng)方案、進(jìn)行模塊劃分和接口定義；對各個(gè)設(shè)計(jì)中主要的相關(guān)算法進(jìn)行分析比較，確定模塊的實(shí)現(xiàn)方式；運(yùn)用FPGA的設(shè)計(jì)方法，完成數(shù)字下變頻器中NCO、CIC積分梳狀濾波抽取器和FIR濾波器等關(guān)鍵模塊分析設(shè)計(jì)、及其仿真等；最后在Altera公司的StratixII EP2S60的專用開發(fā)板上進(jìn)行系統(tǒng)的初步調(diào)試與測試。由于系統(tǒng)的復(fù)雜性、時(shí)間和個(gè)人精力等因素，本文完成了模塊的邏輯設(shè)計(jì)及仿真驗(yàn)證，系統(tǒng)總體的整合、仿真驗(yàn)證還未徹底完成。但是已經(jīng)得到驗(yàn)證結(jié)果表明，此次的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思想是正確的，本人下一步需要做的工作就是完成系統(tǒng)整體的仿真和驗(yàn)證，并將其功能加以完善。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字下變頻
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文進(jìn)行了基于FPGA的GPS直序偽碼擴(kuò)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)和數(shù)字化硬件實(shí)現(xiàn)。論文首先對GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并對與數(shù)字化接收機(jī)直接相關(guān)聯(lián)的GPS信號(hào)中頻部分結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)要求進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，由此確定了數(shù)字化偽碼捕獲跟蹤接收機(jī)研制的具體要求，之后完成了接收機(jī)中頻數(shù)字化方案設(shè)計(jì)。同時(shí)對偽碼捕獲跟蹤后端的載波捕獲跟蹤的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了描述和分析。最后利用EDA工具在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了GPS數(shù)字化接收機(jī)的偽碼捕獲跟蹤。 受工作環(huán)境的制約，GPS衛(wèi)星接收機(jī)系統(tǒng)首先表現(xiàn)為功率受限系統(tǒng)，接收機(jī)必須滿足在低信噪比條件下工作。同時(shí)接收機(jī)與衛(wèi)星間高動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的多普勒頻率，給接收機(jī)實(shí)現(xiàn)快速捕獲帶來了難度。通過仿真分析，綜合了實(shí)現(xiàn)難度和性能兩方面因素，針對小信噪比工作條件提出了改進(jìn)型的序貫偽碼捕獲實(shí)施方案。同時(shí)按照捕獲概率和時(shí)間的要求，對接收機(jī)偏壓、上、下門限、NCO增益等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真分析，確定了捕獲的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方案，偽碼跟蹤采用超前滯后環(huán)方案。捕獲完成后可使本地偽碼與接收偽碼的相對誤差保持在±1/4碼元范圍內(nèi)，而跟蹤環(huán)路的跟蹤范圍為±4/3碼元，保證了捕獲到跟蹤的可靠銜接，同時(shí)采用可變環(huán)路帶寬措施解決了跟蹤速度和精度的矛盾。 在數(shù)字化實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中，給出了詳細(xì)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方案和分析，這樣在保證工作精度的同時(shí)盡量減少硬件資源的開銷，利用EDA工具，采用Veilog設(shè)計(jì)語言在Xilinx的VirtexII系列的XC2V500fg256的FPGA上完成數(shù)字化接收機(jī)偽碼捕獲跟蹤的實(shí)現(xiàn)，并在其開發(fā)平臺(tái)上對數(shù)字化接收機(jī)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，在給定的工作條件下達(dá)到了設(shè)計(jì)性能和指標(biāo)要求。
