激光测距是激光技术在军事上最早和最成熟的应用,自1961.年美国休斯飞机公司研制成功世界上第一台激光测距机之后,激光测距技术发展迅速。如今,它已经被广泛运用于军用领域和民用领域。为了进一步提高我国激光测距水平,研制更高性能激光测距机依然是我国国防科技研究中的重要课题之一。其中,测距精度是激光测距机的一个重要参数。而激光测距机能否准确的检测激光回波信号将直接影响测距精度。 脉冲激光测距系统主要包括激光发射子系统、激光回波探测子系统、回波检测与主控子系统、终端显示子系统等组成。其中设计高精度激光回波检测与主控子系统是实现高精度激光测距的核心问题。传统激光回波检测与主控子系统通常采用分立元件和小规模集成电路设计,电路复杂且精度较低。随着数字电路设计技术的发展,已出现大规模可编程逻辑器件FPGA(现场可编程门阵列)和CPLD(复杂可编程逻辑器件)。采用FPGA代替传统的分立元件和小规模集成电路来设计激光回波检测与主控子系统,不仅提高了回波检测精度,同时简化了整个测距系统的设计。 本文研究了将激光回波信号直接送入FPGA进行检测的方案。同时,采用这种方案设计了一种激光回波检测系统,并把它成功运用在一引信项目中。这种方案电路设计简单,易于实现。在实际应用中,由于激光回波探测子系统只是完成由光信号到电信号的转换及简单放大,理论分析和试验结果均表明,采用该方案进行回波检测的精度较低,这种回波检测方法也只能应用在测距精度要求低的项目中。 为了满足另一高精度测距项目的需要,在FPGA直接进行激光回波检测方案的基础上,设计了一种高精度激光回波检测系统。文中介绍了其实现原理,理论上分析了该系统所能达到的回波检测精度及整机测距系统的测距精度。与第一种方案相比,该方案引入了超高速数据采集电路。由于采样速率高达lGsps,该方案实现的难点在于如何保证数据采集电路的稳定工作。文中从总体方案的设计,到器件的选型,硬件电路板的实现等方面做了详细的阐述,最终完成了系统硬件电路设计。接着介绍了系统程序设计。后面给出了试验测试结果,该系统工作稳定,性能良好。系统设计中引入的超高速数据采集电路有着广泛的应用,为其他相关设计提供了参考。最后,对全文做了工作总结,并给出了接下来的后续工作与展望。 本文在高速FPGA对激光回波信号检测方向取得了一定的成果,为进一步研究提供了参考价值。
上传时间: 2013-06-13
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激光光谱探测是激光侦查、激光告警、污染物检测等领域中采用的重要技术。通过对来袭激光的光谱特征进行识别,可以为光电对抗提供依据。本文在分析和研究现有激光光谱探测技术的基础上,提出了通过非扫描M-Z干涉法来获取激光信号的相干图,并对该图进行快速傅立叶变换,从而实时获得激光光谱的技术。 在研究中,由M-Z干涉具形成的激光干涉条纹经CCD相机转换后以时间序列依次输出电信号,该时间序列的快速傅立叶变换用FPGA实现。论文依据告警系统响应时间和信噪比的要求,确定了探测器阵列的结构类型和有关参数;设计了CCD相机和FPGA的接口电路;编写了数据传输和存储模块。 在快速傅立叶变换的实现上,首先确定了采用基2按时间抽取的方法作为实现算法;应用型号为XC3S400的FPGA芯片,依靠ISE8.1软件开发平台,用硬件语言编写了精度为10位,序列长度为512点的快速傅里叶变换程序,并将所有程序成功下载到FPGA的配置芯片中。 此外,论文还设计了显示、电压转换、FPGA配置电路。最后,对设计的快速傅里叶变换模块进行了测试,将FPGA运算结果与理论计算结果进行了比较,结果表明FPGA计算结果达到应有的精度,运行速度可以满足激光光谱的实时探测要求。
上传时间: 2013-08-04
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在军事通信和民用通信的许多场合,都需要估计无线电信号的方向(DOA)。信号子空间方法是阵列测向方法中非常重要的一类。1979年Schmidt提出的 MUSIC算法是信号子空间方法的基础,具有高精度和高分辨的性能。但是由于算法的...
上传时间: 2013-07-17
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生物医学信号是源于一个生物系统的一类信号,像心音、脑电、生物序列和基因以及神经活动等,这些信号通常含有与生物系统生理和结构状态相关的信息,它们对这些系统状态的研究和诊断具有很大的价值。信号拾取、采集和处理的正...
