基于FPGA的一体式射频EAS检测器设计与实现

发布时间：2017-10-01 20:11

  本文关键词：基于FPGA的一体式射频EAS检测器设计与实现

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【摘要】：电子商品防盗系统(Electronic Article Surveillance,简称EAS)出现在市场上已经有几十年的时间,广泛使用于商场、超市、零售业等,是目前防范商品盗窃行为最为有效的手段,但是传统的EAS越来越难适应复杂多变的现场环境,本文从此入手,使用FPGA代替数字电路的方式对传统EAS做了算法和检测方式等方面改进[1]。本文设计并实现了一种以FPGA为核心芯片的一体式射频EAS检测器。天线采用时分复用的方式进行多路组合收发,可以有效避免检测场内盲区。主要介绍了FPGA从AD芯片直接采样得到数据后,在内部对数据进行积分、数字滤波、数字混频、梳状抽值滤波、快速傅里叶变换等算法并得到相应的结果数据,以及根据信号幅值、噪声幅值、信噪比、频点幅值、频点位置等数据提出一种算法来判定当前检测区域内是否含有标签并控制报警电路。同时为了适应不同环境的背景噪声,加入了数字可调电路根据环境实时控制电路增益,使不同环境噪声采样值控制在相同范围。本设计加入了通信功能,使FPGA能与PC端进行间接通信以达到实时修改检测参数功能。本论文设计并实现的收发一体式的射频EAS检测器经过测试,实验室环境下可以做到误报率小于1次/天、硬标签1米以内漏检率小于1%、最大检测距离1.5米;超市环境下误报率小于1次/天、硬标签1米以内漏检率小于5%、最大检测距离1.2米。本系统与传统EAS相比具有较大的检测范围、较好的场均分布、更加灵敏的响应速度、较强的抗噪声能力。
【关键词】：电子商品防盗检测器 FPGA 识别算法 自适应
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH69;TN791
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-12
• 1.1 背景及意义9
• 1.2 EAS技术简介9-11
• 1.3 射频EAS国内现状11
• 1.4 本文主要内容11-12
• 2 EAS工作原理及算法12-22
• 2.1 传统EAS工作原理12
• 2.2 存在问题及解决方案12-13
• 2.2.1 检测距离近12-13
• 2.2.2 检测场分布不均匀13
• 2.2.3 抗干扰能力弱13
• 2.2.4 多台设备互相干扰13
• 2.2.5 环境适应能力差13
• 2.3 一体式EAS工作原理及算法分析13-19
• 2.4 工作流程19-20
• 2.5 工作时序20-22
• 3 系统电路设计22-25
• 3.1 电路拓扑结构22-23
• 3.2 FPGA器件选型23-24
• 3.3 模块设计原则24
• 3.4 系统功能24-25
• 4 系统软件设计25-45
• 4.1 软件设计框图25-26
• 4.2 时序控制26-28
• 4.2.1 模块功能26-27
• 4.2.2 设计实现27-28
• 4.3 SPI通信28-30
• 4.3.1 模块功能28
• 4.3.2 同步串行通信原理28-29
• 4.3.3 系统通信协议29
• 4.3.4 设计实现29-30
• 4.4 数据存储30-33
• 4.4.1 模块功能30-31
• 4.4.2 设计实现31-33
• 4.5 报警模块33-34
• 4.5.1 模块功能33
• 4.5.2 设计实现33-34
• 4.6 数字震荡发生器34-36
• 4.6.1 模块功能34
• 4.6.2 设计实现34-36
• 4.7 收发控制36-37
• 4.7.1 模块功能36-37
• 4.7.2 设计实现37
• 4.8 自动增益37-38
• 4.8.1 模块功能37
• 4.8.2 设计实现37-38
• 4.9 均值滤波38-39
• 4.9.1 模块功能38
• 4.9.2 设计实现38-39
• 4.10 数字下变频39-41
• 4.10.1 模块功能39
• 4.10.2 CIC滤波器39-40
• 4.10.3 设计实现40-41
• 4.11 快速傅里叶变换41-43
• 4.11.1 模块功能41
• 4.11.2 快速傅里叶变换41-42
• 4.11.3 设计实现42-43
• 4.12 判定算法43-45
• 4.12.1 模块功能43
• 4.12.2 设计实现43-45
• 5 系统测试与数据分析45-48
• 5.1 检测距离45-46
• 5.2 误报概率46-47
• 5.3 漏报概率47-48
• 6 结论与优化48-50
• 参考文献50-52
• 附录52-56
• 电路板原理图52-54
• 电源电路52
• 报警电路52
• 信号放大电路52-53
• 发射电路53
• 主控电路53-54
• 电路板外观54-55
• 系统外观55-56
• 个人简历及硕士期间科研项目56-57
• 致谢57

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本文编号：955426