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关键词： 探地雷达   信号处理系统   硬件设计   线性调频连续波体制   互连结构   交换结构  

摘要： 探地雷达是利用电磁波来确定地下物质分布规律的一种探测方法，具有操作简单灵活、分辨率高、无破坏性、结果直观等优点。其在矿产勘探、工程地质勘查、军事探测等领域有着广泛的应用。然而，国内探地雷达，特别是钻孔探地雷达的研究还不是很成熟，因此对其进行研究具有重要意义。\n 本文首先介绍了钻孔探地雷达的工作原理，并且针对线性调频连续波体制的探地雷达，进行了信号处理算法的分析和信号处理系统结构的研究。在此基础上，设计了基于FPGA和DSP的信号处理系统的硬件，包括数据采集电路、数据处理电路、数据通信电路、处理板的配置电路和PCB的设计。然后研究了信号处理系统的互连结构，设计了基于FPGA完成DSP中数据流传输的交换结构，包括基于DSP的EMIF、UHPI和McASP接口的交换结构，给出了信号采集电路和数据传输电路的数据交换方法。最后设计了信号处理系统的软件，包括数据采集模块、以太网通信模块、DSP配置和数据处理流程的设计。\n 通过对信号处理板的硬件、数据采集模块和以太网通信模块的测试结果进行分析，表明其性能满足项目要求，可以应用于钻孔探地雷达信号处理系统中。

关键词： 电能质量   电压暂降   固态转换开关   晶闸管  

摘要： 随着时代进步与科技的飞速发展，现代电网与负荷构成出现了新的变化趋势，由此带来的电能质量问题越来越引起电力部门和电力用户的高度重视。当代电力系统的负荷结构中，在电力负荷急剧增长的同时，冲击性负荷以及非线性负荷也不断增长，对供电电能质量造成严重污染。与此同时各种复杂、精密、对电能质量敏感的用电设备也不断增加，如灵活的自动控制汽车制造生产线、精密医疗器械等等，用电设备和生产工艺对电能质量的要求日益增高。\n 而在所有电能质量问题中，电压跌落以及电压短时中断对其生产和产品质量影响最大。治理电压跌落以及电压短时中断，改善电能质量成为当务之急。固态转换开关(SSTS)是解决电压跌落问题的有效手段，其通过监测电网进线和出线的三相电压、三相电流，检测电压跌落，从而控制大功率电力电子器件实现两路进线电源的快速切换，解决电压跌落以及短时断电的问题，来实现对负载的不间断供电，保证用户的可靠供电。\n 论文介绍了电能质量的概念，对电压跌落产生原因以及治理方法进行了研究，主要开展对10kV固态转换开关的硬件设计研究，设计了固态转换开关控制系统平台，同时完成380V固态转换开关样机实现，并基于样机，完成电压跌落以及切换策略的验证试验，最终完成SSTS控制系统在10kV系统电源切换实验。\n 在10kV固态转换开关的硬件设计中，论文首先对固态转换开关的工作原理、拓扑结构以及切换策略进行了探讨，定性分析了开关单元晶闸管的换流方式，重点对SSTS开关单元晶闸管阀串联作了重点设计研究。其中包括晶闸管阀体串联方案设计、晶闸管串联静态均压以及动态均压设计、过压过流保护策略研究以及触发方式设计，并分析了光控晶闸管在中高压固态转换开关应用的优势。在晶闸管阀的过压保护策略研究中，采取了三重电压保护，电压保护范围宽裕。其中，重点对BOD过压强迫导通保护电路进行了探讨研究，设计了应对静态过压以及动态过dv/dt不同过压故障的BOD保护电路，并对电路中RC阻容的取值进行了定量分析。基于对SSTS理论研究，论文设计了基于双DSP和FPGA的固态转换开关控制系统平台，完成控制箱信号调理电路、光纤通讯电路、故障检测电路等模块的设计。基于双DSP的架构可以使得控制系统有较高的运算速度，能够稳定、可靠的完成电网电能质量实时检测。设计开发的SSTS控制系统先后在380型机完成电压跌落检实验以及切换策略验证实验，以及10kV系统中完成电源切换实验。实验结果表明该SSTS控制系统具有较高的系统稳定性、可靠性以及实时性，能够简化软件复杂程度实现真正的并行信号采集和处理能力，在配电网中有着广泛的应用前景。

