Wyniki 1-6 spośród 6 dla zapytania: authorDesc:"MICHAŁ KNIOŁA"

Błędy obcięcia w torze obliczeń stałoprzecinkowych w strukturach FPGA DOI:10.15199/13.2018.7.8


  W przetwarzaniu sygnałów radarowych szeroko wykorzystuje się struktury FPGA. Natywnym typem danych, na których operuje się w strukturach programowalnych są liczby stałoprzecinkowe. Pociąga to za sobą istotne ograniczenia dotyczące zakresu dynamicznego przetwarzanych danych oraz precyzji wykonywanych obliczeń. Niejednokrotnie koniecznym jest wprowadzanie zaokrągleń na etapach, które nie wynikają z teorii metod numerycznych lecz z inżynierskiej konieczności. Może to w różnym stopniu wpływać na właściwości detekcyjne sygnału echa. Analiza zjawiska może prowadzić do konkretnych wniosków wdrożeniowych zarówno na etapie formułowania algorytmów przetwarzania jak i ich implementacji. Opis algorytmu Zgodnie z powszechnie przyjętą praktyką, wynikającą ze znaczącej redukcji złożoności obliczeniowej, korzystając z własności równoważności splotu w dziedzinie czasu oraz mnożenia w dziedzinie częstotliwości (w domenie czasu dyskretnego - mowa o splocie kołowym) [1]: x(t)  y(t) (X()  Y() (1) x(t)  y(t) (X()  Y() (2) operację filtracji dopasowanej realizuje się jako mnożenie zespolone sygnału po transformacie Fouriera z odpowiednią transmitancją filtru dopasowanego. W praktyce implementacyjnej najczęściej można spotkać sytuację, w której dysponuje się relatywnie długim wektorem próbek sygnału odebranego oraz znacznie krótszym wektorem transmitancji filtru. Wyznaczenie transformaty Fouriera dla całej podstawy czasu jednocześnie może przynieść pewne korzyści w przetwarzaniu na GPU [2], jednak w strukturach programowalnych staje się kłopotliwe, jeśli implementacja zakłada wiele instancji toru przetwarzania. Sytuacja taka ma miejsce w aplikacjach wykorzystujących antenę aktywną, z wielomodułowym systemem nadawania i odbioru. Uprzednia akwizycja sygnału z całej podstawy czasu nie tylko stanowi wyzwanie pod względem zajętości zasobów ale także, z natury rzeczy, wprowadza dodatkowe opóźnienie w torze przetwarzania. Powszechną praktyką j[...]

Zmodyfikowany rekursywny algorytm estymacji DFT DOI:10.15199/13.2018.9.5


  Dyskretna transformata Fouriera stanowi jedno z podstawowych narzędzi do analizy widma sygnału w układach cyfrowych. Najbardziej rozpowszechnioną metodą implementacji przekształcenia jest szybka transformata Fouriera (ang. FFT - Fast Fourier Transform). Popularność rodziny algorytmów FFT wynika w dużej mierze z bardzo korzystnych, niskich - w stosunku do innych metod - wymagań na zasoby sprzętowe. Aby obliczyć N-punktową transformatę sygnału metodą FFT, należy wykonać 1,5N∙log2(N) operacji (mnożeń i dodawań) zespolonych. Metoda bezpośrednia wymagałaby do tego 2N2 - N operacji, oszczędności są więc znaczne [1]. W typowym zastosowaniu, gdy transformatę Fouriera oblicza się dla wszystkich N punktów częstotliwości, w odstępach co M próbek, gdzie M ~ N, wybór FFT prowadzi do najbardziej oszczędnej sprzętowo implementacji. Jednak zdarzają się aplikacje, które wymagają odmiennego niż powyższy scenariusza obliczeń. Ponadto oszczędności implementacyjne mogą mieć wtórne znaczenie wobec innych, specyficznych cech implementacyjnych danego algorytmu. Rekursywne algorytmy DFT Poza metodą bezpośrednią oraz metodami FFT, transformatę Fouriera sygnału można wyznaczyć także za pomocą metod rekursywnych. Podstawy teoretyczne takiego podejścia przedstawił Gerald Goertzel, w 1958r. na łamach The American Mathematical Monthly. Jego An algorithm for the evaluation of finite trigonometric series pozwala obliczyć wyrazy [...]

