基于小波变换算法的数字信号处理在FPGA中的实现

传统中人们对数字信号的处理,特别是在硬件中对数字信号的处理,大都利用傅里叶变换,傅里叶变换在处理信号上有其自己的优点,但随着科技的快速发展,信号处理对处理算法需求越来越多,而傅里叶变换自身的缺点越来越大,远远满足不了现代信号处理领域的需求,而近些年来,小波变换以其独特的优势得到越来越多研究者的重视,其对数字信号的处理克服了傅里叶变换只能在单一的频域上对信号处理而抛弃了信号时域的信息的缺点,从信号时域和频域上对信号进行多尺度、多分辨率分析,尤其对非平稳信号的处理效果非常明显,大大推动了现代数字信号处理领域的发展。本文在小波变换理论的基础上,探讨其对数字信号处理在FPGA上的卖现。     

应用FPGA和小波变换提取局部放电信号

小波变换是抑制局部放电中强干扰信号的有效工具,然而其巨大的计算量制约了它在局部放电在线监测中的现场应用。FPGA(Fielded Programmable Gate Array)器件兼具并行、串行的工作方式,有较高的并行计算能力,在现场数字信号处理领域具有较高的实时性。在分析了局部放电信号和白噪声的特点后,提出折衷小波包硬阈值变换算法。根据该算法,以DSP Builder为平台,模块化地设计出基于FPGA的流水线结构。从模拟现场信号中提取局部放电信号的实验结果表明系统可行。实际局部放电现场信号的处理结果表明,系统能较好的提取局部放电信号,同时满足了的实时性要求,在变压器的局部放电信号在线检测等领域具有一定的工程应用价值。     

基于小波变换的图像数据压缩

针对图像数据在二维小波变换后多辨率塔形结构的小波系数的特点,提出了适应数据特点的处理技术和压缩方法。大幅度地降低了图像数据间的冗余度,取得了较好的压缩效果。     

多级二维整数小波变换的FPGA实现研究

为了满足整数小波变换实时应用的需要,研究了整数小波变换的FPGA实现问题。相对于DSP等传统实现方式,用FPGA实现整数小波变换具有处理速度快,可重新配置硬件,易于修改移植等优点。论文首先描述了二维（5,3）整数小波变换的算法,接着阐述了一种多级二维（5,3）整数小波变换的FPGA实现结构,最后给出了硬件资源消耗、最大时钟频率和功能测试结果等FPGA实现结果。为了提高系统的处理速度,降低系统的资源消耗,本设计采用了参数可配置、共享一维小波变换单元等方法进行结构优化。实验结果证明了本设计结构的有效性,逻辑功能的正确性,修改移植方便,具有良好的应用价值。     

基于小波包变换的电力系统谐波分析

谐波是影响电能质量的重要因素,谐波对电力系统和用电设备产生严重危害和影响.分别利用小波变换和小波包变换对电力系统的谐波进行分析,仿真结果表明两者都能准确地将谐波信号中的基波分离出来.小波包变换能同时分离多个谐波分量,比小波变换可以分解出更丰富的频率信息,为更好地分析和抑制谐波提供了可靠依据.     

基于FPGA的实时小波消噪技术在多余物自动检测系统中的应用

针对微粒碰撞噪声多余物自动检测系统采用软件实现小波消噪过程,存在数据量大、运算时间长、检测效率低下等问题,本文提出采用FPGA实现小波消噪算法,在数据采集的过程中完成小波消噪,以提高数据处理的实时性。在深入理解小波变换理论及Mallat快速算法的基础上,通过改进研制PCI总线数据采集卡,利用Matlab和Quartus II软件平台,设计实现了基于FPGA的小波消噪算法。实验测试表明,该算法得到的消噪效果较为理性,达到了实时小波消噪的目的。     

基于FPGA的浮点FIR滤波器设计

针对定点FIR滤波器的精度和稳定性不高,且高阶FIR滤波器资源开销大的弊端,在FPGA上提出和设计了一种基于浮点运算的FIR滤波器。采用该浮点FIR滤波器,不仅能有效的降低因定点FIR滤波器权系数量化所引入的误差,同时还不会增加额外的硬件开销。在解调国内某型激光陀螺信号时,该滤波器取得了不俗的表现,同时该滤波器具有可移植性强,应用灵活等特点。     

基于小波变换的虚拟信号测试分析仪的设计

结合一个虚拟信号测试分析仪的设计开发，介绍了仪器的总结结构和功能，系统软件模块的实现方法，重点阐述了小波变换用于信号分析处理模块的设计思想及方法。     

基于小波变换检测谐波的新方法

首次将小波变换应用于电力系统皮检测，通过对含有谐波的电流信号进行正交小波分解，分析了电流信号的各个尺度上的分解结果。利用多分辨的概念，将低频段上的结果看作不含谐波的基波分量。     

