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《基于FPGA的多路無串?dāng)_超聲測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第26卷第4期傳感技術(shù)學(xué)報(bào)V01．26No．4CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSApr．20132013年4月DesignandImplementationofFPGA·-BasedMulti-·ChannelNon·CrosstalkSonarSystemMENGQinghao，BIANXudong，HUJialin，ZENGMing(InstituteofRoboticsandAutonomousSysterns，SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，TianfinUnivers
2、ity，Tianjin300072，China)Abstract：Thedesignandimplementationofamulti—channelnon-crosstalksonarsystemispresentedbasedonafieldprogrammablegatearray(FPGA)．Accordingtothebasisoftheearlydesignedhardwarecircuitsofultrasonictransceivers，aFPGAchipisusedtocontrolthetransmissionandreceivingofthec
3、ode—modulationsequencesaswellastoachievethecorrelationbaseddistancemeasurement．FinitestatemachineisappliedtomakefulluseofmostoftheFPGA’Sstorage．GoldSequencecombinedwithbinaryfrequencyshiftkeying(BFSK)modulationischosenastheexcitationsequenceafterassessingtheperformancesofdifferentcodes
4、andmodulations’combinations．ToreducethecomplexityofechocorelationandtheusageofFPGA’Sstorage，thebinarypolaritycorelationisadoptedtoprocesstheechosignalforcapturingthetimeofflight．Experiments’resultsshowthatthissonarsystemachievesanaccuracy0f10IBmintherangebetween35amand420emwithoutcross
5、talk．Keywords：ultrasonicranging；ultrasoniccrosstalk；spreadspectrum；coding；cross—zeropolaritycorrelation；time-of-flight；FPGAEEACC：7820；7220doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2013．04．027基于FPGA的多路無串?dāng)_超聲測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)術(shù)孟慶浩，邊旭東，扈佳林，曾明(天津大學(xué)，電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，機(jī)器人與自主系統(tǒng)研究所，天津300072)摘要：給出了一種基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的多路無串?dāng)_超
6、聲測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施方案。在前期設(shè)計(jì)的超聲收發(fā)一體的硬件電路基礎(chǔ)上，采用FPGA作為整個(gè)測距系統(tǒng)的核心，用于控制編碼超聲序列的收發(fā)及實(shí)現(xiàn)基于相關(guān)算法的測距。系統(tǒng)中采用有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)思想，充分利用FPGA中存儲(chǔ)器資源。基于前期對(duì)不同種類的編碼與調(diào)制組合性能的評(píng)估，本文選擇了Gold序列結(jié)合二值頻移鍵控調(diào)制方式激勵(lì)超聲換能器。為降低回聲相關(guān)計(jì)算的復(fù)雜度和減少FPGA內(nèi)資源占用，采用二值極化相關(guān)的方法處理回聲信號(hào)以捕獲渡越時(shí)間。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明，該測距系統(tǒng)在35cln～420am的范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)10mill的測距精度，并可有效消除超聲串?dāng)_。關(guān)鍵詞：超聲測距；超聲串?dāng)_；擴(kuò)頻
7、；編碼；過零極化相關(guān)；渡越時(shí)間；現(xiàn)場可編程門陣列中圖分類號(hào)：TB51+7；TP24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004-1699(2013)04-0582-08超聲換能器因具有尺寸小、價(jià)格低，且硬件電路號(hào)的干擾和回聲信號(hào)在空氣中幅值的衰減和變形等容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)測量和移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航等原因，導(dǎo)致渡越時(shí)間難以準(zhǔn)確捕獲。由于超聲換能領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前用于移動(dòng)機(jī)器人的超聲器的波束角有限，為了提供360。范圍的環(huán)境信息，測距系統(tǒng)至少存在兩方面的問題，一是測距精度偏需要將多個(gè)超聲換能器組成環(huán)狀。但多個(gè)換能器同低，二是多個(gè)超聲換能器同時(shí)工作時(shí)存在相互干擾，時(shí)工作，就可
