基于FPGA的雷达饱和算法的优化设计
基于FPGA的激光雷达SLAM测绘设计与实现
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基于FPGA的激光雷达SLAM测绘设计与实现激光雷达(Lidar)是一种使用激光束来测量相对于雷达位置的物体距离的传感器。
SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)是一种用于自主机器人导航的技术,可以同时实时地在未知环境中定位机器人并构建地图。
本文将介绍基于FPGA的激光雷达SLAM测绘的设计与实现。
在设计过程中,需要使用到的硬件是FPGA(Field Programmable Gate Array)和激光雷达传感器。
FPGA是一种可编程逻辑器件,可以根据需要编程实现不同的功能。
激光雷达传感器用于测量机器人周围环境的距离。
我们需要确定SLAM算法的选择。
常见的SLAM算法有扩展卡尔曼滤波器(EKF)算法和粒子滤波器(PF)算法。
选择合适的算法是设计的基础。
EKF算法适用于环境中存在高斯噪声的情况,而PF算法则适用于非线性噪声状况。
接下来,我们需要设计FPGA的逻辑电路。
FPGA可以实现激光雷达的数据采集和处理功能。
FPGA需要接收激光雷达传感器的数据,并将其转换成数字信号。
然后,FPGA可以使用SLAM算法来处理这些数据,并生成机器人在环境中的实时位置和地图。
在实现过程中,需要考虑FPGA的计算能力和存储容量。
FPGA的计算能力决定了SLAM 算法的复杂度和实时性能,而存储容量则决定了FPGA能够处理的数据量。
合理选择FPGA 的规格能够满足系统的需求。
需要在FPGA上进行软件编程,并将硬件电路与软件逻辑结合起来。
通过软件编程,可以实现激光雷达SLAM测绘的算法和功能。
实现过程中,需要进行算法调试和性能优化,以确保系统的稳定性和实时性。
基于FPGA的激光雷达SLAM测绘的设计与实现是一个复杂而有挑战的任务。
通过合理地选择SLAM算法、设计FPGA的逻辑电路并进行软件编程,可以实现高效、实时的激光雷达SLAM测绘系统。
这将为自主机器人导航和地图构建提供重要的技术支持。
基于FPGA模型化设计的雷达信号处理的实现的开题报告
![基于FPGA模型化设计的雷达信号处理的实现的开题报告](https://img.taocdn.com/s3/m/7bfc66a4b9f67c1cfad6195f312b3169a451ea35.png)
基于FPGA模型化设计的雷达信号处理的实现的开题报告一、研究背景随着雷达技术的不断发展,航空、导航、军事等领域中的雷达应用不断增加。
雷达信号处理是指对由雷达接收到的信号进行处理并提取出目标的信息的过程。
传统的雷达信号处理通常采用数字信号处理器(DSP)进行实现,但随着FPGA(Field-Programmable Gate Array)技术的发展,FPGA可编程性强、并行处理能力强,能够满足雷达信号处理实时性与复杂度的要求。
因此,本文将通过基于FPGA模型化设计的方式实现雷达信号处理的模块,以提高雷达信号处理的效率和实时性,并为雷达信号处理的研究提供一定的参考。
二、研究内容1. 雷达信号处理实现原理的研究本章将归纳总结当前常见的雷达信号处理算法,介绍基于FPGA实现雷达信号处理的原理及其优缺点。
2. 基于FPGA的雷达信号处理模块设计本章将对FPGA的可编程特性进行详细阐述,同时设计实现一个可以处理雷达信号的FPGA模块,设计过程中将包括对模块进行优化与测试。
3. 性能评估与结果分析本章将通过实验对FPGA模块进行性能评估和分析,并对模块的效率及实用性进行探讨。
三、研究意义随着雷达技术的不断发展和应用范围的不断扩大,雷达信号处理成为了一个重要的研究领域。
本文将通过利用FPGA的高可编程特性,设计出一个实时性能和精度皆可获得提升的雷达信号处理模块,为雷达信号处理研究提供一定的参考和模板,具有重要的理论和实践应用意义。
四、预期成果本文预计能够设计出一个可以在FPGA上实现雷达信号处理的模块,能够实现雷达信号的处理、数据传输、抗干扰和输出目标信息等功能。
同时,对模块进行测试和性能评估,得到满足工程实践需求的结果和理论分析。
五、研究方法本文主要采用文献调研、理论分析和实验研究等方法,通过对雷达信号处理算法和FPGA技术的理论研究,完成雷达信号处理的模块设计和实现,同时进行性能评估和结果分析。
六、研究计划安排1. 工作内容(1)学习雷达信号处理的基本算法和FPGA技术的相关知识。
基于FPGA的数字信号处理技术在雷达信号处理中的应用
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基于FPGA的数字信号处理技术在雷达信号处理中的应用雷达技术是一种实现远距离非接触检测的方法,通过发射和接收电磁波来探测目标物体的位置、速度、形状等参数,并能对这些参数进行处理,实现目标识别和跟踪。
由于雷达信号在传输过程中会受到各种干扰,因此需要对信号进行处理以提高信噪比和分辨率。
基于FPGA的数字信号处理技术在雷达信号处理中具有重要的应用,它可以提高信号处理的效率和精度。
1. FPGA的概述和特点FPGA是一种可编程的逻辑器件,具有高度的可编程性和可重构性。
它可以通过编程的方式实现不同的功能,包括数字信号处理、图像处理、通信协议等。
相比于ASIC芯片,FPGA具有更高的灵活性、更短的开发周期和更低的成本,因此越来越多的应用将FPGA作为处理核心。
2. FPGA在雷达信号处理中的应用雷达信号处理涉及到很多数字信号处理算法,包括滤波、FFT、相关和目标跟踪等。
这些算法需要对大量的采样数据进行处理和分析,因此需要高效的数字信号处理器。
FPGA具有并行处理能力和高速运算的特点,非常适合用于雷达信号的处理。
以滤波为例,通过在FPGA中实现数字滤波器,可以对雷达信号进行滤波处理,滤除噪声和杂波,提高信号的纯净度和可靠性。
同时,FPGA可以实现实时滤波和在线滤波,避免了离线处理的繁琐和延迟。
另外,FPGA还可以实现多通道滤波和自适应滤波等高级处理算法,提高滤波的效率和精度。
对于FFT算法,FPGA可以实现高速FFT计算,加快信号频谱分析的速度和精度。
FFT算法在雷达信号处理中广泛应用,可以实现目标检测和分类等功能。
通过在FPGA中实现FFT模块,可以大大提高FFT的运算速度和稳定性。
同时,FPGA 还可以实现多级FFT、变换解密和故障检测等增强功能,提高FFT算法的适应性和可扩展性。
相关算法是雷达信号处理中常用的一种算法,通过对雷达信号进行相关分析,可以实现信号的准确定位和跟踪。
FPGA可以实现复杂的相关算法,包括相干积、马赫菲函数和卡尔曼滤波等多种方法。
基于FPGA的激光雷达SLAM测绘设计与实现