基于FPGA的分布式算法FIR滤波器设计

FIR滤波器具有许多优点,是数字信号处理系统中基本的元件。本文比较了目前FIR滤波器硬件实现的几种方法,详细研究了基于FPGA、采用分布式算法实现FIR滤波器的原理和方法,设计了一个32阶线性相位FIR滤波器,并用VHDL语言对其进行了描述。此滤波器采用串行加法器将数据进行预相加,从而将滤波器的规模减半。其主要部分——乘累加单元,采用LUT查找表结构,将乘法运算转换为查表操作,提升处理速度。最后进行了硬件仿真,结果证明,这一方法是可行且高效的。     

基于小波包变换和神经网络的逆变器故障诊断

本文提出了一种基于小波包变换和神经网络的PWM逆变器故障诊断方法。利用小波包分解的分频特性对逆变器机侧电流信号进行小波包分解,求得故障特征频率相应子频带的信号能量值,将此作为神经网络的输入,通过对神经网络的训练,确定网络参数,对故障数据的分析,达到故障诊断的目的。仿真结果表明该方法的有效性。     

FIR滤波器FPGA实现

针对高速数字信号处理的要求,给出用现场可编程门阵列(FPGA)实现有限冲击响应(FIR)滤波器的方案.讨论使用FPGA实现固定系数FIR滤波器的三种方法,即查表法、分布式运算法和典型带符号数(CSD码)法,并比较其优缺点,最后使用CSD码方法设计实现一个FIR低通滤波器.     

Prediction of System Marginal Prices by Wavelet Transform and Neural Networks

The electricity supply industry is being restructured worldwide into a competitive market structure in which electricity is produced by generators, transmitted by transmission companies, and distributed by suppliers according to new trading agreements. In this market, System Marginal Price (SMP) plays a very important role. Obviously, an accurate prediction wouldbenefit all market participants involved. In this paper, through comparing the characteristics of the SMP and the load, a novel method based on wavelet transform and neural networks is proposed and tested by the UK pool data.     

快速离散傅里叶变换算法研究与FPGA实现

提出了适合于OFDM的离散傅里叶变换的快速硬件实现算法,并对算法进行了FPGA实现。采用并行处理结构,有效的提高了计算速度,整个系统处理时间达到2.6μs。为了减少乘法器资源,进行了简化运算,对于每一点输入数据,由4N次乘法运算减少到N/2次乘法运算。因此,此算法实现时间很短,没有延时,降低了资源消耗,硬件实现简单。     

小波变换在三相不对称系统谐波检测中的应用

针对小波变换在三相不对称系统的谐波检测中无法分离出系统中的基波负序信号的局限性,提出了一种基于周期交错的小波MALLAT多分辨率分解的测量方法,它根据三相相电流在3/2变换后的正余弦特性,利用1/4个工频周期交错滤除基波信号中的负序成分,再利用小波多分辨率分析提取基波正序信号。在详细介绍了该周期交错算法的原理、流程及计算公式后以TMS320LF2407数字信号处理器为核心建立了验证该算法的实验系统。实验结果表明,该周期交错-小波变换算法可以克服单纯小波频带划分的局限性,有效地检测出三相不对称系统中的基波正序及负序电流分离,从而计算出总的有害电流。     

基于FPGA的滑动离散傅立叶变换的实现

介绍了滑动离散傅立叶变换的特性及基本原理,给出了其详细的表达式,使用Vemlog HDL语言与System Generator软件相结合完成了滑动离散傅立叶变换的设计与实现,并通过Modelsim仿真与硬件实验验证了其在数字信号处理方面的有效性及快速性。     

基于FPGA的数字幅频均衡器设计

研制了以FPGA为核心的数字幅频均衡器,在较宽的频带内校正了因传输系统不理想引起的信号幅度及相位失真。系统使用带阻滤波网络模拟信号的传输系统,利用Filter Solutions软件合理设定网络中元器件的参数,并得出其幅频特性。依据该特性,推导出与之匹配的均衡器参数,结合MATLAB软件的仿真分析结果,在FPGA中调用实现FIR滤波算法的IP核,对失真信号进行均衡处理。该均衡器具有实时性强、采样率高、动态范围大、稳定性高、通用性好等优点,可以实现对传输系统的理想均衡。     

Harmonic indices assessment by Wavelet Transform

In this paper, Total Harmonic Distortion (THD) and K-Factor based on Discrete Wavelet Transform (DWT) are inspected. A flexible THD based on DWT is proposed and the way of using Wavelet Transform, sampling frequency, suitable wavelet functions, and time interval to assess the signal are investigated. In addition, the effects of harmonics order, phase degrees, and transient on the indices are shown. The DWT-based indices are used to study some real waveforms and their advantages over Fast Fourier Transform (FFT) based indices are presented.As a case study, some of the system indices are utilized to compare the values of DWT with FFT indices in a typical distribution network in Tehran. In addition to the common system indices for this purpose, some new system indices based on K-Factor are proposed. At the end, the diversity of the DWT and FFT indices values are depicted.