自上個世紀九十年代以來，我國著名學者、現中國科學院院士、清華大學陳難先教授等人使用無窮級數的Mobius反演公式解決了一系列重要的應用物理中的逆問題，例如費米體系逆問題、信號處理等，開創了應用、推廣數論中的Mobius變換解決物理學中各種逆問題的巧妙方法，其工作在1990年得到了世界著名的《NATURE》雜志的整版專評與高度評價。華僑大學蘇武潯、張渭濱教授等則把Mobius變換的方法應用于幾種常用波形（包括周期矩形脈沖，奇偶對稱方波和三角波等）的傅立葉級數的逆變換運算，得到正、余弦函數及一般周期信號的各種常用波形的信號展開；并求得了與各種常用波形信號函數族相正交的函數族，以用于各展開系數的計算與信息的解調；而后把它們應用到通信系統中，提出了一種新的通信系統，即新型Chen-Mobius通信系統。 在新型通信系統中，把這種正交函數族應用于系統的相干調制解調中，取代傳統通信系統中調制解調所采用的三角正交函數族。正是這種正交函數族使得通信系統的傳輸性能大大提高，保密性加強，而且正交函數族產生很方便。 本文從軟件仿真和硬件實現兩個方面對Chen-Mobius通信系統進行了驗證。首先，利用MATLAB軟件構建Chen-Mobius數字通信系統，通過計算機編程，對Chen-Mobius單路、四路和八路的數字通信系統進行仿真分析，對該系統在不同信噪比情況下的錯誤概率進行了計算，并繪出了信噪比-錯誤概率曲線；其次，在QuartusⅡ軟件平臺上，利用VHDL語言文本輸入和原理圖輸入的方法構建Chen-Mobius數字通信系統，對該系統進行了仿真，包括設計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等；再次，在QuartusⅡ軟件仿真的基礎上，在Altera公司的Stratix GX芯片上，實現了硬件的編程和下載，從而完成了Chen-Mobius數字通信系統的FPGA實現；最后，從MATLAB軟件仿真和硬件實現的結果出發，通過分析系統的性能，簡單展望了Chen-Mobius數字通信系統的應用前景。 本文通過軟件仿真得到了Chen-Mobius數字通信系統的信噪比-錯誤概率曲線，從理論上驗證了該系統的強的抗干擾能力；利用FPGA完成了系統的硬件實現，從實際上驗證了該系統的可實現性。從兩方面都可以說明，Chen-Mobius通信系統雖然只是一個新的起點，但它卻預示著光明的應用前景。
標簽： ChenMobius MATLAB FPGA 數字通信系統
上傳時間： 2013-05-19
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隨著新的控制算法的應用和電子技術的發展，移動機器人正朝著高速度、高精度、開放化、智能化、網絡化方向發展，對控制系統也提出了更高的要求。移動機器人要實現高速度、高精度的位置控制和軌跡跟蹤，必須依賴先進的控制策略和優良的運動控制系統。 導航是移動機器人最具挑戰性的能力之一，機器人感知、定位、認知及運動控制的性能是決定導航成功的關鍵因素。根據課題“仿生導航系統”的要求，本文選擇“主控制器+運動控制器+英特網遠程無線監控”結構進行導航移動機器人控制系統的設計。首先分析導航移動機器人體系結構，建立機器人運動學模型，最后詳細闡述控制系統的全部開發過程，包括控制系統需求分析、總體設計、功能模塊的劃分及軟硬件的設計與實現，并對無線通信及英特網通訊做了一些基礎研究，開發了無線通訊模塊軟件和上位機軟件。 在控制系統的硬件設計方面，主要包括基于 LPC2138 的主控制單元、基于HCTL-1100 的運動控制單元、基于 6N137 的光電隔離單元、基于 LMD18200 的功率放大單元、傳感器接口單元及上位機無線通訊單元的電路設計。軟件方面，在μC/OS-Ⅱ實時操作系統的多任務環境下，利用其任務調度功能，合理地協調和組織了控制系統的各項硬件資源，提高了整個系統的實時性和可靠性。上位機采用的無線通訊、Internet 通訊以及可視化監控程序界面，讓用戶可以方便直觀地遠程觀察和控制機器人。 該控制系統的研制為仿生傳感器性能測試提供了一個良好的實驗平臺，經過實驗，驗證了系統的可行性，系統的各項功能及控制精度滿足設計要求。