標(biāo)簽： FPGA GPS 中頻 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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碼元定時(shí)恢復(fù)(位同步)技術(shù)是數(shù)字通信中的關(guān)鍵技術(shù)。位同步信號(hào)本身的抖動(dòng)、錯(cuò)位會(huì)直接降低通信設(shè)備的抗干擾性能，使誤碼率上升，甚至?xí)箓鬏斣獾酵耆茐摹Ｓ绕鋵τ谕话l(fā)傳輸系統(tǒng)，快速、精確的定時(shí)同步算法是近年來研究的一個(gè)焦點(diǎn)。本文就是以Inmarsat GES/AES數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)為背景，研究了突發(fā)通信傳輸模式下的全數(shù)字接收機(jī)中位同步方法，并予以實(shí)現(xiàn)。 本文系統(tǒng)地論述了位同步原理，在此基礎(chǔ)上著重研究了位同步的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、碼元定時(shí)恢復(fù)算法以及衡量系統(tǒng)性能的各項(xiàng)指標(biāo)，為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。 首先根據(jù)衛(wèi)星系統(tǒng)突發(fā)信道傳輸?shù)奶攸c(diǎn)分析了傳統(tǒng)位同步方法在突發(fā)系統(tǒng)中的不足，接下來對Inmarsat系統(tǒng)的短突發(fā)R信道和長突發(fā)T信道的調(diào)制方式和幀結(jié)構(gòu)做了細(xì)致的分析，并在Agilent ADS中進(jìn)行了仿真。 在此基礎(chǔ)上提出了一種充分利用報(bào)頭前導(dǎo)比特信息的，由滑動(dòng)平均、閾值判斷和累加求極值組成的快速報(bào)頭時(shí)鐘捕獲方法，此方法可快速精準(zhǔn)地完成短突發(fā)形式下的位同步，并在FPGA上予以實(shí)現(xiàn)，效果良好。 在長突發(fā)形式下的報(bào)頭時(shí)鐘捕獲后還需要對后續(xù)數(shù)據(jù)進(jìn)行位同步跟蹤，在跟蹤過程中本論文首先用DSP Builder實(shí)現(xiàn)了插值環(huán)路的位同步算法，進(jìn)行了Matlab仿真和FPGA實(shí)現(xiàn)。并在插值環(huán)路的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)，提出了一種新的高效的基于移位算法的位同步方案并予以FPGA實(shí)現(xiàn)。最后將移位算法與插值算法進(jìn)行了性能比較，證明該算法更適合于本項(xiàng)目中Inmarsat的長突發(fā)信道位同步跟蹤。 論文對兩個(gè)突發(fā)信道的位同步系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究、算法設(shè)計(jì)以及硬件實(shí)現(xiàn)的全過程，滿足系統(tǒng)要求。
標(biāo)簽： 海事衛(wèi)星 信號(hào) 位同步 檢測
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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軟件無線電(SDR，Software Defined Radio)由于具備傳統(tǒng)無線電技術(shù)無可比擬的優(yōu)越性，已成為業(yè)界公認(rèn)的現(xiàn)代無線電通信技術(shù)的發(fā)展方向。理想的軟件無線電系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)體系結(jié)構(gòu)的開放性和可編程性，減少靈活性著的硬件電路，把數(shù)字化處理(ADC和DAC)盡可能靠近天線，通過軟件的更新改變硬件的配置、結(jié)構(gòu)和功能。目前，直接對射頻(RF)進(jìn)行采樣的技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)普及的產(chǎn)品化，而用數(shù)字變頻器在中頻進(jìn)行數(shù)字化是普遍采用的方法，其主要思想是，數(shù)字混頻器用離散化的單頻本振信號(hào)與輸入采樣信號(hào)在乘法器中相乘，再經(jīng)插值或抽取濾波，其結(jié)果是，輸入信號(hào)頻譜搬移到所需頻帶，數(shù)據(jù)速率也相應(yīng)改變，以供后續(xù)模塊做進(jìn)一步處理。數(shù)字變頻器在發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備中分別稱為數(shù)字上變頻器(DUC，Digital Upper Converter)和數(shù)字下變頻器(DDC，Digital Down Converter)，它們是軟件無線電通信設(shè)備的關(guān)鍵部什。