电阻抗成像中高速高精度数字相敏检波器设计

电阻抗成像对测量系统的精度和速度都有较高要求,为此研制了基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的数字相敏检波器(digital phase-sensitive detector,DPSD)用于电阻抗成像的数据测量.在分析DPSD原理的基础上,推导出信噪比与采样点数和采样分辨率的关系.给出了测量系统的实现方案,提出了基于直接数字频率合成(direct digitalsynthesis,DDS)技术的模数转换器(analog-to-digital converter,ADC)时钟设计方法.采用高速多通道ADC芯片,辅以低抖动ADC时钟电路,最终由FPGA实现实时DPSD算法.实验测试结果显示,测量准确度可达0.03%,系统信噪比可达85dB.琼脂模型成像实验证明其性能可以较好地满足电阻抗成像的要求.     

基于多通道窄带滤波阵列的微型多光谱成像仪

设计出一种基于多通道窄带滤波阵列的微型多光谱成像仪.系统根据推帚式成像光谱仪的原理进行设计,采用多通道窄带滤波阵列在后光学系统进行分光,利用高精度载物台驱动实验目标进行推扫成像,选用USB总线作为数据采集的微机接口.整个系统由宽光谱光源、普通光学镜头、分光滤波片、面阵CCD成像装置、载物台自动装置以及数据采集和控制模块等几部分组成.系统的光谱范围从760 nm到900 nm,共16个波段,光谱分辨率＜10 nm.系统具有同时获取不同波长光谱信息、结构紧凑、成本低、可靠性强和小型化等优点;不仅能够提供目标在近红外的单波段光谱图像,而且能够获得图像中任意像素的光谱曲线,实现光谱技术和成像技术的结合.     

多通道数据采集与处理系统在深水网箱鱼群监测中的应用

深水网箱中的鱼群安全是深水网箱养殖发展中的一个重要问题.提出了一种采用多波束水声换能器(8波束)分区扫描深水网箱对网箱中鱼群分布状态进行实时监测的新方法,设计了一个基于先入先出技术(FIFO)和虚拟仪器技术(LabVIEW)的多通道数据采集、传输和处理系统,实现了深水网箱鱼群实时监测系统中8个通道回波信号的并行采集和实时处理、深水网箱海上养殖现场与陆地岸站之间的无线数据传输及终端显示等功能.海上现场试验结果表明:系统性能稳定,多通道数据采集与处理系统实时性强、操作使用方便,通过无线数据传输在岸站能实时监测到深水网箱内的鱼群分布和网衣状态,在推广深水网箱养殖安全配套设施上具有广泛的应用前景.     

基于FPGA的合成孔径超声成像波束合成设计

合成孔径超声成像,因其可以利用少量超声传感器得到高分辨率及高对比度超声图像而成为现代数字医学超声成像常采用的方法.传统合成孔径方法的复杂性限制了实时成像系统的成像速度.对比传统的定制目标区域及非均匀采样的成像方法,利用高速数字电路设计出了应用于多阵元合成孔径超声成像系统的均匀采样波束合成算法,并利用现场可编程门阵列(FPGA)技术进行硬件实现.使用Altera公司的CycloneⅡ系列EP2C8Q208C8芯片,利用同步动态随机存储器(SDRAM)存储回波数据,数据经延时叠加及加权处理后通过USB送入PC端成像.系统测试结果表明:采用流水线结构及并行数字电路,FPGA可以在高速时钟下完成合成孔径超声成像的波束合成算法,结果精确高效,可以运用于实时成像系统.     

机载合成孔径雷达实时成像处理系统研究

为了实现对机载合成孔径雷达(SAR)数据的实时成像处理,提出了一种基于数据划分的机载合成孔径雷达实时成像处理系统的硬件平台结构,分析了它的优点和约束规则.根据机载SAR距离多普勒(RD)成像算法,提出了基于数据处理粒度的SAR成像处理实时性的分析方法,并对机载SAR实时成像处理系统进行了分析.给出了实时成像处理机的实现,并用实测数据的实时成像结果验证了理论分析的正确性.     

基于DSP的超声测试系统

在全新设计的基于数字信号处理器的超声测试系统当中,应用了一种新型的数字信号处理构架.这一构架的关键技术是一套基于提升原理的小波包算法,它确保了系统具有优越的实时性能.本文还特别地将联合时频分析技术融合到这一算法构架当中,以用于特征提取.这一构架对于单通道、多通道超声测试系统以及相控阵超声成像系统都具有良好的实用性.     

高速多通道CCD信号并行处理系统

为解决目前很多高速CCD(Charge Coupled Device)应用系统数据输出路数多,数据率高的问题,提出一种并行处理高速多通道CCD信号的系统架构,阐述了该系统的架构组成和实现方案,并对设计要点进行了分析.该系统采用FPGA(Filed Programmble Gate Array),时分复用,LVDS(Low Voltage Differential Signal)和SCSI(Small Computer System Interface)存储等技术.研究结果表明,该设计具有较好的稳定性,灵活性和通用性等,并已成功应用于某8通道高速TDICCD(Time Delay Integration Charge Couple Device)成像系统的设计中,数据率高达1.28 Gbit/s.     

