基于FPGA的二维FFT算法在LFMCW雷达信号处理中的应用

线性调频连续波( LFMCW)检测运动目标存在一定难度,利用二维FFT处理技术对目标回波信号相位信息进行提取,可有效抑制固定杂波,实现对运动目标的检测。介绍了线性调频连续波( LFMCW)雷达信号进行多普勒处理的原理以及利用单片FPGA实现多普勒测速雷达信号处理的过程,详细说明了数据的缓存、实数序列FFT的快速算法以及希尔伯特变换等步骤的FPGA实现,最后测试结果表明二维FFT算法能很好的提取出目标的距离和速度。     

变采样率技术在电磁波流速测量中的应用研究

介绍了基于电磁波的水流速度测量的基本原理一多普勒效应,分析了不同采样频率对多普勒频率分辨率、测量精度、最大可测速度以及系统实时性的影响,指出单一采样频率无法满足测量系统对测量精度、量程和嵌入式系统实时性的要求,从而提出将变采样率技术应用在测量系统中。在理论研究和仿真分析完整数倍抽取、整数倍内插和有理数倍变采样率算法之后...     

基于TMS320F28335的雷达测速系统的设计

为了改善雷达测速仪触发相机的反应时间,提高测速精度,设计了一种以DSP芯片TMS320F28335为核心的雷达测速系统,通过DSP采集雷达信号,对车辆运动产生的多普勒频率进行复数傅里叶变换并进行频谱分析,利用目标相关算法自动检测超速目标,发送目标超速状态信息和及时的触发信号,触发图片采集设备抓拍到有效的图片。实验结果分析,触发相机反应时间大约90 ms,测速精度小于1 km/h。     

外差探测激光多普勒雷达系统性能研究

外差探测激光多普勒雷达由于具有测速精度高和可辨别速度方向等优点而广泛应用于测风、流体测速以及着陆导航等方面。对外差激光多普勒雷达的测速原理、误差来源和系统噪声进行了分析,并给出了系统的信噪比和探测精度的仿真结果。搭建了全光纤外差探测激光多普勒系统。用研制的高精度运动目标模拟器开展了相关测速实验。实验结果表明,速度测量精度优于6.7 cm/s,而且与速度大小基本无关,这与仿真分析结果相一致。     

基于MCA的FMCW交通雷达信息处理

针对调频连续波(FMCW)交通监测雷达车辆目标速度测量和长度估计问题,建立了基于逆合成孔径雷达( ISAR)原理的雷达回波数学模型,分析了待测量目标运动速度与多普勒参数的内在关系,采用基于最大对比度算法(MCA)的多普勒调频斜率的估计方法,能有效提高雷达的车辆监测效能,仿真数据分析以及实测数据的结果均验证了算法的有效性.实验结果表明,最大对比度算法可以准确地估计出移动目标的移动速度并能提供车辆长度信息,为交通监控提供了新的途径和方法.     

毫米波超近程LFMCW雷达运动目标参数估计

毫米波超近程线性调频连续波(LFMCW)雷达运动目标参数估计新方法,可以在加速度运动目标环境中有效估计出目标的加速度、速度和距离参数。该方法能够对加速度运动目标多普勒信号进行加速度补偿,解决目标多普勒频谱畸变现象和LFMCW雷达固有的距离速度耦合现象,达到改善加速度运动目标的检测性能和提高参数估计精度目的,且算法稳健,运算量小。算法通过仿真分析,评估了加速度运动补偿前后的效果,证明了算法的有效性。该方法可用于针对毫米波超近程LFMCW雷达信号处理快速、准确的参数估计。     

基于IMM-UKF的航天测控雷达机动目标跟踪

航天测控中雷达的测量值具有较大的随机误差,用雷达的测量值直接解算运载火箭的外弹道跟踪精度较低。提出基于IMM-UKF的雷达机动目标跟踪方法,适应了航天发射任务中运载火箭在不同时段具有不同机动特性条件下对机动目标稳定精确跟踪的需要。仿真结果表明和利用雷达测量值直接解算目标弹道的方法以及采用单一运动模型的UKF滤波方法相比,IMM-UKF算法具有更高的外弹道跟踪精度,并且算法的收敛速度满足航天测控外弹道跟踪的实时性要求。     

