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关键词： 高清   数字信号处理器   FPGA   硬件设计   帧频变换  

摘要： 论文研究的主要内容是高清视频跟踪器的硬件设计及基于FPGA的软件设计。高清视频跟踪器是以高清数字CCD为成像传感器,对目标进行捕获和跟踪的。该高清视频跟踪器的系统设计主要由解码电路、图像预处理单元、图像存储单元、图像处理单元、图形字符产生及叠加单元、编码电路和通讯单元等部分组成,各部分相互协调完成视频信号的采集、存储和处理,最终输出误差跟踪信号,将误差信号实时送给伺服控制系统实现对目标的闭环实时跟踪,同时将高清视频信号显示在高清数字显示器上。论文还对大容量高速数据存储技术和基于FPGA的软件设计做了较为深入地研究,主要对DSP和FPGA分别与DDR2的硬件接口设计进行了详细的设计说明,对视频格式转换和帧频变换等技术进行了探讨。高清视频跟踪器的研究为高清数字CCD及高速数字信号处理和高清视频跟踪等相关技术积累了技术资料和经验,并为以后的武器系统等领域高清视频跟踪的进一步研究打下了基础。

关键词： 视频播放单元   轨道交通   I.MX6   高清   硬件电路设计   电磁兼容  

摘要： 在公共交通系统中,城市轨道交通起着非常重要的作用,随着世界经济的高速发展和科技的进步,人们对轨道交通工具中乘客信息系统的要求也越来越高。最新的乘客信息系统应不仅能将常规服务信息或紧急情况及时、有效地传递给乘客,同时也要在空闲时段为人们提供高质量的休闲内容和新闻、广告等。随着多媒体技术和高清技术的发展与普及,为了满足以上要求,乘客信息系统中,车载视频播放单元的作用日益凸显。 轨道交通运营商们已对车载视频播放单元提出了更高的要求：最新的车载视频播放单元要符合高清标准,乘客信息系统中的播放单元应具有故障Bypass功能,符合铁路设备电气标准对其运行温度、电磁兼容等环境耐受度的要求,控制功耗并适当降低成本等等。 本文首先介绍多媒体播放系统总体结构的选择,结合国外某项目具体需求,比较视频播放单元的不同芯片平台方案。其次,论文总体以硬件平台设计为重点,着重介绍原理图及PCB设计过程。原理图设计中对各模块设计进行详述,PCB设计中对叠层选取和阻抗控制、信号完整性保持、电磁兼容性达标及控制生产工艺以降低次品率等环节进行论述。并对如何满足具体项目需求的要点及国际、国家标准进行介绍,最后对设计成品进行功能验证测试和性能测试,验证其达到设计需求。

关键词： DMR   中转台   基带硬件   ARM  

摘要： 专用无线通信系统具有公用无线通信系统所没有的优点,如呼叫接续快、支持一对多的通信等,特别适合部门调度等众多场合。近年来,随着通信技术的快速发展,专用无线通信也得到了迅速的发展。数字专用无线系统由于具有频谱利用率高、抗干扰性能强、能提供数据应用功能等优点,将逐步取代模拟专用无线系统。目前,世界上推出了多个数字专用无线通信标准,DMR（Digital Mobile Radio）标准是由欧洲电信标准协会（ETSI）提出的一种新型的全球开放性的数字专用无线电标准,具有开放程度高,成本低等优势,在专用无线通信领域受到了广泛的关注。本文主要研究的是DMR系统的转发技术及中转台硬件的设计和开发。文中首先介绍了专用无线通信的背景和发展现状,接下来对DMR的帧结构和转发模式进行介绍,然后介绍了无线传播环境的特性和传播模型,借助常用无线通信系统的覆盖方案对DMR中转台的覆盖问题进行分析并举例说明。其次,本文提出中转台硬件实验平台的设计方案,对方案的可行性进行论述,之后对方案中的转发板硬件电路进行设计,详细说明了它的各接口电路,并对转发板的PCB制作过程进行介绍。最后,本文对转发板的部分硬件电路的调试过程进行说明,接下来介绍了中转台的通道程序的编写和调试过程,然后搭建中转台基带实验平台,并在此实验平台上进行了中转台基带转发实验,对基带转发的误码测试和语音测试过程进行了介绍,对实验结果进行了分析。本文在结尾介绍了作者在基于SB3500的DMR数字对讲机端机开发项目中的工作,主要是对基带模块和射频模块的整机调试进行了说明。

