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基于FPGA的便携式组合定位终端器技术的研究

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基于FPGA的便携式组合定位终端器技术的研究

作者：聂泽东武汉科技大学

学位级别：硕士

随着GPS全球定位系统应用领域的不断拓展,人们开始对个人定位设备也提出需求,而目前市场上的产品主要由国外公司开发研制,并且大多体积大,价格昂贵。因此,开发具有我国自主知识产权的便携式个人定位终端器就成为当务之急。本文工作来... 详细信息

随着GPS全球定位系统应用领域的不断拓展,人们开始对个人定位设备也提出需求,而目前市场上的产品主要由国外公司开发研制,并且大多体积大,价格昂贵。因此,开发具有我国自主知识产权的便携式个人定位终端器就成为当务之急。本文工作来源于国家科技攻关计划指导性项目“基于FPGA技术的便携式个人定位导航与监控系统”(项目编号:2005BA102C)和湖北省科技攻关计划重点项目“基于FPGA技术的贴片式智能导航系统”(项目编号:2006AA101C34)。本文在分析国内外便携式定位技术的发展现状的基础上,针对现有GPS产品体积大、价格高、多采用硬核处理器、开发周期长而生命周期短且单一定位不可靠等问题,提出了一种基于FPGA的便携式组合定位终端器设计方案。基于可编程片上系统(SOPC)技术,本文设计了该终端器的硬件电路,包括基于Cyclone芯片的Nios II软核处理器和数字接口、系统片外存储器、数字指南针、GPS和GPRS模块、液晶显示模块、便携式系统电源电路等。考虑到GPS卫星信号容易受遮挡和干扰而定位不准或不能定位,而传统的组合定位一般采用体积比较大的距离传感器和航向传感器,很难应用于便携式定位产品,本文提出了一种GPS和数字指南针组合定位的方案。该方案首先基于分布图法剔除数字指南针误差数据,然后采用航位推算得出数字指南针定位信息,最后利用模糊可能性分布将数字指南针和GPS定位数据进行动态加权信息融合。实际调试表明,本文所采用技术克服了单一GPS定位系统存在定位盲区的缺陷,取得了良好的定位效果,为便携式定位技术的发展提供了一条切实可行的途径。

关键词： FPGA 便携式组合定位分布图法模糊可能性分布

幅度信息辅助的GM-PHD-UKF弱小多目标跟踪算法

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电光与控制 2020年第12期27卷 41-44页

作者：聂泽东汪圣利南京电子技术研究所南京210013

针对弱小目标雷达散射面积小、回波能量弱、在跟踪过程中虚警杂波数较多,容易产生误跟、漏跟的问题,提出了一种幅度信息辅助的无迹高斯混合概率假设滤波(GM-PHD)算法。该算法通过建立弱小目标与虚警杂波的幅度似然函数,利用幅度信息提... 详细信息

针对弱小目标雷达散射面积小、回波能量弱、在跟踪过程中虚警杂波数较多,容易产生误跟、漏跟的问题,提出了一种幅度信息辅助的无迹高斯混合概率假设滤波(GM-PHD)算法。该算法通过建立弱小目标与虚警杂波的幅度似然函数,利用幅度信息提升目标与杂波的识别度,改善多目标的状态估计与势估计。此外,该算法还使用无迹卡尔曼滤波(UKF)进行扩展,以适应非线性的跟踪情况。仿真结果表明,相比于传统的高斯混合概率假设滤波,所提算法拥有更佳的多目标状态估计与势估计性能。

关键词：幅度信息辅助高斯混合概率假设滤波多目标跟踪无迹卡尔曼滤波

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一种应用在人体传感器网络的低功耗VCO

传感器与微系统 2012年第12期31卷 91-93页

作者：管峰聂泽东王磊中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所广东深圳518055

人体通信作为人体传感器网络的一种新兴的通信方式,有着突出的优势与巨大的潜力。介绍了应用在人体通信无线收发器的压控振荡器(VCO)的设计与测试。该模块采用了四级双差分结构,采用SMIC 0.18μm 1P6M工艺,核心面积仅为0.02 mm2。测试... 详细信息

