Xác định tham số thời gian của tín hiệu sử dụng bộ ước lượng dùng thuật toán phát hiện điểm

Nội dung text: Xác định tham số thời gian của tín hiệu sử dụng bộ ước lượng dùng thuật toán phát hiện điểm

1. Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) Xác định tham số thời gian của tín hiệu sử dụng bộ ước lượng dùng thuật toán phát hiện điểm Trần Thái Hà1, Nguyễn Trung Thành1, Phan Nhật Giang1 và Nguyễn Tuấn Khang2 1 Khoa Vô tuyến điện tử, Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn, số 236 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội 2 Trung tâm Kỹ thuật Tác chiến điện tử 80, số 15 Hoàng Sâm, Hà Nội Email: hathaitran@lqdtu.edu.vn Abstract— Các ứng dụng trong lĩnh vực Ra đa và Tác chiến điện thuật toán sẽ ước lượng thời gian đến và độ rộng xung. Trong tử yêu cầu phải có thông tin về một hoặc một vài tham số của xử lý tín hiệu số, phép toán tự tích chập có thể xác định thông xung. Xác định các tham số của xung sử dụng hàm tự tích chập qua việc sử dụng các bộ lọc có đáp ứng xung hữu hạn FIR [5, được đánh giá là giải pháp có độ tin cậy cao, tuy nhiên thuật 6]. Hơn nữa, ACE yêu cầu đến ba bộ lọc FIR (một bộ lọc toán thực hiện tương đối phức tạp, đặc biệt là yêu cầu về tài trong Bước 1 và hai bộ lọc trong Bước 2). Kết quả đầu ra bộ nguyên phần cứng. Nhóm tác giả đề xuất giải pháp thay thế, sử dụng bộ ước lượng dùng thuật toán phát hiện điểm - PDE (Point lọc FIR được lưu vào bộ nhớ có kích thước tương ứng với độ Detection Estimator). Bộ ước lượng thực hiện thuật toán dò tìm rộng của toàn bộ đoạn dữ liệu, các thành phần bên trái và bên liên tiếp xác định giá trị đỉnh xung để thiết lập mức ngưỡng, tạo phải. Chính vì vậy, để thực hiện được ACE yêu cầu phải sử điểm dấu trên sườn lên, và sườn xuống của xung, từ đó xác định dụng các bộ xử lý tín hiệu số DSP (Digital Signal Processor) các tham số như chu kỳ, độ rộng, thời gian đến của xung Không chuyên dụng hoặc giải thuật để tiết kiệm tài nguyên phần cứng chỉ đơn giản trong thuật toán xử lý và thực thi trên FPGA, quá [7, 8]. trình mô phỏng cho thấy chất lượng của PDE gần như tương Trong bài báo này, nhóm tác giả đề xuất giải pháp thay thế đương với bộ ước lượng sử dụng hàm tự tích chập. bằng thuật toán phát hiện điểm để xác định các tham số thời Keywords- Hàm tự tích chập, thời gian đến của xung, độ rộng gian của tín hiệu. Bộ ước lượng dùng thuật toán phát hiện xung, ngưỡng thích nghi. điểm PDE có tính đến việc làm trơn tín hiệu và giảm ảnh hưởng của nhiễu xung kim. PDE thiết lập mức ngưỡng cố định I. GIỚI THIỆU để loại bỏ nhiễu nền, đồng thời thiết lập mức ngưỡng thích Trong lĩnh vực Ra đa và Tác chiến điện tử, tham số của nghi A/2 cho nhiệm vụ tạo các điểm dấu trên sườn xung. xung băng gốc thường được ký hiệu bằng một vector tham số Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau: nguyên tắc T hoạt động của PDE được trình bày trong phần II. Nội dung DAW,, , trong đó D - thời gian đến, A - biên độ và W- phần III sẽ đánh giá độ tin cậy của thuật toán dựa trên việc so độ rộng xung. Việc xác định các tham