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微弱光信号检测系统

  • 基于FPGA技术的微弱GPS信号实时处理的实现.rar

    普通GPS接收机在特殊环境下,如在高楼林立的城市中心,林木遮挡的森林公路,特别是在隧道和室内环境的情况下,由于卫星信号非常微弱,载噪比(Carrier Noise Ratio,C/No)通常都在34dB-Hz以下,很难有效捕获到卫星信号,导致无法正常定位。恶劣条件下的定位有广阔的发展和应用前景,特别是在交通事故、火灾和地震等极端环境下,快速准确定位当事者所处位置对于降低事态损失和营救受伤者是极为重要的。欧美和日本等发达国家也都制定了相应的提高恶劣条件下高灵敏度定位能力的发展政策。而高灵敏度GPS接收机定位的关键在于GPS微弱信号的处理。 本课题的主要研究内容是针对GPS微弱信号改进处理方法。针对传统GPS接收机信号捕获中的串行搜索方法提出了基于批处理的微弱信号捕获方法,来提高低信噪比情况下微弱信号的捕获能力,实现快速高灵敏度的准确捕获;针对捕获微弱信号处理大量数据导致的运算量激增,运用双块零拓展(Double Block Zero Padding,DBZP)处理方法减少运算量同时缩短捕获时间。针对传统GPS接收机延迟锁相环跟踪算法提出了基于卡尔曼滤波的新型捕获算法,减小延迟锁相环失锁造成的信号跟踪丢失概率,来提高恶劣环境下低信噪比信号的跟踪能力,实现微弱信号的连续可靠跟踪。通过提高GPS微弱信号的捕获与跟踪能力,进而使GPS接收机在恶劣环境下卫星信号微弱时能够实现较好的定位与导航。 通过拟合GPS接收机实际接收到的原始数据,构造出不同载噪比的数字信号,分别对提出的针对微弱信号的捕获与跟踪算法进行仿真比较验证,结果表明,对接收机后端信号处理部分作出的算法改进使得GPS接收机可以更好的处理微弱信号,并且具有较高的灵敏度和精度。文章同时针对提出的数据处理特征使用FPGA技术对算法主要的数据处理部分进行了初步的构架实现并进行了板级验证,结果表明,利用FPGA技术可以较好的实现算法的数据处理功能。文章最后给出了结论,通过提出的基于批处理和基于DBZP方法的捕获算法以及基于卡尔曼滤波的信号跟踪算法,可以有效地解决微弱GPS信号处理的难题,进而实现微弱信号环境下的定位与导航。

    标签: FPGA GPS 信号实时处理

    上传时间: 2013-05-31

    上传用户:cccole0605

  • 任意波形信号发生器系统的硬件开发Development of Signal Generator System with Random Waveform

    近几年,微波遥感的运用越来越广泛,并根据应用范围的不同,对信号源的要求也各有不同,尤其是信号的波形、工作频率和带宽等参数,更是对探测效果起着关键作用。本文介绍一个任意波形信号发生器系统的

