激光雷达测风系统信号采集处理研究

为满足风场对风速测量的需求,研制了基于FPGA的激光雷达测风系统高速信号采集处理模块,负责对激光雷达回波信号采集、快速傅里叶变换(FFT)及频谱数据累加平均运算.将采集到的1024点回波数据通过流模式、块浮点结构FFT运算,分别得到单次频谱数据和1024次累加平均频谱数据,并利用数据传输模块可靠传输至上位机进行显示与分析.通过搭建工作波长为1550 nm的连续相干激光雷达测风系统,对信号采集处理模块进行指标测试和累加平均滤波算法验证.测试结果表明:该采集处理模块能够在100 MHz时钟下对回波信号实时采集处理,频谱分辨率达到97.66 kHz,将风速测量精度提升至7.57cm/s.     

基于高速相关采样的锁模激光回波实时检测

针对锁模激光器微弱回波信号探测的需求,提出了一种基于高速相关采样和在线实时并行累加处理算法相结合的方法,对传统的模拟取样积分方法进行了改进,可实现无参考信号条件下的实时数字累加检测。设计并实现了一套基于该方法的锁模激光器微弱回波信号检测原型系统,使用12 bit@900 MSPS模拟-数字转换芯片（ADC） ADS5409对经光电转换之后的锁模激光回波信号进行波形采样,并利用现场可编程逻辑门阵列（FPGA）芯片Kintex-7实现对ADC的控制及在线数据处理。系统测试结果表明,对于重复频率为8 MHz、平均功率为0.04 nW的锁模激光回波信号,通过在FPGA内进行16 000次脉冲波形精确累加,可实现信号的有效检出,且从波形采集完毕到输出检测结果的延时小于100 ns,达到了高度的实时性。经900次重复实验,检测效率达到100%,且无虚警情况发生。     

基于USB2．0的通用高频小信号采集分析系统的设计与实现

如何提取信号中微弱的高频部分,并对信号进行高频特性分析,是信号采集处理中的难题。本文介绍了一种基于AD变换器、USB2.0接口及FPGA的通用高频小信号采集分析系统,可对频率范围为100 kHz~30MHz,峰峰值为0.1~10mV的输入信号进行采集与分析。该系统运行稳定,有很好的可移植性,能用于多种微弱高频信号的采集与分析,目前已在传导性EMI噪声智能测试仪中得到了成功运用。     

光纤测温系统实时性及分辨率优化与应用

设计了基于拉曼光时域反射技术的船舶电缆分布式光纤测温系统.为了有效提高信号强度,系统硬件设计中改进了微弱光信号的探测及放大电路,并且基于FPGA+DSP高速数据处理模块来加快数据处理速度;针对拉曼反射信号信噪比低的特点,系统对采集信号采用数字累加平均与自适应阈值小波滤波相结合的去噪方法,在改善信噪比的同时缩短了测温时间.实验表明,设计系统测温距离达4 km,空间分辨率为1.5m,温度分辨率为0.1℃,系统响应时间为3.8s,满足设计要求,且综合指标优异.     

数字下变频与脉冲压缩系统的设计与实现

数字下变频与脉冲压缩一直是雷达信号处理中的关键技术之一。应用现场可编程门阵列(FPGA)的IP核技术,研究了一种基于FPGA的数字下变频与脉冲压缩系统的实时实现方法。首先提出了系统的整体结构,然后介绍了数字下变频模块、脉冲压缩模块及接口模块的设计方法。在单片FPGA上实现了对实际采集的中频Chirp信号进行8K点或2K点可变点数的数字下变频与脉冲压缩处理,通过与Matlab软件计算结果的对比,验证了FPGA实时计算的正确性。最后分析了系统的可实现性与实时性。     

浅谈基于FPGA的雷达信号处理系统设计及实现

提出一种基于DBF技术的某型导引头信号处理机设计方案,并具体分析了以某公司Virtex4SX55FPGA作为数字信号处理的核心器件,实现对6阵元阵列天线接收的回波信号进行实时采集和处理,对系统硬件和软件总体设计及基频信号产生模块、回波信号采集模块、控制信号产生模块和时钟电路模块的设计。     

