非标准参数的CCSDS Turbo码译码器性能仿真

实现了一款具有通用性的Turbo码编译码器,对CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems)规范中的信息数据帧长度进行扩展,不仅支持原有的5种帧长,而且能实现16384bit内255bit的任意整数倍帧长的信息序列的编译码.针对标准外的编码参数,分别对不同译码算法(MAP,SW-MAP,log-MAP算法)的译码性能进行了仿真,并与标准参数的译码器进行比较.将算法程序以C++动态链接库的形式实现,编写Python测试程序,产生待仿真码长的随机信号,编译码后计算误码率,绘制出信噪比和误码率的关系曲线图.通过相应的仿真发现,所设计的编译码器具有所需的通用性;同时对不同算法的性能进行了分析比较;研究各项参数对于译码性能的影响,包括信息序列长度、码率、迭代次数等.     

一类准循环LDPC码及其编码

针对空间通信的特点, 对基于循环矩阵构造的一类正则准循环LDPC码进行了改进, 得到了一类非正则准循环LDPC码. 与原码相比, 这类非正则LDPC码的奇偶校验矩阵H具有3个特点: 行满秩, 具有下三角结构, 引入了一度变量节点. 前两个特性使得这种LDPC码的编码计算复杂度和结构复杂度都与校验位长度成正比, 从而便于编码器的软硬件实现. 第三个特性使码的迭代译码门限稍有降低, 但同时还能保证译码的收敛, 计算机仿真结果也证明了这一点. 本文还简化了对围长不小于6的条件的证明, 推导了系统码校验位的计算公式, 并在此基础上给出了利用移位寄存器的编码电路.      

适用于卫星导航系统的结构化LDPC码

结构化低密度奇偶校验码可通过基矩阵和扩展因子描述,具有较低的编译码复杂度和优异的译码性能。相比卫星导航系统IS-GPS-800协议中的非规则LDPC码,在校验位采用双对角和"a-0-a"连接关系的结构化LDPC码,同样可以达到线性复杂度编码。除此以外,通过设置不同的扩展因子和修剪操作,结构化LDPC码可以灵活支持不同多种长度的自适应传输,其中修剪操作的打孔/截短图案可以通过外信息转移(Extrinsic Informa-tion Transfer Charts,EXIT)分析方法优化。结合圈长分布和外信息度数谱联合优化设计方法,提出单个基矩阵的编码方案,通过配置不同的扩展因子和修剪方案,实现多种传输码长配置。译码仿真结果显示经过优化打孔/截短图案修剪的结构化LDPC码的译码性能要略优于IS-GPS-800协议中的非规则LDPC码。     

LDPC码对无源互调干扰下通信性能改善研究

针对无源互调干扰信号的时变性和间断性特点,提出了利用低密度奇偶校验（LowDensityParityCheck,LDPC）码抗突发差错的特性来减弱无源互调干扰影响的方法。文章设计了LDPC编译码方案,采用了基于准循环矩阵的编码方案,并着重分析了译码环节,译码算法最终选定具有低迭代时延特点的基于行信息传递（RowMessagePassing,RMP）调度的最小和译码算法。译码仿真结果显示,用占空比为10%的脉冲模拟无源互调干扰,信噪比为3.1dB时,编码增益约为8.2dB。实测结果显示,信干比为2dB时,带有LDPC编码的系统误码率为0.00269,信干比增益超过10dB。     

非均匀网点上的样条曲面插值

一维样条(曲线)的插值已由均匀结点引伸到非均匀结点上,但二维样条(曲面)插值还只适用于分布在均匀参数网格点上的数据点阵。本文指出了非均匀网点上参数双三次样条曲面的连续性降低到C~0的严重事实,并提出一种偏导矢修正法,按照相对修正量最小来修正相邻曲面片的对应偏导矢,满足了对非均匀网点上的数据点阵进行光滑插值。整个样条曲面的连续性为C~1,并作了实例验证。     

