傅里叶变换光谱仪非渐变相位误差的校正方法

研究了相位误差起伏性较大、不满足随波数缓慢变化时的干涉型傅里叶变换光谱仪谱线相位误差的校正方法,根据实序列傅里叶变换的性质和离散傅里叶变换的性质,将过零单边干涉图采样数据和短双边干涉图采样数据分别作为复数序列的实部和虚部,组成一组复数序列,对此复数序列进行一次傅里叶变换,能够避免当相位误差起伏性较大时,对相位误差进行多项式拟合带来的较大误差,可以获得高精度的光谱。研究结果表明,当相位误差不能满足随波数缓慢变换时,传统的Mertz乘积法不能校正此时的相位误差,而实验中提出的方法能够校正此类相位误差,并且获得理想的光谱曲线,可以广泛地应用到干涉型傅里叶变换光谱仪的光谱反演中。     

CORDIC算法在某瞬时测频中的应用

CORDIC算法是在许多角度计算方面有着广泛应用,通过考虑FPGA的结构、精度局限和速度要求,采用流水线技术（pipeline）,通过在FPGA上用CORDIC算法实现了瞬时测频大吞吐量数据的相位计算。     

基于CORDIC算法的Hough变换及其FPGA实现

为了既能提高Hough变换的计算速度,同时能保持精度以及不大的存储量,讨论了Hough变换和CORDIC算法各自的特点,论证了用CORDIC算法实现Hough变换的可行性。研究了采用流水线构架的CORDIC算法,提出了一种基于CORDIC混合基算法的特殊处理器来计算Hough变换,使迭代次数减少1/4,并可显著改善迭代的速度。这种方法占用资源面积比较小,并且结构规则简单,适合于FPGA设计实现,具有较高应用价值。     

基于FPGA静态傅里叶变换干涉系统的实时数据采集

针对静态傅里叶变换光谱仪中干涉条纹采集与处理对速度快的特殊要求,设计了用FPGA实现干涉图采集和光谱复原系统,通.过CCD采集静态傅里叶干涉条纹后,将数字灰度值输入到FPGA中,进行傅里叶变换(FFT)、取模、光谱标定等处理后得到入射光的光谱信息.光谱获取的算法主要由基2-FFT和光谱标定实现,光谱标定是通过在可探测波...     

傅里叶变换光谱仪准直性误差检测技术

克服准直性误差对傅里叶变换光谱仪光谱性能的影响是研制傅里叶变换光谱仪的难点,定镜动态校准技术是解决该问题的好方法,而准直性误差检测是实现动态校准技术的关键.介绍了一种基于相位检测的傅里叶变换光谱仪准直性误差检测装置,该装置采用相位检测法实时检测动镜倾斜角,并用FPGA实现了相位检测算法,具有实时性好、测量精度高的优点,为实现动态校准系统打下了基础.给出了实测的动镜动态倾角曲线.     

弹光调制干涉图的预处理及相位校正方法

弹光调制傅里叶变换干涉信号是高速、连续非线性变化。为了实现等时间采样干涉信号的准确光谱重建,有必要对弹光调制干涉信号的预处理技术和相位校正方法进行研究。为了从连续的干涉数据中获取一幅完整的干涉图,文中利用干涉图零光程差点的幅值最大特性,获取一幅完整的干涉图。同时,为了克服干涉图的非对称性,提出将改进的Mertz相位校正方法与非均匀快速傅里叶变换算法（NUFFT）相结合,提高重建光谱的速度和准确度。在实验中,通过仿真产生300 K红外黑体的非对称弹光调制干涉图,采用该数据处理方法提高了重建光谱的精度,并以大气窗口为被测对象,比较准确地重建了大气光谱曲线,实现了气体成分的定性分析。     

基于CORDIC算法的DDS的FPGA设计与优化

采用CORDIC算法计算三角函数值来实现DDS,可以减少存储资源,便于在FPGA中实现.通过对传统CORDIC算法流水结构的分析,提出了一种在迭代过程采用不同位宽的寄存器存储角度值和幅度值的优化方法,可以节省资源而不影响计算精度,并且在FPGA中实现了该方法.     

一种基于CORDIC算法的复乘模块设计及其FFT应用

FFT中复数乘法实现的一般做法是将旋转因子的值预先存放在指定的ROM内.这不仅占用大量的FPGA内部资源,也不利于变换速度和精度的提高.基于CORDIC算法,设计了一种能实时计算旋转因子值的高效复乘模块,在节约ROM资源的同时,兼顾速度与精度的需要,很好地解决了上述问题.理论论证和仿真结果均表明,该设计可行,具有一定的实际意义和应用前景.     