上傳時間： 2013-05-22
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近年來，隨著控制系統規模的擴大和總線技術的發展，對數據采集和傳輸技術提出了更高的要求。目前，很多設備需要實現從單串口通信到多路串口通信的技術改進。同時，隨著以太網技術的發展和普及，這些設備的串行數據需要通過網絡進行傳輸，因而有必要尋求一種解決方案，以實現技術上的革新。 本文分別對串行通信和基于TCP/IP協議的以太網通信進行研究和分析，在此基礎上，設計一個嵌入式系統一基于APM處理器的多路串行通信與以太網通信系統，來實現F8-DCS系統中多路串口數據采集和以太網之間的數據傳輸。主要作了如下工作：首先，分析了當前串行通信的應用現狀和以太網技術的發展動態，通過比較傳統的多路串口通信系統的優缺點，設計出了一種采用CPID技術和CAN總線技術相結合的新型技術，并結合F8-DCS系統數據量大和實時性高的特點，對串行通訊幀同步的方法進行了詳細的研究。然后，根據課題的實際需求，對系統進行總體設計和功能模塊劃分，并詳細介紹了基于ARM7處理器的多路串口通信接口、以太網通信接口以及二者之間的數據傳輸接口的電路設計。在軟件設計上，對系統的啟動代碼、串行通信協議、串口驅動以及多串口與網口間雙向數據傳輸等進行了詳細的論述。最后，將上述技術應用于某大型火電廠主機F8-DCS系統I/O通訊網絡的測試與分析，達到了設計要求。
上傳時間： 2013-07-31
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本文設計的井下網絡分站作為“煤礦安全自動檢測、監控及管理系統”的一個重要的組成部分，以ARM微控制器為核心，以操作系統μC/OS-Ⅱ為操作平臺，采用TCP/IP協議棧實現了分站的網絡通信功能，很好的解決了當前煤礦企業安全監控系統通信協議不一致的問題。 在硬件方面，嚴格按照《煤礦安全監控系統通用技術要求》完成了監控分站的總體硬件設計，并通過驅動網卡芯片RTL8019AS實現了以太網連接。選用PHILIPS的32位ARM芯片LPC2214作為分站的控制芯片，它帶有16KB的靜態RAM和256KB的高速FLASH，包含8路10位A/D，還有多個串行接口，可使用的GPIO高達76個(使用了外部存儲器)，很好了滿足了分站外接傳感器的多樣化要求。在人機對話方面，系統擴展了128×64的液晶和1×4的鍵盤。在通信方面，采用TCP/IP協議與地面主機進行通信，將各種參數傳送到地面主機進行復雜的運算處理。 在軟件方面，介紹了嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ的移植過程，并在此基礎上分析了TCP/IP協議棧的實現；制定了統一的數據交換格式；通信過程中采用了標準的TCP/IP協議；詳細介紹了幾個主要程序模塊的編程思路，如LCD顯示、外部輸入頻率信號的計數及數據存儲，并給出了在實際編程過程中遇到的問題及解決方法。 本監控分站根據《本質安全型“i”》標準將外部接入設備和分站作了電氣隔離，該分站具有2路A/D數據采集；6路光電隔離數字量輸入；2路光電隔離數字量輸出對外部設備進行遠程管理和控制；人機接口提供人機交互界面，提供按鍵操作和數據顯示；RS485通信接口負責與外界設備進行通信；網絡通信接口負責為各種監測監控系統提供兼容的接入接口；非易失性鐵電存儲器作為數據存儲區以保證掉電后存儲數據不丟失。
上傳時間： 2013-04-24