一种多码率QC-LDPC码译码结构设计与实现

为了满足在一个系统中使用多码率LDPC(Low Density Parity Check)码字的需求,设计了一个7Kbit长度多码率LDPC码的译码器,分析了各种码率之间校验矩阵的相似性,提出了复合译码结构中变量节点运算单元、校验节点运算单元以及迭代存储器单元的复用方案.通过在变量节点运算单元以及校验节点运算单元输入端增加若干选通开关,就可以使这些运算单元适于多码率的处理.通过管脚的选择,此译码器支持非规则0.4码率、非规则0.6码率以及非规则0.8码率3种工作译码模式,并用Altera公司的FPGA进行了实现.综合结果表明,所提出的复合结构在不损伤单码率译码性能的前提下,仅用略多于0.8码率LDPC码单独译码的硬件资源实现了3种码率码字的译码.      

浮升力对竖直螺旋管中超临界CO2换热的影响及判别准则

基于航空发动机间冷器的冷却换热问题，进行竖直螺旋管内超临界压力CO₂换热数值研究。探究运行参数对沿流向和周向换热的影响机制。通过管截面温度场和流场分布阐述了浮升力和离心力引起的周向非均匀换热机制，评估二次流速度和强度。根据管道结构特性提出新的浮升力参数和浮升力影响判别准则，建立新的换热关联式。结果表明：管上游非均匀换热源于浮升力与离心力综合作用，管下游非均匀换热由离心力主导。当满足浮升力因子Bu≥1.6×10^-5时，浮升力在换热中起主导作用。新换热关联式可以较好地适用于螺旋管内换热预测。     

符合CCSDS标准的RS(255,223)码译码器的FPGA实现及其性能测试

RS（Reed-Solomon)码是差错控制领域中一种性能优异的非二进制分组循环码，由于它具有很强的随机错误和突发错误的纠错能力，被CCSDS，NASA，ESA等空间组织接受，广泛应用于深空探测中．本文采用改进的Berlekamp算法，用FPGA实现了符合CCSDS标准的RS(255，223)码译码器；介绍了该译码器的实现流程、性能测试方法和基于PCI总线接口的测试平台；给出了测试结果，并且对理论上RS(255，223)译码器的误码性能与实际测试的误码率结果进行了比较和分析．验证结果证明该译码器能工作在400Mbps以上的码率，使用FPGA资源180000门，译码效果与理论上译码效果一致．     

面向量化分块压缩感知的区域层次化预测编码

在量化分块压缩感知的预测编码中，低参考价值的候选者将导致较差的率失真性能。为了高效地降低编码失真，提出了一种基于螺旋逐块扫描的区域层次化预测编码方法。在以同一采样率进行观测后，各块按由内向外的扫描次序进行预测与量化。当前观测矢量从上下文感知候选集中选取与之具有最小误差的反量化矢量，作为其预测矢量；根据层次相关性，所有块被划分到3种区域之一，通过块编码模型为不同区域设定自适应的质量因子，关键区域被赋予较大的质量因子。与现有的预测编码方法相比，所提方法综合利用了矢量之间的空域相关性和层次相关性，实验结果获得了至少0.12 dB的率失真增益。      

线阵CCD平场校正及FPGA实现的研究

为了消除由于照明光源的非均匀性、镜头渐晕及CCD传感器噪声对图像质量造成的不良影响,首先从理论上分析了线阵CCD固定模式噪声和像素光电响应非均匀性的数学模型和产生的原因;对像素光电响应非均匀性这一主要影响因素,根据其光电响应模型提出了CCD像素光电响应非均匀性的两点校正方法,即求解出各个像素光电响应不均匀性的校正因子和暗偏置量系数,进而用以计算各个像素的校正量,实现逐点校正;针对校正算法大数据量、实时计算的要求,设计了基于现场可编程逻辑门阵列FPGA快速实现校正算法的硬件处理结构。最后,通过仿真和实验表明,两点校正方法可以有效地减小CCD像素光电响应不均匀性的图像噪声,提高图像质量,以便做后续精确处理。     

