收藏本站
《南京林业大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

自适应滤波器的FPGA实现及应用

李湘云  
【摘要】:滤波技术是信号分析、处理技术的重要分支,是控制电磁干扰,保证设备电磁兼容性,提高可靠性、保密性的重要技术。在实际应用中,如果没有充足的信息来设计固定系数的数字滤波器,或者设计规则在滤波器运行时改变,我们就需要研究一种能够在未知情况下自我调节进行滤波的滤波器。自适应滤波器是一种能够通过自我学习,调节参数达到滤波效果的滤波器。所以凡是需要处理未知统计环境下滤除噪声或需要处理非平稳信号时,自适应滤波器可以提供一种吸引人的解决方法,而且其性能通常远优于用常规方法设计的固定滤波器。此外,自适应滤波器还能提供非自适应方法所不可能提供的新的信号处理能力。 本文从自适应滤波器研究的重要意义入手,介绍了线性自适应滤波器的基本原理、算法及设计方法。对几种基于最小均方误差准则或最小平方误差准则的自适应滤波器算法进行研究。最终确定基于LMS算法的FIR自适应滤波器结构是最适合硬件描述语言实现的。这个结构主要包括LMS算法模块,FIR滤波器模块及其控制程序模块。论文通过这三个模块的实现方法不同,用三种方法在FPGA中实现了LMS算法的自适应滤波器,分别是NiosⅡ纯软件方法,VHDL方法和NiosⅡ自定制方法。其中,VHDL描述方法的实现采用了基于单精度浮点数的加法器模块、乘法器模块、二进制和浮点数的转换模块,并对定点数和浮点数在不同阶数下的资源消耗进行了对比。该设计不仅提高了运算精度而且扩大了数据的运算范围。采用NiosⅡ自定制方法比NiosⅡ纯软件方法实现提高了运算速度,而且这种优势在阶数越高的情况下越为明显。 最后通过实验将设计好的程序下载至DE2(EP2C35)开发板,对正弦波,三角波及方波信号在不同阶数下的滤波效果分别进行了观察。实验结果表明浮点数在硬件实现上有明显的精度优势,NiosⅡ嵌入式软件的灵活性在设计滤波器中拥有良好的应用前景。
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN713

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 高榕;自适应去除多噪声干扰滤波器的设计与研究[D];吉林大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王新;;自适应滤波器的新型变步长算法及其应用[J];电机与控制学报;2011年04期
2 高清运;李学初;;自适应滤波器的FPGA实现[J];电子测量与仪器学报;2005年01期
3 旷捷;毛雪莹;彭俊淇;黄启俊;常胜;;基于FPGA的单精度浮点数乘法器设计[J];电子技术应用;2010年05期
4 王永德,王春霞;一种改进的快速LMS/Newton算法及其在声回波对消中的应用[J];电子学报;2000年02期
5 高鹰;一种基于最小二乘准则的自适应滤波算法[J];广州大学学报(综合版);2001年02期
6 孙炼,潘苏,酆广增;一种加白化预滤波的回波抵消算法[J];南京邮电学院学报;1997年04期
7 李国峰,吴岳,秦世才;基于VHDL语言的LMS自适应滤波器的硬件实现方法[J];南开大学学报(自然科学版);2002年03期
8 覃景繁,欧阳景正;一种新的变步长LMS自适应滤波算法[J];数据采集与处理;1997年03期
9 刘雄飞;高金定;齐海兵;;LMS自适应滤波器FPGA实现的新方法[J];压电与声光;2007年01期
10 唐佐侠;杨军;董寅;;基于FPGA的十进制浮点乘法器的设计与研究[J];云南大学学报(自然科学版);2010年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 王婷雅;基于FPGA的音频开发平台的设计及其SOPC实现[D];西安电子科技大学;2011年
2 黄建亮;基于FPGA的自适应滤波器设计与实现[D];西安电子科技大学;2006年
3 陈莉;自适应滤波算法与应用研究[D];西安电子科技大学;2006年
4 樊殊昱;LMS算法的改进研究及其在语音增强方面的应用和性能评估[D];电子科技大学;2007年
5 郭华;自适应滤波算法及应用研究[D];西北师范大学;2007年
6 齐海兵;自适应滤波器算法设计及其FPGA实现的研究与应用[D];中南大学;2006年
7 李昕;基于FPGA的自适应滤波器设计及在回声消除中的应用研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 毕超;江波;;往复式单螺杆销钉挤出机停留时间分布研究[J];工程塑料应用;2007年12期
2 王明吉;张勇;李玉爽;曹文;;单主机高精度周界入侵探测报警系统[J];安防科技;2007年02期
3 杨凡;李祥;涂军;;基于DSP的远程视频监控系统的研究和实现[J];安防科技;2008年01期
4 王静;;基于VHDL的电子密码锁设计[J];安防科技;2010年03期
5 王贵竹,李婕;有公共连接点的耦合电感的去耦等效[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年03期
6 石玉军;马永杰;侯文静;;共射极电路在S域中的处理与仿真[J];安徽职业技术学院学报;2009年03期