    标签: Development Generator Waveform Signal

    上传时间: 2013-07-20

    上传用户:王者A

  • 基于ARMDSP双核与ucLinux的玻璃缺陷在线检测系统

    随着微电子技术和计算机技术的发展,工业生产过程的自动化和智能化程度越来越高。就玻璃工业生产而言,以前浮法玻璃生产线上所用的质量检测都是通过利用人眼离线检验或专用仪器抽样检测,无法满足实时检测的要求,并且人眼检测只能发现较大的玻璃缺陷,所以玻璃质量无法提高。目前国内几家大型玻璃生产企业都开始采用进口检测设备,可以对玻璃实现100%在线全检,自动划分玻璃等级,并获得质量统计数据,指导玻璃生产,稳定玻璃质量水平。 但由于价格昂贵,加上国内浮法玻璃生产线现场条件复杂,需要很长时间的配套和适应,而且配件更换困难以及售后服务难以到位等问题,严重束缚了国内企业对此类设备的引进,无法提高国内企业在国际市场的竞争能力。 应对此一问题,本文主要研究了基于DSP+ARM的独立双核结构的嵌入式视频缺陷在线检测系统的可行性,提出了相应的开发目标和性能参数,并在此基础上主要给出了基于TI公司TMS320C6202B DSP的视频图像处理以及缺陷识别的总体方案、硬件设计和相应的底层软件模块;同时论述了嵌入式工业控制以及网络传输的实现方案——采用Samsung公司的基于ARM7内核的S3C4510B作为主控芯片,运行uClinux操作系统,设计出整个嵌入式系统的软件层次模型和数据处理流程,其中编程底层的软件模块为上层的应用程序提供硬件操作和流程,从而实现缺陷识别结果的控制与传输。同时,本文还对玻璃缺陷的识别原理进行了深入的探讨,总结出了图象处理,图象分割以及特征点提取等识别步骤。 本系统对于提高玻璃缺陷在线检测的工艺水平、灵敏度、精度等级;提高产品质量、生产效率和自动化水平,降低投资及运行成本都将有着极其重要的现实意义。

    标签: ucLinux ARMDSP 双核 玻璃

    上传时间: 2013-07-02

    上传用户:shenglei_353

  • 基于FPGA的人脸检测系统设计

    人脸识别技术继指纹识别、虹膜识别以及声音识别等生物识别技术之后,以其独特的方便、经济及准确性而越来越受到世人的瞩目。作为人脸识别系统的重要环节—人脸检测,随着研究的深入和应用的扩大,在视频会议、图像检索、出入口控制以及智能人机交互等领域有着重要的应用前景,发展速度异常迅猛。 FPGA的制造技术不断发展,它的功能、应用和可靠性逐渐增加,在各个行业也显现出自身的优势。FPGA允许用户根据自己的需要来建立自己的模块,为用户的升级和改进留下广阔的空间。并且速度更高,密度也更大,其设计方法的灵活性降低了整个系统的开发成本,FPGA 设计成为电子自动化设计行业不可缺少的方法。 本文从人脸检测算法入手,总结基于FPGA上的嵌入式系统设计方法,使用IBM的Coreconnect挂接自定义模块技术。经过训练分类器、定点化、以及硬件加速等方法后,能够使人脸检测系统在基于Xilinx的Virtex II Pro开发板上平台上,达到实时的检测效果。本文工作和成果可以具体描述如下: 1. 算法分析:对于人脸检测算法,首先确保的是检测率的准确性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一种基于Adaboost算法的人脸检测方法。算法中较多的是积分图的特征值计算,这便于进一步的硬件设计。同时对检测算法进行耗时分析确定运行速度的瓶颈。 2. 软硬件功能划分:这一步考虑市场可以提供的资源状况,又要考虑系统成本、开发时间等诸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro开发板,在上面有可以供利用的Power PC处理器、可扩展的存储器、I/O接口、总线及数据通道等,通过分析可以对算法进行细致的划分,实现需要加速的模块。 3. 定点化:在Adaboost算法中,需要进行大量的浮点计算。这里采用的方法是直接对数据位进行操作它提取指数和尾数,然后对尾数执行移位操作。 4. 改进检测用的级联分类器的训练,提出可以迅速提高分类能力、特征数量大大减小的一种训练方法。 5. 最后对系统的整体进行了验证。实验表明,在视频输入输出接入的同时,人脸检测能够达到17fps的检测速度,并且获得了很好的检测率以及较低的误检率。