基于FPGA的WIM压电式车辆动态称重信号采集系统的设计

为解决汽车动态称重系统中，实现多通道称重传感器信号采集的问题，设计了一款基于“FPGA”的WIM压电式车辆动态称重传感器的多通道高速数据采集系统，该数据采集系统可实现对多车道动态称重传感器信号的同步采集、存储、传输和处理。采用FPGA作为信号采集单元，带有2片2G的高速数据存储SDRAM模块用于多通道的数据存储；采用分辨率为16位，采样率为1Msps的AD采集模块，设计可实现最多16通道的信号采集。上位机系统中搭载嵌入式操作系统，用于完成动态称重的信号处理，其通过PCIe总线可实现与FPGA的数据传输。经过实验验证，该数据采集系统可同步实现16通道，车辆以最高120Km/H时速行驶通过压电式动态称重传感器的信号采集、存储和处理。     

基于FPGA的雷达信号处理方法探究

近年来,雷达在军用和民用领域都获得了巨大的发展。雷达信号处理系统是雷达的关键模块,对雷达定位精度起着决定性作用。FPGA以其众多的优点,在雷达信号处理系统中被广泛使用。本文探究FPGA在雷达信号采集方面的应用。     

基于FPGA的腔衰荡信号采集与处理系统设计

准确获取腔衰荡信号是腔衰荡光谱技术定量探测气体浓度的基础.针对腔衰荡信号的特征,设计了一种基于FPGA的腔衰荡信号采集与处理系统.系统以FPGA为主控制器,在触发信号激励下,通过FPGA硬件逻辑实现了腔衰荡信号的高速采集、多次采样结果的对应点累加平均和USB数据传输.测试表明,系统具有较好的准确度和稳定性(准确度在4‰范围内);实际应用于腔衰荡系统时,设计的采集系统与国外数据采集卡数据的一致性可达到99.4％.结果表明,该数据采集与处理系统可完全满足腔衰荡信号的采集要求.     

LabVIEW现场可编程门阵列模块数据采集系统仿真

现场可编程门阵列（FPGA）~数据采集、信号处理、测量控制等领域发挥着越来越重要的作用。目前,美国国家仪器（NI）公司已经将其图形化编程语言LabVIEW的应用扩展到了FPGA开发领域,从而使FPGA的开发变得相对容易和便捷。基于NI公司的CompactRIO系统架构,选用N19205模块,利用仿真技术开发了一套数据采集系统,能够对信号进行采集并分析采集信号的振幅谱和相位谱。该数据采集系统具有一定的实际意义和价值,并可进一步扩展为自动化软件测试平台。     

基于FPGA的数据采集系统设计

设计了以FPGA为核心逻辑控制模块的高速数据采集系统.设计中采用了自顶向下的方法,将FPGA依据功能划分为几个模块,详细论述了各模块的设计方法和控制流程.FPGA模块设计使用VHDL语言,在Max＋PlusⅡ中实现软件设计和完成仿真.本文给出了一些模块的仿真图形.整个采集系统可实现24路最大工作频率为100 kHz的现场模拟信号采集和4路频率信号采集,且该系统也采集8路系统内部通道信号以达到自校验功能.     

一种GNSS信号捕获中的比特压缩与重构方法

在全球导航卫星系统(GNSS)双模接收机的信号捕获过程中,采用"多段匹配滤波器(MMF)+快速傅里叶变换(FFT)"的方式实现信号的时频二维搜索,采用非相干累加算法以提高捕获灵敏度,这2种算法在硬件实现中需要占用大量的存储资源。由于现场可编程门阵列(FPGA)芯片的存储资源有限,本文提出了一种比特压缩方法,极大地降低了非相关累加后的随机存取存储器(RAM)资源,比特重构方法对压缩数据做还原处理,保证了数据的精确度。该方法只对强信号的非相干累加结果做压缩,对弱信号结果不做压缩处理。仿真结果表明,该算法在满足0.9的检测概率,0.01的虚警概率下,节省了0.64 Mbit的RAM资源。     