số của xung bằng bộ sánh với ACE. Kết quả mô phỏng các chương trình của bộ ước ước lượng dùng hàm tự tích chập ACE (Auto-convolution lượng được tổng hợp trong phần IV. Cuối cùng, phần V là kết Estimator) thể hiện nhiều ưu điểm nổi bật so với các phương luận về tính khả thi của giải pháp được đề xuất. pháp truyền thống như thuật toán ngưỡng thích nghi, thuật toán tỷ lệ mẫu xung [1]. Thuật toán ngưỡng thích nghi sử dụng II. THUẬT TOÁN PHÁT HIỆN ĐIỂM để xác định tham số D được xây dựng theo mức ngưỡng A /2 thay đổi phù hợp với từng tín hiệu cần ước lượng [2]. Bước A. Các tham số thời gian của tín hiệu đầu tiên trong bộ ước lượng dùng thuật toán cần xác định được A, hạn chế của thuật toán yêu cầu phải giữ chậm tín hiệu Hình 1 minh họa ký hiệu các tham số của tín hiệu băng với thời gian xấp xỉ bằng một nửa độ rộng xung. Ước lượng gốc pt(): thời gian đến của tín hiệu dựa trên thuật toán tỷ lệ mẫu xung S : điểm bắt đầu xung; E : điểm kết thúc xung; xác định tỷ số của các mẫu xung liên tiếp [3]. Các tỷ số sẽ lớn L : chiều dài đoạn dữ liệu; A : biên độ xung; hơn 1 trong sườn lên và nhỏ hơn 1 trong sườn xuống của D : thời gian đến của xung, được xác định từ mốc tham xung. Hạn chế của thuật toán tỷ lệ mẫu xung là không có một chiếu đến điểm đạt giá trị A /2 trên sườn lên; ngưỡng tiêu chuẩn để xác định D khi tìm điểm có giá trị bằng t : độ rộng sườn lên, là khoảng thời gian hàm f(.) tăng từ một nửa biên độ tín hiệu. R So với hai phương pháp trên, phương pháp ACE được 0 đến A /2; trình bày trong [4], đã cải thiện độ chính xác khi ước lượng W: độ rộng xung, là khoảng thời gian tính từ điểm trên tham số của tín hiệu. ACE giả sử trong đoạn dữ liệu nhận sườn lên đến điểm trên sườn xuống của xung cùng đạt giá trị được chỉ chứa một xung đơn. Trước tiên, bộ ước lượng tính A /2; toán khoảng dịch tương ứng với đỉnh hàm tích chập của đoạn fftS(.) ( ) hàm biểu diễn dạng sườn lên của xung, dữ liệu với chính nó. Tương tự, Bước 2 sẽ xác định hàm tự với các giá trị hàm: f (0) 0 , fm()R A /2, ft()R A; tích chập các thành phần bên trái và phải của xung. Cuối cùng, ISBN: 978-604-80-5076-4 26
2. Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) Amp. Window), Giữ chậm, Phát hiện đỉnh, Phát hiện sườn xung và tC khối Ước lượng tham số. A Tín hiệu 1 2 p(t) tương tự Giữ 3 Phát hiện 4 Ước lượng f(.) g(.) ADC MAW chậm sườn xung tham số A/2 D W Phát hiện đỉnh PDE mR mF Δ t Hình 2. Sơ đồ khối bộ ước lượng dùng thuật toán phát hiện điểm 0 S tR tF E L Ký hiệu các tham số và biến sử dụng cho thủ tục ước Hình 1. Ký hiệu các tham số của tín hiệu lượng trong thuật toán phát hiện điểm trên hình 3: Khởi tạo mR : khoảng thời gian hàm f(.) tăng từ 0 đến A /2; chương trình tC : khoảng thời gian xung có biên độ ổn định; ggStttt(.) (RCF ) hàm biểu diễn dạng sườn Khai báo: biến, hằng số xuống của xung, với các giá trị: gt()F A , gm()F A /2, g(0 ) 0 ; Nhận dữ liệu tF : độ rộng sườn xuống, là khoảng thời gian hàm g(.) giảm đầu vào từ A về 0; (sigRx) m : khoảng thời gian hàm g(.) giảm từ A /2 về 0; F Làm trơn dữ liệu : khoảng thời