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计算理论

  • 卫星导航接收机中长码直捕算法研究与FPGA实现.rar

    卫星导航定位系统可以为公路、铁路、空中和海上的交通运输工具提供导航定位服务。它能够军民两用,战略作用与商业利益并举。只要持有便携式接收机,则无论身处陆地、海上还是空中,都能收到卫星发出的特定信号。接收机选取至少四颗卫星发出的信号进行分析,就能确定接收机持有者的位置。 GPS导航定位接收机的理论基础即是扩频通信理论,扩频通信技术与常规的通信技术相比,具有低截获率,强抗噪声,抗干扰性,具有信息隐蔽和多址通信等特点,目前己从军事领域向民用领域迅速发展,成为进入信息时代的高新技术通信传输方式之一。扩频通信技术中,最常见的是直接序列扩频通信(DSSS)系统,本文所研究的就是这一类系统。 目前在卫星信号的捕获上一般使用两种方法:顺序捕获方法(时域法,基于大规模并行相关器)和并行捕获方法(频域法,基于FFT)。本文在第二章分别分析了现有顺序捕获和并行捕获技术的原理,并给出了它们的优缺点。 本文第三章对长码的直接捕获进行了深入的研究,基于对国内外相关文献中长码直捕方法的分析与对比,并且结合在实际过程中硬件资源需求的考虑,应用了基于分段补零循环相关和FFT搜索频偏的直捕方法。此方法大大减少了计算量,加快了信号捕获的速度。本方法利用FFT实现接收信号与本地长码的并行相关,同时完成频偏的搜索,将传统的二维搜索转换为并行的一维搜索,从而能快速实现长码捕获。 GPS信号十分微弱,灵敏度低,在战场环境下,GPS接收机会面临各种人为的干扰。如何从复杂的干扰信号中实现对GPS信号的捕获,即抗干扰技术的研究,是GPS也是本文研究一个的方面。第四章即研究了GPS接收机干扰抑制算法,在强干扰环境下,需要借助信号处理技术在不增加信号带宽的条件下提高系统的抗干扰能力,以保证后续捕获跟踪模块有充足的处理增益。 本文在第五章给出了GPS接收机长码捕获以及干扰抑制的FPGA实现方案,并对各主要子模块进行了详细地分析。基本型接收机中长码捕获采用频域方法,选用Altera StratixⅡ EP2S180芯片实现;抗干扰型接收机中选用Xilinx xc4vlx100芯片。实现了各模块的单独测试和整个系统的联调,通过联调验证,本文提出的长码直接捕获方法正确、可行。 本文提出的长码直捕方法可以在不需要C/A码辅助捕获下完成对长码的直接捕获,可以应用于GPS接收机,监测站接收机的同步等,对我国自主研发导航定位接收机也有重大的现实及经济意义。

