移動無線信道特性對移動通信系統(tǒng)性能具有重要影響，移動信道建模和仿真對移動通信系統(tǒng)的研發(fā)具有重要意義。因此，對移動信道建模與仿真進(jìn)行研究，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價值。 本文從無線電波的傳播特點(diǎn)出發(fā)，分析了無線電波的傳播模型和描述信道特性的主要參數(shù)，重點(diǎn)分析了移動小尺度衰落模型；結(jié)合無線電波傳輸環(huán)境的特點(diǎn)，研究了平坦衰落信道和頻率選擇性信道的特點(diǎn)，設(shè)計了基于FPGA的移動無線信道仿真器，同時給予了軟硬件驗(yàn)證。 本文從衰落的數(shù)學(xué)模型角度研究了信道傳輸特性，以及各項(xiàng)參數(shù)對信道特性的影響。主要做了以下幾個方面的工作： 1.簡要介紹了無線電通信的發(fā)展史及信道建模與仿真的意義；論述了信道對無線信號主要的三類影響：自由空間的路徑損失、陰影衰落、多徑衰落；分析了無線通信傳播環(huán)境，移動無線通信信道仿真的基本模型，同時介紹了用正弦波疊加法和成型濾波器法建立信道確定型仿真模型的具體實(shí)現(xiàn)方法。 2.對移動無線信道特性進(jìn)行了Matlab仿真，對仿真結(jié)果進(jìn)行了對比分析，對影響信道特性的主要參數(shù)設(shè)置進(jìn)行了分析仿真。 3.設(shè)計了一種基于FPGA的移動無線信道仿真器，并對實(shí)現(xiàn)該仿真器的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了分析。該信道仿真器能夠?qū)崟r模擬窄帶信號條件下無線信道的主要特點(diǎn)，如多徑時延、多普勒頻移、瑞利衰落等，其主要的技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求。該模擬器結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)可調(diào)，易于擴(kuò)展，通用性強(qiáng)，可以部分或全部集成到處于研制階段的接收機(jī)中，以便于性能測試，也可應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐。
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器作為數(shù)字信號處理技術(shù)的重要組成部分，以其良好的線性特性在許多領(lǐng)域內(nèi)被廣泛的應(yīng)用。在工程實(shí)踐中，往往要求信號處理具有實(shí)時性和靈活性，而已有的一些軟件和硬件實(shí)現(xiàn)方式則難以同時達(dá)到這兩方面的要求。 隨著可編程邏輯器件和EDA技術(shù)的發(fā)展，越來越多的人開始應(yīng)用FPGA實(shí)現(xiàn)FIR濾波器，既保證了信號處理的實(shí)時性，又可兼顧靈活性的要求。但是普遍存在的問題是不能根據(jù)被濾波信號特點(diǎn)動態(tài)調(diào)整濾波器的濾波系數(shù)，只能完成單一特性的濾波工作。 本文將FPGA的快速性和計算機(jī)的靈活性通過USB2.0總線有機(jī)地結(jié)合起來，設(shè)計了一個基于FPGA的可調(diào)參數(shù)FIR濾波系統(tǒng)。此系統(tǒng)由計算機(jī)根據(jù)各種濾波器指標(biāo)計算出濾波參數(shù)，通過USB2.0對FPGA芯片內(nèi)部的FIR多階濾波器進(jìn)行參數(shù)配置，實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器參數(shù)可調(diào)；配置后的FPGA濾波單元完成對A/D采集的信號進(jìn)行濾波運(yùn)算，濾波后的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩存后通過USB2.0總線傳輸至計算機(jī)進(jìn)行顯示、分析和儲存等進(jìn)一步處理。在系統(tǒng)中采用有限狀態(tài)機(jī)對FPGA參數(shù)配置模式和濾波模式進(jìn)行切換，保證了系統(tǒng)的有序運(yùn)行。 本文通過性能測試和應(yīng)用實(shí)例對系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)證明：該基于FPGA的可調(diào)參數(shù)FIR濾波系統(tǒng)參數(shù)配置方便，可以根據(jù)實(shí)際需要動態(tài)調(diào)整濾波參數(shù)，并且濾波效果良好，可有效濾除噪聲信號。
上傳時間： 2013-07-26
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工業(yè)生產(chǎn)過程往往具有非線性、不確定性，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用常規(guī)的PID控制器難以達(dá)到理想的控制效果。作為的重要分支，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的非線性映射能力和高度的并行信息處理能力，已成為非線性系統(tǒng)建模、辨識和控制中常用的理論和方法。其中，神經(jīng)元具有很強(qiáng)的信息綜合、學(xué)習(xí)記憶、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，可以處理那些難以用模型和規(guī)則描述的過程，將神經(jīng)元與PID結(jié)合，應(yīng)用到實(shí)際的控制中，可以在線調(diào)整PID的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力、自適應(yīng)能力和較好的魯棒性。 目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究主要是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論研究、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究，這三方面是相互依賴和相互促進(jìn)的關(guān)系。