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開關磁阻電機是電機技術與現代電力電子技術、微機控制技術相結合的產物，既具有結構簡單堅固、成本低、容錯能力強，耐高溫等優點，又在高度發展的電力電子和微機控制技術的支持下獲得了良好的可控性能，目前己經在多個工業部門得到應用。因此，開關磁阻電機在驅動調速領域有著良好的發展前景。本論文在對前人成果的廣泛了解和研究基礎上，以philip公司生產的LPC2101為主控芯片，充分利用其高速運算能力和面向電機控制的高效控制能力，設計并制作了SRM控制器與系統軟件。本文以開關磁阻電機的調速控制策略及其控制實現方法為主要研究內容，對開關磁阻電機的數學模型、功率變換器技術、控制策略、控制方案的實現進行了全面深入的研究。 全文的研究工作分為五個部分，第一部分介紹了開關磁阻電機調速系統的構成及基本工作原理，綜述了開關磁阻電機的國內外發展現狀、特點及研究動向，總結了開關磁阻電機系統存在的技術問題，提出了本文的研究目的和主要研究內容。 第二部分引用并討論了SR電動機的基本數學模型和準線性數學模型，然后基于此重點分析了與電動機運行特性密切相關的相電流波形與轉子角位移的函數關系，最后根據課題所關心的控制系統設計，在理論分析的基礎上提出了SR電動機控制方案并進行了原理性分析，對SR電動機各個運行階段的特點進行分析并初步提出控制方案。 第三部分對SR電動機調速系統的硬件設計進行了詳細說明，主要包括以LPC2101為核心的控制系統的研究與設計，根據SR電機的控制特點，盡可能地開發了LPC2101的硬件資源和軟件資源，使控制系統具有很高的控制精度和靈活性，然后對功率變換器進行了設計和制作，分析了各種主電路形式的優缺點，采用了新型IGBT功率管作為主開關元器件，使功率變換器結構得到簡化，設計了IGBT的功率驅動電路，并專門設計了電壓鉗位電路和諸如過壓、過流保護等保護單元，保證了整個系統安全可靠地運行，然后分析了SR電動機控制系統位置傳感器檢測電路設計、電流及電壓斬波電路設計、電流檢測及保護電路設計等。 第四部分主要介紹了系統的總體控制思想，分析了各個運行階段的控制策略，對控制策略的軟件實現進行了設計，并給出了軟件實現的具體流程圖，直觀地體現了軟件編程思想。最后，對系統進行了實驗研究及分析。目前，該控制系統已調試完畢，基本實現預期功能。 本文對以ARM為控制核心的開關磁阻電動機控制系統進行了研究，得出了基于有位置傳感器檢測的控制方案。針對SR電機的控制特點，充分利用了ARM的硬件資源，采用PID數字調節，發出相通斷信號和PWM信號，并和電流、電壓等保護信號相結合，實現對主功率元件的通斷控制。并且設計了相應的外圍硬件檢測、保護、控制及人機接口電路，使控制系統結構緊湊，可靠性高；系統的控制軟件設計，采用模塊化的程序設計方法，增強了系統的可讀性及可維護性，實現了一種電壓斬波和電流斬波控制相結合的控制方式;結合系統的硬件設計，開發了相應的軟件模塊，使系統具有完善的保護和控制性能。 本系統經過試驗，調速范圍可達100～2000轉/分，效率較高，性能優良，驗證了控制思想和控制方法的正確性。
上傳時間： 2013-04-24
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嵌入式人臉識別系統建立在嵌入式操作系統和嵌入式硬件系統平臺之上,具有起點高、概念新、實用性強等特點。它涉及嵌入式硬件設計、嵌入式操作系統應用開發、人臉識別算法等領域的研究；嵌入式人臉識別系統攜帶方便、安裝快捷、機動性強,可廣泛應用于各類門禁系統、戶外機動布控的實時監測等特殊場合,因此對嵌入式人臉識別的研究工作具有突出的理論意義和廣泛的應用前景。 本文是上海市經委創新研究項目《射頻識別RFID系統-自動識別和記錄人群的身份》(編號：04-11-2)與上海市科委AM基金項目《基于ARM和RFID芯片的自組織安全監控系統的研制》(編號：0512)的主要研究內容之一。論文從構建自動人臉識別系統所需解決的若干關鍵問題入手,重點探討了基于嵌入式ARM微處理器的實時人臉檢測、關鍵特征定位、高效的人臉特征描述、魯棒的人臉識別分類器及自動人臉識別系統設計等問題的研究。