关键词： 非制冷红外成像   低功耗   便携式   FPGA  

摘要： 红外成像技术在安防、医疗、工业、民用和军事等领域都具有广泛的应用。早期的红外成像系统采用制冷型探测器，而制冷型探测器由于成本高、笨重、可靠性差等缺点在很多场合的应用被限制。为了解决这一难题，人类研制出了价格便宜、体积小、功耗低、可靠性高的非制冷红外探测器，非制冷红外探测器自其问世以来迅速得到广泛应用。而便携性一直都是非制冷红外成像系统的一个重要特征，因此，研究低功耗、小体积的红外机芯组件对提高非制冷红外成像系统的便携性具有重要意义。 本文以降低功耗、缩小体积为目标。首先介绍了红外成像原理及非制冷红外探测器的发展，又对3种非制冷红外成像系统的硬件架构进行详细的探讨，根据本课题要求选择了基于单FPGA的硬件架构。接着，详细研究了硬件电路及FPGA的低功耗设计技术，并根据本系统的特点确定总体低功耗设计原则。根据对系统的需求分析以及确定的设计原则，完成了整体方案的设计。电源电路采用混合式电源架构，既能提高电源效率又能减小关键电路的电源波动。利用基准电压源配合高电源抑制比的运放产生极低噪声的探测器偏置电压。利用单颗最新工艺FPGA完成探测器的驱动及实现红外图像处理算法能够缩小系统体积、提高实时性同时降低功耗。测温电路采用使用简单、功耗极低的器件实时采集探测器焦平面以及环境的温度。完成电路设计后，本文又详细设计了对应PCB电路板。最后，完成了整个系统的调试与测试。 在实际测试中，本系统可以输出384×288模拟视频和数字视频，帧频达到50Hz，总机功耗低至1.298W，组件尺寸仅为45mm×45mm×20mm。在国内同类型的红外成像系统中，本系统具有明显的优势。

关键词： 交流接触器   动态特性   激光位移传感器   选相分合闸  

摘要： 接触器性能的优劣取决于其吸合和分断过程的动态特性，从直观角度来看，就是电磁系统的铁芯运动及其弹跳和触头系统的弹跳，这两个因素直接决定了接触器的机械和电气寿命。因此研究接触器的运行过程成为接触器研究的重要课题。以往对于接触器电气参数和机械参数的测量大多是静态的，尽管近年来出现了一些接触器参数测试装置，但是在测量方法和测量精度方面仍然不能满足接触器优化设计的需要，这是接触器设计的现状、难点与瓶颈。随着电器现代设计方法的不断发展，需要开发一种更加先进的测试装置，实现接触器动态过程的实时控制和动态特性的全方位测试，并为后续的设计开发提供数据基础。 基于上述需求，本课题设计了一种接触器动态特性参数综合测试系统。通过分析接触器吸合和分断过程的动态特性，选择合适的测量器件，实现了接触器电气参数和机械参数的精准测量，直接测量的电气参数主要包括线圈电压和线圈电流，机械参数主要包括主（辅助）触头位移和弹跳、铁芯位移和弹跳;以单片机作为控制核心，功率场效应管作为合闸执行器件，设计了选相合闸控制器，实现了交流接触器的选相分合闸功能，合闸相角的误差控制在1°以内;上、下位机以RS-485通信方式进行数据交换，并利用Labview平台构建良好的上位机人机交互界面，测试结果可以实时的在上位机进行显示。经过实际测试，本测试系统得到了良好的测试结果，并对数据进行了初步的分析。

关键词： 方案选择   结构设计   硬件设计   软件设计  

摘要： 光纤线包运动姿态模拟系统是用于传输飞行器和地面通信的设备装置。光纤线包是否能顺利解脱是飞行器和地面通信的关键,所以对线包解脱状态进行测试很重要。通过建立光纤线包运动姿态模拟系统来模拟飞行器的运动姿态即实现俯仰运动、水平运动,用于测试光纤高速放线时的动态解脱力,检验光纤粘接剂及缠绕工艺的可靠性。在实时监测全程光纤的通、断以及放线过程中的动态损耗变化起着决定性作用。 本文在对光纤线包运动姿态的特性及指标分析的基础上,对光纤线包运动姿态的原理进行了研究,在放线装置的基础上对水平运动与俯仰运动的方案进行分析对比得到了实现运动的方案,基于光纤线包的运动原理,对线包运动姿态模拟装置的主轴、联轴器、线包支架、轴承、支撑板等进行了结构设计。基于载荷分析用ANSYS对关键零件做了刚度、强度分析,结果表明可以实现运动。根据光纤线包运动的特点设计了光纤线包运动系统的控制系统,控制系统的硬件部分采用了工控机、运动控制卡、步进电机驱动器、步进电机。控制系统的软件部分采用C++Build完成了软件设计,从而完成了光纤线包运动姿态的设计。