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基于FPGA的激光雷达SLAM测绘设计与实现引言激光雷达(Lidar)是一种常用于测绘和感知环境的传感器,它能够通过发送激光束并测量其返回时间来获取目标物体的距离和位置信息。
SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技术则是一种在未知环境中实时构建地图和定位自身的方法。
将激光雷达与SLAM技术相结合,可以实现对未知环境进行高精度的测绘和定位,这对于无人驾驶车辆、机器人导航以及工业自动化等领域具有重要意义。
基于FPGA的激光雷达SLAM测绘系统能够利用FPGA硬件加速的优势,实现对激光雷达数据的高效处理和SLAM算法的实时运行。
本文将介绍基于FPGA的激光雷达SLAM测绘系统的设计与实现,包括硬件架构设计、激光雷达数据的处理流程和SLAM算法的实时运行。
一、硬件架构设计基于FPGA的激光雷达SLAM测绘系统的硬件架构设计是整个系统的基础,它需要满足高带宽和低延迟的要求,并且能够实现高效的激光雷达数据处理和SLAM算法的实时运行。
为了实现这些需求,我们设计了如下的硬件架构:1. 激光雷达数据采集模块:该模块负责从激光雷达传感器中采集原始的激光雷达数据,并将其传输到FPGA芯片中进行处理。
为了满足高带宽的要求,我们选择了高速的激光雷达传感器,并采用了高速的串行接口(如LVDS)来进行数据传输。
2. 数据预处理模块:该模块负责对原始的激光雷达数据进行预处理,包括数据解析、滤波和坐标转换等操作。
为了实现高效的数据预处理,我们设计了专门的硬件加速器来处理激光雷达数据,以提高数据处理的速度和效率。
3. SLAM算法加速模块:该模块负责对预处理后的激光雷达数据进行SLAM算法的实时运行。
为了实现SLAM算法的实时运行,我们设计了基于FPGA的并行加速器来加速SLAM算法的计算,以提高算法的运行速度和实时性。
二、激光雷达数据的处理流程激光雷达数据的处理流程是基于FPGA的激光雷达SLAM测绘系统中的重要一部分,它需要实现对原始的激光雷达数据进行解析、滤波和坐标转换等操作。
基于FPGA的CFAR设计
![基于FPGA的CFAR设计](https://img.taocdn.com/s3/m/a8a5b34f591b6bd97f192279168884868762b8c7.png)
基于FPGA的CFAR设计基于FPGA的CFAR(Constant False-Alarm Rate)设计是一种用于目标检测和跟踪的算法,可以在复杂的背景下提供一致的假警报率。
本文将详细介绍基于FPGA的CFAR设计的原理、架构以及实现方法。
一、CFAR算法原理CFAR算法是一种基于统计推断的目标检测方法,它可以根据输入信号的统计特性,以一致的假警报率检测到目标。
CFAR算法通常用于雷达系统中,通过分析目标与背景之间的信号差异来确定目标的存在。
CFAR算法的主要思想是,首先在背景区域中选择一些参考窗口,计算这些窗口中的信号强度的统计特性(如均值和方差),然后使用这些统计特性来估计背景的信号分布。
接下来,使用估计的背景分布对整个输入信号进行分析,并确定是否存在目标。
二、CFAR算法的FPGA实现架构+----------------------+输入信号接+-----------+----------++--------v---------+预处理模+--------+---------++---------v--------+CFAR检测模+--------+---------++--------v---------+目标输出接+-------------------+预处理模块用于对输入信号进行滤波和增强,以提高后续CFAR检测的性能。
常见的预处理方法包括滑动窗口平均滤波和中值滤波等。
CFAR检测模块是该设计的核心部分,它采用并行的方式对输入信号进行处理。
该模块包括以下关键组件:1.窗口选择单元:用于选择参考窗口以及目标窗口。
参考窗口用于估计背景信号的统计特性,而目标窗口被用来检测目标。
2.统计特性计算单元:根据选择的窗口,计算每个窗口中的信号统计特性,包括均值和方差。
3.背景分布估计单元:利用统计特性计算的结果,估计背景信号的概率分布函数(PDF)。
4.目标检测单元:使用估计的背景PDF对输入信号进行分析,并判断是否存在目标。
浅谈基于FPGA的相控阵雷达波束控制系统设计
![浅谈基于FPGA的相控阵雷达波束控制系统设计](https://img.taocdn.com/s3/m/b3509a412e3f5727a5e96276.png)
的稳定性 , 并且 可以进 行提 高接 口的规范化 。 在层结构体系中 有着灵活性和可更换性 , 在 实现系统每层接 口时 , 可 以利用 不
同 的方 式 进 行 有 效 的 实 现 。 其 次在 开 发 系 统 时 , 可 以对 层 结 构 进行划分, 使 其 成 为 多个 部分 , 并 由 团 队或 者 是 异地 进 行 开 发 。
2 . 2 管道 和过 滤器
管 道 和 过 滤 器 模 可 以 为数 据 流 系 统 进 行 有 效 的处 理 ,在
软件开发 中可 以将每个工作步骤进 行封 装,使其在一个过滤 器 组件 中。管道和 过滤器结 构主要是将 软件系统进 行处理 , 使 其成为几个独立步骤 。同时步骤在进 行连接时可 以按照系
对象进行相应 的更换 , 并可以按 照相关要求 , 将对 象进行动态 的打 开 或 者 是 更 换 。 最后 模 型 一 视 图 一 控 制 器 模 式 具 备 着 相 应 的可移植性 , 能够独立地将模 型进行移植 , 同时可 以在新 的 平 台上 对 其 进 行相 应 的 修 改 。 另 外 可 以对 软 件 进 行 工 程 化 管 理, 并且在产 生管理程序代码时 , 可以进行有效 的工程化和工 具化管理 。 但是模型一视 图一控制 器模 式使系统结构的复杂 性得 到大幅度的提高, 其独立性较低 , 并有着较低效率 的访问。
模式有着较强的支持功能, 当改变层模式功能时, 最多只是对 相邻的上下层进行相应的影响, 不会影响到整体结构; 最后 就 是层结构的相邻层可 以提供相同的接 口, 每层 的设计可以由相 同功 能 的模 块 进 行 替 换 , 因此 层 模 式 结 构 具 备 着 可 替 换 性 。
但 是 层 结 构 模 式 的 效 率 偏 低 , 同 时 层 结 构 模 式 中 的高 层 有 着 较 高 的依 赖 性 , 对底层有着较高依赖性 , 因此 需 要 进 行 多 次的数据传送 , 并 且 会 改 变 层 结 构 中 的连 锁 反 应 。
基于FPGA和DSP的雷达信号处理系统的设计
