基于多相滤波结构的Zoom FFT及其FPGA实现

针对传统Zoom FFT算法运算量大、处理速度低的缺点,本文提出了一种适合于FPGA芯片实现Zoom FFT算法的结构,对这种结构进行了设计并用FPGA实现了该结构。在硬件实现时,改进了传统的多相滤波器的硬件实现方法,并将改进的多相滤波器和DDS技术应用到Zoom FFT的设计中。设计实例和硬件测试结果表明,这种结构与传统的Zoom FFT实现方法相比,占用FPGA资源少,处理速度快。     

FMCW雷达快速高精度测距算法

在FMCW雷达测距系统中,单纯采用FFT方法通过峰值点确定单频信号频率时,要想提高精度就必须增加采样点数,结果使得提高测量精度和降低计算量成为矛盾,限制了FMCW雷达在高精度实时测距方面的应用,本文提出一种将FFT与Chirpz相结合提高FMCW雷达测距精度的新算法,理论计算和在Matlab下仿真表明,此算法可显著提高计算效率和精度。     

高效复数流水线蝶形单元的FPGA实现

在实时信号处理系统的设计中,要求用尽量少的硬件资源实现高速的FFT蝶形运算,本文介绍了一种高效复数流水线蝶形单元的FPGA实现,该方法充分结合信号处理算法和EDA优化手段,从成本和速度两个方面折中考虑,在大大减少存储单元和提高速度的同时,不牺牲额外的硬件成本.其性能对于大点数FFT运算有明显的优势.     

变采样速率在电能质量监测系统中的应用

FFT算法(离散傅氏变换的快速算法)在电能质量检测和分析中应用最成熟,但在实际中由于硬件方面的原因,很难满足采样点数N为2的幂次方。传统方法提出通过"补零"的方式来满足这一条件,但当实际采样点数偏离条件较大时,"补零"的方式不再适用。针对这一问题,提出变采样速率的方式,并以DSP外扩A/D为核心的硬件设计的基础上,在采样电压和电流信号之后,采用先插值后抽取的方式,结合软件方法改变采样点数满足使用FFT算法的条件。该方法易于实现,且精度较高,可方便应用于三相系统和非三相系统,具有广泛的工程应用前景。通过Matlab仿真实验结果验证了该采样方法的可行性和有效性。     

一种频域相位差分测频算法

提出一种新的基于频域的相位差分法,能通过多次等比延时的FFT变换,得到多个时间点相位信息,再利用前后各时间点的相位关系来消除相位模糊的问题;定量分析了FFT计算点数和变换次数以及环境的信噪比3种因素,对测频性能的影响,并得出测量误差的理论表达式.通过大量仿真结果表明,该方法的测量精度受FFT的计算点数和环境信噪比影响较小,而受FFT变换次数影响较大;因此该算法不仅稳定性好、测量精度高、对环境的依赖很低,而且计算量较小、便于硬件实现.     

运用gold伪随机序列测量LTI系统的脉冲响应

优选m序列对或互逆特征m序列对相对移位进行模二加以后可以产生gold序列.gold序列优良的相关特性使它可以运用到相关法测量线性时不变(LTI)系统脉冲响应中.由于运用离散傅立叶变换直接计算所输入的gold序列和相应的输出信号的相关函数的效率不高,而且gold序列的长度是2N-1(N为自然数)在频率域也不能直接运用FFT算法计算输入输出序列的相关,本文引入一种基于FFT的快速算法,可以计算长度不等于2N的两个序列的互相关函数,使得该测量方法的实际应用成为可能.计算机仿真实验验证了gold序列测量方法的有效性和可行性.     