    标签: FPGA 卫星导航 接收机

    上传时间: 2013-06-18

    上传用户:wang5829

  • 基于H.264编解码的算法优化研究及FPGA的硬件实现.rar

    H.264/AVC是由ITU和ISO两大组织联合组成的JVT共同制定的一项新的视频压缩技术标准,在较低带宽上提供高质量的图像传输是H.264/AVC的应用亮点。在同样的视觉质量前提下,H.264/AVC比H.263和MPEG-4节约了50%的码率。但H.264获得优越性能的代价是计算复杂度的增加,据估计其编码的计算复杂度大约为H.263的3倍,因此很难应用于实时视频处理领域。针对这一现状,业内做了大量的研究工作,力图降低其计算复杂度和提高运行效率。比如在运动估计方面,国内外在这方面的研究已经很成熟。而针对帧内/帧间预测编码的研究却较少。因此研究预测模式的快速算法具有理论意义和应用价值。 本文在详细研究H.264标准视频压缩编码特点基础上,分析了H.264帧内编码, 帧间编码及变换,量化技术的原理及特点,提出了一种基于局部边缘方向信息的快速帧内模式判决算法,通过结合SAD的模式选择方法来减少模式选择数目。它采用了Sobel梯度算子计算当前块的边缘信息,累加当前块中属于同一方向像素点的边缘矢量构造不同模式下的边缘方向直方图,以便确定最可能的预测模式。该算法有效降低了编码器的运算复杂度,在并未显著降低编码性能的情况下提升了编码器效率。仿真表明:Foreman 图像序列编码性能有了提高,其中PSNR平均降低了0.06dB,Bitrate平均降低了19.4%,这大大提高了视频传输的质量。 另外在帧间预测模式选择算法方面进行了改进研究:按顺序对不同类型进行判决,有选择地去比较可能模式,使得在有效减少需判决的模式数量的同时,结合小块模式搜索中途停止准则来确定最优模式。仿真表明:改进算法相对与原来算法能够节省很多的编码时间(平均下降了49.3%),但带来的图像质星的下降(平均下降0.08dB,可以忽略)和码率较少的增加。 同时在整数DCT变换模块中,提出了一种快速蝶形算法,使得对4×4点数据做一次变换,只需通过8×8次加法和2×8次移位运算便可完成,与原来12×8次加法和4×8次移位相比,新算法大大降低了运算复杂度。 最后介绍FPGA的特点及设计流程,并实现了H.264编解码器中变换编码及量化和熵解码模块的硬件。这种基于FPGA所实现的H.264编码视频处理模块设计具备了成本低,周期短,设计方法灵活等优点,具有广阔的市场应用前景。 仿真表明,通过使用本文提出的帧内/帧间速算法方法可使得H.264编码速度获得显著的提高,使H.264 Baseline编码器能在PC平台上实现实时编码。

    标签: FPGA 264 编解码

    上传时间: 2013-07-18

    上传用户:zukfu

  • JPEG2000中小波变换的FPGA实现.rar

    JPEG 2000是为适应不断发展的图像压缩应用而出现的新的静止图像压缩标准,小波变换是JEPG 2000核心算法之一。小波变换是一种可达到时(空)域或频率域局部化的时频域或空频域分析方法,其多尺度分解特性符合人类的视觉机制,更加适用于图像信息的处理。提升小波变换是一类不采用傅立叶变换做为主要分析工具的小波变换新方法,提升小波变换的提出大大简化了小波变换的计算,使其在实时信号处理领域得到广泛的应用。通过提升的方法很容易构造一般的整数小波变换,由于图像一般用位数较低的整数表示,整数小波变换可以将为整数序列的图像矩阵映射成整数小波系数矩阵,这就大大简化了小波变换的硬件电路设计。在当今数字化和信息化时代背景下,研究具有高速硬件处理功能的可变程逻辑器件在图像压缩算法领域的应用已经成为当今研究的热点。 本文旨在探讨和研制基于FPGA的小波变换模块的可能性和方法。本文采用Xilinx公司的Spartan-Ⅲ系列芯片,根据JPEG 2000推荐无损提升小波算法和有损提升小波算法,设计图像压缩系统的小波变换模块。主要工作如下: 第一部分介绍了传统小波分析理论和提升小波分析理论。包括连续小波时频局域性的特征,离散小波变换系数的意义,多分辨分析引出的构造小波基的系统方法和计算离散小波的快速算法等。重点放在介绍正交小波和双正交小波的构造方法,并介绍了数字图像在小波域的特点。讨论了提升小波变换的基本思想,讨论了用提升方法构造小波基以及传统小波变换的提升实现,讨论了整数小波变换。 第二部分介绍了FPGA结构及其设计流程。介绍了FPGA/CPLD器件的特征、发展趋势及FPGA/CPLD基本结构,然后重点介绍了本文用到的Xilinx公司Spartan-Ⅲ系列芯片的结构特点,以及Xilinx的FPGA开发软件ISE,最后介绍了硬件描述语言VHDL语言的特点。 最后一部分是本论文研究的主要内容,即JPEG 2000中最核心的算法-提升格式小波变换的一维变换模块设计和二维变换模块设计。一维提升小波变换模块采用两种不同的电路结构进行设计-低速低功耗的串行流水线结构和高速高功耗的并行阵列结构。同样,二维小波变换模块也采用了两种不同的电路结构进行设计-低速低功耗的折叠结构和高速高功耗的串行结构。 文章对提升小波变换的FPGA实现中的大量细节问题进行了讨论,给出了每种结构提升小波变换模块的电路原理图,并对原理图进行了仿真测试,仿真测试结果不仅表明了模块功能的正确性,而且表明不同小波模块可以满足相应领域的实际要求。