7 许秀英;;网络冲激变量的映射法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年06期
8 朱建飞;差动放大器的信号流图分析法[J];安康师专学报;2003年02期
9 李强,王其申;消除噪声的自适应滤波方法研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2004年01期
10 丁蕾;;关于系统稳定性判别方法的讨论[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐刚;陈立平;张瑞瑞;;果园传感器网络数据滤波算法研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 朱广荣;陈国平;张方;张穴;;噪声主动控制多通道频域LMS算法及仿真[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
3 陈光明;姚力;张家才;;图像非均匀像素技术[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
4 葛荣尚;胡家为;徐剑;;电网谐波对数字式继电保护的影响[A];2007中国继电保护及自动化行业年会论文集[C];2007年
5 龙九清;鲁远耀;;自适应噪声抵消技术的应用[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(下册)[C];2008年
6 霍效新;刘剑锋;;归一化LMS自适应多径时间延迟估计方法仿真研究[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(下册)[C];2008年
7 吕卓;侯春萍;侯永宏;;全数字OQPSK解调算法的研究及FPGA实现[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(下册)[C];2008年
8 严朝军;向柳;;GMSK调制器的一种有效实现[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(下册)[C];2008年
9 李洪兵;;一种改进的变步长频域快速自适应收发隔离算法[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
10 王冬蕾;翟正军;姜红梅;马捷中;;基于FPGA的MⅢ总线接口仿真板的设计与实现[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 殷复莲;同步CDMA系统NBI识别及抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 付江志;直扩测控系统中的窄带干扰抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 项建弘;基于空时自适应处理的GPS调零技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 宫宇;基于STBC-OFDM技术的海上移动通信新框架体系的研究[D];大连海事大学;2010年
7 彭富强;多尺度线调频基稀疏信号分解及其在齿轮箱故障诊断中的应用[D];湖南大学;2010年
8 周俐娜;高Q值微波光子学滤波器的理论和实验研究[D];华中科技大学;2010年
9 高延增;超小型水下机器人关键性能提升技术研究[D];华南理工大学;2010年
10 覃岭;无线电侦测中的阵列处理算法研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 覃霖;基于FPGA的自适应FIR滤波器的实现[D];中国工程物理研究院;2009年
2 李保勇;基于时序鉴别的井下低压供电网选择性漏电保护系统的研究[D];山东科技大学;2010年
3 焦汉明;基于OR1200的嵌入式SoC以太网网关的研究与设计[D];山东科技大学;2010年
4 胡一枫;基于FPGA的数控折边机控制系统的设计与实现[D];浙江理工大学;2010年
5 赵永辉;多通道参量阵信号源及功放电路设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 支春阳;GPS航姿仪的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 赵宇亮;基于SOPC技术的USB及以太网接口设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 邢荣荣;双基地混响建模仿真及混响背景下的目标检测[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 邓阳;高精度数字式电能表的研制[D];大连理工大学;2010年
10 刘向;基于SOPC的智能视频监控技术研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 孙国良;刘晓平;应怀樵;;基于FPGA的自适应滤波器去除检测信号中50Hz工频干扰[J];测控技术;2008年12期
2 祝磊,雷建军,王桂荣,顾德英;RSView32和MATLAB之间的通讯[J];微计算机信息;2003年02期
