互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、星基導航是21世紀信息社會的三大支柱產(chǎn)業(yè)，而GPS系統(tǒng)的技術(shù)水平和發(fā)展歷程代表著全世界衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展狀況。目前，我國已經(jīng)成為GPS的使用大國，衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)鏈也已基本形成。然而，我們對GPS核心技術(shù)(即如何捕獲衛(wèi)星信號并保持對信號的跟蹤)的研究還不夠深入，我國GPS產(chǎn)品的核心部分多數(shù)還是靠進口。因此，對GPS核心技術(shù)的研究是非常緊迫的。 本文首先介紹了GPS的定位原理，之后闡述了GPS接收機的基本原理一直接擴頻通信和GPS信號的結(jié)構(gòu)與特性。從這些方面出發(fā)研究接收機基帶處理器的捕獲與跟蹤設(shè)計方案。 設(shè)計過程中，先詳細分析了滑動相關(guān)的捕獲算法和基于FFT的快速捕獲算法，并利用matlab進行了驗證。由于前者靈活性好且可捕獲到高精度的碼相位和載波頻率，適合于本文的硬件接收機，所以本文確定了滑動相關(guān)的捕獲方案。 接著分析了跟蹤環(huán)路的特點，跟蹤模塊采用碼跟蹤環(huán)和載波跟蹤環(huán)耦合的方法實現(xiàn)。由于GPS系統(tǒng)通常工作在非常低的信噪比環(huán)境中，而非相干環(huán)在低信噪比下環(huán)路跟蹤性能較好，所以碼跟蹤環(huán)采用非相干(DDLL)環(huán)實現(xiàn)。這種跟蹤環(huán)路采用的鑒相器是能量鑒相器，對數(shù)據(jù)的調(diào)制和載波相位都不敏感，鑒相器不會產(chǎn)生不確定量。由于輸入信號存在180°相位翻轉(zhuǎn)，而COSTAS鎖相環(huán)允許數(shù)據(jù)調(diào)制，對I支路和Q支路信號的180°相位翻轉(zhuǎn)不敏感，所以載波跟蹤環(huán)采用COSTAS鎖相環(huán)實現(xiàn)。上述算法在matlab環(huán)境下得到了驗證。 基帶處理器電路的主要模塊在Quartus II8.0開發(fā)平臺上利用VHDL硬件描述語言實現(xiàn)。然后利用EDA仿真工具ModelSim-Altera6.1g進行了邏輯仿真。本設(shè)計滿足系統(tǒng)功能和性能的要求，可以直接用于實時GPS接收機系統(tǒng)的設(shè)計中，為自主設(shè)計GPS接收機奠定了基礎(chǔ)。 最后，由于在弱電磁環(huán)境下，捕獲失鎖后32PPS信號會丟失。所以設(shè)計了一個能授時和守時的算法去得到與GPS時同步的精確授時秒信號。并且實現(xiàn)了這個算法。
上傳時間： 2013-04-24
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當今，移動通信正處于向第四代通信系統(tǒng)發(fā)展的階段，OFDM技術(shù)作為第四代數(shù)字移動通信(4G)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，被包括LTE在內(nèi)的眾多準4G協(xié)議所采用。IDFT/DFT作為OFDM系統(tǒng)中的關(guān)鍵功能模塊，其精度對基帶解調(diào)性能產(chǎn)生著重大的影響，尤其對LTE上行所采用的SC_FDMA更是如此。為了使定點化IDFT/DFT達到較好的性能，本文采用數(shù)字自動增益控制(DAGC)技術(shù)，以解決過大輸入信號動態(tài)范圍所造成的IDFT/DFT輸出信噪比(SNR)惡化問題。 首先，本文簡單介紹了較為成熟的AAGC(模擬AGC)技術(shù)，并重點關(guān)注近年來為了改善其性能而興起的數(shù)字化AGC技術(shù)，它們主要用于壓縮ADC輸入動態(tài)范圍以防止其飽和。針對基帶處理中具有累加特性的定點化IDFT/DFT技術(shù)，進一步分析了AAGC技術(shù)和基帶DAGC在實施對象，實現(xiàn)方法等上的異同點，指出了基帶DAGC的必要性。 其次，根據(jù)LTE協(xié)議，搭建了從調(diào)制到解調(diào)的基帶PUSCH處理鏈路，并針對基于DFT的信道估計方法的缺點，使用簡單的兩點替換實現(xiàn)了優(yōu)化，通過高斯信道下的MATLAB仿真，證明其可以達到理想效果。仿真結(jié)果還表明，在不考慮同步問題的高斯信道下，本文所搭建的基帶處理鏈路，采用64QAM進行調(diào)制，也能達到在SNR高于17dB時，硬判譯碼結(jié)果為極低誤碼率(BER)的效果。 再次，在所搭建鏈路的基礎(chǔ)上，通過理論分析和MATLAB仿真，證明了包括時域和頻域DAGC在內(nèi)的基帶DAGC具有穩(wěn)定接收鏈路解調(diào)性能的作用。同時，通過對幾種DAGC算法的比較后，得到的一套適用于實現(xiàn)的基帶DAGC算法，可以使IDFT/DFT的輸出SNR處于最佳范圍，從而滿足LTE系統(tǒng)基帶解調(diào)的要求。針對時域和頻域DAGC的差異，分別選定移位和加法，以及查表的方式進行基帶DAGC算法的實現(xiàn)。 最后，本文對選定的基帶DAGC算法進行了FPGA設(shè)計，仿真、綜合和上板結(jié)果說明，時域和頻域DAGC實現(xiàn)方法占用資源較少，容易進行集成，能夠達到的最高工作頻率較高，完全滿足基帶處理的速率要求，可以流水處理每一個IQ數(shù)據(jù)，使之滿足基帶解調(diào)性能。
