最优投影平面方法一维距离像目标识别的FPGA设计与实现

发布时间：2017-09-07 03:41

  本文关键词：最优投影平面方法一维距离像目标识别的FPGA设计与实现

  更多相关文章： 一维距离像目标识别 最优投影平面方法 FPGA 矩阵乘法 矩阵求逆

【摘要】：随着高分辨率雷达的出现,雷达目标识别技术也得到了快速的发展。可以将雷达目标识别大致分为一维距离像目标识别与二维像目标识别两种,其中一维像目标识别技术与二维像目标识别技术相比有着实现相对简单,数据量较小且易实时处理等优点。在一维像识别算法中,最优投影平面方法实现相对简单,且在目标种类较多时仍能保持较高识别率。因此在硬件上实现基于最优投影平面方法的雷达距离一维像目标识别算法具有很高的军事价值以及民用价值。本文针对基于最优投影平面一维像识别算法的FPGA实现展开研究,主要内容包括:1、简单介绍了雷达一维像的特点及数据预处理方法,对基于最优投影平面方法的雷达距离一维像目标识别算法进行了相关分析完成了其在MATLAB上的仿真实验。2、完成了基本浮点数运算单元的FPGA设计与实现研究,主要包括基于双通道方法的浮点数加(减)法器、浮点数乘法器设计、基于Goldschmid算法的浮点数除法器以及基于泰勒级数逼近方法的浮点数开方器等单元模块。所有模块均具有较高的设计精度并符合流水线结构。3、基于最优投影平面特征提取与建库需求研究了浮点数矩阵乘法器的FPGA设计与实现,包括浮点数累加器、浮点数向量点乘器与空间并行式的浮点数矩阵乘法器。并讨论了高阶矩阵乘法器的FPGA设计方法。研究了浮点数矩阵求逆运算的FPGA设计方法,实现了基于分块矩阵迭代的矩阵求逆、基于矩阵分解的矩阵求逆以及基于分块LU分解的矩阵求逆等硬件模块。同时给出了矩阵LU分解与三角矩阵求逆的FPGA设计方法。在前人基础上将矩阵乘法的实现阶数提高至16阶,将矩阵求逆运算的实现阶数提高至8阶。所有模块均进行了相关的实现与仿真。4、对基于最优投影平面方法的雷达距离一维像实时识别系统进行了FPGA设计与实现,给出了待识别目标投影电路与分类判决电路的FPGA设计方法。对系统设计进行了功能仿真,并将硬件仿真结果与Matlab仿真结果进行了对比。经测试该系统兼具较高的运算精度与较小的系统延时。
【关键词】：一维距离像目标识别 最优投影平面方法 FPGA 矩阵乘法 矩阵求逆
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.52;TN791
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 一维像识别10-11
• 1.2.2 一维像识别的硬件实现11-12
• 1.3 FPGA技术概要12-13
• 1.4 论文安排及主要研究内容13-14
• 第二章 基于最优投影平面的目标识别算法分析14-21
• 2.1 一维距离像的特点与数据的预处理14-15
• 2.2 最优投影平面15-16
• 2.3 基于最优投影平面的两类目标识别方法16-17
• 2.4 基于最优投影平面的多类目标识别方法17-18
• 2.5 最优投影平面算法仿真实验18-20
• 2.6 本章小结20-21
• 第三章 基本浮点运算单元的FPGA设计与实现21-38
• 3.1 FPGA芯片介绍21-22
• 3.2 IEEE-754标准单精度浮点数22-23
• 3.3 浮点数加法器的FPGA设计方法23-26
• 3.3.1 设计方法说明23-25
• 3.3.2 浮点数加法器模块仿真25-26
• 3.4 浮点数减法器的FPGA设计方法26-27
• 3.4.1 浮点数减法器模块仿真26-27
• 3.5 浮点数乘法器的FPGA设计27-29
• 3.5.1 设计方法说明27-28
• 3.5.2 浮点数乘法器模块仿真28-29
• 3.6 浮点数除法器的FPGA设计方法29-33
• 3.6.1 设计方法说明29-31
• 3.6.2 Goldschmid算法理论分析与定点数除法器设计方法说明31-32
• 3.6.3 浮点数除法器模块仿真32-33
• 3.7 浮点数开方器的FPGA设计方法33-36
• 3.7.1 泰勒逼近求平方根理论分析34
• 3.7.2 设计方法说明34-35
• 3.7.3 浮点数开方器模块仿真35-36
• 3.8 本章小结36-38
• 第四章 特征提取与建库的FPGA设计研究38-72
• 4.1 最优投影平面方法特征提取与建库的硬件设计分析38-41
• 4.1.1 类内散布矩阵计算的FPGA设计实现分析38-39
• 4.1.2 最优投影平面与库模板矢量计算的FPGA设计实现分析39-41
• 4.1.3 基于FPGA的算法实现任务分析41
• 4.2 浮点数矩阵乘法器的FPGA设计与研究41-53
• 4.2.1 浮点数累加器的FPGA设计方法41-45
• 4.2.2 浮点数向量点乘器的FPGA设计方法45-47
• 4.2.3 浮点数矩阵乘法器的FPGA设计方法47-52
• 4.2.4 高阶浮点数矩阵乘法器的FPGA设计方法讨论52-53
• 4.3 FPGA浮点数矩阵求逆的设计与研究53-71
• 4.3.1 基于分块矩阵迭代的矩阵求逆设计方法53-58
• 4.3.2 基于矩阵分解的矩阵求逆设计方法58-65
• 4.3.3 基于分块矩阵的LU分解的矩阵求逆设计方法65-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第五章 目标实时识别的FPGA实现72-81
• 5.1 目标识别系统架构72-75
• 5.1.1 待识别目标一维像投影72-74
• 5.1.2 分类判决电路设计74-75
• 5.2 目标识别系统仿真75-80
• 5.2.1 Matlab仿真实验76-78
• 5.2.2 Modelsim仿真实验78-80
• 5.3 本章小节80-81
• 第六章 总结与展望81-83
• 6.1 全文工作总结81-82
• 6.2 后续工作展望82-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-86

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张铮;李爱光;毛玉柱;;无缝GIS中投影库研究[J];测绘通报;2010年10期

2 牛瑞涛;张铮;;无缝GIS中投影库研究[J];测绘与空间地理信息;2010年05期

3 田劲东,彭翔;位错点阵投影的三维数字成像[J];光学学报;2005年10期

4 ;[J];;年期

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 《计算机世界》评测实验室 郭见洌;用“投”说话[N];计算机世界;2006年

2 波波　编译;可穿戴电脑的新世界[N];网络世界;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 汪颖立;最优投影平面方法一维距离像目标识别的FPGA设计与实现[D];电子科技大学;2016年

2 汤，

本文编号：807222