大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷膽?yīng)用為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來極大的靈活性?；贔PGA的數(shù)字變頻器設(shè)計(jì)是深受廣大設(shè)計(jì)人員歡迎的設(shè)計(jì)手段。本文的重點(diǎn)研究是數(shù)字下變頻器(DDC)，然而將它與數(shù)字上變頻器(DUC)完全割裂后進(jìn)行研究顯然是不妥的，因此，本文對數(shù)字上變頻器也作適當(dāng)介紹。 第一章簡要闡述了軟件無線電及數(shù)字下變頻的基本概念，介紹了研究背景及所完成的主要研究工作。 第二章介紹了數(shù)控振蕩器(NCO)，介紹了兩種實(shí)現(xiàn)方法，即基于查找表和基于CORDIC算法的實(shí)現(xiàn)。對CORDIc算法作了重點(diǎn)介紹，給出了傳統(tǒng)算法和改進(jìn)算法，并對基于傳統(tǒng)CORDIC算法的NCO的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了EDA仿真。 第三章介紹了變速率采樣技術(shù)，重點(diǎn)介紹了軟件無線電中廣泛采用的級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器 (cascaded integratot comb， CIC)和ISOP(Interpolated Second Order Polynomial)補(bǔ)償法，對前者進(jìn)行了基于Matlab的理論仿真和FPGA實(shí)現(xiàn)的EDA仿真，后者只進(jìn)行了基于Matlab的理論仿真。 第四章介紹了分布式算法和軟件無線電中廣泛采用的半帶(half-band，HB)濾波器，對基于分布式算法的半帶濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了EDA仿真，最后簡要介紹了FIR的多相結(jié)構(gòu)。 第五章對數(shù)字下變頻器系統(tǒng)進(jìn)行了噪聲綜合分析，給出了一個(gè)噪聲模型。 第六章介紹了數(shù)字下變頻器在短波電臺(tái)中頻數(shù)字化應(yīng)用中的一個(gè)實(shí)例，給出了測試結(jié)果，重點(diǎn)介紹了下變頻器的：FPGA實(shí)現(xiàn)，其對應(yīng)的VHDL程序收錄在本文最后的附錄中，希望對從事該領(lǐng)域設(shè)計(jì)的技術(shù)人員具有一定參考價(jià)值。
標(biāo)簽： 軟件無線電 數(shù)字下變頻 技術(shù)研究
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波束形成模塊是聲納信號(hào)處理系統(tǒng)中的核心部分，其作用為在空域上加強(qiáng)來自某一方向的信號(hào)，抑制干擾，同時(shí)探測目標(biāo)的方位。因此，波束形成模塊的研究在水下探測器、水下武器引信等聲納系統(tǒng)中顯得尤為重要。本文基于陣列波束形成的原理對圓陣自適應(yīng)波束形成展開了比較深入的研究。 首先，本文概述了聲納波束形成的研究背景和研究現(xiàn)狀。基于本課題所研究的主動(dòng)聲納模型，分析了主動(dòng)聲納信號(hào)，提出應(yīng)用復(fù)基帶信號(hào)進(jìn)行波束形成的方案；對接收波束形成的原理和方法進(jìn)行了比較詳細(xì)的推導(dǎo)和論述。 其次，本文重點(diǎn)對均勻圓形陣列流形的波束形成作了詳細(xì)分析和波束圖函數(shù)推導(dǎo)，并且應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了仿真分析。然后對LMS自適應(yīng)算法進(jìn)行了介紹，由對LMS算法的分析推導(dǎo)了DLMS算法，并對LMS算法和DLMS算法進(jìn)行了分析，并將DLMS算法應(yīng)用于均勻圓陣波束形成。仿真結(jié)果表明，基于FIR濾波架構(gòu)的DLMS算法以犧牲部分收斂速度為代價(jià)，可獲得高速并行處理能力。DLMS自適應(yīng)波束形成方法能使目標(biāo)方向信號(hào)加強(qiáng)，同時(shí)將干擾信號(hào)零陷。 最后，本文介紹了基于FPGA的并行度為2的8陣元DLMS自適應(yīng)波束形成設(shè)計(jì)思路以及實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)采用了并行處理架構(gòu)，而在單個(gè)支路采用了流水線技術(shù)。并應(yīng)用硬件描述(VHDL)語言在QuartusⅡ4.0環(huán)境下設(shè)計(jì)了各軟件模塊和功能仿真。
標(biāo)簽： 聲納 自適應(yīng)波束
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