📄Работа №208152
Тема: Разработка и реализация на ПЛИС фильтра сжатия фазомодулированного сигнала
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Информационные системы
Объем:
46 листов
Год:
2019
Просмотров:
36
3200
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация
СОКРАЩЕНИЯ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Анализ технического задания 9
2 Функционирование фильтра сжатия 10
2.1 Основные понятия и определения 10
2.2 Характеристики сигнала и параметры работы проектируемого фильтра10
2.3 Функционирование фильтра 12
2.4 Нормировка выходного сигнала 16
3 Реализация фильтра на ПЛИС 17
3.1 Описание аппаратных ресурсов ПЛИС используемых в обработке 17
3.2 Преобразование коэффициентов в двоичный код 18
3.3 Описание проекта фильтра сжатия на ПЛИС 18
3.4 Масштабирование и нормировка 20
4 Анализ результатов 22
4.1 Результаты синтеза проекта ПЛИС 22
4.2 Имитируемый эхо-сигнал 22
4.3 Результаты симуляции проекта ПЛИС 23
5 Организационно-экономический раздел 25
5.1 Составление индивидуального перечня работ и построение СГ 25
5.2 Расчёт стоимостных параметров сетевого графика 34
5.3 Экономическое обоснование проекта 38
6 Безопасность жизнедеятельности 41
6.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 41
6.2 Анализ условий эксплуатации проектируемого устройства 41
6.3 Соответствие проектируемого устройства требованиям безопасности 42
6.4 Пожарная безопасность
42
6.5 Мероприятия по обеспечению пожаробезопасности при проведении технологических процессов
43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 47
ПРИЛОЖЕНИЕ - отсутствует
СОКРАЩЕНИЯ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Анализ технического задания 9
2 Функционирование фильтра сжатия 10
2.1 Основные понятия и определения 10
2.2 Характеристики сигнала и параметры работы проектируемого фильтра10
2.3 Функционирование фильтра 12
2.4 Нормировка выходного сигнала 16
3 Реализация фильтра на ПЛИС 17
3.1 Описание аппаратных ресурсов ПЛИС используемых в обработке 17
3.2 Преобразование коэффициентов в двоичный код 18
3.3 Описание проекта фильтра сжатия на ПЛИС 18
3.4 Масштабирование и нормировка 20
4 Анализ результатов 22
4.1 Результаты синтеза проекта ПЛИС 22
4.2 Имитируемый эхо-сигнал 22
4.3 Результаты симуляции проекта ПЛИС 23
5 Организационно-экономический раздел 25
5.1 Составление индивидуального перечня работ и построение СГ 25
5.2 Расчёт стоимостных параметров сетевого графика 34
5.3 Экономическое обоснование проекта 38
6 Безопасность жизнедеятельности 41
6.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 41
6.2 Анализ условий эксплуатации проектируемого устройства 41
6.3 Соответствие проектируемого устройства требованиям безопасности 42
6.4 Пожарная безопасность
42
6.5 Мероприятия по обеспечению пожаробезопасности при проведении технологических процессов
43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 47
ПРИЛОЖЕНИЕ - отсутствует
📖 Аннотация
В данной работе разработано и реализовано на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС) устройство сжатия фазоманипулированного сигнала, представляющее собой согласованный фильтр для систем первичной обработки радиолокационной информации. Актуальность исследования обусловлена необходимостью обеспечения высокого отношения сигнал/шум для обнаружения целей на фоне помех, что является ключевой задачей современной радиолокации, где традиционные аналоговые решения на ультразвуковых линиях задержки уступили место цифровым методам. Основные результаты заключаются в успешной аппаратной реализации фильтра на ПЛИС, обеспечивающего коэффициент сжатия 64, уровень боковых лепестков не хуже -39 дБ в симуляции и -50 дБ в рабочем режиме, а также ширину главного лепестка 1.1 мкс, что соответствует техническому заданию. Научная значимость работы заключается в детальной проработке вопросов нормировки, масштабирования и эффективного использования ресурсов ПЛИС, а практическая – в создании готового к применению в радиолокационной аппаратуре устройства, прошедшего верификацию в среде MATLAB и синтезированного в САПР ISE Design Suite. Теоретической основой послужили фундаментальные труды по радиолокации, такие как справочник под редакцией М. Сколника, работы по цифровой обработке сигналов Р. Лайонса, исследования в области цифровой радиолокации С.З. Кузьмина, а также специализированные издания по архитектуре ПЛИС, в частности, работа В.В. Соловьева.
📖 Введение
Согласованные фильтры применяются в аппаратуре первичной обработки радиолокационной информации. Согласованный фильтр является неотъемлемой частью аппаратуры РЛС, позволяющим обеспечить обнаружение летальных аппаратов на фоне собственных шумов приемника.
На сегодняшний день согласованные фильтры на основе ультразвуковых линий задержки не используются. Этап согласованной фильтрации реализуется в устройстве цифровой обработки сигналов. Современные процессоры и ПЛИС позволяют решать данную задачу с высокой точностью.
Цель разработки - решение задачи повышения отношения сигнал/шум для сложного импульса с внутриимпульсной модуляцией в изделии первичной обработки радиолокационной информации.
Пакет прикладных программ позволяет производить быстрые вычисления, наглядно отображать результаты. Поэтому MATLAB повсеместно исписывался на всех этапах анализ работы устройства, для сравнения.
На данный момент существует САПР VIVADO SDK, позволяющая решать задачу ПО для ПЛИС. Но последняя версия САПР ISE Design Suite удобна и по сей день используется разработчиками так как она удобна и работает стабильно.