OFDM系统中同步算法的FPGA 实现

给出了一种用于 OFDM 系统中可同时完成帧起始位置估计和载波频偏估计／补偿的同步算法及其 FPGA 实现方法。采用量化的方法对该不需要额外同步序列的估计算法进行了改进,提高了载波频偏的估计精度,并在数字域进行了频偏校正。在硬件实现上,利用 CORDIC 算法能够有效计算三角函数的特点,把频偏估计和频偏校正过程中的反正切运算和角度旋转操作转化成加法和移位操作,实现了计算精度、运算速度和硬件资源利用三方面性能的兼顾。     

单边干涉数据光谱复原的关键问题分析

针对干涉式傅里叶变换光谱仪中干涉信号的单边过零采样和实时快速数据处理要求,该文对光谱复原中的实时数据处理关键问题进行分析。在实验中以迈克尔逊干涉仪为核心,以632.8nm的激光为参考光源,以3.5～5.0μm的大气窗口为被测对象,产生干涉图;通过HgCdTe点探测器对干涉图进行光电转换,获取干涉数据。基于Matlab软件对干涉数据进行预处理、最小采样数据点确定、切趾、相位校正、频谱标定等光谱复原中数据处理的关键技术和问题进行分析和仿真分析。实验表明,大气窗口的4 096点的干涉数据采用小双边干涉数据量为512点,所有干涉数据采用非对称三角切趾的Mertz法相位校正,傅里叶变换、线性标定后能快速复原目标光谱,且光谱分辨率达到4cm-1。     

基于折叠变换的CORDIC算法实现

在现代数字信号处理领域中,CORDIC算法是一种重要的数学计算方法。该算法采用一种迭代的方式,运算简便,被广泛应用于乘除法、开方以及一些三角函数运算当中。但CORDIC算法需要较高的迭代级数以保证运算精度,在进行FPGA实现时仍然会消耗较多的硬件逻辑资源。为进一步减少CORDIC算法实现时的资源消耗,设计并实现了一种基于折叠变换的CORDIC算法。相比传统的流水结构CORDIC算法,该折叠结构的CORDIC算法消耗的硬件资源大大减少。文中给出了这一方法的实现结构,并给出了仿真结果。     

基于CORDIC算法的复数除法器FPGA实现

在现代数字信号处理电路设计中,除法器有着广泛的应用。这里阐述一种复数除法器的设计思想和实现方法,引入CORDIC算法到复数的除法运算中,利用CORDIC旋转操作来代替乘、加法操作,然后采用双比特移位操作得到最终运算结果。经CORDIC旋转后数据最多只放大2位位宽,因此可以减少硬件实现中的器件迭代次数。经过FPGA验证结果表明,整个设计运算速度快、节省器件,并且计算精度高。     

基于FPGA的一种改进型三角超越函数CORDIC实现方式

CORDIC算法将复杂的算术运算转化为简单的加法和移位操作,然后逐步逼近结果。这种方法很好地兼顾了精度、速度,非常适合三角超越函数的硬件实现,但同时也带来硬件资源占用增加的问题。如何尽可能减少CORDIC算法带来的硬件资源占用增加,是利用CORDIC算法实现三角超越函数的关键。本文提出一种改进型三角超越函数CORDIC硬件实现方案,该方案中CORDIC算法IP核利用VHDL语言进行编写,IP核在Modelsim6.5g上通过功能仿真,并且在XUPV5-LX110T FPGA开发板上通过硬件测试,实验结果表明改进的方案可以有效减少CORDIC算法带来的硬件资源占用增加。     

FPGA implementation of high-performance,resource-efficient Radix-16 CORDIC rotator based FFT algorithm

The fast Fourier transform (FFT) is an algorithm widely used to compute the discrete Fourier transform (DFT) in real-time digital signal processing. High-performance with fewer resources is highly desirable for any real-time application. Our proposed work presents the implementation of the radix-2 decimation-in-frequency (R2DIF) FFT algorithm based on the modified feed-forward double-path delay commutator (DDC) architecture on FPGA device. Need for a complex multiplier to carry out the multiplication of complex twiddle factors and large memory to store the twiddle factors are the main concerns for FFT implementation. Propose work aims to address these issues. In this work, a high-performance radix-16 COordinate Rotational DIgital Computer (CORDIC) algorithm based rotator is proposed to carry out the complex twiddle factor multiplication. Further, CORDIC needs only rotational angles to carry out complex multiplication, which reduces the need for large memory to store the twiddle factors. To compute the total rotation for n-bit precision, our proposed radix-16 CORDIC algorithm takes n/4 iteration as compared to n iteration of the radix-2 CORDIC algorithm. Our proposed architecture of the radix-2 decimation-in-frequency (R2DIF) algorithm is implemented on a Virtex−7 series FPGA. Further, the detailed comparison is presented between our proposed FFT implementation and other recently proposed FFT implementations. Experimental results suggest that proposed implementation has less latency and hardware utilization as compared to recently proposed implementations.     

