一种波形信号发生装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及波形信号生成技术，具体地说是一种波形信号发生装置和方法。
【背景技术】
[0002]近年来各种目标跟踪技术层出不穷，这些新技术被有效的应用到若干信号处理系统中。一般来说，信号处理系统的跟踪器是以输入的波形信号(由光学传感器产生)作为目标的提取媒介并加以跟踪。对于一套基于信号的目标跟踪系统来说，在研制的前期测试其性能的一种有效方法是:通过波形信号发生器生成包含目标信息的波形信号作为输入，对目标跟踪的状况加以解算，输出跟踪结果。一般的波形信号发生器的弊端在于:只有单路信号输出，不能满足多路相关波形信号输出的需要；仅能产生有限形式的几种波形；外部波形处理设备的输出结果缺乏有效的反馈通道，难以生成波形信号所含信息进行实施对比分析。针对以上问题，应加设一种简单易用的前期跟踪性能测试模块或目标信号模拟器等设备，使这种装置具备多路任意波形输出功能，且对波形信号处理设备留有反馈通道。但这种技术方案目前还未见报道。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明提供一种能被应用在目标位置解算、目标跟踪的算法的验证及信号检测提取系统的调试等领域，更有利于系统开发成本更低的波形信号发生方法和装置。
[0004]本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:
[0005]一种波形信号发生装置，包括计算机中的数据生成模块和控制分析模块，以及波形信号产生模块还有波形信号处理设备，
[0006]所述数据生成模块连接控制分析模块，将生成波形信号数据发送到控制分析模块；
[0007]所述控制分析模块连接波形信号产生模块，将收到的波形信号数据通过计算机串口下载到波形信号产生模块；
[0008]所述波形信号产生模块连接波形信号处理设备，用于存储波形数据后，在控制分析模块的指令控制下输出单路或多路波形信号；
[0009]所述波形信号处理设备连接控制分析模块，接收并处理波形信号产生模块生成的波形信号，同时将处理结果通过计算机串口反馈到计算机中的控制分析模块。
[0010]所述波形信号产生模块包括顺序连接的串口电平转换器、FPGA、D/A转换单元和模拟信号放大电路，串口电平转换器将转换后的电压信号输出至FPGA进行存储处理，生成D/A转换单元的控制信息，发送到D/A转换单元，控制D/A转换单元生成四路模拟波形信号，再经模拟信号放大电路输出。
[0011]所述波形信号处理设备为基于激光脉冲信号或红外非成像脉冲信号的目标检测设备。
[0012]一种波形信号发生方法，计算机中的数据生成模块生成波形信号数据，并将波形信号数据传入控制分析模块，控制分析模块将传入的波形信号数据通过计算机串口下载到波形信号产生模块，波形信号产生模块存储波形数据后，在控制分析模块的指令控制下输出单路或多路波形信号，波形信号处理设备接收并处理波形信号产生模块生成的波形信号，同时将处理结果通过计算机串口反馈到计算机中的控制分析模块，控制分析模块结合原始波形信号数据对反馈的数据进行对比分析，在计算机中显示分析结果。
[0013]本发明具有以下有益效果及优点:
[0014]1.本发明可以用于作为前期信号跟踪或其它信号检测系统的性能测试模块，采用本发明可以更有利于系统开发。
[0015]2.本发明采用成熟的现场可编程门阵列(FPGA)，可实现高速的时序逻辑控制，使本发明装置具有较高的稳定性和实时性。
[0016]3.本发明能够快速高效的生成模拟目标信息，能够集成到许多模拟波形信号处理系统中。
[0017]4.本发明作为信号目标生成模块，系统硬件成本较低，可集成到多种波形信号处理系统中，适用范围较为广泛。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的硬件结构图；
[0019]图2是本发明的方法流程图；
[0020]图3是本发明的波形信号产生模块的逻辑框图；
[0021 ] 图4是FPGA内部逻辑框图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0023]图1为本发明的硬件结构图。控制分析模块，由Matlab图形用户接口组件构成。可通过该模块可方便的控制波形数据的使用方式，使波形信号产生模块产生固定值波形信号、周期重复波形信号、连续时变波形信号。控制分析模块通过串口通信组件与波形信号产生模块进行通信，在该模块向波形信号产生模块加载波形数据的同时，可实时接收波形信号处理设备对波形信号的处理结果，并对处理结果进行对比分析，在控制分析模块中实时显示。
