超寬帶成像算法的研究與FPGA實現(xiàn).pdf

1、超寬帶技術(shù)是一種新型的無線電傳輸技術(shù)，具有對信道衰落不敏感、發(fā)射信號功率譜密度低、低截獲能力、系統(tǒng)復雜度低、能提供數(shù)厘米的定位精度等優(yōu)點。超寬帶信號可以辨別出隱藏的物體或墻體后運動著的物體，能實現(xiàn)雷達、定位、通信三種功能的結(jié)合，適合軍用戰(zhàn)術(shù)通信。另外，它還可用于火災和地震后的搶險救災任務中，能夠快速、準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，同時超寬帶信號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、 要實現(xiàn)超寬帶信號接收機的良好性能，除了系統(tǒng)設計時要有良好的硬件支持外，信號處理也是一個非常重要的方面。因此，本論文對超寬帶信號接收機的信號處理進行了深入而細致的研究，并且用FPGA開發(fā)電路板實現(xiàn)部分接收機的功能，充分發(fā)揮了FPGA編程配置的靈活性，強大的資源優(yōu)勢，減少器件的數(shù)量，滿足了系統(tǒng)設計時的實時性，高集成等方面的要求。
　　 首先，本文根據(jù)應用背景的需求，對硬件平臺和軟件架構(gòu)進行了概要性的設計分析。并用結(jié)構(gòu)框圖的形式進行

3、了詳細的介紹。
　　 其次，在概要設計的基礎上，對中值濾波模塊進行了詳細的設計。首先給出了MATLAB仿真模型，驗證了中值濾波處理的可行性。然后在MATLAB集成的simulink環(huán)境中運用dsp builder開發(fā)工具采用圖形化設計，充分發(fā)揮FPGA的資源優(yōu)勢，采取并行化處理，達到實時性的要求。
　　 第三，在概要設計的基礎上，對快速傅里葉變換進行了詳細的設計。首先對蝶形變換模型進行了推導，然后在QuartusⅡ集成開

4、發(fā)環(huán)境中運用VHDL開發(fā)語言進行設計。詳細介紹了蝶形器的設計、地址產(chǎn)生、獨立雙端口存儲器設計、復數(shù)乘法器的設計和旋轉(zhuǎn)因子的MATLAB軟件生成。
　　 第四，在概要設計的基礎上，對圖像生成模塊進行了詳細的設計。首先對沒有障礙物情況下對三圓定位模型跟橢圓定位模型進行分析并給出求解方法。然后在有障礙物情況下對原有模型進行修正。最后在此理論基礎上，給出了圖像生成的實現(xiàn)方法。
　　 第五，進行了總體控制模塊的詳細設計。為解決各功

5、能模塊之間對部分片上資源進行重復性利用問題，通過檢測各模塊結(jié)束信號，來控制各個模塊的工作狀態(tài)，并分配可重復性利用的資源。
　　 最后，分別在Modelsim和Simulink中進行了模塊仿真，并通過QuartusⅡ集成的線邏輯分析儀(Signal TapⅡ Logic Analyzer)抓取FPGA實時數(shù)據(jù)，給出最終成像結(jié)果。
　　 綜上所述，本文在MATLAB仿真與實驗的基礎上，設計了超寬帶信號接收機的部分功能模塊，對