基于FPGA的除法器算法研究

介绍了实现除法器的恢复余数法、不恢复余数法、倒数除法以及牛顿迭代方法,并针对牛顿迭代方法的缺点,介绍了一种优化算法,此优化算法可以在满足很高精度的前提下,具有很快的收敛速度。最后,基于现场可编程门阵列(FPGA)对各种算法进行了比较。     

插值开平方的优化及实现

将被开方数转换为[0.25,1）范围内进行线性插值计算开平方近似结果;在精度不被劣化情况下,将[0.25,1）区间分为[0.25,0.5）和[0.5,1）两段,分别采用单倍和双倍的间隔构造插值节点,使插值节点数据表减少三分之一;将插值误差纳入节点值,不增加额外运算量使插值绝对误差下降一半。给出了以一次乘法运算、两次加/减法和少量移位操作获得开平方结果的实现方法。     

微机测量中数据表示与开平方算法的改进

在分析开平方迭代算法收敛速度的基础上,提出了开平方的初值选取改进算法,本算法具有算法简单、迭代数少,精度高等特点,较好地解决了开方运算的时间长的问题。     

一种基于余数嵌入的隐写算法

针对最低有效位嵌入数值的方法存在的缺点,设计一种新的数值嵌入方法——基于余数的嵌入法.该嵌入法根据余数映射表将载体数值的余数修改为某一区域内的随机值,同时修改载体数值的商,使得载体值在嵌入信息前后接近.映射表可自由设计,使得嵌入更加灵活和安全.与此同时,鉴于现有隐写算法多在离散余弦变换域隐藏信息、隐藏区域缺乏可变性的缺点,构造出在小波域内使用余数嵌入法的隐写算法.实验证明,当余数映射表的长度不太大时,该隐写算法具有很好的隐蔽性和安全性.     

基于三重小波系数集的易损水印算法

提出一种新的基于三重小波系数集的易损水印算法.定义了三重小波系数集,根据将要嵌入的水印比特将三重小波系数集的标准差对阈值的余数量化到不同位置,提取时根据该余数所在的不同区间恢复嵌入的水印.实验结果表明,该算法能够反应对图像的篡改,指出篡改发生的空间位置并给出篡改的程度.同时,该算法对于一般的图像处理操作如JPEG压缩和中值滤波等具有一定的鲁棒性.     

应用于二进制除法位数扩展N阶预测-校正迭代算法

提出了一种扩展二进制除法位数的N阶预测-校正迭代算法.该算法每次迭代将除数位长一分为二,直到除数位长与基本除法位长相同.相应地商分前后两步求出,每步中除数高半数位作为除法运算的除数预测商值,低半数位和部分余数形成部分积校正预测值.理论分析并论证了调整值集合为|0,-1,-2|,给出了32位以内的各次校正概率曲线图.实验结果表明,本算法与比较除法相比,计算效率可提高3到10倍(取决于基本除法的位长).本算法能得到准确余数,符合IEEE浮点数的舍入规范.     

数控系统线性加减速算法分析与实现

数控系统线性加减速通常使用多项式计算实现.该算法精度高,但预测减速点算法复杂,且通常理论减速点和实际减速点不一致.通过总结和改进现有理论,给出了两种减速点和定位的处理方法.对于点位控制这种只要求最终定位点准确的应用来说,可以应用离散卷积进行加减速控制,避免预测减速点,减小计算量.现有理论对计算过程产生的余数的处理较复杂,提出的方法简化对余数的处理,提高了效率.提出的方法都能满足定位要求,可根据精度和计算速度要求的不同进行选择.     

一种曲面拟合内插数字海图水深插值算法的设计与实现

设计和实现了一种改进的曲面拟合内插水深插值算法。以实现海岸带数字高程模型(DEM)为背景，比较几种不同的水深插值算法的优点和不足，设计一种曲面拟合内插算法并建模实现，表明该算法具有插值结果较精确和鲁棒性较好等优点，应用在MGIS上进行海岸带DEM实验并取得了较好的实验结果。     

地震波初至旅行时计算策略

以波前扩展法为基础,提出了适合强速度纵横向变化的有限差分法地震波初至旅行时外推策略,即在计算时采用二阶精度的有限差分法对程函方程进行了近似计算.在没有出现对负数开平方的情况下只计算三个可能的体波,当出现已知条件不满足或算法不稳定(如对负数开平方)的情况时就计算可能的3个首波和两个散射波,两种情况下都取其最小值作为地震初至旅行时.采用二分法的旅行时查找方法,完成了初至旅行时算法的改进.复杂模型试算结果表明,该方法提高了初至旅行时计算的精度和稳定性.     

线性调频连续波雷达速度模糊消除新方法

为解决线性调频连续波雷达动目标的速度模糊问题,提出了多普勒频率串(DFS)算法.该算法可直接从模糊速度估计中恢复目标的真实速度,并结合基于目标均方误差的配对算法,实现了多个运动目标.仿真结果表明,DFS算法较中国余数理论对速度估计的性能有了明显的提高,表明了DFS算法的有效性.     

一种DES组合算法

随着计算机运算速度的增长,DES算法由于密钥长度较小,不能抵御暴力攻击,已经不适应当今网络对数据加密安全性的要求,增加密钥及分组长度是提高加密算法抗暴力攻击的主要方法.设计并实现了一种DES组合算法,通过将两组DES进行串联及耦合,使密钥长度增加至112 bits,明文/密文分组长度增加至128 bits,从而有效地抵...     