gian giữa E và L. Khi đó, phương trình biểu diễn xung p(t): (sigNorm) 0, 0 tS ft(), S S t S t Tạo điểm dấu pS R (pS) pt() ASttEt, RF (1) (thA) Giữ chậm gS(), t t t t E t t E RCF F (sigNorm_d) 0, Et Vấn đề cần giải quyết: xác định D, A, W trong điều kiện có Xác định ngưỡng thA Tạo điểm dấu pR nhiễu. Xét trường hợp đơn giản xung hình thang, khi đó sườn (pR) (sigNorm_d) lên và xuống của xung sẽ là các đoạn thẳng. Phương trình (1) biểu diễn xung p(t) được viết lại: (A) Tạo điểm dấu pF 0, 0 tS (pF) At()/ S t , StSt R R Ước lượng tham số pt() ASttEt, RF (2) D, A, W AS()/ t t t t t , EEtt RCF F F 0, Et Kết thúc chương trình Khi đó, thời gian đến và độ rộng xung được cho bởi: Hình 3. Thủ tục ước lượng PDE tR DS sigRx : dữ liệu đầu vào; 2 (3) tt sigNorm,_ sigNorm d : dữ liệu được làm trơn, trước và WPP t RF LRC 2 sau giữ chậm; n : kích thước cửa sổ trượt lấy trung bình; Từ phương trình (3), tham số thời gian của tín hiệu trong mm, : kích thước bộ đệm sử dụng trong khối Phát hiện vector tham số µ hoàn toàn xác định nếu có thể ước lượng các 01 đỉnh và khối Phát hiện sườn xung; khoảng thời gian St,,,RCF t t . m2 : số lượng mẫu vượt ngưỡng; B. Nguyên tắc hoạt động bộ ước lượng dùng thuật toán phát cntS, cntP : biến đếm tương ứng cho các chương trình xác hiện điểm định điểm bắt đầu xung, biên độ tín hiệu; Sơ đồ khối của PDE được minh họa trên hình 2, bao gồm 5 peak : biến xác định biên độ tín hiệu; khối chính: Cửa sổ trượt lấy trung bình MAW (Moving Average buffpeak : biến trung gian, lưu trữ giá trị của peak; ISBN: 978-604-80-5076-4 27
3. Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) fix T h, th A : giá trị tương ứng mức ngưỡng cố định và mức A/2; thông tin về biên độ tín hiệu, các điểm dấu pR và pF tạo ra từ pS pR,, pF : các điểm dấu - điểm bắt đầu sườn xung, khối Phát hiện sườn xung được đưa đến khối Ước lượng tham số để xác định các thành phần của vector tham số µ. điểm đạt giá trị trên A/2 trên sườn xung và sườn xuống. 2) Khối Giữ chậm 1) Khối Cửa sổ trượt lấy trung bình MAW Khối Giữ chậm có chức năng tương tự như một bộ nhớ để Để làm trơn tín hiệu và giảm ảnh hưởng của nhiễu xung lưu các mẫu tín hiệu, hoạt động theo nguyên tắc FIFO (First In kim, dữ liệu số ở đầu ra bộ chuyển đổi tương tự ra số ADC First Out): mẫu lưu vào bộ nhớ trước sẽ được lấy ra và xử lý k được đưa đến khối MAW. Tại đây, N 2 mẫu liên tiếp nhau trước. Để giảm kích thước phần cứng dành cho việc lưu mẫu được xử lý và lấy ra giá trị trung bình. tín hiệu, khối Giữ chậm chỉ thực hiện chức năng nhớ và thay Dữ liệu Thanh ghi dịch đổi thời gian giữ chậm khi có thông tin về điểm bắt đầu xung, số biên độ tín hiệu được đưa đến từ khối Phát hiện đỉnh. 1 A.1 A.2 A.3 A.N-1 A.N 3) Khối Phát hiện đỉnh Trong khối Phát hiện đỉnh, thiết lập một mức ngưỡng cố SUM định fixTh để xác định thời điểm bắt đầu sườn lên của xung. Lưu đồ thuật toán chương trình tạo điểm dấu pS được minh DIV_N 2 họa trên hình 5. Chương trình xác định điểm dấu được tạo ra bằng cách so Hình 4. Sơ đồ khối của MAW sánh m1 mẫu liên tiếp với ngưỡng fixTh. Điểm