远程监控系统在城市瞭望中的应用体会

正城市远程视频监控系统主要用于对城市中大范围多目标搜索、识别和定位。通过智能分析,可以实时发现可疑目标(如火灾、群体事件等)并自动告警,可对指定目标进行跟踪,形成实时视频和态势情报。系统组合采用多功能百万高清激光热成像夜视集成系统(大倍数变焦镜头)、红外热成像、智能     

星载合成孔径雷达实时快视成像系统

给出了一种基于多数字信号处理(DSP)并行处理技术的星载合成孔径雷达(SAR)快视成像系统设计,比较了多种星载SAR成像算法.针对某星载SAR参数提出了优化的实时算法流程,系统实现了对L波段星载SAR距离向1/4降分辨率和方位向四视实时成像处理.通过仿真和实测数据,分析和验证了系统成像结果.     

Windows2000设备驱动程序的设计与开发

在分析Windows设备驱动模型(WDM)的基本结构、设计和开发等基本问题的基础上，采用WDM技术设计开发了体外反搏辅助循环装置的软件系统．该系统在临床实验中运行稳定，实现了实时、高速、多通道I／O设备驱动，较好地满足了系统(用户)对I／O设备的管理。     

新型多通道并行宽带数字雷达侦察接收机设计

针对现代雷达侦察接收机对ADC高采样率要求的难题,给出一种新的信号采集系统方案。利用多个低速率ADC并行采样,通过自适应波束形成算法对信号的频谱进行恢复,从而获取完整的信号频域信息。根据雷达侦察接收机的实际工作条件以及对实时性要求,对频谱恢复算法进行了性能优化和参数计算,并对算法进行了仿真。算法仿真结果和雷达信号处理机硬件测试结果表明,能够有效地提高侦察接收机的带宽,并且得到较好的频谱分析结果,能够广泛的应用于宽带数字雷达侦察接收机系统中。     

基于FPGA的多路视频实时处理系统

针对传统多路视频监控系统控制不灵活,处理速度慢,系统无法对各路视频信号进行视频算法等问题,介绍了一种采用FPGA设计多路视频实时处理和显示的系统方案. 通过使用单片FPGA硬件方式实现多路视频的采集、格式转化、视频缓存、视频算法处理、视频拼接和显示,并可以进行多路视频与其中任意一路视频切换显示和处理,同时系统支持对每一路视频进行不同的算法处理. 该方案利用FPGA的并行处理能力,可以实时处理和显示4路视频,帧频达到了15帧/秒,每一路视频信号的处理时间不超过4 ms. 该方案具有低成本、低功耗、实时性好、扩展性强等特点,适用于目前常用的视频监控应用场景.     

机载聚束式SAR的实时成像算法

聚束式SAR适用于小场景成像,目前聚束式SAR的成像算法有很多,基于实际系统中实时性的要求,可采用S-RD算法来完成对目标的成像．由于成像区域较小,距离徙动的影响较小,成像算法可分维处理．在距离维,采用去斜技术对回波进行处理,实现脉冲压缩;在方位维,用方位向匹配函数实现方位向聚焦,最后计算该算法的运算量．试验结果表明：该算法步骤简单,运算量小,可被应用于实际系统中完成对目标的实时成像．     

基于流水线构架的多通道全并行数据采集系统

本文介绍了一种多通道全并行实时数据采集系统的设计原理。该系统中的每个采集通道由信号调理、A/D转换器和异步双口RAM组成,采用USB作为数据上传接口,使用复杂可编程逻辑阵列CPLD作为控制核心,将数据采集、缓冲及上传模块组织成流水线的构架。各个模块并行同步执行,从而保证采样数据的连续性,并使整个系统高速运行。实际测试显示该系统具有很好的稳定性和可靠性。     

基于蚁群算法的信道分配优化模型与仿真

借由对蜂窝系统的分析,建立了一个固定信道分配的数学模型。在基本蚁群算法的基础上,改进了转移策略和信息素更新策略,提高了收敛速度并有效防止局部最优。在单一信道问题中,得到各种(K1,K2)约束的最优循环分配方案;且约束为(K,K)的图例,总能通过1 iK这7个不同信道,分配出可无限延伸的最佳方案。而以21小区费城问题为实例的多信道分配,也得到较好的结果。通过实际图例给出的性能仿真结果, 节约了过多的频率资源占用和计算时间。     

基于周期估计群路QPSK信号全数字化整体解调时大频差校正算法

提出了一种在多路信号数字化解调时将对大频差的直接估计转换成对一个已知序列的周期估计的算法,该算法可以将实际解调中存在的用现有算法较难解决的大频差问题用一个较为简单的算法估计出来并进行校正。其特点是算法简单,计算量较小,特别适用于多路QPSK信号的数字化解调;仿真结果表明该算法是可行的。     

合成孔径雷达定点CS算法量化噪声分析

为了实现星载合成孔径雷达(synthetic apertureradar,SAR)成像处理器小型化和实时信号处理,该文重点研究定点运算和有限字长存储引入的量化噪声。根据chirpscaling (CS)成像算法,建立了CS算法定点运算的量化误差模型,分析了处理流程中的量化噪声,推导了系统输出噪信比与系统字长、FFT长度等参数之间的关系。采用不同系统字长对Radarsat-I数据成像,图像质量分析与所述理论一致,结果表明:通过计算处理流程的噪信比,可实现定点SAR成像处理器系统字长等关键参数的设计。     

FIR-RD快视算法方位向二维频谱匹配流程的改进

为了实现星载SAR快视处理的实时性,根据星载SAR数据FIR-RD快视成像算法的特点,分析了距离徙动校正对方位向匹配的影响.针对快视成像最耗时的方位向匹配流程,根据方位向匹配矩阵参考函数的特点,提出了方位向二维匹配处理的改进方法.实验结果表明,运算量降为优化前运算量的1/10,实现了快视系统的实时处理.