基于圖像聲納的數(shù)字信號處理算法FPGA實現(xiàn).pdf

1、利用高頻段的聲波,成像聲納可以在幾百米的距離內(nèi)以更為直觀的圖像方式對水下目標進行成像,進而完成探測,追蹤,識別并建立數(shù)據(jù)庫等工作。目前已被廣泛應用于水下目標探測等諸多領(lǐng)域,發(fā)揮著日益重要的作用。
　　 具有高分辨率,實時成像等特點的成像聲納系統(tǒng),要求其處理器能夠以高速度高精度處理大量的實時數(shù)據(jù)。本文選用具有強大并行處理能力的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)為核心處理器,就成像聲納系統(tǒng)的部分數(shù)字處理處理環(huán)節(jié)進行了研究。
　　

2、首先,研究了成像聲納系統(tǒng)中的前期數(shù)字信號預處理常用到的FIR(有限長脈沖響應)濾波與復下變頻算法的結(jié)構(gòu)并將其在FPGA內(nèi)實現(xiàn)。FIR濾波器可以根據(jù)系統(tǒng)接收的是寬帶還是窄帶信號而靈活的設置濾波器的截止頻率等參數(shù),使所需信號通過。同時還可以通過增加其階數(shù)來獲得較陡的過渡帶,從而降低對前期模擬濾波器過渡帶的要求,進一步提高濾波器的性能。復下變頻將實信號轉(zhuǎn)變?yōu)閱芜厧У膹托盘?在后期用快速傅立葉變換(FFT)做波束形成時,可以避免因?qū)嵭盘柕碾p邊帶

3、頻譜帶來的目標模糊。
　　 其次,進一步研究了實現(xiàn)波束形成的常用算法-快速傅立葉變換(FFT),設計了串行級聯(lián)和并行級聯(lián)兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。并分別就定點運算與塊浮點運算方案做了速度,資源和邏輯復雜度的比較,同時針對蝶形運算的特點提出了一些優(yōu)化和改進措施。實驗證明并行級聯(lián)結(jié)構(gòu)FFT可以對四倍于其工作頻率的輸入數(shù)據(jù)完成FFT轉(zhuǎn)換,大大提高了其處理速度。
　　 最后,完成了1Gbit容量的DDR2 sdram芯片控制器的框