dấu pS được Khi một mẫu mới được đưa đến, mẫu cũ nhất (mẫu thứ N) thiết lập nếu trong m1 mẫu liên tiếp có m2 mẫu vượt ngưỡng, được loại bỏ và N mẫu mới liên tiếp được đưa đến SUM để tính sau đó chương trình được thiết lập lại về giá trị khởi tạo ban tổng của N mẫu này. Việc lấy kỳ vọng tại DIV_N thực thi tương đầu để xử lý cho tín hiệu tiếp theo. Sau khi xác định được pS, đối đơn giản bằng cách loại bỏ đi k bit có trọng số thấp nhất khối Phát hiện đỉnh thực hiện nhiệm vụ tiếp theo là ước lượng LSB. biên độ tín hiệu để thiết lập mức ngưỡng A/2: Khởi tạo Khởi tạo chương trình chương trình Khai báo Khai báo biến: k, j biến: k, j k = 1 k = pS Sai Sai k L – m0 k L – m1 (*): sigNorm(k+j) > peak Đúng Đúng ( ): buffPeak(j+1) = sigNorm(k+j) j = 0 j = 0 ( ): buffPeak(j+1) = peak Sai Sai j > m1 - 2 j > m0 - 2 Đúng Đúng Sai (*) Sai sigNorm(k+j) Sai Sai Đúng cntS m2 fixTh cntP m0 - 3 cntP = cntP + 1 Đúng Đúng Đúng k = k + 1; cntS = 0 pS = k; cntS = 0 cntS = cntS + 1 ( ) k = k + 1; A; j = j + 1 cntP = 0 Kết thúc cntP = 0 thA = A/2 chương trình ( ) Hình 5. Lưu đồ thuật toán chương trình tạo điểm dấu pS Dữ liệu sau khi làm trơn được chia thành 2 nhánh. Theo j = j + 1 nhánh phía dưới, dữ liệu đi đến khối Phát hiện đỉnh để xác Kết thúc định thời điểm bắt đầu xung pS, biên độ tín hiệu làm cơ sở để chương trình thay đổi thời gian giữ chậm trong khối Giữ chậm và quyết Hình 6. Lưu đồ thuật toán định mức ngưỡng thA cho khối Phát hiện sườn xung. Sau đó, chương trình ước lượng biên độ tín hiệu ISBN: 978-604-80-5076-4 28
4. Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) 4) Khối phát hiện sườn xung 10000 2 Khối Phát hiện sườn xung gồm 2 khâu phát hiện sườn lên X(iX ) và sườn xuống có cấu trúc gần tương tự nhau, thực hiện tạo RMSE i1 (5) 10000 điểm dấu thời điểm dữ liệu đạt giá trị A /2 ở trên các sườn trong đó: X là giá trị đúng (W hoặc D ). của xung: pR và pF. Hình 7 thể hiện sơ đồ khối khâu Phát hiện sườn lên cho X(i ) là kết quả ước lượng ở lần thử thứ i. nhiệm vụ tạo điểm dấu pR. Khâu Phát hiện sườn lên sử dụng Thiết lập tham số: A 1, S 1000 , tR 100 , tC 2000 , một bộ đệm có kích thước m1 để so sánh m1 mẫu liên tiếp với t 150 , N 8, L 4096. Với xung hình thang, hiệu quả làm ngưỡng A /2 trong Bộ đếm và so sánh. Bộ đếm được thiết F trơn dữ liệu bằng MAW được thể hiện trên hình 8: kế đếm từ 0 đến m2, giá trị bộ đếm tăng lên 1 đơn vị khi có một mẫu vượt ngưỡng. Đầu ra của Bộ tạo điểm dấu được thiết lập nếu trong m1 mẫu liên tiếp này có m2 mẫu vượt ngưỡng, sau đó bộ đếm sẽ được thiết lập lại về giá trị 0 để xử lý cho m1 mẫu mới hoặc tín hiệu tiếp theo. Bộ đệm 3 A.0 A.1 A.2 A.m1-2 A.m1-1 A.m1 Bộ đếm và so sánh pR Bộ tạo điểm dấu Hình 7. Sơ đồ khối của khâu Phát hiện sườn lên Tương tự khi tạo điểm dấu pF, khâu Phát hiện sườn xuống cũng sử dụng bộ đệm có kích thước m1. Đầu ra của Bộ tạo điểm dấu được thiết lập nếu trong m1 mẫu liên tiếp có m2 mẫu Hình 8. Dữ liệu được làm trơn bởi MAW (với SNR = 25 dB) dưới ngưỡng A/2, sau đó bộ đếm sẽ được thiết lập lại về giá trị 0 để xử lý cho m1 mẫu mới hoặc tín hiệu tiếp theo. Điểm khác biệt thể hiện ở điều kiện so sánh vượt hay dưới ngưỡng A/2. 