本文主要側(cè)重的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究方面，創(chuàng)新性地利用FPGA嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)單神經(jīng)元PID智能控制器的研究與設(shè)計，并將其封裝成為一個專用的IP核供其他的控制系統(tǒng)使用。 首先，對單神經(jīng)元PID智能控制器的設(shè)計原理和設(shè)計算法進(jìn)行了深入的研究與分析；其次，利用MATLAB設(shè)計單神經(jīng)元PID智能控制器，針對特定的被控對象，對其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲得比較理想的系統(tǒng)輸出；然后，研究基于FPGA的單神經(jīng)元智能控制算法的實(shí)現(xiàn)，對控制器進(jìn)行VHDL語言分層設(shè)計，使用Altera公司的軟件QuartusⅡ6.1進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。兩個仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于FPGA的單神經(jīng)元智能控制器比MATLAB設(shè)計的單神經(jīng)元PID智能控制器性能優(yōu)良。 本文的設(shè)計模塊主要包括權(quán)值修改模塊、誤差計算模塊、權(quán)值產(chǎn)生模塊和輸出模塊。在各個模塊的設(shè)計中進(jìn)行了優(yōu)化處理，使本文的設(shè)計不僅利用的硬件資源少，而且也有很快的運(yùn)行速度，同時也改善了傳統(tǒng)控制器的控制性能。
上傳時間： 2013-04-24
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便攜式B型超聲診斷儀具有無創(chuàng)傷、簡便易行、相對價廉等優(yōu)勢，在臨床中越來越得到廣泛的應(yīng)用。它將超聲波技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計與制造及生物醫(yī)學(xué)工程等技術(shù)融合在一起。開展該課題的研究對提高臨床診斷能力和促進(jìn)我國醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。 便攜式B型超聲診斷儀由人機(jī)交互系統(tǒng)、探頭、成像系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)構(gòu)成。其基本工作過程是：首先人機(jī)交互系統(tǒng)接收到用戶通過鍵盤或鼠標(biāo)發(fā)出的命令，然后成像系統(tǒng)根據(jù)命令控制探頭發(fā)射超聲波，并對回波信號處理、合成圖像，最后通過顯示系統(tǒng)完成圖像的顯示。 成像系統(tǒng)作為便攜式B型超聲診斷儀的核心對圖像質(zhì)量有決定性影響，但以前研制的便攜式B型超聲診斷儀的成像系統(tǒng)在三個方面存在不足：第一、采用的是單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，控制精度不高，導(dǎo)致成像系統(tǒng)采樣不精確；第二、采用的數(shù)字掃描變換算法太粗糙，影響超聲圖像的分辨率；第三、它的CPU多采用的是51系列單片機(jī)，測量速度太慢，同時也不便于系統(tǒng)升級和擴(kuò)展。 針對以上不足，提出了基于FPGA的B型超聲成像系統(tǒng)解決方案，采用Altera公司的EP2C5Q208C8芯片實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)步距角的細(xì)分，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)更勻速，提高了采樣精度；提出并采用DSTI-ULA算法（Uniform Ladder Algorithm based on Double Sample and Trilinear Interotation）在FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字掃描變換，提高了圖像分辨率；人機(jī)交互系統(tǒng)采用S3C2410-AL作為CPU，改善了測量速度和系統(tǒng)的擴(kuò)展性。 通過對系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計、制作，軟件的編寫、調(diào)試，結(jié)果表明，本文所設(shè)計的便攜式B型超聲成像系統(tǒng)圖像分辨率高、測量速度快、體積小、操作方便。本文所設(shè)計的便攜式B型超聲診斷儀可在野外作業(yè)和搶險（諸如地震、抗洪）中發(fā)揮作用，同時也可在鄉(xiāng)村診所中完成對相關(guān)疾病的診斷工作。
上傳時間： 2013-05-18
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隨著數(shù)碼技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，其實(shí)時處理技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。VLSI技術(shù)的迅猛發(fā)展為數(shù)字圖像實(shí)時處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)。其中FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)的特點(diǎn)使其非常適用于進(jìn)行一些基于像素級的圖像處理。 傳統(tǒng)的圖像顯示系統(tǒng)必須連接到PC才能觀察圖像視頻，存在著高速實(shí)時性、穩(wěn)定性問題。