基于FPGA的FIR低通滤波器的设计与仿真实验

在船舶噪声数采集的过程中,虽然在模拟信号调理部分已经做过滤波处理,但是为了使得到的信号中杂波更少,同时也为了使得本数据采集系统在信号调理模块无法使用的情况下,也能正常使用,在此增加FIR的数字滤波功能,以采集后的数字信号通过FPGA进行处理实现。本文首先介绍了FIR滤波器的数学原理,再利用MATLAB设计FIR滤波器,并在FPGA中利用Verilog HDL编程实现该滤波器,然后在ModelSim中进行仿真,能够达到滤波器要求。由于在ModelSim仿真中无法看出滤波前后的信号频谱的变化,于是将通过FPGA滤波之后的信号数据导出至文本文档中,再用MATLAB重新读取,并画出滤波处理后的信号频谱。     

双通道脉冲涡流检测数据采集系统的设计

为了对脉冲涡流瞬态响应信号进行在线检测,设计了一种双通道实时涡流检测数据采集系统.它以高性能单片机和复杂可编程逻辑器件为控制核心,外围扩展有信号调理、人机接口以及串口通信等模块,单片机采集到的数据通过其串口送上位PC机进行滤波、存储和特征提取,以快速地判断被测金属试件是否存在裂纹等缺陷信息.实验结果表明,该系统工作性能稳定,数据采集精度较高,两个通道信号能同步协调地工作.     

激光陀螺的插值FIR滤波硬件解调方法仿真分析

针对传统激光陀螺解调方法中存在较大运算量和时延问题,提出一种基于插值FIR滤波数字信号处理方案。在理论分析滤波器时延和运算量的基础上,阐述插值FIR滤波器的原理和优势;针对某型号激光陀螺,利用Matlab设计了插值FIR滤波器参数,并通过Quartus II中Mega Core IP核实现插值FIR滤波器定制;对于生成的模型在Simulink中利用DSP Builder对该滤波器进行仿真,完成静态试验验证。结果表明:经插值FIR滤波,高频分量峰值能从250降低到0.15左右,噪声功率谱衰减达60 d B;在保证信号线性相位的基础上,将运算量降低33%,减小了对硬件资源的需求。     

基于神经网络的水下机器人容错控制方法与实验研究

针对无人水下机器人(UUV)传感器常见故障,采用一种基于有限脉冲响应(FIR)滤波器模型的在线故障诊断方法.根据该模型的故障检测结果,提出一种基于BP神经网络模型的容错控制策略,实现水下机器人首向角的估计以及传感器信号的在线重构.将重构的信号替代故障传感器信号,实现水下机器人在线容错控制.在OUTLAND 1000 水下机器人定向控制系统中,首向角传感器(罗经)发生故障情形下,给出机器人的故障检测以及容错控制结果.     

基于短时傅里叶变换的语音信号处理研究

由于语音信号具有时域分析与频域分析的特点,可以将傅里叶变换应用到语音分析上,同时对FIR滤波器进行窗函数设计,通过实验分析可以得出零相移滤波器在语音滤波处理中拥有比线性FIR滤波器更多的优势。     

基于FIR与正交基分解的磁性目标检测方法

针对磁异常探测中,磁性目标信号被噪声淹没,信噪比较低的情况,提出了FIR与正交基分解相结合的检测方法。先利用FIR低通滤波器滤除高频噪声,保留磁性目标磁异常信号,再利用正交基分解检测算法,大幅度提升磁性目标信号的信噪比,从而实现磁性目标检测。仿真试验结果表明,该方法可以提升磁性目标检测能力,具有一定的工程应用价值。     

基于FPGA的中频信号预处理机的设计

基于某仪器仪表改进设计项目,在用DSP进行数字基带信号处理前,需要完成模拟中频信号A/D转换、数字下变频、抽取和滤波等预处理功能.文中设计了一种基于FPGA的中频信号预处理机,对仪器仪表中频信号进行预处理.通过数字下变频,把中频信号搬移到基带;通过CIC抽取降低数据率,将其转变为适合于数字信号处理器处理的数据流;基于CIC较差的通带特性,采用升幅FIR补偿的方法对其进行通带补偿,改善了带内波纹和通带衰减.经仿真和测试表明,该中频信号预处理机可以准确灵活地实现中频信号预处理,在某仪器仪表改进设计项目中得到了成功应用.     