5) Khối Ước lượng tham số Các điểm dấu từ Phát hiện sườn xung được đưa đến khối Ước lượng tham số để xác định tham số thời gian của tín hiệu. Sau đó, các tham số thời gian được đóng gói thành các loại dữ liệu phù hợp với các yêu cầu khác nhau của từng bài toán cụ thể như hiển thị, phân loại tín hiệu Tác chiến điện tử, xử lý tin Ra đa. III. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ BỘ PHÁT HIỆN DÙNG THUẬT TOÁN PHÁT HIỆN ĐIỂM Hình 9. Hiệu quả ước lượng tham số W với xung dạng parabol Chương trình mô phỏng việc thực thi PDE được đánh giá trong hai trường hợp: xung hình thang (Trapezoidal pulse) và xung dạng parabol (Parabolic pulse). Các tham số tín hiệu được ước lượng trong điều kiện có tác động của nhiễu tạp trắng chuẩn cộng tính AWGN (Additive White Gaussian Noise) với tỷ số tín trên tạp SNR (Signal to Noise Ratio) có thể thay đổi được. Độ chính xác của các bộ ước lượng được kiểm tra bằng cách tạo ra tín hiệu ngẫu nhiên trong MATLAB. Với mỗi mẫu dữ liệu (một mức SNR) thực hiện 10.000 lần thử độc lập. Ở mỗi một lần thử, các số liệu ước lượng từ PDE được so sánh với tham số thiết lập ban đầu để đánh giá sai số. Hai thông số đánh giá cuối cùng thể hiện qua sai số trung bình ME và sai số trung bình bình phương RMSE: Hình 10. Hiệu quả ước lượng tham số D với xung hình thang 10000 ˆ X(iX ) Dựa trên kết quả mô phỏng trên hình 9 và 10, nhận thấy ME i1 (4) rằng RMSE ước lượng tham số sử dụng ACE lớn hơn khi sử 10000 dụng PDE. Tuy nhiên, ACE có độ tin cậy cao hơn PDE do ISBN: 978-604-80-5076-4 29
5. Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) ME chỉ thay đổi xung quanh giá trị 0 với phạm vi nhỏ và tiến Khi sử dụng PDE, các tham số tín hiệu được ước lượng bao dần về 0 theo chiều tăng của SNR (khoảng 0,1 với xung hình gồm A - biên độ, W - độ rộng và D - thời gian đến của xung. thang khi xác định W và 1,1 với xung parabol khi xác định D tại Ngoài ra, như nội dung đã giới thiệu trong phần III, tham số T - SNR = 10 dB). Như vậy ACE sẽ tin cậy hơn trong các trường chu kỳ lặp lại của xung cũng có thể được ước lượng dựa trên hợp nhiễu tác động lớn. Dung hòa cả 3 tham số cần xác định các thuật toán được sử dụng trong xử lý tin Ra đa, phân loại của vector µ, khi có các biện pháp hạn chế tác động của nhiễu mục tiêu Tác chiến điện tử. Chương trình Bộ ước lượng PDE ở (vùng có SNR ≥ 18 dB), chất lượng của ACE và PDE gần như dạng rút gọn sẽ ước lượng đầy đủ các tham số trên, tuy nhiên tương đương nhau. chỉ lựa chọn hai tham số để hiển thị kết quả là W và T. Sơ đồ liên kết tín hiệu trong PDE được minh họa trên IV. CHƯƠNG TRÌNH VHDL THUẬT TOÁN hình 11. Tín hiệu sau số hóa được đưa đến khối Giao diện PHÁT HIỆN ĐIỂM ADC để chuyển đổi sang dữ liệu không dấu thuận tiện xử lý FPGA là vi mạch dùng cấu trúc mảng phần tử logic mà ở các bước tiếp theo. Dữ liệu sau làm trơn ở đầu ra khối Cửa người dùng có thể lập trình được. So với các vi mạch tích sổ trượt lấy trung bình được chia thành 2 nhánh. Theo