本設(shè)計脫離高清晰工業(yè)相機(jī)必須與PC連接才可以觀看到高清晰圖像的束縛，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化。針對130萬像素彩色1/2英寸鎂光CMOS圖像傳感器，提出用硬件實(shí)現(xiàn)Bayer格式到RGB格式轉(zhuǎn)換的設(shè)計方案，完成由黑白圖像到高清彩色圖像的轉(zhuǎn)換，用SDRAM作緩存，輸出標(biāo)準(zhǔn)VGA信號，可直接連接VGA顯示器、投影儀等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時的視頻圖像觀看，與模擬相機(jī)740X576分辨率(480線)圖像相比，設(shè)計圖像畫質(zhì)相當(dāng)于1280X1024分辨率(750線)，最高幀率25fps，整個結(jié)構(gòu)應(yīng)用FPGA作為主控制器，用少量的緩存代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大容量存儲，加快了運(yùn)算速率，減小了電路規(guī)模，滿足圖像實(shí)時處理的要求，使展現(xiàn)出來的視頻圖像得到質(zhì)的飛躍。可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控等領(lǐng)域。 論文研究的重點(diǎn)是采用altera公司EP2C芯片前端驅(qū)動CMOS圖像傳感器，實(shí)時采集Bayer圖像象素，分析研究CFA圖像插值算法，實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的實(shí)時線性插值算法，能夠?qū)斎胧敲肯袼?bit、分辨率為1280×1204的Bayer模式圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時重構(gòu)，輸出彩色RGB圖像。由端口FIFO作為數(shù)據(jù)緩沖，存儲一幀圖像到高速SDRAM，構(gòu)建VGA顯示控制器，實(shí)現(xiàn)對輸入是每像素24bit(RGB101010)、分辨率為640×480、幀頻25HZ彩色圖像進(jìn)行實(shí)時顯示。 整個模塊結(jié)構(gòu)包括電源模塊單元等、CMOS成像單元、FPGA數(shù)據(jù)處理單元、SDRAM控制單元、VGA顯示接口單元。 最后，對系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)達(dá)到了實(shí)時性，能正確和可靠的工作。整個設(shè)計模塊能夠滿足高幀率和高清晰的實(shí)時圖像處理，占用系統(tǒng)資源很少，用較少的時間完成了圖像數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，提高了效率。
標(biāo)簽： FPGA 實(shí)時圖像采集 與處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-08
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本研究針對目標(biāo)識別等系統(tǒng)中由于載機(jī)轉(zhuǎn)動而使目標(biāo)圖像發(fā)生旋轉(zhuǎn)，給測量及人眼觀察帶來的影響，因此需要對目標(biāo)圖像進(jìn)行實(shí)時的反旋轉(zhuǎn)處理，對目前出現(xiàn)的消像旋技術(shù)進(jìn)行分析和比較，選擇從電子學(xué)消旋方法出發(fā)，研究圖像消像旋的方法，并給出了基于FPGA的實(shí)時消像旋系統(tǒng)的完整結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的算法設(shè)計。 本文在對電子圖像消旋原理的深入分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計并利用Visual C++6.0軟件仿真實(shí)現(xiàn)了一種優(yōu)化的快速旋轉(zhuǎn)算法，再利用后插值處理保證了圖像的質(zhì)量；構(gòu)建了以ACEX EP1K100為核心的數(shù)字圖像實(shí)時消像旋系統(tǒng)，利用VHDL硬件描述語言實(shí)現(xiàn)了整個消像旋算法的FPGA設(shè)計。該系統(tǒng)利用高速相機(jī)和Camera Link接口傳輸圖像，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。利用QuartusII和Matlab軟件對整個算法設(shè)計進(jìn)行混合仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠成功地對采集到的灰度圖像進(jìn)行消像旋處理，旋轉(zhuǎn)后的圖像清晰穩(wěn)定，像素誤差小于一個像素，而且對于視頻信號只有一幀的延時不到20ms，達(dá)到系統(tǒng)參數(shù)要求。
上傳時間： 2013-07-04
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現(xiàn)代數(shù)字信號處理對實(shí)時性提出了很高的要求，當(dāng)最快的數(shù)字信號處理器(DSP)仍無法達(dá)到速度要求時，唯一的選擇是增加處理器的數(shù)目，或采用客戶定制的門陣列產(chǎn)品。隨著可編程邏輯器件技術(shù)的發(fā)展，具有強(qiáng)大并行處理能力的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)在成本、性能、體積等方面都顯示出了優(yōu)勢。本文以此為背景，研究了基于FPGA的快速傅立葉變換、數(shù)字濾波、相關(guān)運(yùn)算等數(shù)字信號處理算法的高效實(shí)現(xiàn)。 首先，針對圖像聲納實(shí)時性的要求和FPGA片內(nèi)資源的限制，設(shè)計了級聯(lián)和并行遞歸兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。