一种用于遥感成像系统的压缩感知编码矩阵设计

压缩感知作为突破传统奈奎斯特定理限制的一种信号处理的新途径,近年来受到了诸多研究领域的广泛关注,特别是在遥感成像方面。该理论中,编码矩阵的设计起着非常关键的作用。事实上,原始信号能否被有效压缩,接收端能否将原始信号精确重构,都依赖于编码矩阵设计的优劣。然而,目前常见的编码矩阵普遍不利于硬件的实现,尤其是遥感成像中的采样更是要求计算简单、省电的设备,所以这是影响压缩感知在遥感成像领域推广的主要障碍之一。文章的研究目的是找到一种新的编码矩阵,既有良好的压缩感知采样性能,又有利于针对遥感应用的硬件实现和降低硬件成本。鉴于分块压缩感知在重构时的优势即提升重构速度和品质,提出了基于分块的二级尺度编码矩阵设计,即在第一次分块的基础上再次分块,并以此基础设置编码矩阵。通过实验模拟实际的硬件采样过程,分析所设计编码矩阵的不足之处,并对其进一步优化,使得所搭建的硬件成像平台中对图像采样的数据可以在终端进行高品质的重构。     

高速传输图像压缩系统设计与实现

介绍一种高速传输图像压缩系统的设计和硬件实现方案。编码方法用一种改进的 SPIHT压缩编码算法 ,基于一片十万门 FPGA实现压缩核心算法的硬件。该系统目前已经实现了对帧尺寸为 1 2 8× 1 2 8,8bpp,帧频为 1 0 0 f/s的连续图像进行高速实时压缩 ,若作优化还可达到更高的帧频 ( >1 5 0 f/s)     

国际空间站信息系统方案

为了支持在轨系统和有效载荷的操作 ,由硬件和软件组成的空间站信息系统为处理器、工作站、大容量存储单元以及设备接口提供了一个高速、宽带网络。这种结构的关键点是 :1开放式的并且是非专用的 ,避免传统设计方法的浪费。 2结构化和标准化 ,支持组装、增长性和技术性插入。 3采用标准的与用户隔离的硬件和软件接口组成 ,使用户避免了系统的复杂性 ,并且简化了集成 ,缩短了设计周期 ,压缩了研制和维护费用。文中对国际空间站信息管理系统的结构、初期设计、接口和向用户提供的服务做了概要性叙述     

多级压缩锥导乘波体设计与分析

提出了多级压缩锥导乘波体的设计方法,该方法应用吻切锥理论和零攻角圆锥绕流基准流场通过流线追踪生成具有多个压缩面的乘波体。对以吸气式冲压发动机为动力的高超声速飞行器,应用多级压缩乘波前体可充分发挥前体的预压缩作用,为进气道的正常工作提供所需的均匀流场。以二级压缩乘波体为例阐述了该设计方法,设计方法通过对二级压缩基准流场进行重构,使其符合Taylor-Maccoll流动模型以获得新的二级压缩基准流场。同时编写设计程序生成了一级、二级和三级压缩乘波体,通过数值模拟结果校验设计方法的正确性,并对其压缩性、升阻比、总压恢复系数等性能进行了对比分析。     

基于压缩感知的单通道多频带信号感知技术

压缩感知理论突破了传统Nyquist采样定理的限制,成为近年来研究的热点。传统的压缩采样系统均采用多通道结构,在频率支集未知的情况下能够显著降低采样频率,但是此系统硬件复杂,对通道间的幅相一致性要求较高,系统的稳健性差。提出了一种基于周期非均匀采样的多频带信号感知技术,它是一种基于单通道结构的压缩采样系统,重点解决了传统方法实现时硬件复杂度高、设备要求高的问题。     

基于小波零树的图像压缩算法的硬件实现

从下一世纪起,图像传送将会逐渐采用符合MPEG-4 标准[8]的压缩技术。基于小波变换的图像压缩/解压缩算法[1～3]是MPEG-4 标准中视频静态背景图像压缩所推荐的算法。本文简介基于小波变换的图像压缩/解压缩算法的原理、硬件实现的方法和步骤以及硬件实现的性能指标,以推动先进的EDA工具的使用,并探索现代复杂高速算法的硬线逻辑电路系统的设计技术和方法,为设计具有自己知识产权的专用集成电路作必要的准备     

DDS中实现波形压缩的一种方法

直接数字频率合成(DDS)技术,被广泛应用于现代电子系统及设备的频率源设计中.将DDS设计下载到FPGA中,将使系统更为可靠.应用中如何利用有限的FPGA硬件资源,得到高速、高质的DDS是经常要面对的问题.在直接数字频率合成(DDS)设计中利用波形压缩节省FPGA资源.硬件测试证明,该方法可行并完全达到设计要求.     

