基于W5300的多通道模拟信号源的设计与实现

为产生飞行器测试所需的多种模拟信号:3路RS422信号、8路RS485信号、7路个数频率均可调的脉冲信号、以及6路多种带电指令,设计了基于以太网技术的高速模拟信号源;信号源由FPGA实现中央逻辑控制,采用统一的数字通信协议,通过以太网接口芯片W5300与上位机完成速率达40Mbps的通信,实现了多路模拟信号的高速远程传输;试验表明,该系统可靠性高、通用性强,能够高效全面地完成对飞行器的各项功能测试,满足项目需要。     

基于FPGA的DTMF信号的产生与检测

文章以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,设计并实现了双音多频信号(DTMF)的产生与检测,DTMF信号的产生是在FPGA内部将两个不同频率的正弦波形合成一个双频数字信号,通过D/A转换器变为模拟信号输出。DTMF信号的检测以Goertzel算法为核心,计算出8个频点的幅值,通过比较大小判断出相应的电话号码。经过工程测试,该设计能够达到DTMF信号的产生与检测要求,结果表明,将DTMF编解码算法集成于FPGA系统中,使DTMF信号系统变得简单灵活,充分发挥了FPGA的优势。     

基于FPGA的微传感器信号采集系统

为实现对微传感器输出的模拟信号进行实时采集和显示,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的微传感器信号采集系统。系统由FPGA,24位高精度模/数转换芯片ADS1256和上位机构成。系统采用FPGA作为核心控制器,利用Verilog语言,对FPGA的普通I/O口进行编程,模拟串行外设接口(SPI)总线规范的信号时序,完成ADS1256的读写操作控制。通过RS—232串口通信将采集到的数据送入由Visual C++开发平台编写的上位机中,最终实现微传感器输出模拟信号的实时采集、显示和数据保存等功能。通过采集标准直流电压信号进行测试,测得采样误差小于0. 03%。     

基于PID神经网络控制微信号发生装置

高压电网中电子式互感器输出信号一般为毫伏级模拟信号,在高压保护、测量装置研发试验中需要能够提供高精度微小信号的继电保护测试仪.文中介绍了一种基于PID神经元网络负反馈控制技术和FPGA控制高精度串行DA转换输出精准微小信号的系统设计方案,分析了装置为提供高稳定度小信号所采用的新方法,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)技术的16位并行数字信号串行输出控制模块.系统通过嵌入微控制器的正弦波形产生算法和自适应PID控制算法输出高拟合离散正弦波数字信号.由FPGA控制输出的各路离散信号经串口DA转换、滤波后输出的模拟电压信号稳定可靠、频带宽、动态特性良好.该测试仪输出的小信号电压变化比差测量值满足0.2级电子式互感器准确度的要求.     

被动声纳目标建模及实时仿真

通过分析舰船辐射噪声的水声特性,提出了工程上应用的舰船辐射噪声连续谱和线谱的数学模型,仿真得到了期望的舰船辐射噪声信号.利用通用的硬件资源和底层控制软件,开发了实时仿真软件,实时输出舰船辐射噪声的模拟信号,经有源信号衰减板衰减为微弱模拟信号.实验证明,得到的微弱模拟信号很好地再现了典型舰船辐射噪声的水声特性,作为被动声呐实时仿真的信号源,可用于半实物仿真及系统测试.     

基于PCI-E总线的高速多通道信号发生器设计

针对现代水声定位系统性能检测需求,设计了一种基于PCI-E总线的高速多通道信号发生器;利用PC机LABVIEW软件生成不同的电模拟信号,通过PCI-E总线板卡输出到信号发生板,实现信号高速稳定传输;以FPGA为核心控制器,利用PCI9054桥芯片实现本地总线转换,经过DA逻辑控制以及多通道模拟电路调理,最终完成多通道信号波形输出;经测试系统功能稳定,达到了指标要求;该设计结构简单,可扩展性强,具有广阔的应用前景,目前已成功应用于某水声定位系统实验室功能检测.     

