潘冬阳，南钢洋，白 雪

(齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院激光研究所，山东济南 250353)

0 引言

随着信息数字化程度的提高，对信号采集与处理系统也有着更高的性能要求。当前，密集型数据处理能力、并行计算能力以及数据高速传输能力，成为衡量信号采集系统优劣的重要因素。在一些背景噪声复杂的环境下，如光纤传感检测[1]、电磁超声检测等[2]，还需要系统具有良好的抗干扰能力。目前常见的信号降噪方法有小波变换算法和累加平均滤波算法[3-4]，两种算法的实现大多依靠软件对采样数据进行处理，缺乏实时性且需要处理的数据量较大[5-6]。而FPGA(field programmable gate array)采用并行流水线架构，拥有灵活的可编程逻辑单元，适用于流式的计算密集型任务[7]。目前市面上的信号采集系统大多不能实现触发频率的自适应，一旦触发频率变化，将可能影响系统正常使用。因此本文基于FPGA设计一种触发频率自适应的累加平均滤波算法，采用两级RAM缓存数据，可以在实时并行累加过程不中断的同时，读取最终平均结果，实现重复模拟信号并行流水线高速采集与处理，进而提高了数据处理的实时性。

1 累加平均滤波算法原理

假设输入信号f(t)是由周期目标信号s(t)和随机噪声信号n(t)构成，表示为

f(t)=s(t)+n(t)

(1)

此时输入信号信噪比为

(2)

式中：S为目标信号功率；N为随机噪声信号功率。

若对输入信号经过m次累加再取平均值，则目标信号s(t)累加平均后的输出为

(3)

式中：k为当前累加次数；i为目标信号周期内某一采样点；……