基于FPGA的远程实验系统硬件平台的设计与实现

实验教学作为实践育人体系的重要组成部分，是培养学生创新能力和实践能力的重要手段。针对当前计算机类硬件实验教学存在的实验平台体积庞大、实验地点固定且实验室共享化程度低的问题，提出了基于FPGA的远程实验系统硬件平台的设计。硬件平台使用FPGA搭建了底层结构，实现了FPGA的远程配置功能，支持丰富的实验内容。实验结果表明，该硬件平台支持实验程序的远程下载与远程调试。在教学中使用该硬件平台可以提供与线下体验相似的远程实验课程。     

一种实现π/4-DQPSK调制器的方法

该文提出了π/4-DQPSK调制器的总体设计方案,硬件方案包括芯片选型、外围电路的搭建等;软件设计方案包括各功能模块的设计,并采用VHDL语言实现了各模块的功能;最后通过仿真验证了设计的可行性和正确性,并在FPGA硬件平台上完成了设计与实现。这一基于FPGA的π/4-DQPSK调制器具有较大的实用价值。     

一种实现π/4-DQPSK调制器的方法

该文提出了π/4-DQPSK调制器的总体设计方案,硬件方案包括芯片选型、外围电路的搭建等;软件设计方案包括各功能模块的设计,并采用VHDL语言实现了各模块的功能;最后通过仿真验证了设计的可行性和正确性,并在FPGA硬件平台上完成了设计与实现。这一基于FPGA的π/4-DQPSK调制器具有较大的实用价值。     

基于Xilinx IP核的片上导航计算机设计

根据新的嵌入式系统开发理念,利用Xilinx Viirtex-Ⅱ Pro系列FPGA芯片内部的PowerPC硬核和逻辑资源设计了导航计算机的硬件平台,并编写了运行在该硬件平台上的软件程序.测试结果表明系统满足设计要求.     

基于FPGA的数字高清CMOS遥感成像技术

为得到高质量的数字高清遥感图像,设计了一种基于FPGA的CMOS遥感成像系统.首先阐述了以FPGA为主处理器的硬件平台结构,然后从模块化的角度详细介绍了如何用FPGA器件实现硬件系统的数字功能并得到高质量的遥感图像,这些内容主要包括主控制接口、传感器接口、图像预处理、DDR2控制、数字视频合成等模块.通过软件仿真和硬件测试,验证了设计方案的正确性和有效性.     

实现SOPC的嵌入式软硬件协同设计平台

对基于FPGA的SOPC软硬件协同设计方法进行了研究,在此基础上,详细设计了系统硬件平台,并对硬件平台的硬件系统进行了定制.本平台满足了从硬件系统定制,到操作系统配置均可以按照设计需求进行定制的特点.     

GNSS接收机中数据传输优化方法设计与应用?

对于基于FPGA＋DSP架构实现的、需要同时接收处理多系统多频点导航卫星信号的 GNSS接收机,随着跟踪通道数目成倍增长以及为提升抗多径等性能造成的每通道相关器数目的增加,FPGA和 DSP之间需要交互的相关值数据量也将成倍增加。本文在定制的FPGA＋DSP的硬件平台上,利用DSP芯片的 QDMA功能,消除了连续数据读取间隔的无效时间,并实现了卫星信号处理与相关值数据传输的并行化,显著降低了数据传输对 DSP处理时间的占用,使得在同样硬件平台上跟踪通道数由44个提高到96个,满足了项目设计的要求。     

基于传感网的PM2.5监测系统设计与实现

为提高G.SHDSL接口灵活性,降低接口实现和维护成本,通过分析研究ITU-T G.991.2 G.SHDSL推荐标准,结合FPGA强大的数字处理能力和可重配置能力,搭建了以FPGA和AFE1230模拟前端芯片为核心的硬件平台,并通过Xilinx ISE14.6开发套件在FPGA上进行软件编程,设计实现了基于FPGA的G.SHDSL接口。仿真实验结果表明,该接口功能实现正常,工作稳定,并允许用户通过修改程序代码和系统输入来实现对接口的动态配置和维护更新,有效地解决了传统G.SHDSL接口灵活性差和维护成本高的问题,并为其它信号接口系统的设计实现提供了有益的参考。     

可重构计算硬件平台的改进设计

针对现有可重构计算硬件平台配置时间长、灵活性受限的缺陷,提出一种改进设计。基于支持二维重构区域的Virtex-4现场可编程门阵列(FPGA)芯片,使重构模块放置更灵活、芯片面积利用率更高,通过将单片FPGA和外设集成在一块印刷电路板上,使系统的结构更紧凑,利用FPGA内嵌微处理器减轻通信和访存开销。调试结果表明,改进平台灵活性较高、功能和可扩展性更强。     

AVS全I帧视频编码器的FPGA实时实现

AVS视频编码标准是我国自主知识产权的信源编码标准。完成了AVS视频编码器在FPGA平台上的设计与实现。考虑硬件平台的结构特点,采用可重用设计和流水线设计对编码器进行优化,保证了流水线的高效运行以及硬件资源的最优利用。通过ISE软件仿真和Xilinx公司Vritex-4 pro平台验证,最高工作频率可达110 MHz,满足CIF分辨率下I帧在FPGA硬件平台的实时编码要求。     