上傳時間： 2013-05-17
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眾所周知，信息傳輸?shù)暮诵膯栴}是有效性和可靠性，調(diào)制解調(diào)技術(shù)的發(fā)展正是體現(xiàn)了這一思想。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日益完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛運用，使得信息的傳輸更為有效和可靠。QAM調(diào)制作為一種新的調(diào)制技術(shù)，因其具有很高的頻帶利用率而得到了廣泛的應用。 本文對基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)進行了討論和研究。首先對16QAM調(diào)制解調(diào)原理進行了闡述，建立了16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的數(shù)學模型，然后通過分析提出了基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計方案。最后編寫Verilog代碼實現(xiàn)了算法仿真。 FPGA芯片采用的是Altera公司的大規(guī)模集成電路芯片Cyclone系列的EPlC20F32417，并通過軟件編程對其進行了相關(guān)調(diào)試。文中詳細介紹了基帶成形濾波器、載波恢復和定時同步的基本原理及其設(shè)計方法。首先用Matlab對整個16QAM系統(tǒng)進行了軟件仿真；然后用硬件描述語言Verilog HDL在QuartusⅡ環(huán)境下完成了系統(tǒng)關(guān)鍵算法的編寫、行為仿真和綜合，最后詳細闡述了異步串口(UART)的FPGA實現(xiàn)，把我們編寫的Verilog程序下載到EPlC20F32417芯片上效果很好。
標簽： FPGA QAM 調(diào)制解調(diào)
上傳時間： 2013-04-24
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各種先進PID控制的MATLAB仿真，適合PID初學者熟悉各種PID的控制原理
上傳時間： 2013-07-26
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近年來微光、紅外、X光圖像傳感器在軍事、科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)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(shù)的突飛猛進，F(xiàn)PGA也逐漸進入數(shù)字信號處理領(lǐng)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(lǐng)域的應用持續(xù)上升，國內(nèi)外，越來越多的實時圖像處理應用都轉(zhuǎn)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(cè)重于復雜算法的應用領(lǐng)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(shù)，而這種技術(shù)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(shù)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(lǐng)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(lǐng)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(shè)計制作“FPGA視頻處理開發(fā)平臺”的基礎(chǔ)上，用VHDL實現(xiàn)了”共軛變換”圖像處理方法的基本內(nèi)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)。
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字信號處理、離散時間信號與系統(tǒng)、DFT、FFT等，MATLAB仿真
標簽： matlab 數(shù)字信號處理
上傳時間： 2013-07-29
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本課題為研究大功率永磁無刷直流電機及其驅(qū)動系統(tǒng)而設(shè)計了一臺50kW 多相永磁無刷直流電機，該電機的設(shè)計最大限度地模擬了某大功率多相永磁無刷直流電機的基本結(jié)構(gòu)，驅(qū)動系統(tǒng)也基本采用了某大功率永磁無刷直流電機的主電路結(jié)構(gòu)。全文內(nèi)容如下： 本文介紹了一種以晶閘管為主要功率元件的大功率永磁無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)。本文通過對電機各運行的狀態(tài)的分類分析，總結(jié)了這種驅(qū)動系統(tǒng)的觸發(fā)邏輯控制規(guī)律，優(yōu)化了邏輯控制程序，為永磁無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)的仿真和實際系統(tǒng)的開發(fā)提供了依據(jù)。 