基于嵌入式系统的逻辑分析仪设计

根据数字信号采集处理和数字示波器存储器显示原理,提出一种逻辑分析仪制作方案,此系统组成部分分别为ADC采集模块、TFT触摸显示模块、信号衰减模块、FPGA最小系统模块等,设计采取单级、三级触发方式,能够同一时间对8路信号采集、触发、存储,通过实验结果表明,本文所设计系统优点突出,具备较高的测试速率,并且能够进行多通道输入。     

爆炸物检测中微弱NQR信号的处理

介绍了用核四极矩共振技术检测爆炸物品的原理及检测过程中信号的处理方法。根据NQR测量中接收信号极其微弱的特点,针对以数字累加技术处理NQR信号的常规方法,提出了利用相关检测的方法来处理核四极矩共振（NQR）信号,该方法可以更有效地提高信噪比,并消除随机噪声和外界干扰对接收信号的干扰,从而提高了检测微弱NQR信号的准确性。     

基于FPGA的多通道采集传输模块的设计

由于多通道体制的声纳具有高信噪比和高精度等特性,它已经成为当前声纳的主流。因此,多通道信号的实时、高效采集尤为关键。本文提出了一种基于FPGA的多通道声纳采集模块,它利用FPGA产生AD芯片的控制信号,并将采集到的串行数据转换为并行数据,最后将采集到的数据传至信号预处理模块。该设计具有高精度、低噪的特点,可同时对多路信号进行AD采集、处理和传输,采集数据有效位数达12bit,采样频率可达240Ksps。     

FPGA平台上的远程静态应变测量系统设计

设计了一种基于FPGA和ARM架构的多通道远程静态应变测量系统.采用FPGA控制多通道模数转换模块实现多路应变信号的采集和数据处理,利用ARM和网络模块实现FPGA的控制及其与远程终端之间的以太网通信.系统可通过远程终端控制现场测量节点的参数设置和32路应变信号的采集、处理和存储.该系统采用模块化和通用化设计方法,可实现数据采集通道的减少与扩展,同时也可应用于其他数据采集场合.     

基于FPGA的激光多普勒微振动检测及信号处理方法

为实现微弱振动信号的实时、高精度解调,提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的激光多普勒微弱振动检测及信号处理方法。采用全光纤结构的光学系统,振动信号处理系统则以FPGA为核心设计。改进相位解缠模块,在增大振动测量范围的同时,使其能适用于简谐振动与复杂振动。通过模拟振动实验验证了改进后相位解缠模块,且当振幅在80μm以内时,测量精度在5‰以内。通过对压电陶瓷实际振动目标测振实验,其频率测量误差在1Hz以内,振幅与频率的测量精度均在1%以内。实验验证了该振动信号处理方案对于扩大振动测量范围与实现高精度目标振动解调的有效性。     

基于FPGA的信号采集及其频谱显示

介绍了一种基于FPGA信号的采集及其频谱的分析和显示方法.FPGA集成了A/DC控制驱动模块、FFT运算模块和VGA控制驱动模块.本设计的所有功能模块及子模块都使用Verilog HDL语言描述,具有自主知识产权.     

基于CI总线的微弱信号采集模块设计

为解决现场测试系统中徽弱信号的高速实时采集处理和及时可靠存储的问题,设计了基于PCI总线的数据采集电路,将模拟信号通过高速A／D芯片有效采样,在FPGA的控制下将数据上传到PC机进行分析处理和保存,以实现微弱数据信号的高速采集和将采集到数据流的稳定传输和处理、显示。     

基于FPGA的信号频谱分析系统

利用FPGA实现了信号的采集与频谱分析系统,对系统进行了模块划分,并分别给出了各模块的设计要点,完成了模拟信号采集模块、快速傅里叶变换模块、存储模块以及VGA显示模块的设计。最后对设计的各模块进行了功能与时序仿真,验证了系统设计的正确性与可靠性。试验表明,该设计可以实现信号的采集、频谱分析与显示等功能,系统稳定可靠。