[0024]图2是本发明的方法流程图。计算机中的数据生成模块生成波形信号数据，并将波形信号数据传入控制分析模块，控制分析模块将传入的波形信号数据通过计算机串口下载到波形信号产生模块(波形信号产生电路)，波形信号产生模块存储波形数据后，在控制分析模块的指令控制下输出单路或多路波形信号，外部波形信号处理设备接收并处理波形信号产生模块生成的波形信号，同时将处理结果通过计算机串口反馈到计算机中的控制分析模块，控制分析模块结合原始波形信号数据对反馈的数据进行对比分析，在计算机中显示分析结果。
[0025]图3为波形信号产生模块的逻辑框图。串口电平转换单元将计算机串口电平(-15?15V)转换到波形信号产生模块电平(O?5V)范围，串口的输入为控制分析模块发出的命令和数据信息，经FPGA存储处理后，生成DA转换单元的控制信息，控制DA转换模块生成四路模拟波形信号，再经放大电路输出。
[0026]图4为FPGA内部逻辑框图。可进一步化分为通信控制单元、存储器控制单元和DA控制单元，模块输入时钟50M。通信控制单元实现串口数据和指令的接收、指令的译码、波形发生方式控制信号的输出。存储器控制单元利用片上RAM存储前端接收的波形数据信息。D/A控制单元根据通信控制单元的控制信息和存储器控制单元的波形数据生成模拟波形信号，D/A控制单元包括4路子单元，可根据控制信息协同或独立工作。
【主权项】
1.一种波形信号发生装置，其特征在于:包括计算机中的数据生成模块和控制分析模块，以及波形信号产生模块还有波形信号处理设备， 所述数据生成模块连接控制分析模块，将生成波形信号数据发送到控制分析模块； 所述控制分析模块连接波形信号产生模块，将收到的波形信号数据通过计算机串口下载到波形信号产生模块； 所述波形信号产生模块连接波形信号处理设备，用于存储波形数据后，在控制分析模块的指令控制下输出单路或多路波形信号； 所述波形信号处理设备连接控制分析模块，接收并处理波形信号产生模块生成的波形信号，同时将处理结果通过计算机串口反馈到计算机中的控制分析模块。
2.根据权利要求1所述的一种波形信号发生装置，其特征在于:所述波形信号产生模块包括顺序连接的串口电平转换器、FPGA, D/A转换单元和模拟信号放大电路，串口电平转换器将转换后的电压信号输出至FPGA进行存储处理，生成D/A转换单元的控制信息，发送到D/A转换单元，控制D/A转换单元生成四路模拟波形信号，再经模拟信号放大电路输出。
3.根据权利要求1所述的一种波形信号发生装置，其特征在于:所述波形信号处理设备为基于激光脉冲信号或红外非成像脉冲信号的目标检测设备。
4.一种波形信号发生方法，其特征在于:计算机中的数据生成模块生成波形信号数据，并将波形信号数据传入控制分析模块，控制分析模块将传入的波形信号数据通过计算机串口下载到波形信号产生模块，波形信号产生模块存储波形数据后，在控制分析模块的指令控制下输出单路或多路波形信号，波形信号处理设备接收并处理波形信号产生模块生成的波形信号，同时将处理结果通过计算机串口反馈到计算机中的控制分析模块，控制分析模块结合原始波形信号数据对反馈的数据进行对比分析，在计算机中显示分析结果。
【专利摘要】本发明涉及波形信号生成技术，具体地说是一种波形信号发生装置和方法，所述数据生成模块连接控制分析模块，将生成波形信号数据发送到控制分析模块；所述控制分析模块连接波形信号产生模块，将收到的波形信号数据通过计算机串口下载到波形信号产生模块；所述波形信号产生模块连接波形信号处理设备，用于存储波形数据后，在控制分析模块的指令控制下输出单路或多路波形信号；所述波形信号处理设备连接控制分析模块，接收并处理波形信号产生模块生成的波形信号，同时将处理结果通过计算机串口反馈到计算机中的控制分析模块。本发明能被应用在目标位置解算、目标跟踪的算法的验证及信号检测提取系统的调试等领域，更有利于系统开发成本更低。
【IPC分类】H03K3-02, H03K19-00
【公开号】CN104682943
【申请号】CN201310640092
【发明人】曹晖, 张心宇, 王恩德, 杨光宇, 赵刚
【申请人】中国科学院沈阳自动化研究所
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年11月30日