    标签: FPGA 人脸检测 系统设计

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:大融融rr

  • 入侵检测系统的网络包分类技术研究

    基于FPGA技术的网络入侵检测是未来的发展方向,而网络包头的分类是入侵检测系统的关键。 文章首先介绍了FPGA技术的基本原理以及其在信息安全方面的应用,接着介绍入侵检测系统以及FPGA技术在入侵检测系统中的应用。 分析了几种比较出名的网络包分类算法,包括软件分类方法、TCAM分类算法、BV算法、Tree Bitmap算法以及端口范围分类算法。 在此基础上,文章设计了一个基于FPGA技术的入侵检测系统包分类的基本框架图,实现框架图中的各个基本功能模块。在实现过程中,提出了一类结合三态内容可寻址内存(TCAM)和普通存储器(RAM)的网络包包头分类方案。我们将检测规则编号并位图化,使用RAM存储与包头结构相关的规则位图,通过TCAM上的数据匹配操作,快速关联待分析的网络数据包与入侵检测规则。文章还讨论了网包头分类方法的优化算法,将优化算法与未优化算法在速度和空间上进行比较。此外,还讨论了对Snort的规则库进行整理和规则化的问题。 最后,对所设计的包头分类匹配模块在Quartus II进行仿真评估,将实验结果与已有的一些分类算法进行了比较。结果说明,本设计在匹配速度和更新速度上有优势,但消耗了较多的存储空间.

    标签: 入侵检测系统 网络 包分类 技术研究

    上传时间: 2013-07-17

    上传用户:gonuiln

  • 基于FPGA的运动目标检测系统

    视频序列中运动目标的检测是计算机视觉和图像编码研究领域的一个重要课题,在机器人导航、智能监视系统、交通监测、医学图像处理以及视频图像压缩和传输等领域都有广泛的应用。FPGA作为当今主流的大规模可编程专用集成电路,可以满足高速图像处理的需要。使用FPGA可以充分利用硬件上的并行性,从本质上改善图像处理的速度,使对大数据量的图像处理达到实时性。本文提出基于FPGA的运动目标检测系统,对以后算法的改进,输入输出图像大小的变化,图像采集和显示设备更换等都具有灵活性。 本文对目前运动目标检测的主要算法研究分析,根据背景减法的适用环境和特点提出改进的W4运动检测算法。该算法具备背景减法的优点,并且克服了W4运动检测算法在环境变化较快或环境变化较频繁条件下对运动目标进行检测的局限性。 本文首先在MATLAB中对改进的W4运动检测算法进行仿真,然后将算法移植到FPGA中实现。设计图像采集、图像检测和VGA显示等模块,完善运动目标检测系统。根据算法和运动目标检测系统的特点提出一种基于改进的W4算法的快速检测方法,该方法以块为单位进行运动目标检测,可以有效地提高图像处理的速度,使系统满足实时性要求。

    标签: FPGA 运动目标 检测系统

    上传时间: 2013-07-20

    上传用户:sn2080395

  • 动态光谱数据采集与预处理

    人体血液成份的无创检测是生物医学领域尚未攻克的前沿课题之一,动态光谱法在理论上克服了其它检测方法难以逾越的障碍——个体差异和测量条件对检测结果的影响。实现动态光谱检测,其关键在于采集多波长的光电容积脉搏波信号,并对其进行处理。针对动态光谱检测中信号微弱、信噪比低、处理数据量大的特点,本文设计了基于FPGA和面阵CCD摄像头的动态光谱数据采集与预处理系统,提高检测精度,采集出满足动态光谱信号提取要求的光电脉搏波;并对动态光谱频域提取法的核心算法FFT的FPGA实现进行研究。 课题提出用高灵敏度的面阵CCD摄像头替代常规光栅光谱仪中的光电接收器,实现对多波长的光电容积脉搏波的检测。结合面阵CCD的二维图像特点,采用信号累加法去除噪声,提高信号的信噪比。 创新性的提出一种不同于以往的信号累加方法——将处于同一行的视频信号在采样过程中直接累加,然后再进行传输和存储。不同于帧累加和异行累加,这种同行累加方式不但大大的提高了信号的信噪比,同时减小了数据的传输速度和传输量,降低了对存储器容量的要求,改善了动态光谱信号检测系统的性能。 针对面阵CCD摄像头输出的复合视频信号的特点,设计视频信号解调电路,得到高速、高精度的数字视频信号和准确的视频同步信号,用于后续的视频信号采集与处理。 根据动态光谱信号检测和视频信号采集的要求,选择可编程逻辑器件FPGA作为硬件平台,设计并实现了基于FPGA和面阵CCD摄像头的光电脉搏波采集与预处理系统。该系统实现了视频信号的精确定位,通过光谱信号的高速同行累加,实现了光电脉搏波信号的高精度检测。系统采用基于FPGA的Nios II嵌入式处理器系统,通过对其应用程序的开发,可靠的实现了数据的采集、传输和存储,提高了系统的集成度,降低了开发成本。 为实现动态光谱信号的频域提取,研究了基于FPGA的FFT实现方案,对各关键模块进行设计,为动态光谱信号的进一步处理打下良好的基础。 最后,通过实验证明了系统数据采集的正确性和信号预处理的可行性,得到了符合动态光谱信号提取要求的脉搏波信号。