![基于FPGA和DSP的雷达信号处理系统的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/712b3ec80c22590102029d32.png)
摘 要 : 分利用现代最新发展的大规 充 模集 成电 路拄术和 数字处理拄术, P A和DP 将FG S 相结合. 在仔细分析
雷达信号特点的基础 上进 行了设计 对雷达原始 信号进 行采样 、 杂波抑 制以及压缩处理 , 从而为进 一步实现基 于雷达原始视频信号的信息处理 、 传输和存储 提供 了基础和保证
关键 词 : 雷达; 处理; 信号 现场可 编程门阵 数 列; 字信号处理 器刊、 波分析
中 图分 类 号 : N 5 5 T 97 2
文 献 标 识 码 : A
能够设 计 一种r 比较好 的雷达 原始 视频信 号采 陛价
0 引 言
v ( s l a evc , Ts Ves mcS ri 船舶 交通 管理 系 e Tr e 统) 系统是一 个有关 海 上交通安 全 的系统 , 雷达 视 频信息 的传输 和 显 示 是这 个 系统 中重 要 的一环 . 在 v s系统 中 , T 原始 雷达 视频是 指 由雷达 接 收机 输 出的雷达 回波 . 是模 拟信 号 , 它 包含 了 目标 回波 的所 有细节 ; 取 视频 是 指经 由 目标 录取 之后 产 录 生 的 目标视频 , 只显 示 杂波 自适 应 门 限 以上 的 它
受简化 , 常没有强 度 信息 通 而原始雷 达 视频 系统 可 获得细节 , 有强 度信 息 ; 当录取器 有故 障时 录取
视频 系统所有 的雷 达信 息 会 丢 失 , 而在 原 始 雷 达
视频 系统 中跟踪 丢失但 雷 达视频保 留 .
通 过上 面的 比较 可 以看 出, 尽管 采 用 录 取 视 频的 系统存 在对 系统 传输 速率 要求低 和 降低 系统 设备 成本 等 优 点 , 其 缺点 也 很 明显 因此 , 果 但 如
基于FPGA的激光雷达SLAM测绘设计与实现
![基于FPGA的激光雷达SLAM测绘设计与实现](https://img.taocdn.com/s3/m/c2613d8bab00b52acfc789eb172ded630b1c98aa.png)
基于FPGA的激光雷达SLAM测绘设计与实现【摘要】本文旨在基于FPGA技术实现激光雷达SLAM测绘系统,并探讨其在智能车、机器人导航等领域的应用。
在激光雷达原理及应用部分,介绍了激光雷达的工作原理和常见应用场景。
随后,概述了SLAM技术在自主导航中的重要性和发展现状。
接着探讨了FPGA在激光雷达SLAM中的作用,包括加速实时处理和降低功耗等方面。
系统设计与实现部分详细讲解了激光雷达数据的处理流程和FPGA硬件设计。
实验结果与分析展示了系统性能和精度,验证了其可行性和准确性。
总结了研究成果,并展望了未来在多传感器融合、实时定位等方面的研究方向,为激光雷达SLAM技术的进一步发展提供了参考。
【关键词】关键词:激光雷达、SLAM、FPGA、测绘、设计、实现、原理、应用、系统、实验、结果、分析、总结、展望、研究方向。
1. 引言1.1 背景介绍激光雷达技术是一种通过激光束对目标进行测距和成像的技术,具有高精度、高分辨率和远距离探测等优势,被广泛应用于自动驾驶、智能仓储、机器人导航等领域。
同时定位与地图构建(SLAM)技术是指在未知环境中通过传感器数据实时构建地图,并同时实现自身定位的技术,是智能系统中的重要组成部分。
基于FPGA的激光雷达SLAM测绘系统的设计与实现,将有效提高激光雷达SLAM系统的性能和可靠性,为自动驾驶、机器人导航、智能仓储等领域的应用提供更加精准和可靠的环境感知与定位服务。
对基于FPGA的激光雷达SLAM测绘技术进行研究与实现具有重要意义和广阔应用前景。
1.2 研究意义:激光雷达SLAM技术在无人驾驶、机器人导航、智能交通等领域具有广泛的应用前景。
随着人工智能、自动驾驶等技术的快速发展,激光雷达SLAM的研究变得越来越重要。
通过对激光雷达SLAM系统进行研究和设计,可以实现地图的实时构建和自主导航,为实现智能交通系统、智能物流系统、智能家居等提供技术支持。
基于FPGA的激光雷达SLAM系统具有低延迟、高精度、低功耗等优势,可以更好地满足实时性和稳定性的要求。
基于FPGA的雷达信号处理板设计与实现
![基于FPGA的雷达信号处理板设计与实现](https://img.taocdn.com/s3/m/62ad19324a35eefdc8d376eeaeaad1f3469311c2.png)
基于FPGA的雷达信号处理板设计与实现林琳【摘要】Based on CPCI bus,a radar signal processing board was designed and implemented with FPGA,which can be used to accomplish the general functions for radar signal processing like DDC,pulse compression of large time-bandwidth pro-duct signals in time-domain and FFT. At last,DDC and the pulse compression of large time-bandwidth product signals in time-domain are realized according to the requirements of some radar signal processing systems. The test results prove the effective-ness of the system.%基于CPCI总线,使用FPGA实现了雷达信号处理板的设计与实现。
实现数字下变频,大时宽带宽积数字脉冲压缩以及FFT等通用雷达信号处理功能。
最后给出了数字下变频和大时宽带宽积数字脉冲压缩在某雷达系统中的测试结果,测试结果满足系统要求。
【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】6页(P51-56)【关键词】DDS;FPGA;脉冲压缩;雷达信号处理【作者】林琳【作者单位】陕西职业技术学院计算机科学系,陕西西安 710100【正文语种】中文【中图分类】TN958.3-34雷达系统需要对海量数据进行并行、实时处理,设计雷达信号处理板需要考虑三个方面的问题:数据并行实时处理、数据传输总线选择和多通道处理。
基于FPGA的激光雷达SLAM测绘设计与实现