基于FPGA的CCD低噪声测量系统设计

为了提高电荷耦合器件(CCD)一维尺度无接触测量系统的精度和集成度,设计了以现场可编程门阵列(FPGA)器件为核心的测量系统。对CCD输出信号进行低通滤波和相关双采样技术处理,降低了CCD信号噪声。模拟信号转换为12位数字信号后,传输至FPGA内嵌的FIFO中,提高了系统的集成度和稳定性。使用Verilog HDL语言对驱动时序发生器进行了硬件描述,并通过夫琅禾费单缝衍射实验来验证系统的可靠性和精度,实验表明:该系统稳定,精度达到0.82%。     

基于SOPC的高速数据采集系统

本文研究并实现了基于SOPC的高速数据采集系统,前端利用高速A/D将模拟信号转换成两路的数字信号交叉输出,应用乒乓操作的方式分别将每一路数字信号再交叉写入两路并行FIFO缓冲器,缓冲器中的数据经过重组后存储到RAM中,由NIOS II软核处理器对数据进行处理和显示.     

基于ARM和FPGA的旋转叶片振动信号仿真系统设计

设计了一种脉冲信号发生器,作为高速旋转叶片振动测量系统中的测试环节,实时模拟现场光纤传感器产生的多路脉冲信号,用以测试和验证上位机软件算法的可靠性.对旋转叶片进行数学建模,提取影响叶片振动的相关参数,计算出各传感器脉冲信号产生的时间;实现了基于ARM和FPGA的硬件方案,使用ARM进行外设的控制,使用FPGA进行主要运算和脉冲信号的输出.将该设备应用于叶片振动测量系统,能够产生准确的脉冲信号,完全满足系统高速、高精度的要求,通过自带键盘或串口输入参数,该设备具有足够的可调范围,且同时做到便携性.     

基于FPGA的声呐信号数字预处理机的设计

介绍了一种基于单片FPGA的声呐信号数字预处理机设计方案。系统可以对30路换能器输出的模拟信号进行同步采样,采样数据在FPGA中依次进行正交解调、FIR滤波、波束形成等声呐信号预处理计算,减轻了上位机计算任务,解决了多阵元声呐设备中数据采集速度和数据处理速度难以匹配的瓶颈。     

基于滑动窗实时小波降噪的扩张状态观测器及自抗扰控制EI北大核心CSCD

自抗扰控制技术应用已日渐成熟,但当系统中存在高频非平稳噪声信号时,线性自抗扰控制(LADRC)存在难以选取合适的观测器带宽的问题:当带宽较小时,线性扩张状态观测器(LESO)难以实现对总扰动的实时观测,会造成时滞;当带宽较大时,LESO又会放大噪声对系统的影响,从而造成总扰动观测失真.为了解决这一问题,将小波降噪环节加入LADRC中,通过设计基于滑动窗实时小波降噪的LESO,对含噪输出信号进行实时降噪.使用Simulink搭建系统模型,分别在输出信号中加入高斯白噪声或谐波等不同类型的高频非平稳噪声进行仿真实验,并将所提方法与滑动平均法进行对比,结果验证了所提方法的有效性.     

Evaluate time delay from sensor's data by trend similarity search

Time delay estimation is a general issue in both signal processing and process control fields. Neither offline step impulse response-based methods nor least squares methods in control field estimate time delay directly from the real running data. Although the methods for signal processing directly evaluate the delay from signals, such as correlation calculation, coherence analysis and least mean square methods, they are mainly suitable for two signals only different at a time delay part and an attenuation factor. In this article, an estimation method is proposed which is directly based on the real running input and output data of a control plant. The input and output signals of a plant show raw monotony from each other in many cases. According to this feature, we estimate the delay by comparing the trend of two signals. Furthermore, it is extended to an adaptive method for estimating piecewise time-varying delay by sliding window and forgetting factor. The experiments on real plant show the good performances of our methods. The simulation experiments demonstrate that our basic method performs better than CCF or coherence analysis for the nonlinear plant and the adaptive one performs better than least mean square methods for the signals with transfer function except time delay.     