基于实测噪声信号的舰船辐射噪声重构

为得到逼真的舰船辐射噪声的仿真数据,通过对实测噪声数据作谱估计得到其频谱特性,同时提出了一种基于实测舰船辐射噪声信号来实现舰船辐射噪声线谱与连续谱同时重构的方法,即利用窗函数法设计出一个具有与其频谱特性相一致的特定幅频响应的FIR滤波器,再将高斯白噪声通过该FIR滤波器实现舰船辐射噪声信号重构.仿真结果表明,该方法能够较真实地重构舰船辐射噪声.其结果可作为半实物仿真试验信号源.     

基于单片机的水下机器人传感器故障检测仪设计

针对OUTLAND1000无人水下机器人,采用自适应滤波器FIR对水下机器人进行在线自适应建模,利用LMS算法调节和分析滤波器的权系数实时监测水下机器人传感器的故障.以单片机C8051F120为核心设计故障检测器,数据采集和控制信号通过设计的键盘发送给机器人,传感器数据通过RS-232传送到控制器进行数据分析,并在液晶上显示出相应的故障检测结果.     

舰船辐射噪声动态特性建模与重构

在研究舰船辐射噪声特性的基础上,对其连续谱、调制包络、线谱、声源级及多普勒频偏进行了建模与仿真,连续谱采用FIR滤波方法仿真,调制包络由高斯脉冲串组成,对舰船辐射噪声随距离、速度、方位变化的动态特性进行模拟.通过仿真出来的信号进行功率谱分析,表明该仿真能较好地模拟舰船动态运动的噪声辐射声学特征.     

基于智能视觉的船体焊接坏点识别方法

传统的船体焊接坏点识别方法会受周围因素的影响,无法得出准确的识别结果,为了解决这个问题,提出基于智能视觉的船体焊接坏点识别方法。利用智能视觉技术采集船体焊接图像,并对图像进行二值化处理,得到经过去燥处理的船体焊接图像,在完成上述步骤后,利用智能视觉船体焊接坏点识别模型对船体焊接坏点结构进行故障识别,为确保识别结果的准确性,应用映射计算法对其进行进一步处理。由此,完成基于智能视觉的船体焊接坏点识别方法的设计。在实验中,随机选取800张船体焊接坏点结构图像,分别对这2种方法进行实验分析,实验结果表明,所提方法的准确性更高,更适合推广使用。     

基于DSP的语音处理的硬件设计与软件实现

文章采用TLC320AD50作为DSP的语音模块的核心器件,然后利用TMS320C5402对采集到的信号进行FIR滤波。采用软件触发方式启动二次通讯从而成功的实现了C5402对AD50的访问。选择合理的硬件接口方式,说明了关键参数的设置过程,并进行相应的软件编程。硬件连接简单灵活,可广泛用于语音处理领域。     

基于分布式算法FIR滤波器的FPGA实现

在利用FPGA实现数字信号处理方面,分布式算法发挥着关键作用,与传统的乘积-积结构相比,具有并行处理的高效性特点.研究了基于FPGA利用分布式算法来并行实现FIR数字滤波器硬件电路的方法.首先介绍了FIR数字滤波器的基本概念和分布式算法的基本原理,然后讨论了具体的硬件实现电路,FIR数字滤波器用VHDL进行描述并综合到FPGA中,仿真结果表明,该结构完全可以达到实际应用的要求.介绍的分布式算法数字FIR滤波器FPGA并行实现的方法可使滤波器的设计简单化,利用加法器代替乘法器不仅节约了硬件资源,而且提高了数字信号处理的速度.     

