一种基于FPGA的高精度数字鉴相器

本文提出一种基于CIC滤波器和CORDIC算法的高精度数字鉴相器。本鉴相器通过两路正交本振信号分别与两路待测相信号相乘,使用CIC滤波器的滤除乘积中的高频信号,最后通过CORDIC算法计算出相位差。上述方法适于FPGA实现,Alteral公司的FGPA有丰富的乘法器资源,并且可以通过增加数据位宽度和使用流水线来实现鉴相器的高精度性和高速度性。通过modelsim和matlab的联合功能仿真,在加入一路35dB的高斯白噪声的信号中进行30次测量最大误差小于0.0032 rad。     

CORDIC算法在软件无线电中的应用

数字下变频技术是软件无线电的关键技术之一，其主要功能是把信号搬移到更低的频率上，将宽带高速数据流信号转变成窄带低速数据流信号，以便实时信号处理．研究了一种产生正弦和余弦而无需大量查询表的方法——CORDIC算法（坐标旋转数字计算）．此算法的优点在于它不但替代了巨大的查询表，而且4个乘法器也不需要了，这是由于CORDIC算法可以用于实现复数的复相位旋转．这种方法能有效提高信号处理效率，减小硬件设计的代价，并通过仿真证明该方法的高效性．     

基于CORDIC算法的通用调制器的FPGA设计与实现

介绍了CORDIC算法的基本原理,利用计算正弦值的CORDIC算法设计了通用调制器。使用MATLAB/Simulink、DSPBuilder和Quartus II进行系统模型的搭建和波形仿真实现,结果表明CORDIC算法可以减少硬件复杂度和芯片面积,并验证了本文提出的通用调制器方案是可行的。     

低复杂度的改进型CORDIC优化算法研究

CORDIC算法在电子、通信领域有着广泛的应用.传统CORDIC算法需要通过乘法器和查找表才能实现多种超越函数的计算,这会导致硬件电路实现复杂,运算速度降低,此外它能够计算的角度范围也有限.针对传统CORDIC算法的缺陷,提出一种改进型CORDIC优化算法,它不需要模校正因子和查找表,只需通过简单的移位和加减运算就能实现多种超越函数的计算,从而能够减少硬件资源,提高运算性能,并通过区域变换使得该算法能够适用于所有的旋转角度.误差分析表明该算法具有很小的误差.     

MLP神经网络定点计算及误差分析

通过Matlab仿真实现了MLP(multilayer perceptron)神经网络的硬件定点计算,其中用CORDIC算法实现神经元激活函数(tanh)的计算.分析了计算误差与MLP网络各个部分有限字长的关系,特别是双曲正切型激活函数的误差与CORDIC迭代时输入数据有限字长、中间数据保护位位数以及迭代次数之间的关系,为MLP神经网络计算的硬件算法流程和数据位字长的选择做必要准备.     

实对称矩阵特征值分解高速并行算法的FPGA实现

针对MUSIC(Multiple Signal Classification,多重信号分类)算法中的信号子空间和噪声子空间分离的硬件实现实时性需要,对矩阵特征值分解的Jacobi算法进行了并行改进,采用脉动阵列结构在FPGA(Field Programmable Gate Array)上高速并行实现了对数据协方差矩阵的特征值分解。采用矢量模式CORDIC算法和旋转模式CORDIC算法实现脉动阵列结构的细胞单元。系统字长选用16 bit定点数,采用硬件描述语言VHDL进行描述,在Altera公司的EP2S60中实现。整个特征值分解模块消耗24 372个FPGA中基本逻辑单元(LE),系统最高工作频率145 MHz,完成一次特征值分解的最低耗时为14.82μs。通过理论分析和实验验证,该实现方法精度高、速度快,大大提高了MUSIC算法的实时性,扩大了MUSIC算法的应用范围。     

CORDIC算法的优化及实现

为提高坐标旋转数字计算(CORDIC)算法的精度并降低硬件资源消耗,对CORDIC算法收敛性以及旋转序列的选取进行了研究.针对圆周系统下CORDIC算法的角度覆盖范围、硬件资源和运算精度等问题提出了进一步的优化措施.利用经过优化后的CORDIC算法,在FPGA中实现了流水线结构的正余弦函数和反正切函数,并把运算精度与硬件资源消耗与Xilinx IP核进行了比较.比较结果表明该优化算法在提高运算精度的同时能够有效降低硬件资源消耗.      