关键词： 高清网络摄像机   嵌入式系统   硬件设计   监控网络模式  

摘要： 随着综合视频监控系统的发展，传统的模拟视频监视技术由于其图像分辨率低、监控范围有限已经越来越难以满足庞大的监控场所需求。随着嵌入式系统的发展，通过嵌入式平台将视频编码压缩模块移植到摄像机中用以取代现有多路视频编码器的设计方案被首先提出并被实验推广，具有嵌入式系统的摄像机将采集到的图像数据通过编码压缩后以IP数据流的形式发送到公共传输网络上，可使用户在任意网络终端上查询监控信息，在特定的授权终端上可以实现对终端的操作控制，成为新的监控网络模式。本文研究了基于TMS320DM368的高清网络摄像机的设计与实现，主要工作如下:\n 首先，介绍了视频监控领域的发展，包括模拟，数字和网络化三个阶段，对比分析了主流组成方案，并确定摄像机的硬件设计平台采用专用视频双核处理器，然后对同类高清视频编解码芯片进行横向比较，确认TMS320DM368为系统的硬件平台。\n 其次，给出了基于该平台的高清晰视频编解码系统的总体设计方案，包括硬件和驱动软件，并将整个硬件系统划分为视频采集模块，处理器模块，电源模块三个部分，对每个模块所包含的硬件功能电路进行了设计说明。在软件方面对嵌入式Linux操作系统的启动过程进行分解说明，包括引导加载U-Boot、内核和文件系统，实现Linux的移植，在此基础上实现了对MT9P031图像传感器驱动程序的移植。\n 最后，对该摄像机进行了功能和性能测试，结果表明该摄像机达到了设计要求，并已经投入实际应用。\n 本文从实际应用角度出发，采用专用的视频双核处理器，设计了一款基于TI公司达芬奇处理器TMS320DM368的高清网络摄像机，涉及了摄像机系统的硬件设计与实现，完成了摄像机的图像采集、处理、本地存储和中远距离传输功能，核心工作包括板级硬件设计、部分底层驱动程序的开发与调试。

关键词： AdHoc网络   手持终端   硬件设计   基带信号处理   频偏估计  

摘要： 随着移动通信技术的发展与3G网络的普遍实现,公网移动通信已经渗透到人们生活的每一角落。然而,在紧急状况下,由于基站等基础设施无法保持正常的工作状态,现存的手机通信网络往往不能发挥应急功能。因此,在紧急或非正常状态下能够持续保证通信顺畅、便于管理的应急通信网络成为当前应用网络的研究热点。\n AdHoc网络就是一种无基础设施的、无中心的、动态拓扑的、具有自组织组网功能的对等式无线移动网络。本文将阐述基于WiFi-Direct技术的AdHoc网络手持终端的硬件设计,并对WiFi所采用的OFDM基带处理关键技术及定向天线技术进行分析和研究。本文主要研究工作如下:\n 1、根据应用场景需求和AdHoc网络特性,分析和研究采用WiFi技术和芯片构建多跳通信MeshAdHoc网络的可行性和关键问题,设计出基于WiFi最新技术(WiFi-Direct)的手持网络终端硬件系统方案和电路。该系统以ARM处理器为核心,配置音频压缩/解压电路和WiFi射频功放电路,以实现语音和文本传输。\n 2、针对WiFi中基于OFDM技术的基带信号处理系统,重点分析和研究频偏估计技术和相关的算法实现,并进行仿真实验研究。\n 3、针对WiFi节点通信距离不足及提高AdHoc网络空间复用率和网络容量的问题,分析全向天线在AdHoc网络中的局限性以及应用定向天线可行性。针对使用定向天线所产生的聋节点、隐藏节点等问题,提出新的MAC层算法。

关键词： 天波超视距雷达   信号源   硬件电路设计   以太网   短波干扰  

摘要： 天波超视距雷达(OTHR)工作在高频频段(3～30MHz)，因其在远程探测、早期预警以及反隐身等方面的优势而得到人们越来越多的关注。本文针对OTHR系统设计了信号源来产生波形，并对不同发射波形下的雷达信号处理及其抗干扰性能进行了仿真。\n 波形的产生由信号源实现，OTHR的信号源设计是本文的重点。本文首先根据设计要求对信号源的设计方案进行了选择，并且确定了以工控机作为信号源载体，单板计算机提供控制通信接口，外置Flash作为波形预存储器件，光纤接口和网口为主要传输存储接口的设计方案;然后给出了信号源各个部分的硬件电路设计，重点讨论了板卡的电源以及时钟设计并给出了板卡原理图以及PCB图的绘制;接着对硬件平台上的程序设计进行了论述，给出了时钟芯片的配置、Flash的读写、网口的通信以及光纤接口的数据传输四个模块的程序设计，并对这几个模块分别进行了验证，重点对百兆网口的通信以及千兆网口的数据存储进行了讨论。\n 在本文的最后分别给出了采用线性调频连续波(LFMCW)以及随机二相编码连续波(RBPCCW)的OTHR距离/多普勒处理，并对两种体制雷达的抗短波干扰性能进行了讨论。仿真结果表明采用RBPCCW的雷达体制具有较好的目标检测性能，并且可以有效抑制短波干扰。

关键词： 信号发生器   DDS技术   FPGA   SOPC技术  

摘要： 高速信号发生器是用来提供测量所需的各种波形信号的电子仪器。针对当前市场上流行高性能信号发生器价格昂贵、性价比低的特点,本设计采用FPGA作为核心器件和DDS技术的高速高精度宽频正弦信号发生装置,通过QuartusII软件和VHDL语言在FPGA上设计出基于DDS技术的IP软核,并运用基于NiosII嵌入式处理器的SOPC技术实现对DDSIP核的控制,用以产生高速高精度宽频正弦信号,该信号发生器频率可调范围可达1Hz～40MHz,并且可实现1Hz的最小步进频率,同时还具有二进制PSK调制与ASK调制、调频、调幅等功能。最终实验表明该正弦信号发生器满足原定技术指标,实现了高精度宽频的技术要求,同时具有可靠性高、通用性好、集成度高和体积小、成本低等特点,有广泛的应用前景。