3 刘开健;吴光敏;张海波;;LMS算法的自适应滤波器FPGA设计与实现[J];仪器仪表与分析监测;2008年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李宁;LMS自适应滤波算法的收敛性能研究与应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 韩勇;光电检测电路的噪声分析与处理[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 黄建亮;基于FPGA的自适应滤波器设计与实现[D];西安电子科技大学;2006年
3 樊殊昱;LMS算法的改进研究及其在语音增强方面的应用和性能评估[D];电子科技大学;2007年
4 李昕;基于FPGA的自适应滤波器设计及在回声消除中的应用研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2009年
5 张银行;子带自适应滤波器的FPGA实现[D];西南交通大学;2010年
6 胡玲;MIMO发射系统中基于System Generator的数字中频系统的设计[D];武汉理工大学;2010年
7 唐佳;自适应滤波算法的分析与FPGA高速实现[D];中南大学;2010年
8 王海峰;自适应LMS和LMP混合算法研究[D];大连海事大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 迟男,刘杰;浮点DSP实现自适应滤波的研究[J];北方交通大学学报;2000年05期
2 王建新,蒋立平,吉训生,陈小梅;基带成形滤波器的FPGA实现[J];电讯技术;2001年05期
3 伦淑娴,冯健,张化光,王占山;基于遗传算法的多传感器自适应噪声抵消器[J];东北大学学报;2003年07期
4 安永红;夏昌浩;;笼型异步电动机转子断条故障诊断技术[J];电力学报;2006年03期
5 罗铭;刘振兴;黄菲;;变频电源笼型异步电机断条故障诊断仿真[J];电机与控制学报;2008年02期
6 马宏忠;姚华阳;黎华敏;;基于Hilbert模量频谱分析的异步电机转子断条故障研究[J];电机与控制学报;2009年03期
7 王榕生;吴汉光;黄灿水;徐旺平;;多断条笼型转子感应电动机导条电流分布[J];电机与控制学报;2010年04期
8 陆斌,李正茂,李乐民;高速自适应干扰抑制系统及实现技术研究[J];电子科技大学学报;1996年S3期
9 陈兴文,李敏,刘燕;基于DSP的自适应滤波器设计[J];大连民族学院学报;2005年03期
10 刘芳芳,刘涤尘;自适应滤波在系统辩识中的应用及MATLAB仿真[J];电力情报;2002年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 付强;语音的参数表示和质量客观评价研究[D];西安电子科技大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 李毅;自适应滤波及滤波算法研究[D];西北工业大学;2003年
2 张宏波;基于Nios处理器的SoPC试验系统研究与设计[D];解放军信息工程大学;2004年
3 陈莉;自适应滤波算法与应用研究[D];西安电子科技大学;2006年
4 曹斌芳;自适应噪声抵消技术的研究[D];湖南大学;2007年
5 葛保建;基于SOPC的软硬件协同设计平台的研究与实现[D];武汉科技大学;2008年
6 董海;基于FPGA的数字逻辑系统在分布式偏振耦合测试仪中的应用[D];天津大学;2007年
7 游志宇;基于嵌入式机器视觉控制系统的研究[D];西华大学;2009年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘开健;吴光敏;张海波;;LMS算法的自适应滤波器FPGA设计与实现[J];仪器仪表与分析监测;2008年04期
2 台玉朋;万龙静;殷海;王威廉;;CIC滤波器在超声多普勒信号接收机中的应用[J];电子测量技术;2011年06期
3 徐京晶;最先进的10万门现场可编程门阵列(FPGAs)[J];微处理机;1996年03期
4 ;Xilinx免费WEB设计工具增加FPGA支持[J];世界电子元器件;2000年11期
5 罗剑波,姜伟;一种基于FPGA技术的高频疲劳试验机控制器的研制[J];电子工程师;2001年09期
6 Xilinx Inc.Amit Dhir;FPGA推动无线局域网发展[J];电子产品世界;2002年22期
7 Saeid Mousavi,Stephen Cheng;平台FPGA架构用于复杂嵌入式系统[J];今日电子;2002年06期
8 黄莺;Xilinx:创新求变 逆风飞扬[J];世界电子元器件;2002年09期
9 胡玲娜,张小军,邓鸿威;基于SYSTEM C的FPGA设计方法[J];今日电子;2003年12期
10 彭飞,赵继勇;基于FPGA的全数字低中频QPSK调制解调器实现[J];电子设计应用;2003年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 侯金华;;基于FPGA的SOC系统可靠性设计[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