CORDIC在基于FPGA的神经网络设计中的应用

在基于FPGA的神经网络设计中,提出一种采用直接坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法计算神经元激励函数ex的方法,依靠移位和求和能够实现快速、精确的指数函数计算,较查表法和间接CORDIC算法既节省了大量片内资源,又提高了计算速度和精度.利用Xilinx公司ISE开发工具进行仿真实验,结果表明直接CORDIC算法的计算速度是间接CORDIC算法的14倍,证明了该算法计算指数函数的快速性与精确性.     

基于CORDIC算法的直接数字频率合成器

在传统的直接频率合成器（DDS）中，相位到幅度的转化是通过相位码寻址只读存储器（ROM）来实现的。随着微电子技术的进步，用实时计算来代替ROM查找表已成为可能。文章讨论了应用CORDIC算法计算正弦值时旋转方向的确定方法以及CORDIC算法在DDS中的应用，为基于可编程器件设计DDS系统提供了有益的参考。     

现代雷达中的高速FFT设计

针对FFT专用处理器无法满足现代雷达高速实时信号处理的要求,提出了四种高速FFT的设计方案。方案在分析比较各种FFT算法的基础上,兼顾速度、资源和复杂度三个方面,选用基4算法,利用CORDIC算法产生旋转因子,点数和字长均可灵活配置,工程可实现性强。设计方案的性能分析和硬件实现验证了设计方案的有效性,适应现代雷达的不同处理要求。     

产生高斯随机序列的新方法

提出了在计算机上产生高斯随机序列的新方法，改进与扩展了通用随机数发生软件的质量与功能．首先，对产生正态分布随机数的Marsaglia-Bray传统方法进行了改进，并用以产生具有良好高斯分布的随机序列；然后，在均方误差最小的准则下，应用双随机交换最小化方法对高斯分布的随机序列进行白色化处理．应用该文提出的方法产生的两个标准高斯随机序列分别具有良好的宽带和窄带白色性能，从而扩展了通用随机数发生软件的功能．     

基于最大信息熵的小波图像去噪算法研究

去噪算法在图像处理的过程中占有极其重要的地位。为了对含有高斯白噪声和脉冲噪声的图像进行去噪,在Donoho提出的小波阈值去噪算法的基础上,提出一种基于最大信息熵的小波去噪算法,根据最大信息熵的理论确定了改进型阈值和改进型加权阈值函数中的加权因子。仿真结果表明,该算法能够同时抑制高斯白噪声和脉冲噪声,可以更好地保留图像的边缘细节,与Donoho提出的小波阈值去噪算法的去噪效果相比,具有更好的去噪性能。     

基于改进型中值滤波算法的图像去噪

去噪算法在图像处理中占有极其重要的地位。为了对含有高斯白噪声和脉冲噪声的图像进行去噪,在小波软阈值去噪算法的基础上,提出一种基于噪声个数判断的改进型中值滤波算法。仿真结果表明,该算法能够同时抑制高斯白噪声和脉冲噪声,可以更好地保留图像的边缘细节,与小波软阈值算法、小波硬阈值算法、中值滤波算法相比,具有更好的去噪性能。     

Research of multi-channel impulse noise detection algorithms based on template

Attenuating the undesired audio noise generated by impulse noise,such as shot and scream of brakes,is specially useful for real-time audio recording of TV or broadcasting live report.On the basis of impulse noise detection algorithms based on template,this paper improves the method of establishing the template by using multiple microphones to pick up noise corrupted signals and impulse noises in the environment.The universal of thresholds is found and a detection algorithm with slope as the characteristic is proposed by comparing a variety of feature extraction algorithms.The proposed algorithm gets a significant improvement in testing speed and accuracy,which means it is suitable for real-time processing of audio signals.     

射频成像GIF技术的瞄准点选择算法

为提高射频成像制导引信一体化(GIF)技术起爆控制精度,提出精确的目标瞄准点实时判别算法. 本算法首先进行雷达图像统计学建模,设计三峰值Gauss函数对图像进行直方图规定化处理,以改变灰度值分布,削弱相干斑噪声的影响;然后利用统计排序滤波器滤波,并采用Ostu方法进行阈值处理,结合形态学方法得到目标轮廓;根据图形学中凸包的概念,计算凸多边形质心即为目标瞄准点. 理论分析和仿真结果表明,本算法时间复杂度低,可精确确定瞄准点,为提高射频成像制导引信一体化起爆控制精度及引战配合效能提供了新途径.      