![基于FPGA的激光雷达SLAM测绘设计与实现](https://img.taocdn.com/s3/m/bf769606777f5acfa1c7aa00b52acfc789eb9ff8.png)
基于FPGA的激光雷达SLAM测绘设计与实现全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:激光雷达(SLAM)技术是近年来在自动驾驶、无人机和机器人领域得到广泛应用的一项重要技术。
SLAM技术通过激光雷达传感器获取周围环境的三维点云数据,并通过实时定位和地图构建技术,实现对环境的精准感知和定位。
在SLAM算法中,激光雷达传感器是最为重要的数据采集装置,因此其性能和精度对整体SLAM系统的性能有着至关重要的影响。
传统的激光雷达SLAM系统通常通过CPU或GPU来实现激光数据的处理和算法的执行,然而随着SLAM系统的实时性要求越来越高,CPU或GPU的运算能力已经无法满足SLAM系统的需求。
利用基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的并行计算架构来实现激光雷达SLAM系统成为一个新的研究方向。
FPGA具有高度并行化的特点和灵活的可编程性,能够快速、高效地处理激光数据,并且可以实现实时的SLAM算法执行。
基于FPGA的激光雷达SLAM测绘设计与实现成为了当前研究的热点之一。
一、激光雷达SLAM系统的核心技术激光雷达SLAM系统主要包括传感器数据采集、数据处理和算法执行三个核心环节。
传感器数据采集环节主要负责激光雷达传感器数据的获取和预处理;数据处理环节主要负责对激光雷达数据进行滤波、分割和配准等预处理操作;算法执行环节主要负责执行SLAM算法,实现定位和地图构建等功能。
在基于FPGA的激光雷达SLAM系统中,需要针对以上三个环节进行对应的硬件设计和实现。
1. 传感器数据采集由于激光雷达传感器输出的是大规模的三维点云数据,因此传感器数据采集环节对FPGA的硬件设计要求较高。
首先需要设计一个高速的数据接口模块,能够实时接收和存储激光雷达传感器输出的数据流。
其次需要设计一个数据预处理模块,能够对传感器输出的原始数据进行去噪、滤波和格式转换等操作,以适配后续的数据处理环节。
2. 数据处理数据处理环节需要设计一个高性能的并行计算模块,能够实现激光数据的滤波、分割和配准等操作。
基于FPGA的新型雷达图像处理系统设计与实现
![基于FPGA的新型雷达图像处理系统设计与实现](https://img.taocdn.com/s3/m/96b4382f192e45361066f5a4.png)
舰 船 电 子 对 抗
SHI P BOARD E LECTRONI C COUNTERM EAS U RE
J u n . 2 0 1 3
Vo 1 . 3 6 No . 3
第3 6卷 第 3期
基于 F P GA 的新 型 雷达 图像 处理 系统设 计 与实现
p r o c e s s i n g s y s t e m, wh i c h u s e s s u p e r l a r g e s c a l e f i e l d — p r o g r a mm a b l e g a t e a r r a y( FP GA) a s i t s c o r e t o c o mp l e t e t h e i ma g e p r o c e s s i n g . Th e s y s t e m a d o p t s t h e d e s i g n me t h o d c o mb i n i n g s o f t wa r e wi t h
达 平 , 张金林 , 谷 京 朝 ( 空军预警学 源自, 武汉 4 3 0 0 1 9 )
摘要: 雷达图像处理与传输系统在处理速度、 信息吞吐量等方面提出了更高的要求。提出并实现了一种以超大规模
现 场 可 编 程 门 阵列 ( F P G A) 为 核 心 完 成 图像 处 理 的 新 型 雷 达 图像 处 理 系 统 。系 统 采 用 软 硬 件 结 合 的 设 计 方 法 , 具 有
0 引 言
随着 半导体 器 件 的不 断 更新换 代 及嵌 入式 系统
的硬件 可 编程性 和 可重构 方 面的应 用也使 得 系统集 成度更 高 , 工作 模式切 换更 简单 。
基于FPGA的激光雷达SLAM测绘设计与实现
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基于FPGA的激光雷达SLAM测绘设计与实现激光雷达(SLAM)是一种通过激光传感器实现地图构建和自我定位的技术,在无人驾驶、机器人导航和三维环境模型构建等领域有着广泛的应用。
而FPGA (Field Programmable Gate Array) 是一种灵活可编程的集成电路,可以通过编程重新配置其内部电路,因此被广泛应用于数字信号处理和实时图像处理等领域。
本文将结合FPGA和激光雷达SLAM技术,探讨其在测绘设计与实现中的应用。
一、激光雷达SLAM技术简介激光雷达SLAM技术是一种通过激光传感器获取环境地图信息,并对机器人自身位置进行实时定位的技术。
通过激光传感器获取环境的距离和角度信息,然后利用SLAM算法实时构建地图,并根据机器人的运动轨迹进行自我定位,从而实现无需外部定位设备的自主导航。
激光雷达SLAM技术主要分为前端激光传感器数据的获取和后端SLAM算法的实时处理两个部分。
前端激光传感器获取到的距离和角度信息需要经过滤波、数据配准和特征提取等处理,以获得清晰可靠的环境地图数据。
而后端SLAM算法则负责实时地图构建和机器人自身定位,通常采用的是基于概率、特征匹配和运动模型的算法。
二、FPGA在激光雷达SLAM中的应用1. 数据获取与处理FPGA可以用于激光雷达数据的快速采集、滤波和预处理。
激光雷达传感器产生的海量数据需要实时处理,FPGA的并行计算能力和高速数据通路使得其能够处理大规模的激光雷达数据流。
FPGA能够实现高速的数据滤波和预处理算法,对激光雷达采集的原始数据进行有效的降噪和数据配准,从而提高地图构建的准确性和稳定性。
2. 实时地图构建与定位FPGA可以用于实时的激光雷达SLAM算法的加速计算。
SLAM算法通常需要进行大规模的地图匹配和特征提取计算,而FPGA的并行计算能力和灵活的编程结构使得其能够加速这些复杂的计算任务。
通过将SLAM算法的关键部分实现在FPGA硬件逻辑中,可以实现低延迟、高精度的地图构建和机器人定位,提高激光雷达SLAM系统的实时性和稳定性。
基于FPGA的雷达信号模拟器设计共3篇
![基于FPGA的雷达信号模拟器设计共3篇](https://img.taocdn.com/s3/m/a5cf7ff109a1284ac850ad02de80d4d8d15a011e.png)