基于三元阵的舰船水压场微弱信号检测方法研究

利用三元阵水压场同步测试系统一次海上实船水压场测试试验的三阵元数据开展了低信噪比实船水压场的特征提取和检测方法研究.结合三阵元,分别采用了自适应滤波方法和功率谱估计方法对所获得的试验数据进行分析处理.结果证明,基于自适应滤波和基于功率谱估计的三阵元联合浮动门限能量检测方法能有效抵消噪声干扰,所设计的浮动门限随海浪背景噪声的变化而调整,具有很好的适应性,能在低信噪比下达到较高的信号检测率.     

系数可配FIR滤波器在超声探伤系统中的应用

利用FPGA的并行数据处理及在线可重构的特性,提出了一种基于FPGA的高速且系数在线可配的FIR数字滤波器实现方案。采用该方案设计的滤波器,可使用户在不影响系统正常工作的情况下,实现对滤波器系数实时重新配置的目的。通过实践测试表明：该方案设计的FIR数字滤波器,在数字超声探伤系统中得到有效、灵活的应用。     

基于智能视觉的船体焊接坏点识别

船体焊接坏点识别对保证舰船制造工艺精度具有重要的价值,也是提高舰船建造质量的关键技术。针对当前船体焊接坏点识别精度低的问题,设计基于智能视觉的船体焊接坏点识别方法。首先对船体焊接坏点识别的视觉图像进行采集,并对图像进行增强处理,提高图像的清晰度,然后提取船体焊接坏点的图像特征,采用人工智能技术对船体焊接坏点进行分类和识别。实验结果表明,本文方法可以提高船体焊接坏点识别精度,应用于实际舰船制造工艺中,能够保障舰船建造质量。     

舰船局域网络大规模入侵实时取证方法研究

传统检测取证方法存在大规模入侵检测数据误差大的问题。提出舰船局域网络大规模入侵实时取证方法,依托信号滤波技术,创建卡尔曼信号滤波单元,对网络波束内部干扰源进行滤波处理,利用Hybrid入侵特征提取算法,对滤波后信号进行提取运算。实现对局域网内的入侵数据信号干扰滤波与入侵信号提取。通过对比实验证明:提出的舰船局域网络大规模入侵实时取证方法,能够有效滤除局域网入侵干扰信号波,快速筛选、锁定、提取入侵数据信号,实现实时提取入侵信号证据的效果。     

HHT滤波特性在sEMG信号滤波中的应用

在常规HHT滤波方法基础上,考虑sEMG信号频带分布特性,设计了一种新的HHT滤波方法.该方法设计了针对IMF分量的噪声能量抑制函数,用来抑制各分量可能包含的噪声,再将每个修正的IMF分量叠加,得到去噪后的sEMG信号.通过实验比较可以看出,考虑sEMG信号频带分布特性的HHT滤波方法可以一定程度上解决噪声与信号处于同...     

一种新型涡流传感器激励信号源的设计

在涡流检测系统中,涡流传感器需采用正弦或脉冲等信号加以激励,激励信号源是影响系统性能的关键部件之一.在介绍了直接数字合成(Direct Digital Synthesis,DDS)基本原理的基础上,设计了一种基于DDS技术的新型涡流激励信号源,它以高速单片机和复杂可编程逻辑器件为核心控制器,在波形存储器、D/A转换器、低通滤波器、触摸屏等外围模块的配合下,可产生频率、相位等参数可控的激励信号.实验表明,该信号源可产生任意波形激励信号,工作性能稳定,参数调节方便,能较好地满足涡流检测对激励源提出的要求.     

虚拟仪器的钢球表面裂纹涡流检测系统

将虚拟仪器技术引入涡流检测中,设计了钢球表面裂纹的涡流检测系统,具有采集、分析、存储和结果显示等功能.该系统便于信号的快速处理,为钢球的快速检测提供了可行的方案.