    标签: JPEG 2000 FPGA

    上传时间: 2013-06-08

    上传用户:dwzjt

  • 基于DSP的有源电力滤波器数字控制系统的研究.rar

    入研究有源滤波器各种理论的基础上,综合比较各个部分的设计 方法,对一台有源电力滤波器各部分电路进行了设计,并对有源电力滤波器补 偿电流成份的计算电路使用MATLAB工具软件进行了模拟。

    标签: DSP 有源电力滤波器 数字控制

    上传时间: 2013-06-27

    上传用户:ziyu_job1234

  • 反激变压器计算.rar

    反激式变压器的计算,帮助新手顺利设计反激式开关电源的变压器,希望对大家有用

    标签: 反激变压器 计算

    上传时间: 2013-05-31

    上传用户:17826829386

  • 基于FPGA的磁盘阵列控制器的硬件设计与实现.rar

    随着存储技术的迅速发展,存储业务需求的不断增长,独立的磁盘冗余阵列可利用多个磁盘并行存取提高存储系统的性能。磁盘阵列技术采用硬件和软件两种方式实现,软件RAID(Redundant Array of Independent Disks)主要利用操作系统提供的软件实现磁盘冗余阵列功能,对系统资源利用率高,节省成本。硬件RAID将大部分RAID功能集成到一块硬件控制器中,系统资源占用率低,可移植性好。 分析了软件RAID的性能瓶颈,使用硬件直接完成部分计算提高软件RAID性能。针对RAID5采用FPGA(Field Programmable Gate Array)技术实现RAID控制器硬件设计,完成磁盘阵列启动、数据缓存(Cache)以及数据XOR校验等功能。基于硬件RAID的理论,提出一种基于Virtex-4的硬件RAID控制器的系统设计方案:独立微处理器和较大容量的内存;实现RAID级别迁移,在线容量扩展,在线数据热备份等高效、用户可定制的高级RAID功能;利用Virtex-4内置硬PowerPC完成RAID服务器部分配置和管理工作,运行Linux操作系统、RAID管理软件等。控制器既可以作为RAID控制卡在服务器上使用,也可作为一个独立的系统,成为磁盘阵列的调试平台。 随着集成电路的发展,芯片的体积越来越小,电路的布局布线密度越来越大,信号的工作频率也越来越高,高速电路的传输线效应和信号完整性问题越来越明显。RAID控制器属于高速电路的范畴,在印刷电路板(Printed Circuit Block, PCB)实现时分别从叠层设计、布局、电源完整性、阻抗匹配和串扰等方面考虑了信号完整性问题,并基于IBIS(I/O Buffer Information Specification)模型进行了信号完整性分析及仿真。

    标签: FPGA 磁盘阵列 控制器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:jeffery

  • UC3842/UC3843系列频率计算

    许多资料上都写有UC3842/3的频率计算公式,有的资料上为:1.72/Rt×Ct;也有的资料上为:     1.8/Rt×Ct,其实这些公式都为近似值,条件为

    标签: UC 3842 3843 频率计算

    上传时间: 2013-06-12

    上传用户:telukeji

  • 电路(第六版).rar

    国外著名的电路教材的中文版。周玉坤翻译。 电路第六版系统地讲述了电路中的基本概念、基本理论、基本分析和计算方法。全书共分18章。主要内容有电路基本元件、简单电阻电路分析、电路常见分析法、运算放大器基本应用电路、一阶和二阶电路的分析、正弦稳态分析及其功率计算、平衡三相电路、拉普拉斯变换及其应用、选频电路、有源滤波器、傅里叶级数及傅里叶变换和双端口网络等。书中包含丰富的例题、详尽的图表资料,且内容新,讲解透彻,是一本电路分析的优秀教材。