基于FPGA的雷达信号模拟器设计共3篇基于FPGA的雷达信号模拟器设计1随着雷达技术的日新月异,雷达信号模拟技术也在不断得到完善。
近年来,基于FPGA的雷达信号模拟器设计逐渐成为研究热点。
本文将介绍基于FPGA的雷达信号模拟器的设计原理和主要技术点。
一、FPGA技术概述FPGA是Field Programmable Gate Array的缩写,可译为现场可编程门阵列。
它是一种可编程逻辑设备,可用于实现各种数字逻辑功能。
与ASIC相比,FPGA具有灵活性高、设计周期短、成本低等优点。
因此,FPGA在雷达信号模拟领域得到了广泛应用。
二、雷达信号模拟器概述雷达信号模拟器是一种用于模拟雷达信号波形和参数的设备。
能够生成各种复杂的雷达信号,并且能够对信号进行实时处理和分析。
通过雷达信号模拟器,我们可以对各种雷达算法进行测试和验证,为雷达系统的开发和优化提供技术支持。
三、基于FPGA的雷达信号模拟器基于FPGA的雷达信号模拟器是一种使用FPGA实现雷达信号模拟的装置。
相对于传统的PC机实现方式,基于FPGA的雷达信号模拟器具有速度快、实时性好、精度高等优点。
因此,它在各类雷达仿真实验中得到越来越广泛的应用。
基于FPGA的雷达信号模拟器主要包括以下几个模块:1、雷达原理模块雷达原理模块用于实现雷达的基本原理和传输机制。
包括发射信号的产生、接收信号的处理以及目标回波信号的仿真等。
2、信号生成模块信号生成模块用于在FPGA芯片内产生各种不同的雷达信号。
它可以实现多种发射方案和调制方法,以满足不同雷达应用的需求。
3、数字信号处理模块数字信号处理模块用于对接收信号进行实时处理和分析。
它包括功率谱分析、多普勒分析和时域分析等功能。
4、仿真分析模块仿真分析模块用于对仿真结果进行分析和评估。
它可以实现多维参数分析和模拟场景设定,以帮助用户进行雷达系统的性能测试和优化。
四、设计实现流程基于FPGA的雷达信号模拟器的设计实现流程大致包括以下几个步骤:1、设计电路原理图2、编写程序代码3、进行功能仿真和验证4、进行硬件验证和调试5、完成原型制作和系统测试五、未来展望基于FPGA的雷达信号模拟器在雷达系统的研究和开发中具有重要作用。
一种基于FPGA和DSP的雷达信号处理系统的设计
![一种基于FPGA和DSP的雷达信号处理系统的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/ab76b889852458fb760b566c.png)
一种基于FPGA和DSP的雷达信号处理系统的设计摘要:本文主要对基于FPGA和DSP的雷达信号处理的设计方法进行了分析,对新型的工作原理图进行了明确,然后对硬件电路设计以及软件电路设计进行了探究,在此基础上对这种信号处理系统的设计优点进行了总结,希望能为基于FPGA和DSP雷达信号的处理以及传输工作提供良好的参考依据。
关键词:FPGA;DSP;雷达信号处理系统;设计基于PGA和DSP的雷达信号处理系统的设计工作,可以对传统设计过程中存在的问题进行有效的解决。
其中DSP属于一种处理器,在应用的过程中可以根据相应的指令,对一些算法流程进行明确,并且发挥出了良好的控制效果;而FPGA属于现场可编程器件,在整个设计过程中具有一定的易操作性,可以在很快的时间内对内部做出调整,最终实现对系统的重新构建。
1 常规信号处理系统的设计在对以往的雷达信号处理系统进行设计的过程中,设计人员首先需要对应用范围进行了解,然后在此基础上对具体的算法流程进行明确,并构建出完善的系统结构,通常情况下需要将结构划分为相应的模块,然后才能开展对电路的设计工作。
但是这种设计方法存在着非常大的局限性,主要是因为其中产生的数据量非常的大,这就导致在设计过程中需要对系统的可重构性以及扩展性进行全面的分析,并且还需要构建出统一的处理平台。
另外,在常规的信号处理系统设计过程中,在任务方面呈现出了一定的多样性,大部分由模拟电路完成的功能都转化为数字的方式进行处理。
在不同的阶段中,系统所处理的任务具有明显的差异,这就需要系统发挥出多种功能,需要在一定程度上满足一定的通用性。
2 雷达信号处理机方案设计2.1 总体设计思想在对雷达信号处理系统进行设计的过程中,需要在以下功能上得到充分的发挥:首先,需要完成对中频信号的采集工作,同时还需要对数字下变频进行合理的采集,在此基础上才能获取到相应的数字信号。
在对信号进行处理的过程中,当处理工作完成之后,需要对非合作运动目标相关的参数进行测量,同时还需要对其中存在的误差进行求取,对AGC实现一定的控制作用。
基于FPGA的雷达状态参数分选设计与实现
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【 摘 要】提出了以C y c l o n e I I 系列 F P G A芯片 E P 2 C 5 T 1 4 4为核心, 构建一种雷达环境模拟器( R E S ) 中的雷达状态参数分选电 路, 充分利用 F P G A 资源丰 富、 并行 能力强 的特 点 , 提 高系统的 实时性 。采用基 于 L V D S串行 总线标 准进行传 输 , 并 进行 了传 输 协议 及软件设 计。实验结果表 明 , 该 电路 能够实现状 态参数 的高速 、 长距 离传 输, 并 能保 证 雷达参数 数据传 输及分 离 的正确性 , 该 电路可 以应用 于对 雷达参 数性 能的维修 与检 测。 【 关键词】雷达环境模拟器; L V D S ; 雷达状态参数; 数据分离 I 中图分类号】T N 9 5 2 ; T N 9 1 1 【 文献标志码】A
p r o t o c o l a n d s o f t wa r e d e s i g n .Th e r e s u l t s s h o w t h a t h i g h - s p e e d,l o n g —d i s t a n c e r t ns a i si m o n o f t h e s t a t u s p ra a m e t e s r o f he t c i r c u i t c a n b e a c h i e v e d,a n d c a r l e n s u r e he t a c c u r a c y o f d a t a t r a n s mi s s i o n nd a ep s a r a i t o n.T he c i r c u i t c a l l e 印 e b d t o t h e ma i n t e n a n c e nd a t e s t i n g o n he t p e r f o r ma n c e o f r a d r a p a r a me t e r s .