New method of enhancement using wavelet transforms applied to SODISM telescope

PICARD is a space-based observatory hosting the Solar Diameter Imager and Surface Mapper (SODISM) telescope, which has continuously observed the Sun from July 2010 and up to March 2014. In order to study the fine structure of the solar surface, it is helpful to apply techniques that enhance the images so as to improve the visibility of solar features such as sunspots or faculae. The objective of this work is to develop an innovative technique to enhance the quality of the SODISM images in the five wavelengths monitored by the telescope at 215.0?nm, 393.37?nm, 535.7?nm, 607.1?nm and 782.2?nm. An enhancement technique using interpolation of the high-frequency sub-bands obtained by Discrete Wavelet Transforms (DWT) and the input image is applied to the SODISM images. The input images are decomposed by the DWT as well as Stationary Wavelet Transform (SWT) into four separate sub-bands in horizontal and vertical directions namely, low-low (LL), low–high (LH), high-low (HL) and high–high (HH) frequencies. The DWT high frequency sub-bands are interpolated by a factor 2. The estimated high frequency sub-bands (edges) are enhanced by introducing an intermediate stage using a Stationary Wavelet Transform (SWT), and then all these sub-bands and input image are combined and interpolated with half of the interpolation factor α/2, used to interpolate the high-frequency sub-bands, in order to reach the required size for IDWT processing. Quantitative and visual results show the superiority of the proposed technique over a bicubic image resolution enhancement technique. In addition, filling factors for sunspots are calculated from SODISM images and results are presented in this work.     

A longitudinal & longitudinal-torsional vibration actuator for rotary-percussive ultrasonic planetary drills

Ultrasonic drills, which can sample rocks using a lower weight on bit and lower power, are more suitable for sampling on a minor planet than conventional drills. To remove cutting chips and improve drilling efficiency, rotary-percussive ultrasonic drills (RPUD) drive drill tools for rotary-percussive motion. This paper proposes a novel longitudinal & longitudinal-torsional (L-LT) actuator, which is composed of a stepped horn, a piezoelectric stack, and a longitudinal-torsional (LT) coupler, for the RPUD. The horn magnifies the longitudinal vibration on the front surface of the piezoelectric stack, which is clamped between the horn and the LT coupler, and impacts the drill tool. The LT coupler transforms the longitudinal vibration on the back surface into longitudinal-torsional vibration, which generates elliptical movements that drive the rotor to rotate. Then, the rotor drives the drill tool to rotate. A method of adjusting the displacement amplitudes of the horn and the driving tips is discussed. The prototype achieved a maximum speed and torque of 193?r/min and 0.065?N$·$m, respectively. The maximum drilling speed through sandstone under a weight on bit of 5?N was 13?mm/min.     

广播卫星接收机PCM数字伴音解码器的研制

论文详细研究了日本１２ＧＨｚ频段广播卫星（ＢＳ）电视中所采用的ＰＣＭ数字伴音,并结合目前中国收听收看日本直播卫星电视的特点,研制出了一种小型的ＰＣＭ数字伴音解码器。该解码器和Ｃ波段卫星接收机配合,可以替代进口的日本Ｋｕ波段卫星接收机,具有较大的经济效益．该解码器经卫星地球站检测中心测试表明：它解调出的Ａ、Ｂ两种模式数字伴音清晰、悦耳,其解调音质和进口的Ｋｕ频段卫星接收机的音质相当。     

加密 |n|+k bit明文的高效公钥概率加密体制

基于二次剩余和高次剩余的困难问题,通过选择适当的参数,在不增加密文长度的情况下, 对Paillier和Pointcheval提出的公钥概率加密体制的效率和加密的明文长度进行改进,能以更高的效率加密|n|+k bit长度的明文消息,并分析了改进后加密体制的效率和安全性,改进加密体制的安全性与原加密体制的安全性、模n的高次剩余问题以及二次剩余问题等价.与原Paillier-Pointcheval加密体制相比,改进的加密体制具有加、解密效率高,传输数据量低,加密明文长等特点.      