Przetwarzanie korelacyjne szerokopasmowego sygnału szumowego w strukturach FPGA DOI:10.15199/13.2017.3.3


  W artykule przedstawiono problematykę opisu oraz zastosowania sygnału szumowego jak również problematykę jego przetwarzania w strukturach FPGA. Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych korelatora cyfrowego szerokopasmowego sygnału szumowego. Słowa kluczowe: telekomunikacja, korelacja, mikrofalowy detektor fazy, radar.Rozwój szerokopasmowych systemów telekomunikacyjnych wymaga stosowania metod korelacyjnych w procesie przetwarzania sygnałów. Metody te muszą być szczególnie stosowane tam gdzie mamy do czynienia z systemami stochastycznymi wykorzystującymi sygnały losowe lub pseudolosowe. Takimi sygnałami są sygnały szumowe stosowane współcześnie między innymi w technice radarowej. Wymienić tu można takie urządzenia jak radary FMCW, radary z sygnałem szumowym [1], radary do zastosowań specjalnych jak np. widzenie przez ścianę [8]. Stosowanie złożonych sygnałów, jakimi są między innymi sygnały losowe, wymaga użycia również złożonych procedur przetwarzania sygnałów w układach elektronicznych. Taką złożoną procedurą jest analiza korelacyjna i jej realizacja w urządzeniach elektronicznych. Analiza korelacyjna jest metodą wyznaczania zależności wartości sygnału w jednym czasie od wartości w innym czasie (autokorelacja). W technice radarowej do wyznaczeniu funkcji korelacji wzajemnej wykorzystuje się sygnał odbiorczy i sygnał odniesienia będący repliką sygnału nadawanego. Amplituda każdej próbki w sygnale korelacji wzajemnej jest miarą, na ile odbierany sygnał przypomina sygnał nadawany odbity od celu na danej odległości. Oznacza to, że pik korelacyjny pojawi się, gdy w odbieranym sygnale będzie obecny sygnał odbity od celu. Możliwe są dwa sposoby elektronicznej realizacji funkcji korelacji: analogowy i cyfrowy. Technika cyfrowa osiągająca ostatnio burzliwy rozwój umożliwia praktyczną realizację tzw. korelatorów cyfrowych dla szerokopasmowych sygnałów szumowych. W artykule przedstawiono w sposób syntetyczny analityczną repreze[...]

Analiza sygnałów niskiej częstotliwości do zastosowań sodarowych DOI:10.15199/13.2018.8.8


  Podstawową metodą pomiaru prędkości i kierunku wiatru jest pomiar za pomocą anemometrów umieszczonych na różnych wysokościach na masztach meteorologicznych. Pomiary parametrów wiatru na wyższych wysokościach zostały wymuszone m.in. przez coraz wyższe turbiny wiatrowe. Kolejnym wymaganiem jest jednoczesny pomiar na wielu wysokościach, wynikający z konieczności rejestrowania parametrów wiatru w całym zakresie pracy wirnika turbiny wiatrowej. Takie pomiary są wykonywane przez urządzenia naziemne, takie jak radar dopplerowski, lidary (LIDAR, ang. Light Detection and Ranging) lub sodary [1]. W artykule przedstawiono analizę sygnałów sondujących używanych w sodarach, interpretowanych jako naziemne urządzenie akustyczne pracujące w trybie impulsowym. Akustyczny sygnał sondujący rozprzestrzeniający się w atmosferze odbija się od napotkanych turbulencji atmosferycznych. Po odbiorze sygnału odbitego od turbulencji, szacowany jest czas pomiędzy wysłaniem i odebraniem sygnału, który jest proporcjonalny do wysokości, na której występuje turbulencja (składowe pionowe), i przesunięcia Dopplera odbieranego sygnału, proporcjonalnego do prędkości wiatru (składowe poziome). W celu dokładnego oszacowania prędkości wiatru należy wyemitować sygnał w co najmniej dwóch kierunkach odchylonych o około 15-30 stopni od pionu i zwykle o 90 stopni od siebie [2]. Zasięg sodaru zależy od częstotliwości sygnału, emitowanej mocy oraz jednorodności atmosfery. Częstotliwości sygnału mieszczą się zwykle w zakresie od 1 kHz do 5 kHz, moc sygnału w impulsie wynosi kilkaset watów. W zależności od aplikacji, najistotniejszym parametrem sodaru może być zasięg, rozdzielczość odległości lub rozdzielczość częstotliwości. Na dwa ostatnie parametry największy wpływ ma charakter transmitowanego sygnału. Różnice pomiędzy systemami radarowymi i sodarowymi Sodar działa na zasadach podobnych do radaru, mimo, iż systemy różnią się metodą generacji i nośną sygnału oraz mediu[...]