人体通信作为人体传感器网络的一种新兴的通信方式,有着突出的优势与巨大的潜力。介绍了应用在人体通信无线收发器的压控振荡器(VCO)的设计与测试。该模块采用了四级双差分结构,采用SMIC 0.18μm 1P6M工艺,核心面积仅为0.02 mm2。测试结果显示:在1.8 V供电电压下,VCO调谐范围为30～130 MHz,在80 MHz输出频率下,1 MHz频偏处相位噪声为-98 dBc/Hz,最大功耗仅为1.27 mW,较好地满足了采用人体通信作为通信方式的人体传感器网络的要求。

关键词：人体传感器网络人体通信压控振荡器相位噪声延迟单元

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人体通信信道测试系统的研究与实现

传感器与微系统 2012年第11期31卷 17-19,23页

作者：冷腾飞聂泽东王磊中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所广东深圳518055

人体通信以人体为通信媒介,具有低功耗、高速率、高安全性等优点,其为人体传感器网络提供了一种理想的通信方式。设计了一种人体通信信道测试系统,具有"浮地"特性,能真实反映人体通信的耦合或感应机制。该系统采用ARM7TDMI内核的S3C44B0... 详细信息

人体通信以人体为通信媒介,具有低功耗、高速率、高安全性等优点,其为人体传感器网络提供了一种理想的通信方式。设计了一种人体通信信道测试系统,具有"浮地"特性,能真实反映人体通信的耦合或感应机制。该系统采用ARM7TDMI内核的S3C44B0X系统作为开发平台,使用直接数字合成器(DDS)芯片AD9910设计可调频率信号源,使用对数放大器芯片AD8310设计信号强度检测器。测试结果表明:可调频率信号源频率范围为0～200MHz,窄带无杂散动态范围大于80dB;信号强度检测器检测分辨率可达0.1 dB。该系统采用电池供电,成功地在电磁屏蔽室做大量实验,并测试得到人体信道特性。

关键词：人体传感器网络人体通信信道测试系统可调频率信号源信号强度检测器

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基于FPGA的贴片式定位导航系统设计

计算机工程与应用 2007年第9期43卷 107-109页

作者：聂泽东方康玲徐新武汉科技大学信息学院武汉430081

设计一种基于FPGA的贴片式定位导航系统,实现了以Altera公司的CycloneⅡ EP2C35为核心的接收终端。试验样机表明,以FPGA为接收终端,采用软核处理器,减小了导航系统的体积,缩短了产品开发周期,产品升级方便,接收终端采用数字指南针+GPS... 详细信息

设计一种基于FPGA的贴片式定位导航系统,实现了以Altera公司的CycloneⅡ EP2C35为核心的接收终端。试验样机表明,以FPGA为接收终端,采用软核处理器,减小了导航系统的体积,缩短了产品开发周期,产品升级方便,接收终端采用数字指南针+GPS组合定位,提高了贴片式定位系统的定位精度。

关键词：贴片式定位导航系统 FPGA 数字指南针 GPS

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基于气固两相流的空气净化器效率优化研究

计算机仿真 2015年第11期32卷 250-254页

作者：刘勇智王珍聂泽东李蒙湘空军工程大学航空航天工程学院陕西西安710038 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055

室内颗粒物的净化效率是空气净化器的重要参数之一,采用气固两相流的原理仿真优化净化效率时,容易出现无法进行精确设置边界条件的难点。针对上述问题提出研究了不同出口边界条件对出口精度及效率的影响规律,并提出了将outflow出口与压... 详细信息