文中詳細(xì)討論了利用流水線技術(shù)和并行處理技術(shù)提高FFT處理器運(yùn)算速度的方法，并針對蝶形運(yùn)算的特點(diǎn)提出了一些優(yōu)化和改進(jìn)措施。 其次，分析了具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波和相關(guān)運(yùn)算的特點(diǎn)，采用了有乘法器和無乘法器兩種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)乘累加(MAC)運(yùn)算。無乘法器結(jié)構(gòu)采用分布式算法(DA)，將乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為FPGA易于實(shí)現(xiàn)的查表和移位累加操作，顯著提高了運(yùn)算效率。此外，還對相關(guān)運(yùn)算的時域多MAC方法及頻域FFT方法進(jìn)行了研究。 最后，完成了圖像聲納預(yù)處理模塊。在一片EP2S60上實(shí)現(xiàn)了對160路信號的接收、濾波、正交變換以及發(fā)送等處理。實(shí)驗(yàn)表明，本論文所有算法均達(dá)到了設(shè)計要求。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字信號處理 算法研究
上傳時間： 2013-06-09
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本文提出了一種基于FPGA的硬件防火墻的實(shí)現(xiàn)方案，采用了FPGA來實(shí)現(xiàn)千兆線速的防火墻。傳統(tǒng)的基于X86等通用CPU的防火墻無法支撐快速增長的網(wǎng)絡(luò)速度，無法實(shí)現(xiàn)線速過濾和轉(zhuǎn)發(fā)。本文在采用FPGA可編程器件+通用CPU模式下，快速處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在建立連接跟蹤后，直接由FPGA實(shí)現(xiàn)的快速處理板直接轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的線速處理，通用CPU在操作系統(tǒng)支持下，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的連接跟蹤的創(chuàng)建、維護(hù)，對網(wǎng)絡(luò)規(guī)則表的維護(hù)等工作。FPGA硬件板和CPU各司所長，實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā)的目的。 本文設(shè)計了基于FPGA的硬件板的硬件規(guī)格，提出了硬件連接跟蹤表的存儲模式，以及規(guī)則表的存儲模式和定義等； 防火墻系統(tǒng)軟件采用NetBSD操作系統(tǒng)，完成了硬件板的NetBSD的驅(qū)動；在軟件系統(tǒng)完成了新建連接的建立、下發(fā)、老化等工作；在連接跟蹤上完成了規(guī)則的建立、刪除、修改等工作。 本文完成了防火墻的實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)了基于連接跟蹤的包過濾、地址轉(zhuǎn)換（NAT），設(shè)計了連接跟蹤的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包過濾的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，重用了NetBSD操作系統(tǒng)的路由。本文針對地址轉(zhuǎn)換應(yīng)用程序的穿透問題，新增了部分實(shí)現(xiàn)。 在DoS攻擊是一種比較常見的攻擊網(wǎng)絡(luò)手段，本文采用了軟硬件結(jié)合的方法，不僅在軟件部分做了完善，也在硬件部分采取了相應(yīng)的措施，測試數(shù)據(jù)表明，對常見的Syn洪水攻擊效果明顯。 在實(shí)踐過程中，我們發(fā)現(xiàn)了NetBSD操作系統(tǒng)內(nèi)核的軟件缺陷，做了修正，使之更完善。 經(jīng)過測試分析，本方案不僅明顯的優(yōu)于X86方案，和基于NP方案、基于ASIC方案比較，具有靈活、可配置、易升級的優(yōu)點(diǎn)。
上傳時間： 2013-06-21
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對于H.264視頻編碼系統(tǒng)，雖然單純用軟件也可以實(shí)現(xiàn)整個編碼過程，但是由于整個編碼系統(tǒng)的算法復(fù)雜度很高，里面又有大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算，使得軟件的計算能力差、速度慢，容易造成總線擁擠，所以單純地依靠軟件無法實(shí)現(xiàn)視頻編碼的要求。為了縮短整個編碼的時間，提高編碼系統(tǒng)的工作效率，有必要將軟件中耗費(fèi)時間和資源較多的模塊用硬件來實(shí)現(xiàn)。本文正是基于上述的想法，通過使用FPGA豐富的內(nèi)部資源來實(shí)現(xiàn)H.264的編碼。本系統(tǒng)流程是首先使用視頻解碼芯片SAA7113將從攝像頭傳輸過來的PAL制式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ITU656格式的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，然后由FPGA讀取并進(jìn)行預(yù)測、變換和編碼，最后將編碼生成的碼流通過USB接口發(fā)送到PC端進(jìn)行解碼和顯示。
上傳時間： 2013-06-30
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基于TMS320F2812的SVPWM控制
標(biāo)簽： F2812 SVPWM 2812 320F
上傳時間： 2013-04-24
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