nhánh hợp cho các mục đích đặc biệt (ASIC), FPGA có thể tái cấu phía dưới, dữ liệu đi đến khối Phát hiện đỉnh để xác định trúc lại khi vẫn đang trong quá trình khai thác, công đoạn điểm bắt đầu xung, biên độ tín hiệu làm cơ sở để thay đổi thiết kế đơn giản do vậy chi phí giảm, thời gian đưa sản thời gian giữ chậm và quyết định mức ngưỡng cho khối Phát phẩm vào sử dụng được rút ngắn. Thiết kế hay lập trình cho hiện sườn xung. Lưu ý chức năng giữ chậm được tích hợp FPGA được thực hiện chủ yếu bằng các ngôn ngữ mô tả vào khối Phát hiện sườn xung. Sau đó, các điểm dấu tạo ra từ phần cứng HDL như VHDL, Verilog Phát hiện sườn xung được đưa đến khối Ước lượng tham số. Các số liệu sau tính toán được đưa đến khối Giao diện LED 7 đoạn thực hiện xử lý dấu phẩy động, chuyển đổi các giá trị đo sang mã 7 đoạn để hiển thị kết quả. - Kiểm tra hoạt động của khối Cửa sổ trượt lấy trung bình được thực hiện bằng cách cho chuỗi dữ liệu nhị phân 9 bít bất kỳ ở đầu vào, tác động của xung kim tạo ra dựa trên việc ở một vài thời điểm giá trị chuỗi dữ liệu trội hơn so với thành phần còn lại. Sau đó so sánh giá trị chuỗi dữ liệu đầu vào và đầu ra, kết quả mô phỏng được thể hiện trên hình 12: Hình 12. Giản đồ thời gian kiểm tra hoạt động khối Cửa sổ trượt lấy trung bình Trong khoảng thời gian 140 - 150 ns có tác động của xung kim cường độ tương đối lớn so với tín hiệu cần xác định tham số. MAW dùng cửa sổ trượt có kích thước N = 8 làm trơn tín hiệu và giảm ảnh hưởng của xung kim. - Hình 13 là kết quả chương trình mô phỏng kiểm tra hoạt động khối Phát hiện đỉnh với hai xung có biên độ là 256 và 96: Hình 13. Giản đồ thời gian kiểm tra hoạt động khối Phát hiện đỉnh Khi phát hiện được sườn lên của tín hiệu, pStart có mức tích cực cao, sau đó thực hiện việc tìm biên độ để quyết định Hình 11. Sơ đồ liên kết tín hiệu trong PDE ISBN: 978-604-80-5076-4 30
6. Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) mức ngưỡng thA (lần lượt là 128 và 48). Ngưỡng thích nghi thể Kiến trúc phân cấp chương trình PDE được thể hiện trên hiện ở việc ngưỡng A/2 không phải hằng số mà luôn biến đổi hình 16: phụ thuộc vào cường độ tín hiệu ở đầu vào. Mức tích cực của pStart và dữ liệu trong thA được thiết lập về giá trị khởi tạo ban đầu khi có xung xóa clear. - Chương trình kiểm tra hoạt động khối Phát hiện sườn xung được thực hiện bằng cách tạo ra xung với tham số thay đổi và thiết lập mức ngưỡng A/2. Tiến hành đo khoảng thời gian giữa 2 điểm dấu pRise và pFall bắt đầu chuyển lên mức tích cực cao và so sánh với độ rộng xung đã thiết lập. Khi có xung xóa clear, khối Phát hiện sườn xung được khởi tạo lại giá trị ban đầu để xử lý với các tín hiệu mới. Kết quả mô phỏng được thể hiện trên hình 14. Thiết lập tham số mô phỏng: 655 105 550 ns. Khoảng thời gian giữa 2 điểm dấu pRise và pFall: 1175 625 550 ns. Hình 16. Kiến trúc phân cấp chương trình PDE V. KẾT LUẬN PDE thực hiện thuật toán dò tìm liên tiếp xác định giá trị đỉnh xung và tạo các điểm dấu. Ưu điểm của thuật là tiết kiệm Hình 14. Giản đồ thời gian tài nguyên phần cứng trong