超寬帶成像算法的研究與FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、超寬帶技術(shù)是一種新型的無(wú)線電傳輸技術(shù)，具有對(duì)信道衰落不敏感、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低、低截獲能力、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供數(shù)厘米的定位精度等優(yōu)點(diǎn)。超寬帶信號(hào)可以辨別出隱藏的物體或墻體后運(yùn)動(dòng)著的物體，能實(shí)現(xiàn)雷達(dá)、定位、通信三種功能的結(jié)合，適合軍用戰(zhàn)術(shù)通信。另外，它還可用于火災(zāi)和地震后的搶險(xiǎn)救災(zāi)任務(wù)中，能夠快速、準(zhǔn)確地搜救被煙霧或廢墟遮蓋的受害者。具有極高的距離分辨率，同時(shí)超寬帶信號(hào)豐富的低頻分量保證其良好的穿透特性和較大的作用距離。
　　

2、 要實(shí)現(xiàn)超寬帶信號(hào)接收機(jī)的良好性能，除了系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要有良好的硬件支持外，信號(hào)處理也是一個(gè)非常重要的方面。因此，本論文對(duì)超寬帶信號(hào)接收機(jī)的信號(hào)處理進(jìn)行了深入而細(xì)致的研究，并且用FPGA開發(fā)電路板實(shí)現(xiàn)部分接收機(jī)的功能，充分發(fā)揮了FPGA編程配置的靈活性，強(qiáng)大的資源優(yōu)勢(shì)，減少器件的數(shù)量，滿足了系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的實(shí)時(shí)性，高集成等方面的要求。
　　 首先，本文根據(jù)應(yīng)用背景的需求，對(duì)硬件平臺(tái)和軟件架構(gòu)進(jìn)行了概要性的設(shè)計(jì)分析。并用結(jié)構(gòu)框圖的形式進(jìn)行

3、了詳細(xì)的介紹。
　　 其次，在概要設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)中值濾波模塊進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。首先給出了MATLAB仿真模型，驗(yàn)證了中值濾波處理的可行性。然后在MATLAB集成的simulink環(huán)境中運(yùn)用dsp builder開發(fā)工具采用圖形化設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮FPGA的資源優(yōu)勢(shì)，采取并行化處理，達(dá)到實(shí)時(shí)性的要求。
　　 第三，在概要設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)快速傅里葉變換進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。首先對(duì)蝶形變換模型進(jìn)行了推導(dǎo)，然后在QuartusⅡ集成開

4、發(fā)環(huán)境中運(yùn)用VHDL開發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了蝶形器的設(shè)計(jì)、地址產(chǎn)生、獨(dú)立雙端口存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)、復(fù)數(shù)乘法器的設(shè)計(jì)和旋轉(zhuǎn)因子的MATLAB軟件生成。
　　 第四，在概要設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)圖像生成模塊進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。首先對(duì)沒有障礙物情況下對(duì)三圓定位模型跟橢圓定位模型進(jìn)行分析并給出求解方法。然后在有障礙物情況下對(duì)原有模型進(jìn)行修正。最后在此理論基礎(chǔ)上，給出了圖像生成的實(shí)現(xiàn)方法。
　　 第五，進(jìn)行了總體控制模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)。為解決各功

5、能模塊之間對(duì)部分片上資源進(jìn)行重復(fù)性利用問題，通過檢測(cè)各模塊結(jié)束信號(hào)，來(lái)控制各個(gè)模塊的工作狀態(tài)，并分配可重復(fù)性利用的資源。
　　 最后，分別在Modelsim和Simulink中進(jìn)行了模塊仿真，并通過QuartusⅡ集成的線邏輯分析儀(Signal TapⅡ Logic Analyzer)抓取FPGA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，給出最終成像結(jié)果。
　　 綜上所述，本文在MATLAB仿真與實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了超寬帶信號(hào)接收機(jī)的部分功能模塊，對(duì)