Пояснительная записка состоит из четырех глав.
A) Анализ технического задания. В данном разделе производится общий анализ.
Б) Функционирование фильтра сжатия. В данном разделе производится теоретическое описание работы фильтра.
B) Реализация фильтра на ПЛИС. В данном разделе производится описание разработанного устройства.
Г) Анализ результатов. В данной разделе содержатся результаты симуляции сигнала.
Д) Организационно-экономический раздел. В данном разделе производится планирование разработки устройства и определяется его экономическая обоснованность.
Е) Безопасность жизнедеятельности. В данном разделе рассматриваются опасности, источником которых может служить устройство и разрабатываются мероприятия по защите людей от этих вредных и опасных факторов.
На сегодняшний день согласованные фильтры на основе ультразвуковых линий задержки не используются. Этап согласованной фильтрации реализуется в устройстве цифровой обработки сигналов. Современные процессоры и ПЛИС позволяют решать данную задачу с высокой точностью.
Цель разработки - решение задачи повышения отношения сигнал/шум для сложного импульса с внутриимпульсной модуляцией в изделии первичной обработки радиолокационной информации.
Пакет прикладных программ позволяет производить быстрые вычисления, наглядно отображать результаты. Поэтому MATLAB повсеместно исписывался на всех этапах анализ работы устройства, для сравнения.
На данный момент существует САПР VIVADO SDK, позволяющая решать задачу ПО для ПЛИС. Но последняя версия САПР ISE Design Suite удобна и по сей день используется разработчиками так как она удобна и работает стабильно.
Пояснительная записка состоит из четырех глав.
A) Анализ технического задания. В данном разделе производится общий анализ.
Б) Функционирование фильтра сжатия. В данном разделе производится теоретическое описание работы фильтра.
B) Реализация фильтра на ПЛИС. В данном разделе производится описание разработанного устройства.
Г) Анализ результатов. В данной разделе содержатся результаты симуляции сигнала.
Д) Организационно-экономический раздел. В данном разделе производится планирование разработки устройства и определяется его экономическая обоснованность.
Е) Безопасность жизнедеятельности. В данном разделе рассматриваются опасности, источником которых может служить устройство и разрабатываются мероприятия по защите людей от этих вредных и опасных факторов.
✅ Заключение
В результате разработки устройства сжатия сигнала можно сделать следующие выводы:
A) нормировка и масштабирование выходов фильтра осуществлены должным образом;
Б) уровень боковых лепестков сигнала в режиме симуляции равен не менее - плюс 39 дБ;
B) коэффициент сжатия сигнала равен 64;
Г) ширина главного лепестка по уровню минус три дБ в режиме симуляции составляет 1,3 мкс.
Данные результаты приведены для неподвижной цели. Они говорят о некоторых потерях в фильтрации импульса после фазового детектирования. Поэтому УБЛ в режиме симуляции выше замеренного, чем при анализе в системе MATLAB на пять дБ. Тоже самое касается ширины импульса.
Тем не менее, в рабочем режиме изделия УБЛ сжатого сигнала с максимальной амплитуды составляет - плюс 50 дБ. Ширина импульса по уровню минус три дБ равна 1,1 мкс. По ТЗ на изделие этого достаточно для последующих задач обнаружения, селекции движущихся целей.
Следует отметить, что есть возможность снизить число используемых умножителей путем мультиплексирования входов и выходов. Это не сделано ввиду того, что в этом нет необходимости и проект ПЛИС в любом случае размещается в кристалле.
В итоге:
A) разработана программа MATLAB для генерации коэффициентов фильтра в дополнительном коде;
Б) разработана программа MATLAB для измерения уровней шумов;
B) разработан код описания сумматоров разрядности 18 и 39 бит в дополнительном коде, которые при необходимости могут быть модифицированы до любой заданной разрядности;
Г) разработан тестовый проект ПЛИС (testbench) для симуляции с возможностью записи и чтения двоичных отсчетов в текстовые файлы.
A) нормировка и масштабирование выходов фильтра осуществлены должным образом;
Б) уровень боковых лепестков сигнала в режиме симуляции равен не менее - плюс 39 дБ;
B) коэффициент сжатия сигнала равен 64;
Г) ширина главного лепестка по уровню минус три дБ в режиме симуляции составляет 1,3 мкс.
Данные результаты приведены для неподвижной цели. Они говорят о некоторых потерях в фильтрации импульса после фазового детектирования. Поэтому УБЛ в режиме симуляции выше замеренного, чем при анализе в системе MATLAB на пять дБ. Тоже самое касается ширины импульса.
Тем не менее, в рабочем режиме изделия УБЛ сжатого сигнала с максимальной амплитуды составляет - плюс 50 дБ. Ширина импульса по уровню минус три дБ равна 1,1 мкс. По ТЗ на изделие этого достаточно для последующих задач обнаружения, селекции движущихся целей.
Следует отметить, что есть возможность снизить число используемых умножителей путем мультиплексирования входов и выходов. Это не сделано ввиду того, что в этом нет необходимости и проект ПЛИС в любом случае размещается в кристалле.
В итоге:
A) разработана программа MATLAB для генерации коэффициентов фильтра в дополнительном коде;
Б) разработана программа MATLAB для измерения уровней шумов;
B) разработан код описания сумматоров разрядности 18 и 39 бит в дополнительном коде, которые при необходимости могут быть модифицированы до любой заданной разрядности;
Г) разработан тестовый проект ПЛИС (testbench) для симуляции с возможностью записи и чтения двоичных отсчетов в текстовые файлы.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.