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基于扩频技术的人防警报控制系统的设计
作 者: 张殿文
导 师: 张晓冰
学 校: 哈尔滨理工大学
专 业: 测试计量技术及仪器
关键词: 警报控制系统 扩频通信 FPGA 抗干扰
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
人防警报控制系统是在战时或发生灾情时向城市居民发放空袭或灾难警报信号的控制系统,它是人防部门所特有的通信设备,具有无法替代的性质。在人防通信数字化、一体化、综合化的发展趋势下,人防警报控制系统也在不断发展,以适应未来战争与和平时期的双重需要。现有的警报控制系统是基于窄带通信技术的,由于干扰对窄带通信系统的影响十分突出,因此造成了通信质量下降、误码率上升、通信可靠性降低。近年来,各种通信技术的发展给通信领域注入了新的活力,扩频通信技术更因其强大的抗干扰能力、可实现码分多址、安全保密及数模兼容等优点逐渐在人防警报控制系统中得到了应用。随着现代集成电路和微电子设计与工艺技术的发展,为建立功能齐全、技术进步、高度智能化的警报控制系统创造了条件。现场可编程门阵列FPGA具有集成度高、逻辑资源丰富及可进行复杂的信号运算处理等优点使其在基于扩频技术的人防警报控制系统设计中得到了应用。本文在扩频通信理论的指导下,采用现场可编程门阵列FPGA扩频技术对人防警报控制系统进行了设计。首先,综述了国内外防空防灾警报控制系统的研究现状,分析了现有的警报控制系统存在的问题。在对现有警报控制系统优缺点分析比较的基础上,提出了基于FPGA扩频技术的人防警报控制系统的设计方案。然后,运用FPGA技术对人防警报控制系统的硬件电路进行了设计,包括警报控制系统最小系统和外围扩展电路。最后,对人防警报控制系统进行了仿真分析和测试,进一步验证了基于扩频技术的人防警报控制系统设计方案的正确性。此方案与以往的人防警报控制系统相比,预警信号在传输过程中的抗干扰能力、安全性和可靠性均得到了较大提高。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-8 目录 8-10 第1章 绪论 10-14 1.1 课题研究的背景和意义 10-11 1.2 国内外发展现状 11-13 1.2.1 国外发展现状 11-12 1.2.2 国内发展现状 12-13 1.3 本文研究的主要内容 13-14 第2章 扩展频谱通信 14-26 2.1 扩展频谱通信 14-18 2.1.1 扩展频谱通信的概念 14-15 2.1.2 扩展频谱通信的理论基础 15-16 2.1.3 扩展频谱通信的工作原理 16-17 2.1.4 扩展频谱通信的工作方式 17-18 2.2 扩频通信的伪随机码 18-21 2.2.1 伪随机码的概念 18 2.2.2 常用的扩频码 18-21 2.3 直接序列扩频的同步 21-25 2.3.1 直接序列扩频的同步 21-22 2.3.2 直接序列扩频的同步捕获 22-24 2.3.3 直接序列扩频的同步跟踪 24-25 2.4 本章小结 25-26 第3章 警报控制系统的设计 26-37 3.1 警报控制系统的总体设计 26-27 3.1.1 人防警报控制系统的组成 26 3.1.2 警报控制系统的实现方案 26-27 3.2 警报控制系统的最小系统设计 27-32 3.2.1 FPGA内部编程模块的设计 27-29 3.2.2 JTAG配置电路设计 29 3.2.3 复位电路设计 29-30 3.2.4 时钟电路设计 30 3.2.5 电源电路设计 30-31 3.2.6 存储器电路设计 31-32 3.3 警报控制系统的扩展电路设计 32-36 3.3.1 通信接口电路 32-33 3.3.2 继电器控制电路设计 33-34 3.3.3 A/D转换电路设计 34 3.3.4 D/A转换电路设计 34-35 3.3.5 电机工作电路 35-36 3.3.6 硬件抗干扰设计 36 3.4 本章小结 36-37 第4章 警报控制系统的仿真实验及测试分析 37-48 4.1 发射机部分仿真 37-42 4.1.1 m序列的产生 37-39 4.1.2 扩频调制 39-41 4.1.3 载波调制 41-42 4.2 接收机部分仿真 42-45 4.2.1 扩频码同步 42-44 4.2.2 载波同步 44-45 4.3 发送与接收功能仿真 45 4.4 警报控制系统的测试及抗干扰分析 45-46 4.5 本章小结 46-48 结论 48-49 参考文献 49-52 攻读硕士学位期间所发表的学术论文 52-53 致谢 53
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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