压缩传感信号重建的fpga实现

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1、学校代码１０４５９＃号或巾请号２０１３１２１３１５８４ＶｖＳｍ／ｌ密级种如｜尖ｆ硕±学位论文压缩传感信号重建的ＦＰＧＡ实现作者徒若：陈鹏看导师姑若：赵元黎教授学科口类：工学专业遂称：测试计量技术及仪器培养院系：物理工程学院完成时间：２０１６年４月ＡｔｈｅｓｉｓｓｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｏｒｔｈｅｄｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｇＦＰＧＡ＾ｉｍｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｒｅ

2、ｓｓｅｄｓｅｎｓｉｎｓｉｎａｌｐｐｇｇｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＢＰｅｎｕｎＣｈｅｎｙｇｙＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＹｕａｎｌｉＺｈａｏＭｅａｓｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＩｎｓｔｉｔＷｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓＡｒｉｌ２０１６ｐ，学位论文原创性声明本人郑重声明：立进行研巧所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的

3、科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：院制！言，曰期方〇《年＾月心曰学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据巧州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部口．或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印．或者其他复制手段保存

4、论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：巧骗Ｉ曰期：Ｖ／仁■＾月／養幻摘要传统的信号处理是先逐点采样，后压缩，最后传输、存储及处理。采样频率必须满足香农‐奈奎斯特采样定理，否则重建的信号会失真。压缩传感是2006年提出并完善的新的信号采集和处理理论，它允许人们以欠奈奎斯特采样频率对信号进行采样并重建，在相同的硬件水平上获得更高分辨率的重建信号。目前，压缩

5、传感的信号重建主要通过计算机软件完成，重建速度慢，难以满足实时应用需求。FPGA具有高并行性、易裁剪等优点，越来越多的应用在复杂算法的硬件实现中。本文主要针对压缩传感的信号重建进行研究，设计重建算法的硬件实现结构，主要研究工作包括：一、分析不同重建算法的性能，确定正交匹配追踪算法作为硬件实现的目标算法。对正交匹配追踪算法的流程进行研究，针对算法特点设计出基于FPGA的硬件实现框架。二、针对算法中的最小二乘问题，设计规范方程求解方法的硬件实现，矩阵求逆使用施密特正交化。由于矩阵乘法和矩阵求逆是密集运

6、算，运算过程采用浮点数来保证精度。三、对最小二乘问题的规范方程求解方法进行改进，提出基于Givens变换的直接解法，避免矩阵乘法和矩阵求逆，同时引入平方Givens变换消去平方根运算。对两种方法的硬件结构进行仿真和综合，实验结果表明，两种方法都可以获得较好的重建效果。直接解法比规范方程解法具有更快的重建时间，消耗的逻辑资源也更低。关键词：压缩传感、正交匹配追踪、脉动阵列、施密特正交化、Givens变换IAbstractThetraditionalsignalprocessingmethodisth

7、efirstsampling,aftercompression,andfinallytransmittedtotheterminalprocessor.ThesamplingfrequencymustsatisfytheNyquistShannonsamplingtheorem,otherwisethereconstructedsignalwillbedistorted.Asanewsignalacquisitionandprocessingmethod,compressedsensingwasf

8、irstproposedin2006,itallowspeopletolowerthefrequencyofthesignalsam-pling,obtainhigherresolutionatthesamelevelofhardware.Atpresent,thesignalreconstructionofcompressedsensingismainlycompletedbycomputersoftware,andthespeedisslow,soitisdifficultto