fpga在雷达信号处理中的设计与应用
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合肥工业大学硕士学位论文FPGA在雷达信号处理中的设计与应用姓名:***申请学位级别:硕士专业:微电子学与固体电子学指导教师:***20050301FPGA在雷达信号处理中的设计与应用摘要本文首先介绍了利用FPGA设计数字电路系统的流程和雷达数字信号处理的主要内容。
在第二章中主要阐述了FIR数字滤波器的窗函数设计方法,并应用FIR滤波器设计数字动目标显示和数字动晷标检测系统:脉冲压缩处理是现代雷达售号处理的一个重要组成部分,线性调频信号和二相巴克码的脉冲压缩处理方法在第三章做了重点描述。
cyclone系列芯片是高性价比,基于1.5V、0.13删采用铜制层的sRAM工艺。
它是第~种支持配旨数据解压的FPGA芯片。
论文设计的最后部分是利用A1tera公司cyclone系列FPGA芯片EPlc6F256c6和EPcs4配置芯片设计设计SD转换器,在QuartusIl4.0下采用VHDL语言和逻辑电路图结合的设计方法,经过仿真并最终实现了硬件设计。
设计结果表明电路性能可靠,sD转换的精度较高,完全满足设计的要求。
关键词:现场可编程门阵列,有限脉冲响应数字滤波器,数字脉冲压缩,SD转换器DesignandApplicationofFPGAinRDSPAbstractFirstly,thepaperintroducethebasicflowofDigitalCircuitsystemdesignbasedonFPGAandthebodycontentofRDSP(RadarDigitalSignalProcessing).Inchapter2,thepaperexpatiateonthedesignmethodofdigitalLow—passFIRfilterusedWindowFunction.Basedonthis,westudythemethodofdesignMTIandMTD.AsaRDSPdesignengineer,weknow£hatDPCisoneofthemostimportantpartsofmodernRDSEsothat,inchapter3,thepaperemphasizestointroducethesignalofLFMandPSKandhowtousethemtogiVebirthtoDPCsignal.Cyclonese“esarelowcostandbasedon1,5V:0.13“mall-1ayercopperSRAMprocessFPGAIC.CyclonesarethefirstFPGAstosupportdecompressionofconfigurationdata.AtlastofthepaperfocusesondesignofSDConVerterbasedonEPlC6F256C6FPGAICchipofAlteraCycloneseriesandconfigureICchipEPCS4.InQuartusII4.0,wecanuseVHDLandlogiccircuitdiagramtodesigndi西talcircuit.Thedesignresultindicatedthatnotonlythecircuitisreliablebutalsotheprccisionisveryhighviasoftwareandhardwafeemulation,andconlpletethedesignrequires.Keywords:FieldProgrammableGateArray;FiniteimpulseresponsedigitalfilterDigjtalpulsecompress:SDconverter前言现场可编程门阵列(FPGA,FjeldProgrammableGateArray)的出现是超大规模集成电路(VLsI)技术和计算机辅助设计(cAD)技术发展的结果,它以集成度高、体积小、具有通过用户编程实现专门应用的功能,有时也称为可编ASIC。
基于FPGA的雷达数字模拟目标设计与实现
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基于FPGA的雷达数字模拟目标设计与实现摘要:介绍了一种基于FPGA的可配置的雷达数字模拟目标实现方法。
利用FPGA的快速并行处理能力模拟产生多个目标,目标包含幅度、角度、速度、距离等信息,形成和、差及辅助波束,验证雷达测距、测角、测速等功能,完成雷达模拟训练需求。
经过实际应用验证,方法有效。
关键字:数字模拟目标;FPGA;雷达模拟训练Design and Implementation of Radar Digital Simulation Target Based on FPGAZHANG Meng PAN hao(No.38 Research Institute of CETC, Hefei 230008)Abstract: A configurable radar digital simulation target realization method based on FPGA is introduced. Using the fastparallel processing capability of FPGA to simulate and generate multiple targets, the target include amplitude, angle, velocity, distance and other information, and form sum, difference and auxiliary beams to verify radar ranging, angle measurement, speed measurement and other functions, and complete radar simulation training requirements. After practical application verification, the method is effective.Key Words : digital target ; FPAG ; radar simulation training0引言FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,也被称为“液体硬件”,是一种硬件可重构的体系结构,自1985年问世以来,凭借其性能、成本和稳定性的优势,在各个领域都有广泛的应用。
基于FPGA的雷达饱和算法的优化设计
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基于FPGA的雷达饱和算法的优化设计
张福贵;王绍军
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2006(022)026
【摘要】本文提出了一种实现饱和补偿算法的优化设计,利用现场可编程门阵列FPGA实现数字下变频的同时将饱和补偿算法嵌入其中.该设计方案有效地的避免了现有方法中的缺陷,更好地满足了雷达接收机对高端信号的要求,真正意义上地提高了雷达接收机的动态范围及灵敏度等指标.
