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遥测噪声数据实时无损压缩设备的研制

作　者: 王浩
导　师: 刘文怡
学　校: 中北大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 遥测噪声数据无损压缩复杂可编程逻辑器件数字信号处理器
分类号: TP873
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 85次
引　用: 2次
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内容摘要

遥测噪声数据实时无损压缩设备主要目的是实现测量系统模样阶段噪声数据的无损压缩功能并完成相应的验证试验。该设备完成对噪声信号的采集以及无损压缩,最后通过数字通讯接口将压缩后的数据传输到数据综合装置。通常情况下,遥测数据中一路噪声参数的容量一般会达到160Kbps,大量的噪声数据占据了系统相当的容量,而遥测信道的带宽是有限的,为了完成更多的噪声参数的测量,需要充分研究噪声数据的特点,研究设计一种有效的动态、实时压缩系统,这样对系统容量、带宽的压力将大大减小,从而更好、更多地完成测量项目,满足总体测量需求。该论文首先对实时无损压缩的对象(遥测噪声)进行了特性分析,其中对噪声信号的产生机理,噪声数据的时域、频域特性,噪声数据的量化参数,码概率分布等进行研究;在无损压缩算法的选取上根据压缩去除率、压缩速度、压缩效率这几项指标,对几种压缩算法做比较,最后优选出本系统的实际应用的LZARI算法;该设备最终采用了复杂可编程逻辑器件(CPLD)和数字信号处理器(DSP)的体系结构,利用CPLD实现数据采集、缓冲、预处理,并协调系统各部分的工作,利用DSP对采集数据进行无损压缩,通过422总线将压缩后的数据上传遥测系统或PC机。该设备实际应用中工作在27KHz的采样率下,平均压缩去除率为60-80%,量化位元为8位。对大量噪声数据进行压缩解压的实验表明,该系统能够正常工作,且各项性能都满足设计要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-21
  1.1 引言  12-13
  1.2 本课题研究背景和内容  13-14
  1.3 数据压缩研究概况及动态  14-20
  1.4 论文的内容及特色  20
  1.5 论文的组织结构  20-21
第二章遥测噪声数据特性分析  21-32
  2.1 噪声信号的产生机理  21-22
    2.1.1 声音产生机理  21
    2.1.2 噪声与声音  21-22
    2.1.3 遥测噪声与白噪声  22
  2.2 噪声数据的时域特性  22-23
    2.2.1 噪声数据的获取  22
    2.2.2 噪声数据的一维时域波形  22-23
    2.2.3 噪声数据的时域特性  23
  2.3 噪声数据的频域特性  23-27
    2.3.1 单频信号的频域特性  23-25
    2.3.2 多频混叠以后的频域特性  25-26
    2.3.3 遥测噪声样本数据的频域分布曲线  26-27
  2.4 噪声数据的量化参数  27-28
  2.5 码概率分布  28-31
  2.6 本章小结  31-32
第三章遥测噪声数据压缩算法选择  32-39
  3.1 量化数据编码的信息冗余  32-33
  3.2 压缩去除率和压缩速度  33
  3.3 无损压缩与有损压缩  33-34
  3.4 当前压缩领域主要压缩方法汇总  34
  3.5 无损压缩编码算法性能效率的评估与选取  34-38
    3.5.1 实测法测试评估  34-36
    3.5.2 A-R 曲线测试评估  36-38
  3.6 本章小结  38-39
第四章总体方案设计  39-48
  4.1 总体方案分析  39
  4.2 数据传输的可靠性分析  39-43
    4.2.1 传输信道误码的影响  39-40
    4.2.2 采用数据编帧方法抑制误码扩散  40-41
    4.2.3 采用校验码校验压缩后数据  41
    4.2.4 数据失锁控制  41-42
    4.2.5 短时低效压缩对信道阻塞的消除  42-43
    4.2.6 数据传输可靠性意义  43
  4.3 主要器件选型  43-47
    4.3.1 DSP 器件的选用  43-44
    4.3.2 AD 转换器的选用  44
    4.3.3 CPLD 芯片的选用  44-45
    4.3.4 运放OPA227 的选用  45
    4.3.5 FIFO IDT72V19160 的选用  45-46
    4.3.6 USB FT245 的选用  46-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章硬件系统设计  48-70
  5.1 数据采集模块  48-51
    5.1.1 数据采集模块总体设计  48
    5.1.2 数据采集模块的信号调理  48-50
    5.1.3 CPLD1 对AD58365 控制部分  50
    5.1.4 数据帧格式设置部分  50-51
  5.2 数据处理模块  51-55
    5.2.1 数据处理模块结构  51
    5.2.2 外围接口及存储器接口设计  51-52
    5.2.3 DSP 读同步 FIF01 的接口  52-54
    5.2.4 DSP 写同步 FIF02 的接口  54-55
  5.3 数据接口模块  55-56
  5.4 DSP 主控模块的设计  56-69
    5.4.1 DSP 的主控模块的时钟设计  57-58
    5.4.2 锁相环PLL  58
    5.4.3 DSP 程序的烧写  58-62
    5.4.4 DSP 的EMIF 功能  62-66
    5.4.5 DSP 中断的应用  66-68
    5.4.6 DSP 的GPIO 功能应用  68-69
  5.5 本章小结  69-70
第六章指标完成情况  70-75
  6.1 遥测噪声数据实时无损压缩设备的测试  70-71
    6.1.1 单机联试方式  70
    6.1.2 系统联试方式  70-71
  6.2 实验过程  71-73
  6.3 指标实现情况  73-74
  6.4 本章小结  74-75
第七章结论  75-77
  7.1 本文研究内容总结  75
  7.2 创新点及特色  75-76
  7.3 存在问题  76
  7.4 展望  76-77
附录  77-79
参考文献  79-82
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果  82-84
致谢  84

遥测噪声数据实时无损压缩设备的研制

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