关键词： DSP2812容性设备   介质损耗   数据采集   ADS8365  

摘要： 介绍了容性设备在线绝缘性能检测系统中,数据采集硬件电路的设计思路。采用DSP技术实现数字滤波和相位换算。提高了系统的抗干扰能力。16位双极性A/D转换器,大大提高了信号的精度。采用程控增益的办法,提高了系统增益的稳定性。现场采集的实时数据来看,交流信号电流幅值偏差在±5%之内,相位的误差为0.3%,并且硬件系统稳定可靠。

关键词： 跳频通信   跳频频率源   硬件设计   跳频序列   电荷泵型锁相环   时间同步信息   混沌映射  

摘要： 跳频通信的载波频率伪随机跳变，具有抗干扰、抗截获、抗衰落等优良性能，主要用于军事对抗、保密通信等场合。与常规通信相比，它主要有以下关键技术:1）低相位噪声、低杂散的快速跳频频率源;2）控制载波频率伪随机跳变的跳频序列;3）能够快速捕获、同步载波频率的跳频同步技术。本文主要就前两项关键技术开展相关研究工作。\n 本文在分析现有跳频序列产生方案的基础上，设计了一种基于混沌映射的跳频序列产生方案，通过Matlab进行了跳频性能仿真分析，结果表明优化的跳频序列的性能指标达到或优于原有混沌映射构建的跳频序列，且优化改进跳频序列在软件实现、硬件资源的占用量上大大优于原方案，能够结合时间同步信息(TOD)，快速构建跳频序列，可实现性强。\n 在研究当前频率合成的主要方法的基础上，设计完成了基于电荷泵型锁相环(CPPLL)的频率合成硬件方案。根据CPPLL的主要特点，分析了其组成部件的数学模型、环路相位传递函数、影响相位噪声及杂散的主要因素等;重点研究了系统的频率捕获时间与决定环路带宽的参数之间关系，然后根据它们之间的关系，研究了相应的加快频率捕获时间的方法。在理论分析的基础上，完成了基于ADF4193的快速跳频频率源的硬件系统设计。性能测试结果表明，系统到达了设计指标要求，实现了预期目标。\n 论文最后对全文进行了总结，并展望了未来值得进一步研究的问题。

关键词： 微处理器   支票处理单元   硬件设计   磁墨字符识别   色彩校正  

摘要： 支票作为金融领域的一种重要的信用支付工具,在许多发达国家得到了广泛的应用。支票处理单元的开发需求来源于美国某公司,作为支票电子化的必备集成工具,支票处理单元通过磁墨字符识别(Magnetic Ink Character Recognition,简称MICR)和支票影像文件交换,可以达到与支票正本在法律上完全等同的交易效力。应用该设备的支票交易既能降低操作成本,又能保障交易的安全性。\n 支票处理单元有其专属的设计目标,本文按照其设计目标的要求建立了工作原理,并依据工作原理设计出总体方案。设计目标划分为功能相对独立的主控制模块、入票模块、MICR模块、扫描模块、翻转模块、打印模块、收储模块和通讯模块。本文进行了模块的电路方案设计,形成各模块以关键件及其控制芯片为核心的电路原理图。在电气原理基础上,针对其高频的工作特性,对高速信号PCB设计中的注意事项进行分析,完成了支票处理单元的硬件设计。\n 在支票处理单元硬件平台的基础上,本文从MICR识别、彩色图像色彩校正和模块工作流程设计三方面研究了软件设计开发问题。通过分析MICR识别目标字符的特性,应用了由频域变换、字符分割和模板匹配组成的MICR识别方法。通过分析色偏产生的原因,应用了由空间旋转和伽马近似组成的色彩校正方法。从而保证了支票处理单元识别和扫描效果。\n 本文完成了PCB制作、控制软件设计和以DSP+协处理器为控制核心的电气控制系统的搭建,并在支票处理单元样机上对硬件时序、MICR识别结果和彩色扫描效果等进行了实验研究。实验结果表明,本文开发的控制系统满足了支票处理单元各项技术指标的要求。

关键词： H   264高清编码器   软硬件划分   软件设计   硬件设计   软硬件协同仿真环境   实时编码  

摘要： 常用软件编码方法在用于H.264标准时,很难实现对高清视频的实时解码。为此,提出软硬件协同设计的方法,对H.264高清编码器系统进行软硬件划分及任务分配,分别设计软件部分和硬件部分。建立软硬件协同仿真环境,对整个系统的功能和性能进行仿真,采用约束随机验证的方法提高验证的功能覆盖率。仿真结果表明,该编码器系统能够对1 024×768像素的图像帧进行编码,满足实时编码的要求。