【总页数】3页(P170-171,292)
【作者】张福贵;王绍军
【作者单位】610225,成都,成都信息工程学院;610041,成都,成都远望科技有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
1.基于FPGA的脉内调制雷达信号识别算法 [J], 王宇;杨国彬;王宏
2.基于FPGA的雷达饱和算法的优化设计 [J], 张福贵;王绍军
3.基于FPGA的GNSS外辐射源合成孔径雷达成像算法设计与实现 [J], 王荣耀;曾张帆;刘文超;周艳玲;潘永才
4.一种基于FPGA+DSP架构的雷达目标跟踪算法设计与实现 [J], 姜婕
5.基于FPGA的汽车雷达信号处理算法的高级综合与评估 [J], 徐东明;刘泽帆
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基于FPGA的雷达信号处理方法探究
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基于FPGA的雷达信号处理方法探究【摘要】作为雷达的关键组成部分,雷达信号处理系统对雷达精度起着关键性作用。
FPGA技术以其出色的优点,已经在雷达信号处理系统中得到越来越广泛的应用。
本文主要就基于FPGA的雷达信号处理方法进行探究。
【关键词】FPGA;DSP;雷达;信号处理一、引言经济发展以及军事技术现代化的不断推进对雷达技术提出了更高的要求。
目前超大规模集成电路等电子技术的迅速发展和微机计算速度的提升,特别是大规模可编程逻辑器件的不断进步,为雷达信号的处理带来了新的发展机遇。
目前不断提高的A/D转换速率对数字信号处理器提出了更高的处理速率要求,而传统的DSP已经无法满足这种超高速数据流的需要,因此FPGA应用就成为解决这一问题的主要方案。
二、雷达信号处理的主要技术及FPGA 的特点雷达的发射机可以把电磁波能量射向某一方向,这些电磁波如果遇到物体就会反射回来,雷达天线可以接收这些反射波并通过相关接收设备进行处理,以提取如距离、速度、方位和高度等相关信息。
目前,通用雷达的信号处理系统主要依靠以下的步骤来进行信号处理:雷达信号转换→信号处理→数据传输→目标显示与控制,这一系列处理过程中涉及到许多重要技术,例如:数据重采样、匹配滤波、恒虚警处理等,这些步骤需要高度复杂的FFT、FIR等运算完成,并且这些运算和步骤的实现都有极高的实时性要求。
上世纪数字逻辑电路的飞跃式发展使设计方法逐渐演变为采用可编程逻辑器件。
经过了连续不断的发展和进步,FPGA由可编程的只读存储器已经逐步发展成为可编程的片上系统并实现了多种技术的融合,技术上的进步不仅提高了芯片的性能,同时其工艺和规模也不断扩大,目前已经达到了百万以上的规模。
同时技术的进步还进一步提高了它的应用价值,FPGA设计灵活并且具有可移植性,这就使得现场编程成为可能。
因此FPGA在很多领域都已经得到了广泛的应用。
由于FPGA技术除了包含了查找表、多路复用器、寄存器和存储器以外,还拥有包括乘法器、加法器以及输入—输出处理等专用电路。
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2.2 饱和补偿算法的实现 针对图 2- 1- 1 如何将输入输出的非线性进行线 性化处理是饱和补偿的任务, 我们可以根据公式 1 对 该曲线进行处理, 使之线性化, 如图 2- 2- 1 所示。
张福贵 : 助教
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170 - 360 元 / 年 邮局订阅号 : 82-946
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的增加逐渐的压缩至某一恒定值, 很显然, 此处中频 接收机使得动态发生了大的压缩。
2 饱 和 补 偿 算 法 在 FPGA 中 的 实 现
2.1 饱和补偿算法的原理 饱和校正处理的算法定义是: 设中频为 A*sin(wt), 则饱和采样后, 通过中频处理, 高次谐波被抑制, 1次 谐波 a1*sin(wt)就是输出。 通过 a1 和 A 的关系可补偿欠 饱和信号, 见公式 1, 2 1 aÁ = A • arcsin + 1 − Á Á …… ( 1) π A 发生饱和时的情形见图 2- 1- 1,图中的横坐标为 数字中频输入线性信号, 输出为 ADC 的饱和输出。从 图中可以看出在信号饱和后接收机的输出随着输入
P LD CP LD FP GA 设 计 与 应 用
文章编号 :1008- 0570(2006)9- 2- 0170- 02
中文核心期刊 《微计算机信息》( 嵌入式与 S OC )2006 年第 22 卷第 9-2 期
基于 FPGA 的雷达饱和算法的优化设计
Op tim iza tio n De s ig n o f S a tu ra tio n Co rre ctio n o n FPGA
1 引言
随着大规模集成电路的不断涌现, 数字中频技术 在雷达接收机中的应用已经变得非常成熟, 在过去的 几年内国内数家知名雷达生产厂商先后推出了运用 数字中频技术的不同波段、不同型号的各型雷达, 并 得到了交好的应用。它的出现很大程度的简化了雷达 接收机, 并且在性能上也较传统接收机体现出更优越 的特性, 如正交性、 可控性、 灵活性等。 接收机高端饱和时如何线性化处理,增加雷达接 收机的动态范围,目前对这部分的处理已经有了一定 的发展, 对性能的提高也起到了相当的作用, 可是由于 滤波器的非理想特性导致这种方法的局限性很大, 特 别是在频偏较大的时候该法几乎失效。本设计中从工 程实际的角度出发,结合现有的理论将饱和算法嵌入 数字下变频内部, 从而使饱和补偿算法到达最佳效果。
及集成技术的发展, 它将更大地影响到人们的生活。 本文作者创新点: 将 GIS、 GPS、 GPRS 三个技术加 以综合,并且合理有效的应用到车辆监控系统中, 实 现了车辆的实时监控调度, 提高车辆的安全性与工作 运行效率。
技 术 创 新
图 3- 2 频偏100KHz 时应用 200 例》
3G 与 GS M GP RS CDMA
中文核心期刊 《 微计算机信息》( 嵌入式与 S OC )2006 年第 22 卷第 9-2 期
技 术 创 新