上传时间: 2013-04-24
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生物医学信号是源于一个生物系统的一类信号,像心音、脑电、生物序列和基因以及神经活动等,这些信号通常含有与生物系统生理和结构状态相关的信息,它们对这些系统状态的研究和诊断具有很大的价值。信号拾取、采集和处理的正确与否直接影响到生物医学研究的准确性,如何有效地从强噪声背景中提取有用的生物医学信号是信号处理技术的重要问题。 设计自适应滤波器对带有工频干扰的生物医学信号进行滤波,从而消除工频干扰,获得最佳的滤波效果是本研究要解决的问题。生物医学信号具有信号弱、噪声强、频率范围较低、随机性强等特点。由于心电(electrocardiogram,ECG)信号的确定性、稳定性、规则性都比其他生物信号高,便于准确评估和检测滤波效果,本研究采用ECG信号作为原始的模板信号。 本研究将新的电子芯片技术与现代信号处理技术相结合,从过去单一的软件算法研究,转向软件与硬件结合,从而提高自适应速度和精度,而且可以使系统的开发周期缩短、成本降低、容易升级和变更。 采用现场可编程逻辑器件(Field Programmable Gate Array,FPGA)作为新的ECG快速提取算法的硬件载体,加快信号处理的速度。为了将ECG快速提取算法转换为常用的适合于FPGA芯片的定点数算法,研究中详细分析了定点数的量化效应对自适应噪声消除器的影响,以及对浮点数算法和定点数算法的复合自适应滤波器的各种参数的选择,如步长因子和字长选择。研究中以定点数算法中的步长因子和字长选择,作为FPGA设计的基础,利用串并结合的硬件结构实现自适应滤波器,并得到了预期的效果,准确提取改善后的ECG信号。 研究中,在MATLAB(Matrix Laboratry)软件的环境下模拟,选取带有50Hz工频干扰的不同信噪比的ECG原始信号,在浮点数情况下,原始信号通过采用最小均方LMS(LeastMean Squares)算法的浮点数自适应滤波器后,根据信噪比的改善和收敛速度,确定不同的最佳μ值,并在定点数情况下,在最佳μ值的情况下,原始信号通过采用LMs算法的定点数自适应滤波器后,根据信噪比的改善效果和采用硬件的经济性,确定最佳的定点数。并了解LMS算法中步长因子、定点数字长值对信号信噪比、收敛速度和硬件经济性的影响。从而得出针对含有工频干扰的不同信噪比的原始ECG,应该采用什么样的μ值和什么样的定点数才能对原始ECG的改善和以后的硬件实现取得最佳的效果,并根据所得到的数据和结果,在FPGA上实现自适应滤波器,使自适应滤波器能对带有工频干扰的ECG原始信号有最佳的滤波效果。
上传时间: 2013-04-24
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非电物理量(温度、压力、流量、速度等),须经传感器转换成模拟电信号(电压或电流),必须转换成数字量,才能在单片机中处理。
上传时间: 2013-10-29
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第一章 基 础 知 识由电阻、电容、电感等集中参数元件组成的电路称为集中电路。1.1 电路与电路模型1.2 电路分析的基本变量1.3 电阻元件和独立电源元件1.4 基尔霍夫定律1.5 受 控 源1.6 两类约束和KCL,KVL方程的独立性1.1 电路与电路模型1.电路2.电路的形式与功能 电路的功能基本上可以分成两大类。一类是用来实现电能的转换、传输和分配。电路的另一类功能则是在信息网络中,用来传递、储存、加工和处理各种电信号。 图1-2所示的是通信网的基本组成框图。通常把输入电路的信号称为激励,而把经过电路传输或处理后的信号称为响应。 3.电路模型与集中电路 构成电路的设备和器件统称为电路部件,常用的电路部件有电池、发电机、信号发生器、电阻器、电容器、电感线圈、变压器、晶体管及集成电路等。 基本的电路参数有3个,即电阻、电容和电感。 基本的集中参数元件有电阻元件、电感元件和电容元件,分别用图1-3(a),(b)和(c)来表示。
上传时间: 2013-10-20
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低电压差分信号(LVDS)是一种高速点到点应用通信标准。多点LVDS (M-LVDS)则是一种面向多点应用的类似标准。LVDS和M-LVDS均使用差分信号,通过这种双线式通信方法,接收器将根据两个互补电信号之间的电压差检测数据。这样能够极大地改善噪声抗扰度,并将噪声辐射降至最低。
上传时间: 2013-11-22
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中兴通讯硬件一部巨作-信号完整性 近年来,通讯技术、计算机技术的发展越来越快,高速数字电路在设计中的运用越来 越多,数字接入设备的交换能力已从百兆、千兆发展到几十千兆。高速数字电路设计对信 号完整性技术的需求越来越迫切。 在中、 大规模电子系统的设计中, 系统地综合运用信号完整性技术可以带来很多好处, 如缩短研发周期、降低产品成本、降低研发成本、提高产品性能、提高产品可靠性。 数字电路在具有逻辑电路功能的同时,也具有丰富的模拟特性,电路设计工程师需要 通过精确测定、或估算各种噪声的幅度及其时域变化,将电路抗干扰能力精确分配给各种 噪声,经过精心设计和权衡,控制总噪声不超过电路的抗干扰能力,保证产品性能的可靠 实现。 为了满足中兴上研一所的科研需要, 我们在去年和今年关于信号完整性技术合作的基 础上,克服时间紧、任务重的困难,编写了这份硬件设计培训系列教材的“信号完整性” 部分。由于我们的经验和知识所限,这部分教材肯定有不完善之处,欢迎广大读者和专家 批评指正。 本教材的对象是所内硬件设计工程师, 针对我所的实际情况, 选编了第一章——导论、 第二章——数字电路工作原理、第三章——传输线理论、第四章——直流供电系统设计, 相信会给大家带来益处。同时,也希望通过我们的不懈努力能消除大家在信号完整性方面 的烦脑。 在编写本教材的过程中,得到了沙国海、张亚东、沈煜、何广敏、钟建兔、刘辉、曹 俊等的指导和帮助,尤其在审稿时提出了很多建设性的意见,在此一并致谢!
上传时间: 2013-11-15
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采用电子电路对光伏电站环境参数进行检测,将采样得到的环境温度、组件温度和光辐照量转换成相应的电信号。利用单片机的实时控制和数据处理功能,完成系统对环境参数的检测,配置了485总线与上位机进行通信。充分考虑光辐照量测量的各种干扰,进行了温度校正和谱校正,确保测量的准确性,实现了基于光伏电池的低成本光伏电站环境参数检测系统。
上传时间: 2013-11-16
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