論文的主要工作和創新點表現在以下方面： 1實現了結合膚色校驗的Haar特征級聯分類器嵌入式實時人臉檢測,提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法。 復雜背景中的人臉檢測是自動人臉識別系統首先要解決的關鍵問題,通過對基于膚色模型和基于Haar特征級聯強分類器的人臉檢測算法的分析研究,綜合兩個算法的優點,提出了基于膚色模型校驗和Haar特征級聯強分類器的嵌入式實時人臉檢測算法。實驗結果表明,該算法不僅解決了復雜背景中的類膚色和類人臉結構問題,而且具有較高的檢測率和較快的檢測速度,同時對光照、尺度等變化條件下的人臉檢測也具有較強的魯棒性。 人眼檢測與瞳孔定位在人臉歸一化和有效人臉特征抽取等方面起著非常重要的作用,為了快速檢測人眼并精確定位人眼瞳孔中心,論文提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法,首先利用人眼檢測分類器在人臉區域內完成對人眼位置的檢測,然后通過對檢測到的人眼進行遮罩掩磨、簡單圖像形態學變換及橢圓擬合實現瞳孔中心的精確定位。測試結果表明該算法只需幾百毫秒便能完成人眼檢測與瞳孔中心定位整個過程,在保證檢測速度較快的同時,還能確保較高的定位精度。 2 針對傳統線性判別分析法存在的小樣本問題(sss),通過調整Fisher判別準則,實現了自適應線性判別分析算法及相應的人臉識別方法人臉識別中的小樣本問題使線性判別分析算法的類內散布矩陣發生嚴重退化,導致問題無法求解。本文在人臉識別小樣本問題的基礎上,通過調整Fisher判別準則,利用類間散布矩陣的補空間巧妙地避開類內散布矩陣的求逆運算,通過訓練集每類樣本的樣本數信息自適應改變調整參數,實現了自適應線性判別分析算法,實驗結果表明,該算法能有效解決人臉識別中的小樣本問題。 3 提出了基于有效人臉區域的Gabor特征抽取算法,有效地解決了Gabor特征抽取維數過高的問題。 Gabor小波對圖像的光照、尺度變化具有較強魯棒性,是一種良好的人臉特征表征方法。但維數過高的Gabor特征造成應用系統的維數災難,為解決Gabor特征的維數災難問題,論文第四章提出了基于有效人臉區域的Gabor特征抽取算法,該算法不僅有效地降低了人臉特征向量維數,縮小了人臉特征庫的規模,同時降低了核心算法的時間和空間復雜度,而且具有與傳統Gabor特征抽取算法同樣的魯棒性。 4 結合有效人臉區域的Gabor特征抽取、自適應線性判別分析算法和基于支持向量機分類策略,提出并實現了基于支持向量機的嵌入式人臉識別和嵌入式人像比對系統支持向量機通過引入核技巧對訓練樣本進行學習構造最小化錯分風險的最優分類超平面,不僅具有強大的非線性和高維處理能力,而且具有更強的泛化能力。本文研究了支持向量機的多類分類策略和訓練方法,并結合論文中提出的基于有效人臉區域的Gabor特征提取算法、自適應線性判別分析算法,首次在基于Windows CE操作系統的嵌入式ARM平臺中實現了具有較強魯棒性的嵌入式自動人臉識別系統和嵌入式人像比對系統。 5 提出并初步實現了基于客戶機/服務器結構無線網絡模型的遠距離人臉識別方案為解決嵌入式人臉識別系統在海量人臉庫中進行識別的難題,論文提出并初步實現了基于客戶機/服務器結構無線網絡模型的嵌入式遠距離人臉識別方案。 客戶機(嵌入式平臺)完成對人臉圖像的檢測、歸一化處理和人臉特征提取,然后通過無線網絡將提取后的人臉特征數據傳輸到服務器端,由服務器在海量人臉庫中完成人臉識別,并將識別后的結果通過無線網絡傳輸到客戶機顯示輸出,從而實現基于客戶機/服務器無線網絡模型的嵌入式遠距離人臉識別方案。 6 結合我們開發的基于ARM的嵌入式自動人臉識別系統和嵌入式人像比對系統,從系統設計的角度探討了在嵌入式系統中進行人臉識別應用設計的思路及應該注意的問題雖然嵌入式人臉識別系統的性能很大程度上取決于高效的人臉特征描述和魯棒的人臉識別核心算法。