雷达信号处理中大数据量FFT的实现研究

根据毫米波雷达信号处理实时性以及大宽带的需求,此次研究使用TMS320C6678多核DSP(TI公司)设计的雷达信号处理系统(DSP+FPGA)可以对大数据量进行多核FFT算法,MATLAB仿真等,同时对FFT算法的精度进行了验证,对大数据量FFT的实现过程给出了相关结论。通过对FFT算法的精度、计算量进行验证与分析有利于为雷达信号处理提供一定的依据,同时说明处理雷达信号大数据量方面多核DSP发挥了关键性作用。     

脉冲激光雷达的改进

本专利详细叙述了一个探测运动目标并测量目标速度的光雷达系统。在一般的电磁探测系统中,装置选取运动目标并测定目标速度都是基于探测接收信号和发射信号之间的频率差,由于目标相对于雷达有位移,故利用“多普勒”效应来实现,这就是多普勒雷达。这种工作在高频或微波段的雷达的缺点是目标定位和测速精度受到限制,例如测速精度是10％数量级,角分辨率是1°数量级。若使用相干光源(如激光器)作为发射源,则可大大增加发射束的锐度和雷达的工作频率,从而明显地改进了测量精度。     

雷达高度表进行多普勒测速系统仿真

为了使雷达高度表在利用宽波束测高的同时增加测量飞行器自身速度的功能,达到一表多用的目的,提出了一种利用宽波束雷达信号进行多普勒测速的方法。采用对高度表的回波信号进行时域和频域相结合的处理方法,利用多普勒公式实现测速功能。通过建立测速仿真系统,对宽波束测速算法进行仿真,得到的测速误差小于1m/s,达到一般测速精度的要求。     

高速弹丸位置坐标自动测量系统设计

为了精确测量高速弹丸穿越光幕靶瞬间的位置坐标,设计一种基于FPGA加DSP的实时图像处理板卡,采用处理板卡与嵌入式软件算法相结合的方式组成高速弹丸位置坐标自动测量系统。该系统可以设置相机面阵和线阵工作,使测量前端自动互瞄、自动组成光幕靶,提高系统自动化程度。设计基于FPGA的SATA硬盘阵列控制方法,保证高速图像的实时记录和回放。利用FPGA实现的PCIe接口保证上位机与板卡数据交换和通信的实时性。实验结果表明,本系统能够自动完成测量前的准备工作,高速弹丸的捕获概率超过99%,以中心点为原点的200mm直径范围内的测量精度优于1mm。本系统能够满足高速弹丸位置坐标的测量需求,具有捕获率高、精度高、实时性好等特点,有很高的实用价值。     

基于FPGA的三维视频系统实时深度估计

深度估计是基于视频加深度图像的三维视频系统中前端预处理的核心技术,其主要技术难题包括准确性、实时处理和大分辨率深度图获取等。本文提出一种实时深度估计的硬件实现方案,主要解决处理速度问题,并兼顾了准确性和大分辨率问题。本方案采用单片FPGA实现深度估计,其中采用census变换与SAD(Sum of Absolute Differences)混合的算法进行逐点匹配得到稠密深度图。硬件设计充分利用FPGA的大规模并行能力,并采用流水线设计提高数据通路的数据吞吐量,提升整个设计的时钟频率。实验表明,所提出的方案可实现全高清(1 920×1 080)分辨率视频实时深度估计。为了支持大分辨率图像并能观测距离相机较近的物体深度,本文方案视差搜索范围可以达到240pixels,帧率最高可达69.6fps,达到了实时和高清的处理目的。     

激光多普勒测速雷达信号处理的FPGA实现

激光多普勒测速雷达信号处理由于数据量大、实时性强等特点,对信号处理单元的要求较高。现场可编程门阵列(FPGA)具有高速、并行性等优点,可以满足测速雷达的需求。介绍了利用单片FPGA实现激光多普勒测速雷达信号处理的过程,详细说明了数据的缓存、干扰频率的滤波、2倍降采样、快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)和脉冲累积等步骤的FPGA实现,最后分析了模块的性能并给出了测试结果。     