CORDIC算法在跟踪环中的应用与FPGA实现

主要介绍了CORDIC算法在跟踪环鉴别器中的应用,包括码跟踪环、锁频环和锁相环鉴别器,并进行了FPGA实现。在设计中,采用统一CORDIC算法优化方法减少硬件开销,用非流水方式在一个CORDIC运算基本单元中实现了码跟踪环、锁频环和锁相环三种鉴别器。同时对CORDIC运算的精度和位宽进行分析,在保证环路功能的情况下尽量减少硬件资源的使用。在Virtex5 lx220上测试使用了该鉴别器的GPS跟踪环,取得了满意的跟踪效果。     

CORDIC算法的FPGA与DSP实现的优劣分析

介绍了坐标旋转数字计算机（CORDIC）的算法原理,分析了算法中旋转迭代次数、操作数位宽与精度的关系,在现场可编程门阵列（FPGA）芯片和数字信号处理器（DSP）芯片上用全流水、高并行结构分别实现了旋转模式下的CORDIC算法,并将两者的精度、时间效率、空间效率的优劣进行比较。结果表明,DSP数值精度比FPGA高且设计更灵活,可移植性更强;而FPGA速度远远快于DSP,消耗硬件资源更少。     

CORDIC算法在跟踪环中的应用与FPGA实现

主要介绍了坐标旋转数字计算（CORDIC）算法在跟踪环鉴别器中的应用,包括码跟踪环、锁频环和锁相环鉴别器,并进行了FPGA实现。在设计中,采用统一CORDIC算法优化方法减少硬件开销,用非流水方式在一个CORDIC运算基本单元中实现了码跟踪环、锁频环和锁相环三种鉴别器。同时对CORDIC运算的精度和位宽进行分析,在保证环路功能的情况下尽量减少硬件资源的使用。在Virtex5lx220上测试使用了该鉴别器的GPS跟踪环,取得了满意的跟踪效果。     

流水线CORDIC算法的FPGA实现

坐标旋转计算机（CORDIC）算法可以将多种难以用硬件电路直接实现的复杂运算分解为统一的简单移位、加法运算,然后逐次逼近结果。这种方法很好地兼顾了精度、速度和硬件复杂度,因而在数字信号处理领域得到了广泛应用。首先简要介绍了CORDIC算法的原理,然后基于现场可编程门阵列（FPGA）实现了流水线结构的CORDIC算法,仿真结果表明,其输出误差很小,与理论值基本一致。     

高速高精度固定角度旋转CORDIC算法的设计与实现

固定角度旋转的CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法已经广泛的应用于高速数字信号处理、图像处理、机器人学等领域.针对固定角度旋转CORDIC算法在相位旋转过程中,存在数据吞吐率较高、占用硬件资源较多且资源消耗量大等缺点,提出了利用混合CORDIC算法,将角度旋转分为单向角度旋转和一次角度估计旋转两部分.本文根据欠阻尼理论,将固定角度旋转采用单向旋转CORDIC算法实现,减少了流水线的级数和迭代符号位的判决,然后通过对角度估计旋转的二进制表示,修正常数因子,再根据角度映射关系进行相关处理,完成高速高精度坐标旋转.最后在硬件平台上进行了仿真实验.实验结果表明,在误差范围一定的前提下,混合算法进一步的减少了迭代次数,并且资源消耗较低,提高了数据吞吐率.     

利用CORDIC算法计算平方根及其FPGA实现

平方根运算作为信号处理的一种基本数据运算,在工程项目中应用广泛,但是在FPGA中直接进行平方根运算较为复杂,需要研究其高效实现方法。当利用CORDIC算法进行双曲线方程求解时,可以高效地完成平方根运算。这里首先介绍了CORDIC算法的原理,迭代结构的实现流程,及其在平方根计算中的应用。设计了两种适合于FPGA实现的CORDIC算法平方根运算的结构,并行结构和位串行结构,比较了两种结构的优缺点,并给出仿真结果。