MPEG音频标准技术与发展

MPEG(Moving Pictures Experts Group)系列标准由ISO/IEC制订,是计算机多媒体应用最广泛的国际标准之一.MPEG音频作为标准的重要内容,其发展经历了内容表示、内容描述以及互操作应用框架等阶段.然而,作为支撑技术,更高效的编码方法和更精确的描述手段仍然是当前研究工作的重点.综合分析了MPEG系列标准中音频技术的现状,并提出和讨论了进一步研究中需要解决的若干技术问题.      

存储器抗辐射加固的矩阵纠错码研究

为了纠正辐射环境中的高能粒子对存储器造成的多位翻转,研究了一种矩阵纠错码电路,对存储器进行有效的抗辐射加固。提出了一种矩形循环校验法构造校验位,并设计了纠错码的译码算法和相应的译码电路。根据校验位构造了检测位。对数据的输入顺序进行排列,确保了冗余位发生翻转时纠错码电路仍可以正常工作。在16位宽的码字中,所研究的矩阵纠错码可以纠正数据宽度为5位的多位翻转。同目前已知的二维纠错码在相同条件下进行比较,其获得了更高的平均失效时间。     

一种Linux用户空间下的快速伪随机数生成算法

随机数发生器是网络安全应用中的重要组成部分,对于构造加密算法的密钥具有重要作用.Linux操作系统提供了内核级随机数发生器,但因其随机数产生效率较低而不宜将其应用于密钥变换频繁的网络安全应用.给出了一个快速伪随机数生成算法.算法以64 bit硬件高频计数器作为随机数源.算法将计数器的低32 bit放入集合中,然后通过SHA(Security Hash Algorithm)算法对集合进行处理,并采用集合的前16 byte作为随机数输出.采用非参数检验方法检验算法产生的随机数质量,测试结果表明算法产生的随机数具有较高的安全性.同时由于算法运行在用户空间,比Linux的内核级随机数发生器具有较高的随机数生成效率.      

一种阈值自适应调整的实时音频分割方法

基于内容的音频分析近年来引起了较多学者的关注.对自动分割方法进行了分析,分割是对音频信号进行深入分析的首要步骤,通常根据能量、幅值、基音等时域或频域的声音特征,设定若干固定阈值来实现.由于实时音频信号来源复杂,环境和采集设备的变化都会导致阈值的波动,从而直接影响到分割的质量.提出了一种基于声音背景学习的阈值初值计算方法,主要针对实时音频应用,设计了环境因子作为对外界环境进行检测的度量,并利用其自适应调节分割阈值,采用查表法,通过状态转移进行分片类型判断以在效率和精度之间取得平衡,并设计了多组分割实验对上述方法分别进行了验证.     

航空制孔机器人末端垂直度智能调节方法

针对飞机蒙皮的机器人制孔中铆接孔的垂直度问题,提出了一种曲面法线测量的新方法,然后对钻头的姿态进行调整,保证钻头沿钻孔点的法线方向钻孔.该方法首先利用3个激光测距传感器测量出钻孔点周围3个特征点的坐标,然后求出已知的钻孔点处的切向量,通过叉积原理计算出钻孔点的法向量及其与钻头中心轴线的夹角,并将它们反馈到控制系统,最后控制系统利用定角度的二元角度调节法调节钻头的角度使其与钻孔点的法线重合.在航空制孔机器人平台上的实验及结果证明了这种钻头垂直度调节的高精度和高效性.     

基于距离相关图的音频相似性度量方法

相似性度量是基于内容的音频分析中的关键环节之一,目前往往沿用传统的统计分析思想实现,缺乏有效的呈现手段和对语义层信息的准确表达.提出了一种基于图像分割技术的相似性度量方法,通过特征提取构造特征空间,进而绘制特征向量间的距离相关图,通过对该图的可视化分析判断最大相似方向,并分别计算出局部相似性和全局相似性.给出了实验验证过程,该方法适用于数字广播等音频流中的片段查找等应用.