    标签: 动态 光谱数据采集 预处理

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:cknck

  • FPGA技术的微弱GPS信号实时处理

    普通GPS接收机在特殊环境下,如在高楼林立的城市中心,林木遮挡的森林公路,特别是在隧道和室内环境的情况下,由于卫星信号非常微弱,载噪比(Carrier Noise Ratio,C/No)通常都在34dB-Hz以下,很难有效捕获到卫星信号,导致无法正常定位。恶劣条件下的定位有广阔的发展和应用前景,特别是在交通事故、火灾和地震等极端环境下,快速准确定位当事者所处位置对于降低事态损失和营救受伤者是极为重要的。欧美和日本等发达国家也都制定了相应的提高恶劣条件下高灵敏度定位能力的发展政策。而高灵敏度GPS接收机定位的关键在于GPS微弱信号的处理。 本课题的主要研究内容是针对GPS微弱信号改进处理方法。针对传统GPS接收机信号捕获中的串行搜索方法提出了基于批处理的微弱信号捕获方法,来提高低信噪比情况下微弱信号的捕获能力,实现快速高灵敏度的准确捕获;针对捕获微弱信号处理大量数据导致的运算量激增,运用双块零拓展(Double Block Zero Padding,DBZP)处理方法减少运算量同时缩短捕获时间。针对传统GPS接收机延迟锁相环跟踪算法提出了基于卡尔曼滤波的新型捕获算法,减小延迟锁相环失锁造成的信号跟踪丢失概率,来提高恶劣环境下低信噪比信号的跟踪能力,实现微弱信号的连续可靠跟踪。通过提高GPS微弱信号的捕获与跟踪能力,进而使GPS接收机在恶劣环境下卫星信号微弱时能够实现较好的定位与导航。 通过拟合GPS接收机实际接收到的原始数据,构造出不同载噪比的数字信号,分别对提出的针对微弱信号的捕获与跟踪算法进行仿真比较验证,结果表明,对接收机后端信号处理部分作出的算法改进使得GPS接收机可以更好的处理微弱信号,并且具有较高的灵敏度和精度。文章同时针对提出的数据处理特征使用FPGA技术对算法主要的数据处理部分进行了初步的构架实现并进行了板级验证,结果表明,利用FPGA技术可以较好的实现算法的数据处理功能。文章最后给出了结论,通过提出的基于批处理和基于DBZP方法的捕获算法以及基于卡尔曼滤波的信号跟踪算法,可以有效地解决微弱GPS信号处理的难题,进而实现微弱信号环境下的定位与导航。

    标签: FPGA GPS 信号实时处理

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:变形金刚

  • 基于FPGA的视频移动目标检测系统

    基于FPGA的视频移动目标检测系统的研究与实现基于FPGA的视频移动目标检测系统的研究与实现

    标签: FPGA 视频 移动 目标检测

    上传时间: 2013-07-19

    上传用户:youth25

  • 基于FPGA的运动物体检测系统设计

    基于FPGA的运动物体检测系统设计基于FPGA的运动物体检测系统设计

    标签: FPGA 物体检测 系统设计

    上传时间: 2013-08-03

    上传用户:jiangfire