小型集成三通道机抖激光陀螺数字式控制电路设计

针对军事和民用工程中亟待解决的捷联式机械抖动激光陀螺惯导的小型化、集成化和高精度问题,提出了一种以单块电路板实现对3个机械抖动激光陀螺进行数字式稳频控制、抖动控制、稳流控制、信号检测及脉冲计数的全功能小型机抖激光陀螺集成控制方案,设计了以DSP和FPGA为核心控制器的陀螺电路。试验结果表明,该集成控制电路能同时实现3路陀螺的自动控制,参数调整灵活方便,控制精确稳定,在实现小型化集成化的同时,提高了激光陀螺的输出精度,为捷联式机械抖动激光陀螺惯导的小型化、集成化和高精度奠定了基础,已在多个项目中获得工程应用,具有较高实用价值。     

基于FPGA的激光陀螺信号高速精确解调系统

利用FPGA的高度并行性和对时延的准确控制,设计对激光陀螺信号的高速、精确解调系统。该系统以XILINX FPGA为硬件核心,通过巧妙的时钟设计和高速高阶滤波设计,很好地实现了对陀螺信号精确鉴相、计数和高速滤波,并协调DSP的后续处理和上位机通信。通过对国产某激光陀螺进行测试发现,本系统解调后得到的陀螺角速度10S、100S的方差都明显优于现有系统的测试结果,系统响应时间也得到极大提高。     

一种新的光纤捷联罗经算法设计

光纤捷联罗经比较传统平台罗经具有维护性好、可靠性高等优点。不同于传统的平台罗经算法,设计了一种适合于光纤捷联罗经使用的捷联罗经算法。算法引入一种全新的惯性坐标系,并以重力在该坐标系的投影解算出地理坐标系的转动;陀螺输出解算载体坐标系的转动,进一步得到载体的姿态值。设计了利用FIR数字滤波器滤波获得惯性坐标系重力投影的方法。最后仿真验证了算法编排和理论分析的正确性。     

激光陀螺温度误差补偿方法研究

激光陀螺是捷联惯导系统的理想元件,并广泛应用于航空、航天、航海以及地面定位定向等方面;但是,激光陀螺对温度十分敏感,温度的变化会造成激光陀螺零偏的变化,最终影响捷联系统的初始对准和导航精度;所以当要求激光陀螺工作在高精度的场合时,必须采取必要的温度误差补偿措施;通过对激光陀螺进行大量的温度试验,分析了温度及温变速率对激光陀螺零偏的影响规律,提出了激光陀螺温度补偿模型;经试验验证,此模型能在一定程度上改善温度对激光陀螺精度的影响,为进一步提高激光陀螺的精度打下基础。     

激光陀螺捷联惯导系统中整周期采样的修正研究

在圆锥运动环境下,若抖动偏频激光陀螺采用整周期采样抖动解调方式,将会引起严重的捷联惯导姿态算法漂移误差。提出了在整周期采样电路上进行少许改动,就能作出有效改进的方法,并详细推导了线性外推修正的算法公式。仿真结果表明,当姿态更新采用等效旋转矢量二子样算法时,利用线性 抛物线外推修正的效果非常显著,它能有效抑制整周期采样造成的姿态算法漂移误差,达到与理想采样的漂移误差非常接近的程度。研究结果有利于拓展整周期采样的应用范围。     

抖动偏频激光陀螺整周期采样对捷联惯导姿态解算的影响

抖动偏频激光捷联惯导系统中,三个激光陀螺之间机械抖动频率一般互不相同.当陀螺输出采用整周期锁存方式时,导航计算机定时采样系统采集到的三个陀螺信号,隐含着陀螺输出的不同步,在捷联惯导解算中将产生姿态解算的不可交换误差,在圆锥运动环境下误差更加严重.介绍了整周期采样时陀螺输出的不同步现象,在圆锥运动条件下对不同步问题进行仿真,仿真结果表明不同步是引起姿态解算误差的主要因素,不同步误差远远超过同步采样条件下的姿态解算误差,因此在捷联惯导系统角运动剧烈时应当予以重视.     

机抖激光陀螺稳频控制技术的研究

激光陀螺的工作中心频率作为激光陀螺的工作计量基准,其频率的稳定性直接影响激光陀螺的测量精度。稳定激光陀螺工作中心频率最有效的方法是采用主动腔长补偿控制。在介绍了腔长控制原理和方法基础上,提出将激光陀螺输出光强信号进行交直流分量分离独立控制的方法,并给出系统的硬件设计框图,最后介绍了软件设计流程。测试结果表明漂移均方差在0.4°/h以内,满足系统的使用要求。     

激光捷联惯组标定系数误差校准方法研究

为校准激光陀螺捷联惯组标定系数误差,介绍了基于捷联惯组开环姿态和速度更新的解析算法.捷联开环更新的姿态误差和速度误差中包含一定的标定系数误差信息,通过转动试验和静止试验可以对标定结果进行评估.通过对开环导航系统误差方程的分析,可以得到刻度系数误差、安装误差的解析解.利用误差解析解可以实现对标定系数误差的校准.在双轴位置...     

基于数学平台的实时图像消旋系统

针对两轴光电经纬仪动基座跟踪目标时,视轴无法隔离载体扰动造成图像旋转现象,本文提出了一种基于数学平台的电子消旋方法,采用捷联式惯导系统+DSP+FPGA的硬件系统通过反向旋转和双线性插值对图像进行消旋和填充,完成视频恢复,该系统已成功应用于小型舰载经纬仪上,可完成720×576×24大小彩色视频图像的恢复,输出帧频25f/s,图像质量良好,系统输出误差小于1个象元。     

TMS320C6713B在船用捷联惯导系统中的应用

为了满足船用激光陀螺惯导系统的应用需要,设计基于DSP芯片TMS320C6713B和FPGA的导航计算机系统,FPGA实现对激光陀螺和加速度计输出信号的计数,完成DSP与外部的通信。该系统具有以TMS320C6713B为核心的单CPU结构,可以进行64位精度运算且运算速度快,能满足实时性要求。