但是,嵌入式系統的設計思想對嵌入式人臉識別系統的性能影響同樣值得重視。本文第六章重點闡述了嵌入式自動人臉識別應用系統的設計思路,并結合我們自主開發的嵌入式自動人臉識別系統和嵌入式人像比對系統從系統設計的角度探討了嵌入式人臉識別應用系統設計中應該注意的關鍵技術問題。 結合本文提出的算法我們在PC上完成對人臉識別分類器的訓練,然后在嵌入式ARM開發平臺上實現了嵌入式自動人臉識別、嵌入式人像比對兩個便攜式人員身份認證系統,經測試運行效果良好。所提出的人臉識別算法不僅具有一定的理論參考價值,而且對于嵌入式系統應用開發、AFR應用系統開發也具有一定的借鑒意義。
上傳時間： 2013-05-18
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以嵌入式微處理器和嵌入式操作系統為核心的嵌入式技術，已在很多領域得到了廣泛的應用。由于互聯網的應用日益普及，信息共享的程度不斷提高，傳統的串行通訊和并行通訊方式的缺點日益凸出，嵌入式設備的網絡化已經成為網絡發展的必然趨勢。Forrester Research的研究顯示，到2010年，將有95％的連網設備不再是傳統的計算機，而是帶網絡功能的嵌入式系統。 本文根據在PC104系統下實現網絡通信功能的成功案例，構建了基于ARM7微處理器和uCLinux操作系統的實驗平臺，完成了網絡接口設計，并實現了嵌入式系統的網絡通信功能。 本文采用PHILIPS公司的LPC2210微控制器作為主控芯片，采用高度集成的以太網芯片RTL8019AS作為網絡接口。選擇Linux操作系統進行裁剪和移植，分析并實現了嵌入式TCP/IP協議棧。編寫了底層網絡驅動程序，實現了嵌入式硬件平臺和PCLinux系統之間的基于網絡的數據傳輸；同時實現了嵌入式系統同WindowsXP系統之間的基于網絡的數據傳輸；通過對比實驗，對網絡數據傳輸協議和算法進行了研究和優化，完善了ARM嵌入式系統的網絡功能。 大量的數據傳輸及可靠性測試實驗表明，本文所設計的嵌入式系統網絡功能在可靠性、可用性及操作方便性方面都達到了預期的目標，具有實際的應用價值!
上傳時間： 2013-07-19
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隨著現代控制技術的飛速發展和傳統工業改造的逐步實現，能夠獨立工作的溫度檢測和顯示系統已經應用于諸多領域。傳統的溫度監測系統可靠性和實時性相對較差，溫度測量的精度和準確度較低，而且大多采用有線方式對整個系統進行控制，這不利于應用的擴展。近年來，嵌入式系統和無線通信技術(特別是短消息業務)受到遠程監測領域研究者的密切關注，成為一個研究熱點。本文提出了一種將帶有I2C總線的ARM嵌入式微處理器和短消息業務(SMS)用于溫度檢測系統中的方法，實現了溫度的多點監測。本文的主要研究內容如下： (1)多點溫度監測系統硬件設計。采用以ARM微處理器LPC2290芯片為核心的嵌入式工控板，通過對Benq無線通信模塊M22的控制，接收并識別監測中心發過來的短消息內容，實現了多點溫度的采集及顯示；采用八個帶有I2C總線接口的數字溫度傳感器LM75，組成八點溫度采集電路：利用帶有I2C總線接口的LED驅動器件ZLG7290及共陰式數碼管為溫度顯示電路，保證了溫度測量的精度和準確度。 (2)多點溫度監測系統軟件設計。根據整個監測系統的特點，提出了軟件設計的總體思路，并以ADS1.2為集成開發環境，將μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統的相關代碼移植到LPC2290中；采用分層體系思想，使用標準C語言編寫程序，結合嵌入式操作系統的任務管理、信號量等機制，并調用相關的應用程序接口函數(API函數)，設計了包括溫度采集、溫度顯示、短消息接收與發送等多個子程序。 (3)監測中心軟件設計。為了增強系統控制和數據管理功能，使用Visual C++6.0及ADO數據庫技術編寫了監測中心軟件人機交互界面，通過串口使另一M22無線通信模塊同監測中心上位機的通信，實現了在PC機上發送短消息指令對下位機進行遠程控制，并將接收到的數據存儲在Access數據庫中以便分析處理。 嵌入式技術和短消息業務在一定程度上提高了多點溫度監測系統的測量精度、可靠性、穩定性和實時性，對改進遠程監測系統的控制方式和數據傳輸方式有一定的意義，也為對嵌入式應用項目的開發奠定了基礎。