lưu giữ các mẫu tín hiệu, không kiểm tra hoạt động khối Phát hiện sườn xung chỉ dễ dàng kiểm chứng bằng phần mềm mô phỏng mà còn - Hình 15 là kết quả mô phỏng chương trình kiểm tra hoạt đơn giản trong thực thi thiết kế bằng nhiều công cụ xử lý tín động khối Ước lượng tham số, thực hiện việc so sánh các hiệu số, ngôn ngữ lập trình khác nhau như MATLAB, FPGA tham số của xung được điều khiển bởi pRise và pFall ở đầu Kết quả khảo sát cho thấy khi có các biện pháp hạn chế ảnh vào với các giá trị đo được ở đầu ra. Sai số phép đo trong hưởng của nhiễu, PDE có độ tin cậy gần tương đương với phạm vi một chu kỳ xung clock. ACE. Hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào tối ưu hóa Thiết lập tham số mô phỏng: xung có độ rộng W = 3,680 chương trình thiết kế để tiết kiệm tài nguyên phần cứng, đồng μs và chu kỳ lặp lại T = 16,020 μs. thời tích hợp phương thức đóng gói và truyền dữ liệu qua cổng Ethernet kết nối với máy tính, xây dựng cơ sở dữ liệu đáp ứng các bài toán phân loại và xử lý tin. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Y.T. Chan, B.H. Lee, R. Inkol, and F. Chan, “Estimation of pulse parameters by convolution,” IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering, Ottawa, Ontario, Canada, pp. 17-20, 2006. [2] D.J. Torrieri, “Arrival time estimation by adaptive thresholding,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 10, No. 2, pp.178-194, 1974. [3] K.C. Ho, Y.T. Chan, and R.J. Inkol, “Pulse arrival time estimation based on Hình 15. Giản đồ thời gian pulse sample ratios,” IEEE Proc., Radar, Sonar Navig., Vol. 142, No. 4, pp. kiểm tra hoạt động khối Ước lượng tham số 153-157, 1995. Chương trình PDE được thực thi trên chíp xử lý trung tâm [4] Y.T. Chan, B.H. Lee, R. Inkol, and F. Chan, “Estimation of Pulse Parameter by Autoconvolution and Least Squares,” IEEE Transactions on XC3S500E đóng gói chân kiểu PQ208 thuộc dòng Spartan-3E Aerospace and Electronic Systems, Vol. 46, No. 1, pp. 363-374, 2010. của hãng Xilinx, đây là dòng sản phẩm được tối ưu hóa cho [5] R. K. Rao Yarlagadda, “Analog and digital signals and systems”, các ứng dụng cơ bản, số lượng cổng vào ra I/O lớn và giá Springer US, 2010. thành rẻ. Kết quả tổng hợp chương trình bộ ước lượng tham số [6] R .Murali Prasd and J .Pandu, “FPGA Implementation of High Speed bằng thuật toán phát hiện điểm: Radar Signal Processing,” Global Journal of Researches in Engineering, Volume 16 Issue 7, 2016. Device utilization summary: [7] K. Mohammad, S. Agaian, “Efficient FPGA implementation of Selected Device : 3s500epq208-4 convolution”, IEEE Proc., Systems, Man, and Cybernetics, Texas, USA, Number of Slices: 531 out of 4656 11% pp. 3579-3583, 2009. Number of Slice Flip Flops: 627 out of 9312 6% [8] C.D. Moreno, P. Martinez, F.J. Bellido, and F.J. Quiles, “Convolution Computation in FPGA based on carry-save adders and circular buffers”, Number of 4 input LUTs: 717 out of 9312 7% IT Revolutions 2011, LNICST 82, pp. 237-248, 2012. Number of bonded IOBs: 36 out of 158 22% ISBN: 978-604-80-5076-4 31