IMM-SRUKF在GPS/INS组合导航中的应用

针对无迹卡尔曼滤波(UKF)鲁棒性不强的问题,结合全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)紧组合模型特点,提出了基于交互式多模型(IMM)的混合平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)算法.该算法采用交互式多模型结构,克服了模型不确定性因素的影响;采用平方根滤波技术,解决了协方差矩阵难以保持正定的问题.同时,考虑到内部滤波器与线性/非线性模型不匹配,引入混合滤波思想,对SRUKF进行了优化.将新算法应用于紧组合模型进行仿真,结果表明:新算法能够以适当的时间复杂度,获得较强的鲁棒性能,适用于复杂的导航环境.     

用DSP（TMS320C25）实现雷达杂波自适应抑制

探讨了自适应抑制雷达杂波的实时信号处理问题,分析了在最小均方准则下的LMS,MLMS算法,进行了系统性能模拟.并研制了一种用DSP的自适应MTI系统,该系统对杂波环境有较好的自适应能力,对地杂波及运动杂波有较好的抑制效果,在雷达实测中,改善因子大于20dB。     

适于消谐模型求解的矩阵乘法器设计与实现

在求解逆变器消谐PWM模型的迭代运算中，需要进行大量的矩阵乘法运算。为了提高运算速度，笔者在论述矩阵运算并行算法的基础上，提出了基于二维正方形心动阵列结构的矩阵乘法器，并研究了二维方阵结构的矩阵乘法器的FPGA硬件实现方法，比较了单处理机乘法器和二维方阵结构的矩阵乘法器的运算速度及所需器件资源，结果表明采用二维正方形心动阵列实现的矩阵乘法器，具有高度并行性和流水线性特点，可使阵列中负载均匀，延时缩短，有利集成度提高，是实现消谐模型求解过程中矩阵乘法运算的较好算法。     

彩虹表密码分析算法的图形处理器优化设计与实现

设计了一种在图形处理器(GPU)上的彩虹表密钥分析算法.结合GPU单指令多线程的特点改进了Oechslin的彩虹表算法,将预处理中彩虹链的计算分别映射到GPU的单个线程,并利用预计算链提高了在线分析的效率.所使用的硬件平台GPU Tesla C1060 相对于CPU Core2 Duo 2.8 GHz,在运行速度方面,预处理提高了41.2倍(每秒110×106次DES加密),在线分析提高了3.52倍.在此系统上用1.3 GB的磁盘空间,平均2.73 s的在线分析时间以及46%的概率,成功获得了加密选择明文的40 bit DES密钥.     

基于双卡尔曼滤波及贝叶斯估计的微弱GPS信号跟踪方法

提出了一种基于卡尔曼滤波的平方根算法以及贝叶斯估计理论的微弱GPS信号跟踪方法.采用2个耦合的扩展卡尔曼滤波器,即双卡尔曼滤波器来完成码跟踪和载波跟踪,同时,减少信号累加积分时间,以降低运算复杂度而提高收敛速度;采用基于贝叶斯估计理论的未知导航信息位处理方法,以降低在信号微弱的情况下未知导航位所带来的不利影响.仿真结果表明,利用该方法可以精确跟踪载噪比低至19 dB-Hz的微弱GPS信号.     

融合VMD和GRU模型的城市道路行程时间预测方法

城市道路交通环境复杂多变,城市道路行程时间具有较强的非线性与非稳定性,为提高城市道路行程时间的预测精度,提出了基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)与门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)相结合的组合预测模型。与传统分解算法相比,VMD拥有非递归求解和自主选择模态个数的优点。首先利用变分模态分解算法将原始行程时间序列分解为若干时间子序列,降低原始序列的非平稳性;然后对每个时间子序列建立GRU预测模型;最后将各个预测结果进行融合,得到行程时间序列预测的最终结果。实验结果表明,变分模态分解与门控循环单元结合的组合模型预测结果要比对照组的单一模型预测结果精准度高,均方根误差(root mean squared Error,RMSE)及下降约3.99～4.37,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)下降约3.02～3.35;在组合预测模型中,门控循环单元(GRU)预测效果要比长短期记忆(long short-term memory,LSTM)预测效果表现更佳,均方根误差(root mean squared error,RMSE)下降0.34,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)下降0.22。     

智能化电器测量与保护算法的研究

智能化电器的微机测量和微机保护功能要用合适的算法实现．分析了智能化电器测量与保护的采样方法，介绍了均方根算法、半周积分算法和傅氏变换算法的原理与特点．     

新的面积有效的整数平方根电路设计

针对参数化的整数平方根电路设计方法在位宽较小时存在的问题,提出了位宽为8的面积有效的整数平方根电路设计方法.首先,通过对一些平方数据的分析,找出了按照四舍五入原则计算其整数平方根的取值范围;然后,根据取值范围的不同,把平方根计算以全部选择电路实现,仿真结果表明,相对于参数化的快速收敛平方根算法有Modelsim 5 .6提供的平方根算法,提出的方法频率适中、误差较小、并具有较小的面积和延迟,适用于工作频率适中、对计算速度和面积要求较高的场合.     

基于NLMS线性相位FIR滤波器的自适应设计

在以往具有线性相位的滤波器自适应方法中,最常用的是最小均方（ＬＭＳ）方法。但用此法设计时必须小心地选择迭代步长,同时还可能遇到梯度噪声放大问题。文中提出了一种用于设计具有线性相位的有限冲击响应（ＦＩＲ）滤波器自适应方法。它用经过改进的归一最小均方（ＮＬＭＳ）算法来保证所得结果具有线性相位,且克服了梯度噪声放大问题,同时也不必选择步长。进一步的改进使它的计算更高效,实时实现更方便。