上傳時間： 2013-07-08
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目前，嵌入式系統在工業控制和智能家電等眾多領域得到了廣泛的應用。但同時大量的嵌入式應用也對嵌入式設備的性能和功能提出了更高的要求。隨著國內嵌入式應用領域的發展，ARM芯片以其高性能、低功耗、低成本的優勢獲得了廣泛的重視和應用。嵌入式Linux是在標準Linux基礎上，經過適當地簡化(裁剪)，然后加入一些特定的功能，形成的一個精巧的、高效的、滿足特定應用需求地專用(定制)操作系統，它具有用戶可裁剪、可配置的特點。在各種嵌入式操作系統中，嵌入式Linux憑借其內核結構優良、功能強大、高性能、穩定性好以及源代碼開放等方面的優勢，成為了嵌入式系統領域應用中的技術熱點。本論文設計了以嵌入式微處理器和嵌入式操作系統為核心的系統，并在這個平臺上實現了應用軟件，構建了一個嵌入式的數據采集和發布系統，可以對設備數據進行串口采集，并利用因特網進行發布和控制操作。 為了實現這些功能，本文選用了Cirrus Logic公司的EP9302(ARM920T)作為系統的核心，以源代碼開放的經過裁剪配置的嵌入式Linux為軟件平臺，設計了應用軟件的設備數據采集、數據分析、數據交換網關模塊，實現了網頁服務器GoAhead移植，并完成了GoAhead服務器支持的自己的ASP頁面以及后臺函數的編寫，并在此基礎上研究了系統為保證可靠性而采取的一些措施。在整個系統的設計過程中充分發揮了嵌入式Linux的可移植性好、源代碼公開、開發成本低的優點，解決了軟件移植和設計編寫、提高系統可靠性等的一系列關鍵性問題。 本嵌入式系統采集平臺的用途是實時采集被監控設備的當前運行狀況信息，使用戶能夠遠程通過網頁瀏覽器及時掌握被監控設備的運行狀況，在必要時刻根據需要能夠對設備進行相關控制操作和設置相關運行參數，以便能夠控制被監控設備的運行方式。本論文設計的嵌入式數據采集、發布系統可以在類似遠程數據控制的系統中得到廣泛應用。
上傳時間： 2013-05-27
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本文實現了GPS中頻信號處理的整體設計方案。該方案使用Zarlink公司的GP2015射頻芯片和FPGA共同搭建硬件系統，用于實現GPS定位功能。其中GP2015芯片作為GPS信號接收前端，FPGA作為系統搭建和算法實現的平臺。 首先，針對建立GPS中頻數據處理平臺的需要，設計了GPS信號接收的射頻前端以及LVDS數據傳輸電路，編寫了FPGA傳輸大量高頻數據的VHDL程序，實現了數據的傳輸及存儲。其次，設計PC機的用戶界面接口程序，為控制和測試提供了可靠的保障。在此基礎上開發了GPS中頻數據處理的平臺，為研究GPS定位算法提供了硬件基礎。 數據捕獲和追蹤是GPS算法中最耗時的兩部分，因此，本設計提出快速精確的數據捕獲方法。在分析頻域捕獲算法的基礎上，提出相位差分精確定頻的方法，分析其可行性，給出實施方案并與普通串行精確定頻算法比較，經過實驗，得到了很好的結果。 在研究捕獲算法的基礎上，本文在FPGA上實現了GPS中頻信號的捕獲算法。既保證了軟件算法的靈活性又利用了硬件工作的實時性，達到了快速捕獲的目的。
上傳時間： 2013-04-24
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