本文通過對驅(qū)動系統(tǒng)換流過程的詳細分析，總結(jié)了有關(guān)參數(shù)如電機電感、換相電容等對電機換流過程的影響程度、趨勢和規(guī)律。給出了驅(qū)動系統(tǒng)主要參數(shù)選取的依據(jù)和選擇方法，并通過樣機進行了實驗驗證，為大功率永磁無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)的主電路設(shè)計提供理論支持。為準確預測大功率永磁無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)的運行性能，建立了永磁無刷直流電機的電路模型和S函數(shù)模型，并闡述了其在Matlab/Simulink 平臺下的建模原理和實現(xiàn)方法。 本文提出的兩種電機模型，相互補充，準確預知了永磁無刷電機驅(qū)動系統(tǒng)的運行特性，大大加速驅(qū)動系統(tǒng)研制過程。其中，電路模型具有仿真效率高，便于研究驅(qū)動系統(tǒng)主電路參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，從而對主電路參數(shù)進行優(yōu)化；S 函數(shù)模型便于對電機內(nèi)部細節(jié)進行分析，為揭示電機內(nèi)部變量的變化規(guī)律提供了有力的手段。
標簽： 大功率 無刷直流電機 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-07-04
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數(shù)控沖床送料系統(tǒng)主要用于與沖床實現(xiàn)配套，在沖孔過程中按照程序設(shè)定控制板料移動和沖床沖孔，實現(xiàn)沖孔的高度自動化。自動送料機構(gòu)作為沖壓加工生產(chǎn)實現(xiàn)自動化的最基本的要求，它的自動化程度高低，直接影響著沖壓生產(chǎn)效率以及沖壓生產(chǎn)整體自動化水平，只有其自動化程度與沖壓設(shè)備相匹配甚至高于沖壓設(shè)備，才能夠?qū)崿F(xiàn)沖壓生產(chǎn)的完全自動化。 嵌入式系統(tǒng)是繼IT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后，又一個新的發(fā)展方向，由于嵌入式系統(tǒng)自身的優(yōu)點，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應用到軍事國防、消費電子、工業(yè)控制等各個領(lǐng)域。隨著電子、計算機、自動控制以及精密機械與測試技術(shù)的不斷提高和發(fā)展，自動送料裝置也在隨著數(shù)控機床的發(fā)展而在迅速發(fā)展和演變。而隨著嵌入式微處理器的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)也開始運用到數(shù)控沖床自動送料系統(tǒng)中來。 本文采用目前廣泛使用的32位ARM微處理器，Samsung公司基于ARM920T的S3C2440A作為系統(tǒng)的主控制器，該處理器主要面向嵌入式設(shè)備，具有性價比高、功耗低的特點，并且在嵌入式Linux操作系統(tǒng)下可移植性好，具有較強的控制能力和豐富的片內(nèi)資源。該系統(tǒng)能實現(xiàn)數(shù)控沖床的自動送料，軟硬件結(jié)構(gòu)簡單，定位精度高，操作簡單方便，具有良好的人機界面。論文首先根據(jù)生產(chǎn)實際要求和控制系統(tǒng)設(shè)計原則，確定了送料系統(tǒng)的軟硬件總體設(shè)計方案。硬件方面，在S3C2440A的基礎(chǔ)上擴展了NANDFlash、NORFlash、SDRAM、LCD觸摸屏模塊，并設(shè)計了X、Y軸電機及其驅(qū)動電路。軟件方面，選用Linux操作系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)了Bootloader、Linux內(nèi)核、YAFFS根文件系統(tǒng)的移植，選用Qt/Embeded設(shè)計系統(tǒng)的操作界面，給出了系統(tǒng)各個模塊的程序設(shè)計，包括人機界面、速度預處理、插補模塊和電機控制部分，文章對系統(tǒng)的軟硬件的抗干擾技術(shù)也專門做了介紹。隨后，文章還介紹了積分分離的PID控制算法，并通過使用matlab對電機控制進行仿真，驗證了該算法的可行性。 文章在最后對整個設(shè)計進行了總結(jié)和展望，指出了系統(tǒng)存在的問題和一些可以改進的地方。
上傳時間： 2013-06-28
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隨著我國加入WTO，我國逐漸成為世界縫制設(shè)備生產(chǎn)和銷售中心。在縫制設(shè)備行業(yè)占據(jù)極其重要地位的繡花機行業(yè)也因此而得到迅速發(fā)展，我國繡花機產(chǎn)量已占據(jù)全球繡花機產(chǎn)量的70％。但是，我國的繡花機行業(yè)在發(fā)展的過程中仍存在和面臨著很多問題。一方面是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品質(zhì)量，我國的繡花機主要以中低檔為主，在噪聲、刺繡質(zhì)量、效率、產(chǎn)品壽命以及維護性等方面與國外先進機型存在較大差距；另一方面是技術(shù)實力和創(chuàng)新能力，作為繡花機全部技術(shù)核心的控制器，國內(nèi)能開發(fā)的公司屈指可數(shù)，缺乏有效的競爭，且技術(shù)實力和創(chuàng)新能力無法與國際企業(yè)相抗衡。 