CCSDS在遥感图像压缩中的应用研究

针对空间光学遥感数据特点,设计适合于星载光学遥感器数据压缩的算法目前仍然是一个研究热点。CCSDS压缩是适合于空间光学遥感数据压缩的最新标准。该标准由空间数据系统咨询委员会于2005年推出,从空间数据特点出发,可以有效解决数据压缩的问题。另外,利用该压缩标准可以更好的跟CCSDS的其他标准兼容。文章针对该压缩标准进行研究,对算法的实现过程进行了分析,并将该算法的实验结果跟其它的压缩算法做了比较,结果表明,该算法压缩效果与JPEG2000相当,但算法复杂度较低,易于硬件实现,符合星载压缩的实时处理要求。     

用于并行压缩感知成像系统的观测矩阵优化算法

压缩感知理论为遥感空间超分辨技术提供了一种新的实现方式。其中观测矩阵决定着压缩感知的采样规则,设计和优化观测矩阵对于保证信号的重构品质具有重要意义。文章在并行压缩感知成像系统的基础上,提出了一种基于列独立性和互相关性的观测矩阵优化算法。算法通过正交三角分解增强观测矩阵的列向量独立性,再通过特征值分解和等角紧框架约束来降低观测矩阵与稀疏矩阵之间的互相关性。同时,文章还提出了一种基于阈值分割的优化方法,将观测矩阵转化为便于硬件实现的二值矩阵,在降低了硬件加工难度的同时,进一步增强了观测矩阵的效果,提高了优化算法的实用性。仿真实验证明,文章提出的优化算法相较于传统优化算法在峰值信噪比方面提升1～2 dB,具有更好地优化效果。     

DDS中实现波形压缩的一种方法

直接数字频率合成(DDS)技术，被广泛应用于现代电子系统及设备的频率源设计中。将DDS设计下载到FPGA中，将使系统更为可靠。应用中如何利用有限的FPGA硬件资源，得到高速、高质的DDS是经常要面对的问题。在直接数字频率合成(DDS)设计中利用波形压缩节省FPGA资源。硬件测试证明，该方法可行并完全达到设计要求。     

基于BLACKFIN561的H.264视频编码优化

H.264视频压缩编码显示了强大的编码性能,较H.263和MPEG-4节省近50%的码率,但这是由H.264成倍增加的复杂度得到的。其代码容量和内存占用对硬件的存储器和计算能力提出了极为苛刻的要求,这就阻碍了其商用方案的发展。通过对H.264编码器的C语言级优化,使其对硬件的存储能力和计算能力的要求大大降低。在此基础上,利用Blackfin561的特性,再将代码进行汇编级优化,使代码更易于向DSP硬件平台移植。     

CCSDS中LDPC码编码器的FPGA设计与实现

CCSDS标准推荐了一组适用于深空通信的LDPC码。为了满足在一个系统中使用多种码率LDPC码的需要,设计了一个能够实现标准中4种码率码编码的通用编码器,该编码器合理安排了生成矩阵存储单元,充分复用了硬件资源,用一种码编码需要的资源消耗实现了4种码的编码,大大节省了资源;用VHDL语言在FPGA上实现了该编码器,通过仿真验证,表明该编码器在占用硬件资源不大的条件下,能够正确完成4种码率码的编码。     

星地高速数传系统LDPC编码器ASIC集成芯片设计

面向高分辨率对地观测卫星的高速数传应用需求,提出了一种低实现复杂度、多码率融合的LDPC并行编码结构,以及采用该结构的编码器芯片设计方案。基于TSMC 130 nm CMOS标准单元库,该编码器芯片在200 MHz时钟下能够达到1.6 Gbps的吞吐率,硅片面积为5.495 mm 2,功耗仅为184.3 mW。与传统结构设计的相同吞吐率的LDPC编码器芯片相比,本文方案可以将存储空间需求降至传统结构的18.52%,硅片面积和功耗分别下降至传统结构的20.3%和83.3%,非常适用于超高速星上通信应用。     

CBERS-1卫星红外编码器

文章介绍了CBERS_1卫星上的重要设备之一———红外编码器的技术原理和实施效果。红外编码器完成了4个谱段图像数据和北极太阳定标数据的采集过程控制、模/数转换、接收OBDH送来的工程参数、产生的相对计数时间、复杂编码以及数据在不同工作模式下进行高速传输等工作 ,它是采用计算机方案设计实现操作的。     

