基于FPGA的可重新配置片上导航计算机设计

采用Virtex-4 FPGA芯片设计了片上组合导航计算机系统.该导航计算机使用FPGA内嵌的PowerPC硬核处理器进行导航运算,在FPGA逻辑中集成IP核来实现控制、接口通信和部分运算的硬件加速,提高了系统集成度.此外,该系统还可以通过硬件编程对FPGA逻辑进行重新配置,使该导航计算机在不同应用场合满足对接口、功能的要求.     

数值微分的小波最小二乘方法

给出了利用小波求解数值微分的方法.将微分问题转化为等价的第一类Fredholm积分方程,然后选取小波基,使用最小二乘求解该积分方程.我们给出的分析框架容许使用具紧支集的小波,利用正则化保证了计算的稳定性.数值计算实例表明,本方法稳定,运算速度快,计算精度高.     

B样条快速求值算法及其在曲线拟合中的应用

B样条方法是数据插值、拟合与平滑的重要方法。通过对de Boor-Cox算法计算路径的分析,给出了一种基于向量扩展的B样条基函数求值运算方法。分析表明,该方法具有并行计算结构和递推计算结构,利于计算机实现。同de Boor-Cox递推运算方法比,它能够同步计算出k次B样条的所有k＋1个非零函数值,运算效率提高了2k＋1倍。在最小二乘法B样条曲线拟合算法中的应用验证了本文算法的有效性。     

矢量量化图像压缩方法

实现并讨论一种数字图像压缩编码方法.该方法按照LBG算法以均方误差法计算两向量之间的距离,以分裂法产生初始码书(以4×4块图像组成的256码书),以100个图像为训练样本,通过全搜索算法进行码字搜索,对64×64的灰度图像进行压缩.计算还原结果表明,该方法可以得到较高的数字图像压缩比.文章具体研究了训练样本个数与运算时...     

基于SPI的个人网页过滤系统的研究与实现

基于Windows SPI技术,采用VSM模型计算网页间的相似度,提出了一种网页过滤系统.该系统可以根据http请求地址和网页内容实现网页过滤,并采用基于用户反馈的自学习模型,可以不断的学习提高,实验表明该系统能有效的实现网页过滤.     

分支阻抗调配器调配电纳值的计算

在传输线的匹配计算中,需要用到大量的复变量.复数的运算过程极其复杂,所以传统的求解方法是借助于Smith圆图,用图解的方法得到近似解.用Smith圆图法求解的过程也很复杂,容易出错.为此介绍了一种利用MathCAD软件求解分支调配器调配电纳值的方法.与用Smith圆图求解相比,该方法物理概念清楚,求解过程简单,结果精确.     

基于卷积神经网络和状态时间序列的参数辨识

针对参数辨识过程运算时间长的问题,本文提出一种基于卷积神经网络的参数辨识方案.该方案避免了对数值模型的大量迭代,能够根据多个连续时间步的实测系统状态对多参数进行快速估计,实现参数辨识;同时,为了帮助神经网络更好地提取特征,还引入一种双向标准化的方法对数据进行处理.以Lorenz63为实例,对其参数进行了分析、实验.实验结果表明:该方案能够有效地估计当前物理场状态对应的模型参数,并且计算时间仅为传统方法的4％,大大提升了计算效率.     

基于改进Canny的激光主动成像图像边缘检测算法研究

针对传统Canny边缘检测算法存在的不足,结合激光主动成像末制导的实际特点,提出了一种改进的Canny边缘检测算法.该算法在Canny边缘检测算法的基础上,采用同态滤波和提升小波变换级联的方法代替传统的高斯滤波器;采用3×3邻域的权值梯度计算方法代替原有的2×2邻域差分运算;采用Otsu自适应阈值计算方法,使算法可根据图像自身特点选择最合适的阈值.实验证明:该算法提升了传统Canny算子的抗干扰能力和鲁棒性,能够较好地保存边缘信息,准确检测出激光主动成像图像的边缘,具有较强的自适应性.     

基于流量法的齿轮传动涡扇发动机动态建模

从热力学、气体动力学和发动机基本原理出发,对基于流量法的齿轮传动涡扇发动机动态性能建模技术展开了研究,并推导出了基于流量法的齿轮传动涡扇发动机动态数学模型的求解方程组.基于该模型方程组,利用C++面向对象编程语言,建立起了某齿轮传动涡扇发动机的动态模型.该发动机动态模型与著名的商业化发动机性能计算软件Gasturb 10进行的比对显示:该模型的运算结果与Gasturb 10的运算结果具有良好的一致性,最大误差不大于1.5%.证明了基于流量法的齿轮传动涡扇发动机动态数学模型求解方程组的正确性和适用性.      

二维插值法在复杂条件下舰载雷达探测距离计算中的应用

介绍了在考虑云、雨等天气影响和海杂波干扰环境下舰载雷达探测距离的计算方法.在计算云、雨衰减率的过程中使用了二维插值法,对不同的二维插值法进行了仿真运算和比较.     