基于DM642 DSP的网络化数据采集与编程实现

随着数字信号处理器性能的不断提高和网络技术的飞速发展,将采集到的数据通过网络实时传递给需要的用户已成为可能。提出了一种基于DSP的网络化数据采集系统设计方案。利用DM642芯片的多通道缓冲串口（McBSP）和EDMA控制器实现数据采集和搬移,为保证采集数据的完整,EDMA通道采用ping—pong缓冲技术以实现不间断地接收数据源的输出信号。基于实时性考虑,本系统采用UDP数据报传输协议,将数据通过EMAC和RJ-45端口发送至网络。这种方式实现简单、干扰少、传输距离可扩展,可使网络中的用户实时共享采集到的数据。     

基于小波-互相关算法的地层钻探诊断

钻探工程中需要依据钻头钻进不同地层产生的振动信号信息,实时判断钻头钻进目标层的时刻。时域波形图和传统的时域互相关在低信噪比时无法有效提取钻头进入不同地层的时延信息。提出了小波-互相关算法,将参考信号和待测信号分别进行小波变换后再进行频域互相关,提取待测信号相对于参考信号的时延信息,进而实时判断钻头钻进目标层的时刻。仿真和试验均表明：小波-互相关算法与传统的时域互相关相比,能实时地提取钻头钻进不同地层的时延信息,具有更好的时间定位和抑噪能力。     

双平行梁谷物流量传感器振动噪声消除方法

为消除振动噪声对谷物流量传感器的影响,设计了双平行梁结构的冲量式流量传感器并搭建了相应的流量传感器试验台,通过实时测量试验台的粮箱质量为流量传感器标定提供实际流量数据。分别提取了参考平行梁和测量平行梁输出信号中的谷物冲击谐波信号,然后以处理后的参考平行梁信号来自适应对消测量平行梁信号中的机身振动噪声。试验结果表明,在试验台处于最大振动条件下,流量传感器最大相对误差小于1.6%,显示了振动噪声消除方法的有效性。     

自相似背景流量模型下的CBR流延迟抖动分析

实时业务是网络中快速增长的业务类型,但网络中需要传送多种业务的混合流量。实时 业务的性能取决于分组延迟抖动。过大的分组延迟抖动将导致语音的中断,画面的停顿和跳跃。延 迟抖动主要是背景流量在边缘路由器的干扰引起的。以往的延迟抖动分析都是假设背景流量为泊松 过程,研究表明这种假设已经不符合当前网络流量的特性。本文将对自相似背景流量下的CBR流的 延迟抖动进行分析,给出其分布函数,并以仿真结果验证其与泊松流量对CBR流的不同影响。     

Alpha-stable modeling of noise and robust time-delay estimation inthe presence of impulsive noise

A new representation of audio noise signals is proposed, based on symmetric α-stable (SαS) distributions in order to better model the outliers that exist in real signals. This representation addresses a shortcoming of the Gaussian model, namely, the fact that it is not well suited for describing signals with impulsive behavior. The α-stable and Gaussian methods are used to model measured noise signals. It is demonstrated that the α-stable distribution, which has heavier tails than the Gaussian distribution, gives a much better approximation to real-world audio signals. The significance of these results is shown by considering the time delay estimation (TDE) problem for source localization in teleimmersion applications. In order to achieve robust sound source localization, a novel time delay estimation approach is proposed. It is based on fractional lower order statistics (FLOS), which mitigate the effects of heavy-tailed noise. An improvement in TDE performance is demonstrated using FLOS that is up to a factor of four better than what can be achieved with second-order statistics     

Adaptive Output Feedback based Output Tracking Control for a Time‐Delay System with a PFC

This output tracking control system for time‐delay systems with a parallel feedforward compensator (PFC). It has been clarified that one can design an adaptive output tracking control system for systems with almost strictly positive real (ASPR) properties. However, the robust stability for non‐ASPR time‐delay systems with a PFC introduced for making the resulting augmented system ASPR has not been analyzed. In this paper, it will be clarified that one can design a stable adaptive output tracking control system for time‐delay systems with a PFC, even if the resulting augmented system is not exactly ASPR.