学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于FPGA的测频技术研究

作　者: 杨华
导　师: 乔钢
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: 多普勒 测频 FPGA VHDL
分类号: TB565
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 112次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


基于声波在水中的多普勒效应研制的多普勒计程仪被广泛应用于海洋开发,船舶导航等许多领域。即便GPS导航技术的高速发展,多普勒计程仪仍具有不可替代的作用,尤其在军事领域。而新型的多普勒计程仪采用相控阵技术,消除了声速补偿的问题。大大提高了多普勒计程仪的性能。这种高性能的多普勒计程仪与其他非多普勒测速设备相比具有:传感器尺寸小,测速不受水温、盐度、静压力等影响和信息量大等突出的优势。多普勒计程仪通过多普勒频偏的测量达到舰船航速的测定。本文是针对多普勒测频系统,围绕系统中的数字信号处理算法,外围设备和接口的控制与通信等展开的。本文的工作主要分为两大部分:一是对FPGA外围设备接口控制电路的设计。对A/D转换芯片,UART串口通信,外置的动态随机存储器等的控制电路应用VHDL语言进行了设计,编译,仿真;二是对系统中数字信号处理算法的设计,实现。对多普勒测频系统中的数字信号处理算法:滤波,波束形成,混频,测频等进行了设计,实现。其中对测频算法在FPGA中的设计和实现是研究的重点。通过对FPGA外围设备和接口的控制电路的编程设计、时序仿真,得到与理论时序和逻辑相似的结果,完成了相应的功能;通过对系统中数字信号处理算法的设计,实现了滤波、混频、波束形成等功能,而且性能稳定;通过对FFT和复相关两种测频算法的设计和改进、优化,减小了系统的运算量,加速了运算速度,并测频精度满足系统的要求。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 课题背景及意义  9
  1.2 国内外发展动态  9-11
  1.3 FPGA 技术介绍  11-13
  1.4 论文的主要工作  13-14
第2章 多普勒测速原理  14-19
  2.1 引言  14
  2.2 多普勒效应  14-16
  2.3 多普勒测速法的基本原理  16-17
  2.4 相控阵技术  17-18
  2.5 本章小结  18-19
第3章 系统的外围设备控制电路设计  19-35
  3.1 引言  19
  3.2 系统整体结构  19-20
  3.3 A/D 转换电路的设计  20-23
    3.3.1 A/D 转换器的工作原理  20-21
    3.3.2 A/D 转换器的控制电路的设计  21-23
  3.4 串口电路的设计  23-26
    3.4.1 UART 原理与特点  23-24
    3.4.2 UART 控制器的设计  24-26
  3.5 配置SDRAM 的设计  26-34
    3.5.1 SDRAM 特点  26
    3.5.2 SDRAM 工作原理  26-30
    3.5.3 SDRAM 控制器的设计  30-34
  3.6 本章小结  34-35
第4章 多普勒测频系统的软件设计  35-63
  4.1 多普勒测频整体流程  35
  4.2 滤波电路的实现  35-39
    4.2.1 数字滤波器的介绍  35-36
    4.2.2 FIR 数字滤波器的设计  36-39
  4.3 数控震荡器（NCO）的设计  39-43
    4.3.1 NCO 的整体描述  39
    4.3.2 NCO 的功能介绍  39-42
    4.3.3 NCO 的结构  42
    4.3.4 NCO 的时序仿真  42-43
  4.4 混频和波束形成电路的实现  43-46
    4.4.1 波束形成的基本原理  43-44
    4.4.2 数字混频和波束形成电路的设计  44-46
  4.5 FFT 测频电路的实现  46-52
    4.5.1 FFT 算法原理  46-47
    4.5.2 FFT 算法仿真  47
    4.5.3 FFT 算法的电路设计  47-51
    4.5.4 FFT 算法的时序仿真  51-52
  4.6 复相关测频电路的实现  52-59
    4.6.1 复相关算法原理  52-55
    4.6.2 复相关算法仿真  55-56
    4.6.3 复相关算法的电路设计  56-58
    4.6.4 复相关算法的时序仿真  58-59
  4.7 两种测频算法的比较  59-62
    4.7.1 资源占用率  59-60
    4.7.2 实现难度  60
    4.7.3 测频精度  60-62
  4.8 本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-68
致谢  68

相似论文

  1. 基于FPGA的电磁超声检测系统的研究,TH878.2
  2. 二次风射流角度对W型火焰锅炉炉内气固流动的影响,TK229
  3. 基于FPGA的五相PMSM驱动控制系统的研究,TM341
  4. LXI任意波形发生器研制,TM935
  5. 基于FPGA的射频功放数字预失真器设计,TN722.75
  6. 突发OFDM系统同步与信道估计算法及FPGA实现,TN919.3
  7. 直扩系统抗多径性能分析及补偿方法研究,TN914.42
  8. 带径向速度观测的跟踪算法研究,TN953
  9. 基于直扩序列的多普勒无线定位技术研究,TN914.42
  10. 电视制导系统中视频图像压缩优化设计及实现研究,TN919.81
  11. 基于FPGA的多用户扩频码捕获研究及硬件仿真,TN914.42
  12. 基于FPGA的数字图像处理基本算法研究与实现,TP391.41
  13. 基于FPGA的高速图像预处理技术的研究,TP391.41
  14. 桡动脉超声多普勒血流信号的特征提取及分类研究,TP391.41
  15. 基于FPGA的高速数字图像采集与接口设计,TP274.2
  16. 基于FPGA的电感传感器数据采集系统的研制,TP274.2
  17. 基于Nios的串行总线分析仪研制,TP274
  18. 基于FPGA-RocketIO_X的PMC高速数据传输板开发,TP274.2
  19. PXI高性能数字I/O模块研制,TP274
  20. 基于FPGA的高速实时数据采集系统,TP274.2
  21. 基于Nios Ⅱ的GPS信息接收系统设计,TN967.1

中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 水声工程 > 水声仪器与设备
© 2012 www.xueweilunwen.com