五点加权FFT介质损耗角测量算法的研究

电气设备绝缘介质损耗角(介损角)的实时检测,可以为设备的绝缘监测提供可靠依据。采用FFT算法进行介损角测量时,因非同步采样会造成频谱泄漏,从而影响介质损耗角的测量精度。笔者分析了FFT算法的频谱泄漏效应,在此基础上采用了5点加权FFT算法实现对介损角的检测。该算法对信号傅里叶变换后所得序列中5个点进行加权运算,从而减小了频谱泄漏误差,提高了介损角的测量精度。通过仿真给出了该算法在频率波动、3次谐波变化、采样频率变化、采样点数变化、直流分量变化、介损角理论值变化、初始相角变化及白噪声变化时计算所得介损角的变化情况,验证了该算法的有效性。     

电力谐波检测中基于FPGA的非基2FFT设计与实现

当数据采集系统每周波采样点数不等于2n时,为解决直接应用基2或基4 FFT算法进行谐波分析所产生的频谱泄露问题,提出了一种非基2FFT算法的硬件解决方案.方案以FPGA为硬件平台,综合采用Cooley-Tookey、Good-Thomas、Reader质数因子算法,以及流水线设计思想,实现了对输入数据的快速高精度FFT...     

配电变压器终端单元的数据采集与处理

介绍了基于MC56F8346混合控制器的配电变压器控制终端单元的数据采集和处理,给出了数据采集的基本原理和硬件实现、谐波分析的基本原理和采样数据处理的方法,分析了复序列FFT算法原理及其在本系统上的实现方法。     

基于移动FFT的框架断路器谐波分析方法

谐波是电力系统的一个固有问题,而且对电力系统设备的影响极大。本文基于移动FFT算法,提出一种应用于框架断路器内智能控制器上的谐波分析方法,从而降低了进行离散傅里叶变换的计算量,使得能够在嵌入式微处理器中实现对谐波的在线监测、且能够满足框架断路器中保护的快速性要求。     

A high‐speed MIMO FFT processor with full hardware utilization

The conventional way to design multi‐input‐multi‐output (MIMO) fast Fourier transform (FFT) processors for MIMO‐orthogonal frequency division multiplexing systems is to adopt a parallel architecture which uses as many single‐input‐single‐output FFT processors as the number of transmit/receive antennas. These MIMO FFT processors can provide high throughput, but they perform with low hardware utilization when there are not all input sequences available. In this paper, we propose a high‐speed MIMO FFT processor which can work efficiently with high throughput and full hardware utilization for variable 1 to 4 input sequences. Our MIMO FFT processor is designed by reordering and distributing data sequences to all data paths and is constructed by some novel modules. Being synthesized by using UMC 0.18‐μm process demonstrates that our 64‐point 4 × 4 FFT can achieve high throughput with full hardware utilization and perform correctly up to 62.25 MHz with low power consumption for variable 1 to 4 input sequences.     

基于FPGA的高速FFT处理器在电力谐波检测系统中的设计与实现

在电力谐波检测中,经常需要对谐波信号进行频谱分析,为实现谐波信号频谱数据的实时输出,探讨了基于FPGA的高速FFT处理器的设计与实现。该处理器模块采用按时间抽取基4算法,碟形运算单元采用CORDIC算法代替了复乘运算,减小了系统资源占用,同时采用双端口RAM存储结构进行同址运算,完成了整个单元的流水线操作,提高系统速度;整体基于VHDL语言进行模块化设计,经过信号仿真测试,当系统工作频率为100MHz时,完成1024点输入为16位定点复数的FFT运算仅需要51.3μs,仿真结果表明该处理器能够很好的高速电力谐波检测系统高速实时性要求。     

基于环形存储结构的非分段式FFT算法

常用的分段式FFT算法响应时间长,硬件资源要求高,而且在模式识别系统设计中分段式FFT算法容易丢失特征值,影响识别精度。针对连续语音识别（鼾声识别）系统设计中特征值的提取提出了一种基于环形存储结构的非分段式流水FFT算法,并在理论上证明了该算法的正确性,通过对实际语音识别系统的测试表明非分段式流水FFT算法不仅耗费的硬件资源比分段式FFT算法低,识别精度高,并且能够连续实时地工作,保证整个系统的实时性!     

