一种基于FFT的快速多波束形成算法设计

多波束形成算法在相控阵雷达、无线通信、测量等多领域均有重要应用,而波束形成数量直接决定了阵面空域覆盖能力,为了提高多波束形成算法的计算效率,节约硬件设计成本,在空间域中对阵元接收数据进行有效重排,利用快速傅里叶变化将阵元接收数据从空间域变化到波束域,实现多指向的接收多波束快速形成。通过仿实验分析,256线阵元数目下形成256波束,采用快速傅里叶变换(fast Fourier transformation,FFT)方式的快速多波束形成算法运算量大约是传统算法的125%。快速多波束形成算法能够有效提升计算速度,降低工程实现的硬件成本。

基于Farrow结构的分数延时滤波器FPGA设计与实现

随着数字信号处理技术的不断发展,可变分数延时滤波器在采样率转换、时延估计、图像插值、雷达波束形成等高速信号处理系统中得到广泛应用,在FPGA中设计实现高效可靠的分数延时滤波器具有重要意义。本文介绍了Farrow结构的分数延时滤波器原理,基于Farrow滤波器由多个子滤波器构成的特殊结构,在FPGA中进行了设计与实现,并通过Matlab+Modelsim工具对设计的Farrow滤波器进行仿真分析,仿真结果与理论计算结果基本一致,相对误差在10-5量级,可以满足大部分工程应用需求。

基于容器云的FPGA仿真测试平台

FPGA作为加速处理器,广泛应用在雷达、通信等实时处理领域。仿真测试作为FPGA软件研发的重要环节,具有计算复杂、数据量大、耗费资源多的特点。现有测试验证通常基于单机进行,计算资源有限、并行化程度低、人工分析仿真结果等。针对以上问题,提出了基于容器云的FPGA仿真测试方法。通过容器技术封装FPGA仿真测试环境,利用云平台丰富的计算、存储资源,以及容器编排调度能力,解析用户测试请求并创建多个测试容器,自动执行批量测试用例,实现多节点FPGA并行测试加速,同时对测试码元数据、测试结果数据进行高效管理。实验结果表明,该方法提高了FPGA软件测试的自动化和并行化程度,大幅缩短整个软件的测试周期,加快信息处理软件交付效率。

基于Cordic算法的对数运算FPGA设计与实现

对数运算可用于处理复杂的函数表达式,减少计算量,提升计算效率,被广泛应用于粒子滤波、RBF神经网络、图像处理、信号处理等领域,在FPGA中设计实现高效可靠的对数运算函数具有重要意义。本文首先介绍了Cordic算法基本原理,对基于Cordic算法的对数运算公式进行了数学推导,并根据计算公式设计了适合硬件实现的工程算法流程,最后在FPGA中实现上板测试,测试结果表明设计的对数运算计算精度可达10-5量级,可以满足大部分实时系统需求。

基于HLS的雷达信号处理FPGA设计

现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)由于其强大的并行信号处理能力,在雷达实时信号处理方面得到广泛应用。本文介绍了高层次综合(High Level Synthesis,HLS)方法在雷达信号处理FPGA设计领域的开发流程及应用优势,相对于传统的设计方法,其具有开发效率高、测试验证简单、可重构等优点。以雷达信号处理中的矩阵自相关算法为例对比了HLS设计与传统开发方式,获得了几乎相同的性能,而开发时间缩短了75%以上。

基于HLS的矩阵求逆算法设计优化

本文主要研究了HLS多层动态边界循环的优化策略。HLS利用C/C++语言完成算法设计和验证,通过高级综合工具自动生成RTL代码,显著缩短了算法FPGA设计复杂度及实现效率,在信号处理算法实现方面有着显著的优势。但对于具有多层动态循环边界的算法,由于各层循环的数据依赖性及循环边界的不可预知性,HLS难以实现理想的结果。本文以Cholesky分解矩阵求逆算法为例,通过对矩阵求逆计算过程数据计算顺序、数据依赖性、运算步骤进行了分析与理论计算,提出了一种将多层循环优化为单层、两层循环的方法,解决了流水线优化指令高效应用问题。实现结果表明,经过优化后,在资源增加较少的情况下,矩阵求逆延迟性能提升118倍。

外差探测激光多普勒雷达系统性能研究

外差探测激光多普勒雷达由于具有测速精度高和可辨别速度方向等优点而广泛应用于测风、流体测速以及着陆导航等方面。对外差激光多普勒雷达的测速原理、误差来源和系统噪声进行了分析,并给出了系统的信噪比和探测精度的仿真结果。搭建了全光纤外差探测激光多普勒系统。用研制的高精度运动目标模拟器开展了相关测速实验。实验结果表明,速度测量精度优于6.7 cm/s,而且与速度大小基本无关,这与仿真分析结果相一致。

基于FPGA的高效MobilenetV2加速器设计

基于卷积神经网络的目标识别在图像识别领域应用广泛,为满足小型化嵌入式设备的实时处理需求,卷积神经网络的轻量化设计及其高效实现成为一种研究趋势。基于此,提出了一种适用于不同FPGA平台的Mobilenet V2卷积神经网络的实现方案。首先采用多计算核并行处理的方式,可同时实现多幅图像识别;其次计算核内部采用卷积核间串行流水的实现架构,减少了内部缓存大小及处理延迟。通过FPGA平台实测,在无剪枝及压缩的情况下,实现了48.6帧/s的处理速率。

着陆导航激光多普勒雷达

研究了一种可用于着陆导航的全光纤线性调频连续波(LFMCW)-连续波(CW)激光多普勒雷达.以窄线宽激光器作为种子源,利用声光调制器对激光进行频率调制,通过平衡相干探测和基于FPGA的数字信号处理可实时获得航天器相对于天体的矢量速度.基于速度模拟发生器的实验结果表明,该多普勒雷达可获得高于0.05 cm/s的测速精度,同时具有速度方向辨别能力.