带钢表面检测中压缩感知图像去噪方法

带钢表面图像中存在高斯噪声、椒盐噪声,以及信号的稀疏性问题,为此研究一种压缩感知图像去噪方法,建立基于分段正则化OMP算法的图像去噪模型,经过边裂、孔洞、辊印三种典型缺陷图像去噪处理的仿真实验和对比分析,结果表明在信号稀疏度未知的情况下仍然能够有效可靠地重构信号,保证全局优化的同时提高了算法的运算速度;特别是峰值信噪比(PSNR)值较高,可以有效的滤除噪声污染,改善图像质量,并能满足图像实时处理要求。     

Shearlet域基于非局部均值的地震信号去噪

由于采集环境及仪器性能的限制,采集的地震信号中含有较强的随机噪声,对后续的处理和解释带来很大困难.多尺度几何分析近年来受到关注,在Shearlet变换域中引入非局部均值(NLM,non-local mean algorithm)算法对地震信号进行去噪,该算法首先对地震信号进行非下采样Shearlet变换,对近似服从广义高斯分布的Shearlet系数进行主成分分析(PCA,principal component analysis),然后采用非局部均值处理Shearlet系数,最后对新的Shearlet系数进行Shearlet反变换,得到去噪之后的地震信号.实验结果表明,文中算法在低噪声情况下能够获得优于非局部均值算法的去噪效果,对地震信号去噪具有可行性.     

鲁棒Hausdorff距离在SAR/惯性组合导航图像匹配中的应用研究

分析了适用于SAR景象匹配辅助导航系统的图像匹配算法的特点 ,提出了一种新型Hausdorff距离的鲁棒型图像匹配算法 .首先分析了传统的Hausdorff距离算法的不足 ,然后引入了一种能有效消除高斯噪声影响的新算法 .同时针对此算法图像匹配时全局搜索的不足 ,提出了扫描终止法技术 ,以有效解决图像匹配实时性的问题 .针对高斯噪声的大小对图像匹配的影响进行了仿真实验 .仿真结果表明 ,新图像匹配算法能大大提高合成孔径雷达图像的匹配精度和实时性 ,对组合导航系统的精度提高有重要的意义 ,是一种行之有效的方法 .     

基于CORDIC矩阵奇异值分解的FPGA实现

在矩阵的奇异值分解(singular value decomposition,SVD)过程中,随着矩阵维数的增加,SVD的计算量呈指数型增长,从而降低了算法运行的实时性。针对这个问题,基于Hestenes-Jacobi数值计算方法,提出了一种改进的基于坐标旋转数字计算机(coordinate rotation digital computer,CORDIC)的逻辑设计,该逻辑设计采用并行的全流水线设计思想,能够提高Jacobi平面旋转变换的运行速度,进而加快任意维矩阵奇异值分解的计算速度。分析了基于Hestenes-Jacobi方法的SVD的数值计算过程,介绍了CORDIC算法的基本原理,并具体说明了基于CORDIC算法的Jacobi平面旋转模块的设计,利用Verilog语言实现设计并验证,在现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)上运行该逻辑设计单元,与Matlab软件的运行结果进行对比。实验测试结果表明,该结构能够减少计算时间,适应高速数据处理的要求。     

非高斯噪声下的参数自适应高斯混合CQKF算法

研究非高斯噪声环境下的高斯混合滤波方法,进行纯方位跟踪系统的目标跟踪。利用改进的参数自适应方法,调整位移参数的大小,从而修正了高斯混合模型,提出了在非高斯噪声下的参数自适应高斯混合CQKF算法;基于非高斯噪声下的离散系统模型,分析了高斯混合CQKF算法中建模过程的局限性,并结合初值优化方法,提出了利用参数自适应方法修正高斯混合滤波模型的方法,从而克服了高斯混合滤波的局限性,提高了滤波精度。仿真实验表明在非高斯噪声下参数自适应高斯混合CQKF算法比原算法有更高的滤波精度。