室内颗粒物的净化效率是空气净化器的重要参数之一,采用气固两相流的原理仿真优化净化效率时,容易出现无法进行精确设置边界条件的难点。针对上述问题提出研究了不同出口边界条件对出口精度及效率的影响规律,并提出了将outflow出口与压力出口相结合来进行净化效率的优化。仿真结果表明:outflow出口精度与效率都较高,但不存在回流,过于理想化;压力出口若压力设置不合适,很难收敛,精度与效率都较低;outflow出口与压力出口相结合能加快收敛,效率明显提高,达到99.88%。研究为净化除尘设备的优化设计提供了一种新的思路及理论依据。

关键词：数值仿真气固两相流出口边界条件净化效率空气净化器

一种兼容AHB总线的Nor Flash控制器IP设计

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微电子学与计算机 2013年第6期30卷 88-91,96页

作者：田鹏聂泽东张正平王文丞王磊贵州大学理学院贵州贵阳550025 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055 深圳市低成本健康重点实验室广东深圳518055

为满足医学系统芯片(SOC)的低成本、低功耗、微型化的需求,定制了一款兼容AHB总线接口的NorFlash控制器IP.该设计针对常规Flash控制器功能繁杂,读写数据需长时间等待等缺点,采用了硬件解锁、简化块擦除模块和增加写操作数据寄存器等优... 详细信息

为满足医学系统芯片(SOC)的低成本、低功耗、微型化的需求,定制了一款兼容AHB总线接口的NorFlash控制器IP.该设计针对常规Flash控制器功能繁杂,读写数据需长时间等待等缺点,采用了硬件解锁、简化块擦除模块和增加写操作数据寄存器等优化设计方法.该设计最后进行了FPGA原型验证并进行了流片,验证测试结果表明,该IP功能正确,总线的利用率得到了提高.在系统时钟10MHz下,选用S29L V008J Nor Flash芯片,按连续存储16个32位数据计算,本设计比常规设计减少总线占用时间165μs,设计达到了预期结果.

关键词： AHB总线 Nor Flash 控制器 IP

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基于SOPC技术的便携式定位系统设计

微计算机信息 2007年第2Z期23卷 18-20页

作者：聂泽东方康玲徐新武汉科技大学信息学院 430081

采用SOPC技术,设计了一种基于NIOSⅡ软核处理器的便携式组合定位系统。介绍了系统硬件组成,对系统软件开发进行了详细阐述,并给出了相应程序。试验样机表明,该系统接收终端体积小,开发周期短,开发成本低,产品生命周期长,系统采用GPS/数... 详细信息

采用SOPC技术,设计了一种基于NIOSⅡ软核处理器的便携式组合定位系统。介绍了系统硬件组成,对系统软件开发进行了详细阐述,并给出了相应程序。试验样机表明,该系统接收终端体积小,开发周期短,开发成本低,产品生命周期长,系统采用GPS/数字指南针组合定位,克服了单一GPS定位盲区。

关键词：便携式定位系统 SOPC 数字指南针 GPS

一种兼容AMBA总线的实时高效静态存储管理IP的设计与实现

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微电子学与计算机 2012年第10期29卷 140-143,147页

作者：王文丞奉世玉陈川聂泽东王磊中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055

设计了一种兼容AMBA2.0AHB总线的实时高效存储管理IP——静态存储管理IP.与虚拟存储管理技术相比,IP可以为实时系统芯片的高实时性提供良好的保障,它完成一次存储器访问最多需要2个时钟延时,最少可以达到0延时传输.同时它具有结构简单... 详细信息

设计了一种兼容AMBA2.0AHB总线的实时高效存储管理IP——静态存储管理IP.与虚拟存储管理技术相比,IP可以为实时系统芯片的高实时性提供良好的保障,它完成一次存储器访问最多需要2个时钟延时,最少可以达到0延时传输.同时它具有结构简单、可支持8个64M的静态存储器、可编程控制以及进行不同数据宽度的Burst传输等特点.设计采用结构完全并行、时序完全同步的状态机设计思想,采用SIMC.18工艺进行流片,系统芯片整体面积为5mm×3.5mm,测试结果与设计目标基本一致.

关键词：实时系统芯片静态存储管理 AMBA2.0 AHB总线 Verilog HDL