关键词： 变流器   控制单元   电磁兼容   IGBT驱动  

摘要： 随着轻轨、地铁、动车组、高铁的快速建设,轨道交通事业蓬勃发展。铁道部政企分家,在招标的过程中提出了自主化设计和生产的要求。 目前引进的西门子、阿尔斯通、庞巴迪、东芝、等厂商机车、地铁和轻轨变流器,不但受到国外变流器平台结构化的约束,而且受制于其技术控制,成本居高不下。因此,我们需要自行设计控制单元和实现机车牵引控制。 论文主要依据机车车载变流器的相关设计要求及接口文件,配合控制算法,设计控制单元,用于实现对交流-直流-交流、交流-直流、直流-直流变频器的控制。 论文主要涉及几个方面：电源电磁兼容设计,数字量输入输出隔离的设计,模拟量采样处理电路设计,温度传感器采样电路设计,速度信号处理电路设计,驱动及其保护电路的设计。 论文的验证主要分三部分：电路板桌面调试及相机级联合调试,DSPACE系统硬件在回路仿真验证,地铁变流器拖动电机实际控制验证。

关键词： 机载视频图形显示   高速PCB   低功耗设计   PAL制式   DVI接口   Kintex 7   DDR3  

摘要： 机载视频图形显示技术是航空电子技术中的一项关键技术,其核心内容主要包括视频图形的处理、实时生成以及低功耗设计。本文以机载视频图形显示系统作为研究对象,完成了系统硬件平台的详细设计以及后期调试。本文主要研究内容如下:1)依据低功耗、高集成度、模块化的设计思想,将硬件平台分为视频输入解码、视频输出编码、存储以及外围辅助四个模块,并给出了基于XILINX公司Kintex 7 FPGA的机载视频图形显示系统硬件设计方案。2)根据模块划分,对硬件平台中的四个模块进行了详细设计。其中,视频输入解码模块实现了PAL制式模拟视频信号及高速DVI视频信号的数字化采集。视频输出编码模块实现了两路1.62Gbps高速DVI视频信号输出。高速存储模块采用两片DDR3存储器分别缓存视频和图形数据,降低了算法设计复杂度。外围辅助模块设计主要包括电源分配网络的优化设计、时钟分配网络的设计以及PCI/PCI-E高速通信模块的设计。3)通过Hyperlynx仿真软件对DDR3高速存储接口进行了布线后仿真分析。仿真结果表明,本文设计的DDR3存储接口在1600Mbps高速读写速率下信号质量良好。4)对系统原理样机进行了详细的测试验证。测试结果表明,本文所设计的硬件平台的电源品质、时钟稳定性、显示效果、系统功耗、散热效果等硬件指标均满足设计要求。软硬件联合调试结果显示,系统硬件平台可以实时的处理并输出高分辨率DVI视频。原理样机在正常运行状态下功耗仅为12W,约为以Virtex 5为核心的硬件平台的1/3。

关键词： PMSM   TMS320F28335   电路   硬件系统  

摘要： 永磁同步电机(PMSM)的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的变量系统,其控制要求处理器的数字信号处理能力非常高,TI公司2000系列的DSP是专门为电机控制开发的处理器,从最初的LF2407发展到后来F2812,由于其只能控制定点型数据,对于复杂电机数据处理还是有所限制。本文采用了TI公司最新的TMS320F28335,能够控制浮点型数据,对于PMSM的控制带来极大的方便,本文以F28335控制器为核心,并配以采样电路、驱动电路、保护电路等,设计了一套基于TMS320F28335控制的PMSM硬件系统。

关键词： 物联网   智能家居   ZigBee无线网络   ARM技术   S3C6410   CC2530  

摘要： 浙江长征职业技术学院为适应职业教育发展需要,自主开发了基于物联网的智能家居体验中心系统(以下亦称智能家居系统)并部署在专门组建的体验中心实训室内部,以便物联网专业通过智能家居体验中心系统能够实现完成一系列的教学任务。在智能家居体验中心系统的设计中,本人主要承担了总体方案设计、嵌入式家庭网关的软硬件选型及家庭内部网络节点模块选型和系统硬件设计工作。 本着小型化、模块化、系统化、低成本、低功耗的系统设计原则,本课题对物联网智能家居系统在国内外的发展现状以及相关技术进行了分析研究之后,提出了物联网智能家居系统的总体结构,即该系统主要由家庭智能网关、家庭内部网络、外部通讯网络等组成;然后给出了系统设计方案及软硬件选型：通过对比当今主要无线传输技术的特点,确立了采用低功耗、低成本、低传输速率、大容量及具有自组网方式的ZigBee无线技术作为智能家居系统的内部组网方式,ZigBee网络节点设备采用美国德州仪器TI公司CC2530芯片,软件开发采用IAR for MCS-51集成开发环境;为了实现智能家居系统的远程管理和无线传输的功能,将ARM技术和ZigBee无线网络技术相结合,以三星ARM11处理器S3C6410芯片和相关的一些外围器件组建整个系统的家庭智能网关控制平台,采用嵌入式WINCE6.0作为操作系统;家庭内部网络通过智能网关与internet或Wi-Fi连接。最后,按照设计方案完成系统硬件电路设计和软件程序设计。 本课题通过统一的无线协议和不同的控制协议,实现了对智能家居系统进行统筹管理,体现了智能家居系统的人性化、智能化、网络化等特点,为今后的智能家居系统设计提供了新的解决方案。