大压缩比嵌入式遥感图像压缩

本文提出一种基于小波变换和矢量量化相结合的遥感图像压缩算法。该算法由于采用嵌入式的比特流构造方式，因而具有嵌入式编码（Embedded Coding)的特点，比特流按照重要性顺序发送，编码器可以在满足一定压缩比的情况下终止编码。在大压缩比的情况下，恢复图像具有良好的视觉效果；同时它具有比SPIHT算法优良的抗误码性能。     

基于预处理和后处理的高倍静止图像压缩方法

文中提出一种基于图像预处理和解压图像后处理的高倍静止图像压缩方法。该方法不改变原来的压缩算法 ,在原有压缩方法的编码前对图像进行预处理 ,通过有目的的舍弃掉一部分数据 ,来降低压缩编码的复杂度 ,提高编码效率 ,同时在很大程度上减小了硬件实现时所需的存储量。在解码端首先恢复出保留的数据 ,然后利用子带外推的方法恢复丢掉的数据 ,最后重建图像。以 L ZC编码方法为例 ,试验结果表明 ,子带外推方法的重构图像比直接进行高倍压缩恢复的图像质量在视觉上和峰值信噪比上都有一定的改善     

一种高速卷积编解码器的FPGA实现

在现场可编程逻辑器件(FPGA)的基础上，采用模块化设计，将超高速集成电路硬件描述语言(VHDL)和原理图混合输入，设计了一种可实现数据高速传输的卷积编码器和维特比译码器。在编码器和译码器中采用(7，3／4)增信删余方式以提高编译码效率。设计的维特比译码器速率可达100Mb／s。     

激光驱动接力移除空间碎片的小卫星星座及可行性研究

在众多空间碎片移除技术中,天基激光烧蚀驱动是一种高效的、有广阔应用前景的移除技术,特别是针对移除海量的、尺寸在1~10 cm的危险碎片而言,更是具有独特优势。然而,这一技术对高能激光器单脉冲能量、光束质量、发射镜口径等要求很高,目前的硬件水平还达不到实用指标要求,制约了其天基应用。为了克服这些硬件技术障碍,本文另辟蹊径,利用小卫星概念,提出了由不同轨道高度小卫星平台组成小卫星星座,通过在每个小卫星平台上的激光驱动接力来逐步降低碎片轨道高度,最终达到移除空间碎片的小卫星接力移除星座的构想。基于现有的激光器性能参数,根据激光烧蚀驱动碎片动力学模型计算了单个卫星平台的移除能力,结果显示,10 J单脉冲能量激光器和0.5 m直径发射镜,能够对20 km范围内、尺寸小于10 cm碎片进行有效驱动。进而,针对空间碎片密集度高而应用最广的800 km轨道高度区域,设计了由分布在不同轨道高度的30颗小卫星组成接力驱动移除星座系统方案,通过仿真模拟计算验证了星座系统的移除碎片的可行性。该研究利用目前热门的小卫星星座,降低了天基激光移除空间碎片技术对硬件的性能要求,为该技术的应用提供了新的思路和途径,所提出的小卫星接力驱动星座系统方案也有工程参考价值。     

基于分布式信源编码和感兴趣区域编码的干涉多光谱图像压缩

基于干涉多光谱图像特点和应用环境要求,提出一种基于分布式信源编码和感兴趣区域编码的干涉多光谱图像压缩算法。编码端通过关键帧预测出边信息帧,然后联合估计的边信息帧和插值分布的概率模型在编码端进行比特平面码率估计,最后采用基于率失真提升的感兴趣区域编码,调整图像不同区域的率失真斜率来进行更合理的码率分配。实验结果表明,该算法比传统算法更好地保护了多光谱图像的光谱信息。在不同压缩比的情况下,这种编码方式在干涉多光谱图像压缩系统中可获得较好的效果,算法复杂度低。     

DSSS卫星通信系统中多音干扰抑制研究

利用接收信号的快速傅里叶变换（FFT）和信号相关解调实现多音干扰的时域重建,并以此来抑制多音干扰。在加性高斯白噪声信道（AWGN）环境中,仿真分析了固定干信比条件下不同信噪比（SNR）和固定信噪比条件下不同干信比（JSR）时这一方法抑制多音干扰的性能,并与＂门限剔除＂抑制多音干扰和无干扰抑制进行了比较。在有无信道编译码两种情形下,这一方法对DSSS（直接序列扩频）卫星通信中的多音干扰有较强的抑制能力。