激光多普勒测速雷达信号处理的FPGA实现

激光多普勒测速雷达信号处理由于数据量大、实时性强等特点,对信号处理单元的要求较高。现场可编程门阵列(FPGA)具有高速、并行性等优点,可以满足测速雷达的需求。介绍了利用单片FPGA实现激光多普勒测速雷达信号处理的过程,详细说明了数据的缓存、干扰频率的滤波、2倍降采样、快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)和脉冲累积等步骤的FPGA实现,最后分析了模块的性能并给出了测试结果。

基于双跟踪方式实现海上自动校相

在分析单脉冲跟踪系统特性的基础上,阐述了海上自动校相的重要性,说明了目前几种海上自动校相方案的不足,以及单脉冲跟踪方式与圆锥扫描跟踪方式的优缺点,并从工程应用的角度提出了基于双跟踪方式实现海上自动校相的方案。此方案充分利用了2种跟踪方式的优点,有效克服其缺点,实现了单脉冲跟踪系统海上自动校相,且使2种跟踪系统在硬件上高度共享,馈源网络实现兼容。此外,该方案大量采用现有成熟技术,有效降低技术风险性。

基于HLS的Cholesky分解矩阵求逆算法的设计

针对传统RTL编码在Cholesky分解矩阵求逆等复杂算法FPGA设计时存在开发难度大、设计效率低的问题,研究了高层次综合方法(High Level Synthesis,HLS)在FPGA算法的设计流程及优势,基于HLS实现自相关矩阵的Cholesky分解求逆算法,并进行了相关优化对比,相对于传统设计方式,其消耗资源约增加15%,但设计效率提高3倍以上。

乙炔脱除催化剂的应用现状及展望

对乙烯中微量乙炔通过半加氢脱除的国内外典型催化剂的应用进行了介绍,并对催化剂的研究进展进行了 综述,从而提出催化剂的研究发展方向。

将PSC检查应用于远望号船舶管理探讨

将PSC检查体系应用于远望号船舶管理对船舶的安全航行起到至关重要的作用,文章就港口国监督检查概述、程序、主要项目等阐述了PSC检查在地方船舶的开展情况,同时结合远望号船实际,就远望号船应用PSC检查体系检查出船舶管理缺陷进行了探讨。

NS3000电子海图长江导航应用分析

由于保密原因,目前长江蓝图不再提供经纬度和比例标尺,导致船舶海图数字扫描仪无法对长江蓝图进行数字化扫描制作;其次长江航道局制作的电子版长江蓝图与船舶SPEERY电子海图系统不兼容而无法安装运行。长江航行时SPEERY电子海图系统无法发挥应有的功能和作用,只能回归到原先的雷达方位距离海图作业定位导航模式,显然不能适应航海保障要求。在这种背景下,文中以需求为牵引,在分析NS3000电子海图系统平台主要功能和长江航行特点的基础上,研究了如何应用NS3000电子海图系统平台制作长江蓝图及其应用于长江导航的可行性。

浅谈ECDIS在长江水域航行的应用

文章针对长江水域及航行难度较大的特点,阐明ECDIS在该水域锚泊、与AIS结合、编制和评估航线、与雷达叠加、以及提供潮流信息等方面的应用。

基于多相滤波的高速滤波器FPGA设计

针对吉赫兹数据率实时滤波处理的工程化难题,在传统的多相抽取滤波器基础上进行数学推导,提出一种基于多相滤波的高速滤波器FPGA简便设计方法。该方法在输出数据率不变的前提下,通过多相滤波降低了运算速率,并且实现架构统一,无需额外资源开销,便于模块化设计。仿真结果验证了其可行性。

Chirp-Z变换FPGA流水架构设计与实现

针对复数浮点Chirp-Z变换工程实现资源大、效率低的问题,文中提出了一种Chirp-Z变换的FPGA流水处理架构,通过分时复用Cordic单元进行Chirp-Z变换系数计算优化逻辑资源。实验结果显示,该架构FPGA实现的最高主频可达250MHz,平均通过率可达每秒100兆复数浮点数据。

新测量船驾驶台的资源管理现状与改进探讨

驾驶台资源管理对船舶的安全航行起到至关重要的作用,文章从人、机、环境、管理四方面考虑、阐述了新测量船驾驶台资源管理的现状,指出了存在的问题及改进方法,希望能为第四代测量船的建造抛砖引玉。

基于UML的新测量船大风浪航行应急预案系统建模

面向对象设计和分析的UML建模方法是系统建模一种行之有效的方法。文中结合新一代航天远洋测量船实际情况,构建了大风浪航行应急预案系统及其工作流程,利用支持UML建模方法的Tau Generation2(简称Tau G2)建模工具实现了对大风浪航行应急预案系统的建模。