2 张健;孙辉先;陈晓敏;安军社;;反熔丝FPGA的可靠性设计措施[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年
3 ;Design and Research of Video Fire Detection System Based on FPGA[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
4 董雪;费建军;白娇杨;;基于FPGA的智能火灾报警系统的设计与研究[A];天津市电视技术研究会2012年年会论文集[C];2012年
5 温美英;潘水洋;梁允萍;李烨;吴晶;;基于FPGA的非接触式呼吸信号的滤波实现[A];中国生物医学工程学会成立30周年纪念大会暨2010中国生物医学工程学会学术大会壁报展示论文[C];2010年
6 肖松;李跃华;张金林;;基于FPGA局部动态可重构的抗SEU容错系统研究[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(下册)[C];2010年
7 王玮;钱伟康;应怀樵;;基于FPGA的PXI高速数据采集系统硬件设计[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
8 钱伟康;梁利娟;王丽丽;;一种基于FPGA的CAN总线船舶监控系统[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年
9 杨学友;叶振忠;刘常杰;李博文;;一种高速智能化视觉传感器设计[A];第三次全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2002年
10 鲁艳;雷维嘉;谢显中;;基于Avalon接口的交织编码技术的FPGA实现[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 海英;赛灵思发布新型FPGA芯片方案[N];人民邮电;2009年
2 ;实现FPGA产品差异化[N];中国电子报;2011年
3 ;FPGA为消费电子提供安全保证[N];中国电子报;2011年
4 本报记者 赵艳秋 冯晓伟 冯健;FPGA:市场应用广 门槛需降低[N];中国电子报;2009年
5 本报记者 冯晓伟;FPGA格局难改 新兴企业胜算几何?[N];中国电子报;2009年
6 ;异步架构FPGA实现业界最高速度[N];中国电子报;2009年
7 ;突破功耗和成本限制设计中国需要的FPGA[N];中国电子报;2009年
8 ;通信仍是FPGA最大市场[N];中国电子报;2009年
9 本报记者 梁红兵;赛灵思:降低FPGA应用门槛[N];中国电子报;2010年
10 华北光电技术研究所 刘刚;FPGA+DSP升级热像设计[N];中国电子报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张承畅;多FPGA系统的关键问题及应用研究[D];重庆大学;2011年
2 柴亚辉;基于FPGA的高性能计算架构硬件任务与资源模型研究[D];上海大学;2012年
3 陈迅;面向FPGA设计及应用的EDA关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
4 李鹏;基于元构件的FPGA硬件构件设计技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
5 余慧;时分交换的新型FPGA互连结构研究[D];复旦大学;2011年
6 谢丁;FPGA互连结构评估系统研究与实现[D];复旦大学;2011年
7 王忠明;SRAM型FPGA的单粒子效应评估技术研究[D];清华大学;2011年
8 廖永波;SOC软硬件协同方法及其在FPGA芯片测试中的应用研究[D];电子科技大学;2010年
9 唐玉兰;伪布尔可满足性算法及其在FPGA布线中的研究应用[D];江南大学;2010年
10 邬贵明;FPGA矩阵计算并行算法与结构[D];国防科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 彭涵阳;无串扰超声测距系统的激励方法及基于FPGA的设计与实现[D];天津大学;2010年
2 李龙;基于FPGA的AIS基带设计算法研究[D];武汉理工大学;2010年
3 周志娟;相移波束形成的FPGA实现[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 许冲;激光脉冲定距算法研究与FPGA实现[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 叶忠彬;基于FPGA的数字频率合成系统的设计与实现[D];电子科技大学;2011年
6 王宇杰;基于FPGA的电台接口设计[D];江苏科技大学;2011年
7 杜国女;基于FPGA的音乐景观灯的设计与实现[D];兰州交通大学;2011年
8 隆志远;基于FPGA和光电耦合的旋转机械非接触双向信号传输系统[D];南京航空航天大学;2010年
9 袁臻;电动多叶光栅通讯部分的FPGA实现[D];上海交通大学;2009年
10 刘开健;基于FPGA的实时图像处理系统的设计与实现[D];昆明理工大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026