Kompresja sygnałów SAR z wykorzystaniem układów FPGA DOI:10.15199/13.2015.12.11


  Rozwój technik przetwarzania sygnałów współczesnej radiolokacji wymaga od projektantów zapewnienia odpowiednio wydajnych platform obliczeniowych dla tworzonych algorytmów. Użycie FPGA (ang. Field Programmable Gate Array) zapewnia dużą moc obliczeniową w czasie rzeczywistym, szerokie możliwości dostosowania układów do konkretnych potrzeb, szybką i prostą zmianę parametrów oraz rekonfigurowalność dostępnych zasobów. Do nowoczesnych rozwiązań teledetekcyjnych wymagających dużej mocy obliczeniowej zalicza się technikę radarów z syntetyczną aperturą SAR (ang. Synthetic Aperture Radar). Umieszczenie odpowiednio wydajnych urządzeń do syntezy zobrazowania SAR z próbek na platformie skanującej może być kłopotliwe. Standardową stosowaną procedurą jest podział na etapy: skanowania, przesyłania próbek sygnału z platformy na ziemię oraz synteza zobrazowania w stacji naziemnej. Próbki sygnału z anteny są konwertowane na postać cyfrową a następnie przekazywane do stacji naziemnej w celu dalszego przetwarzania. Przesłanie powstającego strumienia danych stanowi jedno z wyzwań towarzyszących technice SAR od początku jej rozwoju. Mimo znacznego zwiększenia prędkości przesyłania danych na ziemię oraz ilości pamięci dostępnej na platformie problem pozostaje aktualny. Rosnące wymagania co do rozdzielczości obrazu, wymiarów obszaru skanowanego przez antenę czy rozwiązania wielopolaryzacyjne sprawiają, że strumień danych ciągle rośnie. Metodą zmniejszenia ilości przesyłanych danych jest wykorzystywanie algorytmów kompresji surowego sygnału SAR. Właściwości surowego sygnału SAR Radar z syntetyczną aperturą jest wyszukanym przyrządem teledetekcyjnym, będącym w stanie dostarczyć obrazy o dużej rozdzielczości. Z oczywistych względów rozdzielczości takiej nie uzyskuje się poprzez klasyczne zwiększenie fizycznych rozmiarów apertury w danym wymiarze. Zamiast tego obszar zainteresowań skanuje się niewielką anteną umieszczoną na platformie latającej (samo[...]

Zastosowanie radaru szumowego do wykrywania obiektów ukrytych w gruncie DOI:10.15199/48.2018.04.39

Czytaj za darmo! »

W ostatnich latach znacząco wzrosło zainteresowanie wykrywaniem, lokalizowaniem i identyfikacją płytko zakopanych w ziemi obiektów za pomocą technik radarowych. Do tego celu zarówno dla potrzeb cywilnych jak i wojskowych zostało opracowane wiele rozwiązań radarowych i opracowane zostało wiele technik przetwarzania sygnałów [12]. Rozwiązania te wykorzystują impulsowe sygnały złożone np. typu chirp, sygnały z kodowaniem fazy, sygnały ciągłe FM-CW i sygnały ze skokową zmianą częstotliwości [3-7]. Dla tego rodzaju zastosowań możliwe jest także użycie radaru z szerokopasmowym sygnałem szumowym [8-10]. Takie rozwiązanie pozwala na zmniejszenie złożoności systemu radarowego przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej rozdzielczości w odległości, jak również umożliwia uniknięcie zakłócających interferencji z innymi źródłami fal elektromagnetycznych. Na Wydziale Elektroniki Wojskowej Akademii Technicznej prowadzone są prace nad klasycznymi radarami typu GPR [11], jak również prowadzone są badania nad zastosowaniem radaru szumowego do wykrywania płytko zakopanych obiektów typu mina. System radaru szumowego wykorzystuje pasmo od 1 GHz do 3 GHz przez co uzyskuje się wysoką rozdzielczość przestrzenną w odległości (głębokości). W artykule prezentowana jest koncepcja użycia systemu radarowego z sygnałem szumowym do wykrywania i lokalizacji płytko zakopanych obiektów np. min. Koncepcja systemu Do wykrywania płytko zakopanych w ziemi obiektów zakłada się użycie radaru szumowego pracującego w paśmie 1 GHz, współpracującego z systemem antenowym w postaci szyku liniowego anten wieloelementowych. Przewiduje się konstrukcje modułową systemu radarowego z sygnałem szumowym. Składał się on będzie z konfigurowanych modułów nadawczo-odbiorczych wyposażonych w autonomiczny układ akwizycji danych UAD oraz układ wstępnego przetwarzania i sterowania UWPiS. Schemat blokowy modułu Tx - Rx przedstawiono na rys. 1. Poza tym, w skład modułu wchodzić bę[...]

 Strona 1