    标签: 电路

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:tfyt

  • 双信号快速测频技术及FPGA实现

    建立在数据率转换技术之上的宽带数字侦察接收机要求能够实现高截获概率、高灵敏度、近乎实时的信号处理能力。双信号数据率转换技术是宽带数字侦察接收机关键技术之一,是解决宽带数字接收机中前端高速ADC采样的高速数据流与后端DSP处理速度之间瓶颈问题的可行方案。测频技术以及带通滤波,即宽带数字下变频技术,是实现数据率转换系统的关键技术。本文首先介绍了宽带数字侦察接收关键技术之一的数据率转换技术,着重研究了快速、高精度双信号测频算法以及实验系统硬件实现。论文主要工作如下: (1)分析了现代电子侦察环境下的信号特征,指出宽带数字接收机必须满足宽监视带宽、流水作业以及近实时的响应时间。给出了一种频率引导式的数字接收机方案,简要介绍这种接收机的关键技术——快速、高精度频率估计以及高效的数据率转换。 (2)介绍了FFT技术在测频算法中的应用,比较了FFT专用芯片及其优点和缺点,指出为了满足实时处理要求,必须选用FPGA设计FFT模块。 (3)在分析常规的插值算法基础上,提出了一种单信号的快速插值频率估计方法,只需三个FFT变换系数的实部构造频率修正项,计算量低。该方法具有精度高、测频速率快的特点。 (4)基于DFT理论和自相关理论,提出了结合FFT和自相关的双信号频率估计算法。该方法先用DFT估计其中一个信号的频率和幅度,以此频率对信号解调并对消该频率成分,最后利用自相关理论估计出另一个信号的频率。 (5)基于DFT理论和FFT技术,研究了信号平方与FFT结合的双信号频率估计算法。根据信号中两频率分量的幅度比,只需一次一维平方信号谱峰搜索,就可以得到双信号的和频与差频分量的估计值,并利用插值技术提高测频精度。该算法能够精确地估计频率间隔小的双信号频率,且容易地扩展到复信号,FPGA硬件实现容易。 (6)基于现代谱分析理论,研究了基于AR(2)模型的双信号频率估计算法。方法在利用AR(2)模型系数估计双正弦信号频率之和的同时,利用FFT快速测频算法估计其中强信号分量的频率值。算法仿真验证和性能分析表明了提出的算法能快速高精度地估计双信号频率。 (7)给出了基于频谱重心算法的雷达双信号频率估计的FPGA硬件实现架构,并进行了时序仿真。 (8)讨论了双信号带宽匹配接收系统的硬件设计方案,给出了快速测频及带宽估计模块设计。

    标签: FPGA 信号 测频

    上传时间: 2013-06-02

    上传用户:youke111

  • 基于FPGA的电力系统谐波检测

    电力系统自诞生以来,就孪生了电力系统谐波,随着电子装置的广泛应用,谐波问题变得日益严重,电力谐波已经成为电力系统的公害。谐波检测是谐波研究中的一个重要的分支,是解决其他相关谐波问题的基础,因此进行谐波检测的研究具有重要的理论意义和实用价值。 本论文主要是从谐波检测理论和实现方法上探讨了高精度、高实时性谐波检测数字系统的相关问题。 论文中阐述了电力系统谐波的相关概念和产生原理,并分析了电力谐波的特点。在检测理论上,本文采用FFT理论来计算谐波含量,研究了Radix-2FFT在谐波检测中的应用,描述了FFT分析过程中的频谱泄漏现象,并从理论上研究了频谱泄漏的根源。 为了解决频谱泄漏问题,本文提出了采用锁相倍频技术方法,跟踪电力系统工频频率变化,从而有效减少频谱泄漏。在谐波检测中,FFT运算量很大、对速度和精度要求苛刻,本文探讨了应用FPGA实现FFT信号处理的方法。

    标签: FPGA 电力系统 谐波检测

    上传时间: 2013-06-17

    上传用户:gxf2016