面向雷达天线平台的容错纠错策略及其FPGA实现

 针对雷达天线平台可能出现的传感器故障,提出了一种容错纠错策略。如果雷达天线平台周围的3条驱动腿中的某一个传感器发生故障,则可根据空间闭链机构约束,由其他正常工作驱动腿的传感器和中间从动腿的冗余传感器的测量值计算出故障传感器的应测值。推导了对应的位移传感器故障的容错重构算法,研究了基于现场可编程门阵列（FPGA）的上述容错策略的硬件实现方法。通过引入坐标旋转数字计算（CORDIC）算法使得FPGA运算中只需进行基本的移位和加/减操作;设计了基于FPGA的循环高速流水线处理器结构,使得重构算法的在线计算速度大大提高。仿真模拟了突变型传感器故障,结果表明,所提容错纠错方案能有效地保证雷达天线平台运行的安全性和可靠性。     

X射线脉冲星导航硬件脉冲轮廓累积研究

为了在X射线脉冲星地面实验系统仿真源模拟产生X射线的基础上,能够快速稳定地得到脉冲轮廓,采用硬件历元叠加的方法获得脉冲轮廓。研究了用硬件实现历元叠加及其数据整合的算法,该算法首先在MATLAB现场可编程逻辑阵列(FPGA)中实现,再通过MATLAB硬件描述语言(HDL)代码生成模块把算法转换成HDL,经编译后获得配置硬件的Bit文件,最终在开发板FPGA上实现数据处理的硬件模块。一段时间内的光子到达时间数据通过MATLAB算法得到的脉冲轮廓数据与通过硬件模块处理后得到的数据结果存在误差,在单个时间窗口内误差最大值为2个光子数,误差平均值占光子数统计平均值的0.084%;两组统计的脉冲轮廓数据中不同数据占总数据个数的9.481%,这样的误差不影响后端模拟导航模块的导航。利用硬件实现的历元叠加及其数据整合模块具有处理速度快、设备紧凑、功耗低的特点,为航天器利用X射线脉冲星导航提供了一种可行的硬件数据处理技术上的支持。     

三轴一体光纤陀螺定位定向系统的导航计算机设计

针对三轴一体光纤陀螺定位定向系统的设计要求,提出了基于DSP和FPGA导航计算机设计方案。主要从硬件设计和软件设计对导航计算机进行了介绍,硬件设计主要讲述导航计算机的设计原理以及DSP和FPGA芯片的选型;软件设计主要阐述了FPGA和DSP各自完成的功能,并对FPGA数据采集及处理以及导航计算机与控制显示器之间的通信进行了说明。经过系统的静态寻北试验及跑车试验验证,设计的导航计算机可满足系统的各项要求。     

基于软件无线电的机会信号实时盲分离系统

在复杂的电磁环境中,往往存在多种频率交叠的机会信号,为利用机会信号进行定位增加了难度。针对这个问题,提出了一种基于软件无线电的机会信号实时盲分离系统。系统的硬件部分是在FPGA中实现等变自适应盲分离算法的,实现了AD采集后的复数域混合信号的分离。分离后的信号通过USB3.0数据线上传到上位机中进行存储、识别和实时显示。算法的FPGA实现采用流水线架构和浮点运算设计来提高信号的实时处理能力和数据计算精度。实测结果表明,该系统能够实时分离多路复数域混合机会信号。     

基于FPGA 的机载视频切换显示和检测方案的设计与实现

提出了一种基于FPGA 的机载视频切换显示和检测方案。以可编程逻辑器件（FPGA）为核心处理器, 阐述了整个系统设计原理,并详细介绍了系统内部的硬软件设计。最后,搭建硬件测试平台进行测试和验证。 设计实现了5 路PAL-D 制视频输入、6 路PAL-D 制视频输出的实时切换显示功能,同时,对输入输出视频有 效性进行了检测。极大地简化了系统硬件架构和逻辑算法,且视频输出延迟较低,从而降低了系统功耗,提高 了系统的可靠性。     

新型机载嵌入式显示单元的设计与实现

设计并实现了一种新型机载嵌入式显示单元,主要完成图形生成、视频接收、视频格式转换、视频叠加及输出等功能。在详细分析显示单元的功能组成与系统结构基础上,描述了基本的硬件设计与主要器件选用情况,并给出视频格式转换与视频叠加算法的设计,以及实验结果。     

光电经纬仪红外成像跟踪处理器的研究与实现

以高性能数字信号处理器TMS320C6203为核心,结合CPLD（可编程逻辑器件）进行逻辑控制,用FPGA（现场可编程门阵列）进行预处理,设计了实时目标检测和跟踪系统。介绍了实时图像处理系统的硬件组成、工作原理、软件流程,重点分析目标检测算法和系统实时性。该系统被成功用于光电经纬仪红外图像处理系统中,经试验证明,系统对弱小目标的检测、识别和跟踪能力达到实际工程的实时性需求,大大提高了数据采集能力与处理速度,采样精度得到很大提高,完全满足系统设计要求。     

正交调制解调算法在软件无线电中的应用

软件无线电中信号的调制与解调是研究的重点问题之一。在通用的硬件平台上,采用不同的软件算法来实现不同调制与解调是软件无线电的核心思想。本文提供了一种正交调制解调结构,并给出了用FPGA实现的简化算法,该方法能够很好地满足软件无线电中的要求,最高可达8Mbps的信息传输速率。     

基于功率倒置算法的GPS抗干扰实时系统实现

实现了基于功率倒置算法的GPS抗干扰实时系统,并且提出了一种低复杂度的实现算法。运用Xilinx公司的Virtex-4以及TI公司的TMS320C6416T硬件平台．采用双FPGA＋单DSP结构来实现整个算法。实验结果表明,GPS信号经过实时抗干扰系统处理后,可以运用普通的接收机进行实时、精确的定位。该系统具有兼容性好、精度高等优点。