Map1.Bounds.YMin,EmptyParam); m_Fea.Parts.Item (1).AddXY (Map1.Bounds.XMax, Map1.Bounds.YMax,EmptyParam); m_Fea.Parts.Item (1).AddXY (Map1.Bounds.XMin, Map1.Bounds.YMax,EmptyParam); m_Fea.Update(EmptyParam, EmptyParam)// ' 更新 显示 3.3 基于 SOCKET 阻塞工作模式的网络编程 在这个系统里使用了 Indy 组件进行网络开发, Indy 使用了阻塞式 Socket 调用方式。阻塞式访问更像 是文件存取, 当你读取数据, 或是写入数据时, 读取和 写入函数将一直等到相应的操作完成后才返回。在 Windows 上使用阻塞式 Socket 开发应用程序能够使编 所 程简单,因为阻塞式 Socket 应用程序很容易编写, 有的用户代码都写在同一个地方, 并且顺序执行。为 —使客户 了克服阻塞式 Socket 的一个主要的缺点—— 程序的用户界面 “冻结” 。 使用了 Indy 一个特殊的组件 “冻结” TIdAntiFreeze 来透明地解决客户程序用户界面 的问题。 TIdAntiFreeze 在 Indy 内部定时中断对栈的调 用, 并在中断期间调用 Application.ProcessMessages 方 法处理消息,而外部的 Indy 调用继续保存阻塞状态, 只要在程序中 就好像 TIdAntiFreeze 对象不存在一样。 就能在客户 的任意地方添加一个 TIdAntiFreeze 对象, 程序中利用到阻塞式 Socket 的所有优点而避开它的 一些显著缺点。 //服务器 onconnect 事件 Client := TSimpleClient.Create; //创建客户对象 //分配默认值 Client.Name := ' Logging In' ; Client.ListLink := lbClients.Items.Count; 方便查找 //分配进程, Client.Thread := AThread; client.conntime := now; client.engineStart := 0; client.timeout := 0; lbClients.Items.Add(Client.Name); //添加到客户列表 AThread.Data := Client; //分配对象给进程 Clients.Add(Client); //把对象加入列表
为验证改进后的饱和算法的实用性和效果, 我们 对国内某型 SA 雷达的数字中频做实验,该中频输入 带宽为 1.2MHz。实验内容为: 输 入 中 频 信 号 频 偏 有 两 种 , 即 100KHz 和 注入中频信号功率为- 2dBm~ 该 ADC 500KHz, 16dBm, 的饱和点为 6dBm, 分别做了如下的实验, 原先的 i. 无饱和补偿算法时动态; ii.有饱和补偿( 实现方法) 时动态 改进后的饱和补偿算法动态 iii.
1 (1.成都信息工程学院;2.成都远望科技有限责任公司)张 福 贵
摘要 : 本 文 提 出 了 一 种 实 现 饱 和 补 偿 算 法 的 优 化 设 计 , 利 用 现 场 可 编 程 门 阵 列 FPGA 实 现 数 字 下 变 频 的 同 时 将 饱 和 补 偿 算 法嵌入其中。该设计方案有效地的避免了现有方法中的缺陷 , 更好地满足了雷达接收机对高端信号的要求, 真正意义上地 提高了雷达接收机的动态范围及灵敏度等指标。 关键词 : 现场可编程门阵列 ; 饱和补偿 ; 优化设计 ; 数字下变频 ; 动态范围 文献标识码 :B 中图分类号 :TP274
图 3- 1、 3- 2 中的 1、 2、 3 曲线分别为无饱和补偿 算法时动态曲线、 有饱和补偿( 原先的实现方法) 时动 态曲线和改进后的饱和补偿算法动态曲线。
本设计的主要创新点在于解决了现有饱和补偿 的固有缺陷,巧妙地在 FPGA 中将算法溶入数字下变 频内核中, 实验结果也证明了使用本文提出的方法在 高端补偿特别是在输入信号频偏较大时表现出了优 异的性能。该方法已应用于实际的雷达系统中, 达到 了预期的效果。
技 术 创 新
Abstr act:This paper introduces a optimized design on saturated correction algorithm ,DDC is implemented by FPGA ,at the same time the algorithm is embedded in it. This enhanced method avoids effectually the limitation of method in existence. The design im- proves further radar receiver' s dynamic range sensitivity and so on. Key wor ds:FPGA,Satur ation Cor r ection,Enhanced Design,DDC,Dynamic Range
图 2- 2- 2 现有饱和算法的实现
2.3 饱和补偿算法的优化设计 由 2.2 知, 饱和补偿是放在数字下变频后, 对 I、 Q 信号进行补偿,在中频信号频率偏差不多的情况下确 实可以起到很好的作用, 但若频率偏差较远时( 通频带 内) ,由于下变频后的高性能 FIR 滤波器的非理想特 性,在接近 3dB 带宽的某段频率范围内会给饱和补偿 带来极大的不利,其结果就是根本达不到预期补偿效 果, 见图 3- 2 的第 2 根动态曲线, 此时的补偿几乎没有 起作用。 追究其原因可以根据图 2- 1- 1 分析得知, 实际 的高端饱和后变化部分仅为 2dB,故在这样的一个小 范围内, 由于滤波器的衰减, 必然导致接近带宽时的信 号的补偿失效,而且这种情况在某些要求滤波器带外 衰减大、 时延小的应用场合, 表现的尤为突出。 从上面分析知道, 导致补偿失效的原因是由于滤 波器的带内衰减导致, 基于这一情况对下变频的结构 予以调整、 优化改进, 如图 2- 3- 1, 比较图 2- 2- 2, 本文 将原先的补偿算法由原来的下变频输出后进行补偿 提前到将该算法嵌入数字下变频内实现, 将补偿算法 放在对 CIC 滤波器后的补偿滤波器 CFIR 后。 对数字下变频做深入的分析知道,在下变频的 CFIR 滤波后的数据经过这种补偿滤波器对 CIC 的特 性补偿后,使得数据输出的平坦度特性达到最佳, 这 对于饱和补偿的实现提供了最佳的环境。补偿的原理 基本与原方法基本相同, 对对硬件的资源、 速度要求 更苛刻一些。