針對上述情況，本文分析了繡花機的工作原理和當前主流繡花機的控制方式及特點，在研究室已完成的中低速平繡型工業(yè)繡花機課題的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種基于硬實時嵌入式操作系統(tǒng)WinCE5.0，以32位RISC架構(gòu)ARM9處理器S3C2440A為主控芯片，以MAXII系列CPLDEPM1270為接口芯片的高速繡花機控制器。整個繡花機以高速，高質(zhì)量為目標，以伺服電機作為主軸驅(qū)動，步進電機作為X/Y軸驅(qū)動，帶USB接口和Ethernet接口，預留特種繡接口，帶高分辨率彩色觸摸屏，功能豐富，操作方便。 本文分7章，第一章闡述了課題背景，繡花機發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)；第二章從原理出發(fā)完成了需求分析，硬件和操作系統(tǒng)選型和項目規(guī)劃；第三章完成了總體硬件系統(tǒng)設(shè)計并重點介紹了驅(qū)動系統(tǒng)，CPLD單元，主控制板的設(shè)計和各種資源的分配；第四章在分析WinCE及其項目開發(fā)流程和環(huán)境構(gòu)建的基礎(chǔ)上，完成了軟件的總體框架設(shè)計并介紹了相關(guān)設(shè)計要點。第五章主要是驅(qū)動程序和運動控制模塊并以步進電機驅(qū)動的開發(fā)為例介紹了流驅(qū)動的開發(fā)過程和相關(guān)的技術(shù)要點。第六章設(shè)計了一種自主的內(nèi)部花樣格式并完成了相應的測試。最后一章是對本課題的總結(jié)和展望。 本文不僅從項目研究與開發(fā)和軟件工程的高度詳細探討了基丁ARM和WinCE5.0的繡花機控制器的整個開發(fā)過程，也具體的從硬件設(shè)計，資源配置，軟件編寫，驅(qū)動開發(fā)，運動控制和花樣處理等多個方面進行了深入的分析和研究。本課題的工作對于高速高檔繡花機的開發(fā)具有很好的參考價值和實踐意義，對于提升國內(nèi)繡花機行業(yè)在高端市場與國外企業(yè)的競爭力，提升民族品牌價值，改變國內(nèi)繡花機控制器被少數(shù)公司所壟斷，增加良性有效競爭有積極影響。
上傳時間： 2013-06-29
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IEEE802旗下的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議引領(lǐng)了無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的新革命，其不斷提升的速度優(yōu)勢滿足了人們對于高速無線接入的迫切要求，在這其中，OFDM技術(shù)所起的作用不可小覷。隨著FPGA、信號處理和通信技術(shù)的發(fā)展，OFDM的應用得到了長足的進步。在此情況下，以O(shè)FDM技術(shù)為核心實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑蜋C系統(tǒng)顯得應情應景而且必要。 本課題在深入理解OFDM技術(shù)的同時，結(jié)合相應的EDA工具對系統(tǒng)進行建模并基于IEEE802.11a物理層標準給出了一種OFDM基帶傳輸?shù)南到y(tǒng)實現(xiàn)方案。整個設(shè)計采用目前主流的自頂向下的設(shè)計方法，由總體設(shè)計至詳細設(shè)計逐步細化。 在系統(tǒng)功能模塊的FPGA實現(xiàn)過程中，針對XilinxVirtex-Ⅱ芯片對各個模塊進行了詳細設(shè)計，通過采用雙端口RAM、流水、乒乓結(jié)構(gòu)等處理實現(xiàn)高速的同步的信道編碼的功能模塊；通過比較符號定時的不同算法，給出了基于MultiplierlessCorrelator的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)并給出了仿真波形圖，驗證了采用該算法后符號定時模塊的資源耗費大大降低而功能卻依然和基于乘法器的符號定時模塊相當；通過對Viterbi算法進行簡化，給出了(2，1，6)卷積碼的4比特軟判決Viterbi解碼器的設(shè)計和實現(xiàn)。最后根據(jù)系統(tǒng)所選芯片XC2V3000給出了具有較高配置靈活性的基于SystemACE配置方案的FPGA的硬件原理圖設(shè)計和PCB設(shè)計。 本文首先以無線局域網(wǎng)和IEEE802無線網(wǎng)絡(luò)家族引出OFDM技術(shù)發(fā)展、研究價值及OFDM的優(yōu)缺點，接下來從OFDM原理入手，簡要說明了OFDM的基本要素以及目前的研究熱點，之后在介紹完IEEE802.11a物理層標準的同時給出了本原型機系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，并從硬件語言設(shè)計和FPGA硬件原理設(shè)計兩方面給出了該系統(tǒng)的詳細設(shè)計。 隨著OFDM技術(shù)的普及以及未來通信技術(shù)對OFDM的青睞，相信本論文的工作對OFDM基帶傳輸系統(tǒng)的原型設(shè)計和實現(xiàn)具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-07-13
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