基于局部纹理特征的实时目标跟踪系统设计

为了有效、稳定、高速地跟踪目标,设计了一套高精度的目标跟踪算法和高性能的目标跟踪硬件系统。为了满足系统高精度跟踪的需要,在深入分析LBP算法优缺点的基础上,提出了一种基于LBP算法与差值匹配算法相结合的改进的纹理特征提取算法;为了满足系统对实时性跟踪的要求,结合算法特点,设计了一套基于高速DSP和FPGA的目标跟踪硬件系统。实验结果表明：改进算法的目标跟踪精度比传统跟踪算法提高很多,而且能够在20 ms内完成目标位置的计算。设计的系统已应用到实际工程中,且能满足目标跟踪系统对实时性、高精度、抗旋转等的要求。     

基于FPGA的高速实时FFT处理器设计

结合高速、实时快速傅里叶变换(FFT)的实际需求,在分析了基4、按频率抽取(DIF)FFT算法的基础上,采用多级串行的同步流水线结构,利用现场可编程门阵列(FPGA)完成1 024点、16位复数点、块浮点FFT.整个设计划分成多个功能模块,全部采用Verilog HDL描述,并在Virtex-Ⅱ器件上实现.结果表明,利用FPGA实现复杂的数字信号处理(DSP)算法是完全可行的.     

基于FPGA的大时宽带宽积频域脉压设计

主要介绍基于Altera公司FPGA器件的高速实时FFT运算单元实现及频率域脉冲压缩处理的设计方法。在分析基8、按频率抽取FFT算法的基础上,采用多级同步流水线结构,利用现场可编程门阵列(FPGA)完成最大4 096点块浮点FFT。整个设计划分成多个功能模块,采用VHDL描述语言,并在Stratix器件上实现。结果表明,利用FPGA实现复杂的数字信号处理(DSP)算法是完全可行的。     

多模复合末制导图像处理系统设计与实现

在末制导图像处理系统中,单模系统会带来匹配精度不够、容易受干扰等问题,采用多模系统进行融合决策,是提高跟踪定位精度和抗干扰能力的更优选择。本文基于多DSP和FPGA,提出采用接口管理和图像匹配分开的分布式管理架构,设计实现了可兼容光学、射频模式的多模复合末制导图像处理系统,系统具有高实时性、可重构性和通用性强的特点。同时,在设计的系统平台上,采用适合各模式的FPGA预处理算法完成图像实时预处理,采用SIFT特征匹配算法完成实时并行匹配运算。实验表明,本文设计的末制导图像处理系统及SIFT特征匹配算法,在光学和射频模式下都达到了实时处理的要求;复合末制导处理系统的匹配精度,要优于单模末制导图像处理系统的匹配精度。     

基于AD14060的FPGA+多DSP可重构信息处理机设计

研究了一种基于AD14060采用FPGA 多DSP的可重构高速实时信息处理系统,详细分析了多DSP主处理板、多DSP扩展板和系统显示模块的系统结构和工作原理。把FPGA和DSP二者的优点结合起来,兼顾速度和灵活性,有较强的通用性。特点是:易于模块化设计,易于系统扩展,从而提高算法并行化效率。实验结果表明:该系统开发周期短,易于维护,适合实时信号处理,得到了满意的图像处理效果。     

基于FPGA的夏克-哈特曼探测器实时波前处理机

夏克-哈特曼波前传感器是目前自适应光学系统中应用最为广泛的实时波前探测器.本文针对具有高分辨、高帧速、大规模子孔径数的夏克-哈特曼传感器,根据其波前处理计算量和实时性的要求,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA,field-programmable gate array)的实时波前处理机结构及波前斜率计算方法.该方...     

顺序形态图像处理器的硬件实现

该文在阐述了灰度图像顺序形态变换的基础上,介绍了顺序形态变换硬件实现的图像处理系统。该系统采用DSP+FPGA的框架结构,利用FPGA的可重构特性将其中一片FPGA作为协处理器可以实现不同的图像处理功能。文中将软硬件实现的顺序形态图像处理图片在处理效果和速度两个方面作了比较。算法在FPGA芯片上的高速实现特征使数学形态学在图像实时处理领域的应用成为可能。