基于FPGA的FIR滤波器FFT与DA算法的比较

本文利用FPGA实现了基于FFT算法与DA的FIR滤波器,在此基础上进行了规模和速度上的改进。通过MATLAB与MAX PLUSⅡ的联合仿真,验证了FPGA的实现方案是可行的和高效的。比较了两种算法在资源消耗以及速度方面各自的优越性。结果表明,采用基于DA蝶形处理器的并行FFT算法实现的64阶FIR滤波器使用了1869个LC,基于规模改进DA实现的同阶FIR滤波器使用了1428个LC,前者的使用资源多但速度优于后者。     

基于Prony算法-准同步序列的超低频介损测量方法

超低频介质损耗因数测量方法，由于测量信号频率低导致采样时间长，采集数据量大，且在非同步采样时，快速傅里叶变换存在频谱泄露和栅栏效应，影响对介质损耗因数的精确测量。为降低测量信号采样时间和采集数据量，以及非同步采样时频谱泄露和栅栏效应，提出一种基于Prony算法 准同步序列的超低频介损测量方法，利用Prony算法并结合据辨识方法，对采样电压信号的基波频率进行预估，通过Newton插值算法，实现对电压和电流信号的准同步插值重构，获得采样信号的准同步序列，由FFT及介损等效电路模型，对准同步序列进行求解，实现对超低频介质损耗因数的求取。在频率波动、谐波含量变化、介损角变化和不同信噪比的噪声下测量介质损耗因数。仿真结果表明，该方法在软件上实现了准同步采样，有效降低了栅栏效应和频谱泄露对介质损耗因数测量的影响，并且采样时间短，采集数据量少，测量精度高，适用于对超低频介质损耗因数的精确测量。     

基于分块转置的二维快速傅里叶变换的FPGA设计

离散二维快速傅里叶变换被广泛应用于数字图像处理，对工程领域具有重要意义。通常2D FFT使用行列分解计算，即先沿着行计算一维快速傅里叶变换，再沿列计算。由于现场可编程门阵列的数据传输带宽以及相关存储硬件的物理结构特性的限制，该方案不满足高分辨图像实时处理的需求。采用行FFT 转置 行FFT的方案，虽减少计算过程中直接内存访问控制器的等待时间且能提高2D FFT的计算效率，但目前矩阵转置实现有很大的局限性。传统的设计使用加载和存储指令来完成矩阵的换位。提出一种基于快速分块转置的2D FFT方案，通过搭建转置模块与四路并行1D FFT模块，充分利用FPGA片上资源以降低延时。实验基于Xilinx Kintex UltraScale FPGA，在相同的时钟频率以及并行条件下，对比不同的2D FFT计算方案。在实验误差范围内，本文提出的解决方案使计算效率提升约15倍。     

永磁直线同步电机超短反馈滑模控制研究

永磁直线同步电机矢量控制的速度环常采用PI控制。传统PI控制器在速度追踪时存在起动过程超调大、受到负载扰动时调节时间长等不足之处。为提高伺服性能,滑模控制被应用到伺服系统中,但其缺点是存在抖振问题。因此,提出一种基于内分泌激素调节的滑模控制方法,可以有效降低速度的超调量,缩短受到外部扰动时的调节时间。在MATLAB中搭建了系统的仿真模型,仿真结果表明其对速度和推力的控制效果显著,优于传统的PI控制和常规的滑模控制。     

基于NI PXI的超高速WLAN系统原型机研发

提出了一种IEEE 802.11ac超高速WLAN原型机的设计方案,并基于NI的PXI平台和LabVIEW图形化语言开发实现。系统在FPGA上实现了802.11ac物理层基带的编解码、（逆）流解析、调制解调、（逆）FFT、同步、信道估计均衡等模块,同时通过估计接收信号强度修正接收天线放大倍数实现自动增益控制（AGC）,从而实现自适应调制。最终联合PC上位机实现视频流实时传输。测试结果表明,系统接收信号误帧率低、传输速率高,能实现视频流的高速高质量传输,具有较好的可行性与应用性。     

融合轮廓特征的线激光点云的快速配准算法

点云配准是计算机三维视觉的研究热点。传统点云配准算法存在着配准时间长和配准成功率低的问题,针对上述问题,设计了融合轮廓特征的线激光点云配准算法。该算法通过搜索轮廓特征关键点,并将这些关键点用于配准迭代并计算配准结果,减少了迭代次数且对源点云和目标点云初始位置要求较低。实验对比了迭代最近点(ICP)算法、Fast ICP算法和改进的点云配准算法,实验结果表明改进的点云配准算法的配准效果明显改善,与ICP和Fast ICP算法相比,改进的点云配准算法在速度上分别提高了14倍和2倍,并且未出现配准失败的情况。