面向手机的云端VR三维场景立体显示与交互框架

针对手机无法渲染可交互的高质量三维场景这一弊端,提出一种面向手机的云端VR应用框架。此框架结合云渲染和VR技术在手机端实现可交互高质量三维场景的立体显示,并以手机浏览器作为客户端,利用视频块流传输图像数据、消抖算法(AJA)处理交互数据,实现Web端轻量级渲染,不仅降低了移动端数据可视化运算成本,还避免使用插件和下载安装包。实验表明本文框架的显示帧率能达到30帧每秒,带宽控制在80 kb/s以内,能稳定地在手机上实现传统App无法实现的逼真VR体验。     

面状LED发光体灯珠分布和组合连接优化算法

面状LED发光体灯珠的分布和分组问题,可建模为多约束优化问题来进行求解。提出了一种将面状LED发光体灯珠照度映射为质心容量限制Power图的容量,从而布局LED灯珠的方法,实现了面状LED发光体照度均匀的目标,进一步提出一种基于贪心策略的LED灯珠组合和连接优化算法,达到节省物料的目的。实例结果证明,所提方法简单、可行,布局和分组效果好,算法收敛速度快,可用于解决实际工程问题。     

仪表着陆系统下滑宽度仿真系统研究

在分析仪表着陆系统ILS(Instrument Landing System)下滑调制深度差DDM(Different in the Depth of Modulation)指标形成原理的基础上,找到了影响DDM的因素为纯边带SBO(Sideband Only)信号的幅值,采用控制变量法得出了在DDM线性变化范围内SBO信号的幅值与下滑宽度、半宽度的关系模型,并通过实测数据对模型进行了验证。基于数学模型并结合NM7000设备,搭建了仿真系统,可动态模拟下滑宽度的调整过程。测试结果表明,仿真系统精度相对误差小于1%。系统应用对指导校飞及设备维护具有重要意义。     

基于DA-RKELM算法的光伏发电功率预测方法

针对光伏发电功率具有的波动性和随机性等特点造成的电网安全问题,提出了一种基于蜻蜓算法优化的正则核极限学习机光伏发电功率预测方法。通过相关性分析确定影响光伏发电功率的关键影响因子,构建光伏发电功率预测模型;利用蜻蜓算法获取网络最优的权重和阈值,在标准极限学习基础上引入正则化函数和核函数以避免传统梯度下降法造成的过拟合问题,增强模型空间映射能力;仿真实验表明,与DA-ELM、PSO-ELM以及标准-DA-ELM模型相比,DA-RKELM预测模型能达到更高的预测精度,更贴近光伏发电的实际运行功率。     

基于模型预测控制的智能车辆避障跟踪仿真

针对智能车辆的避障跟踪控制问题,设计一种模型预测控制器。该控制器采用分层结构,上层基于非线性车辆点质量模型在避障时进行局部路径规划,下层基于单轨车辆动力学模型实现路径跟踪。通过Carsim和Matlab联合仿真,利用粒子群算法在线优化控制器参数,以不同的速度测试控制器性能,仿真结果表明：控制器具有良好的鲁棒性和实时性,跟踪误差较小,在单个和多个障碍物情况下,通过分层控制均实现了平稳避障并重新跟踪上原路径,表明控制器准确性高。     

面向e-引航的近海边缘计算网络优化与仿真

为提高船舶引航过程安全性,提出了一种基于智能航标(Intelligent Navigation Aid,INA)的近海边缘计算网络(INA-based Offshore Edge Computing Network,IOECN)架构,以提供助航信息保障。重点研究网络中网元节点的布局优化问题(Layout Optimization Problem, LOP)。通过数学建模,将LOP转化为整数线性规划(Integer Linear Programming,ILP)问题。在满足网络覆盖率及连通性条件下,以网络成本最低为求解目标,并使用Gurobi进行求解、运用Matlab进行仿真展示,最终得到不同规模下的网络优化方案,验证了模型的正确性及可扩展性。     

基于树型空间的三维树木模型匹配

为解决三维树木模型的检索具有正确率低、检索效率低、描述不匹配等问题,提出一种基于树型空间的三维树木模型匹配方法。该方法通过构建三维树木模型数据集的树型空间,辅以主轴匹配,轮廓匹配,枝干匹配等方式,经过树型空间中欧氏距离和测地线度量差异值,逐步匹配到相应的三维树木模型,该方法分别在通用模型数据集和自我设计的模型数据集进行了匹配性实现,结果表明可以较大幅度提升树木模型匹配的准确率,利于三维树木模型的大规模检索和重用。     

基于动态时间规整的火箭尾喷焰识别仿真

通过分析火箭尾喷焰的红外辐射特性,总结了辐射强度序列的变化规律,提出一种改进的基于动态时间规整(dynamic time warping,DTW)的识别算法。为了提高序列形状相似性度量的效果,使用导数序列计算距离矩阵和匹配路径,依据匹配路径和辐射强度值重新计算距离;采用首尾松弛因子,在一定程度上解决了观测序列长度的不统一影响路径匹配的问题。仿真结果表明：该算法能较好地匹配同一火箭的尾喷焰红外辐射强度序列,在样本较少时实现对火箭的识别。     

基于混合建模仿真的大型风电场降损控制

由于大型风电场变压设备多、集电线路长,在实际运行中集电系统损耗突出,对此提出一种利用风电机组作为分布式无功源,以优化风电场内潮流、降低集电系统总体损耗的无功/电压控制策略。同时,为提升风电场建模以及多场景降损优化仿真的效率,设计了一种基于对象模型组态与控制算法编程相结合的混合建模仿真方案,风电场模型采用模块组态建模,并由控制算法形成的引擎文件自主调用实施仿真优化。通过对某125 MW大型风电场进行降损控制的算例研究,验证了所提控制方案的有效性和混合仿真建模方法的高效性。     

SCR脱硝系统NOx排放浓度建模与仿真

由于选择性催化还原(Selective catalytic reduction, SCR)脱硝系统在工况变化时具有非线性、大滞后和强干扰性的特点,提出基于互信息(Mutual information, MI)和核隐变量正交投影(Kernel-based Orthogonal Projections to Latent Structures, KOPLS)对NO_x排放浓度建立模型。利用互信息估计输入变量时延,并实现样本相空间重构;利用KOPLS建模。对标准数据集仿真,KOPLS具有较强的泛化、非线性逼近和抗噪能力。现场数据分析,MI-KOPLS与KOPLS相比,在训练和测试时RMSE减小17%和22%,使预测更精确;MI-KOPLS与其它算法相比,测试时RMSE和MAPE达到最小值3.1886mg/m³和13.5917%,说明预测值最接近真实值,验证了其有效性。     

Image processing algorithm acceleration using reconfigurable macro processor model

The concept and advantage of reconfigurable technology is introduced. A kind of processor architecture of re configurable macro processor (RMP) model based on FPGA array and DSP is put forward and has been implemented. Two image algorithms are developed: template-based automatic target recognition and zone labeling. One is estimating for motion direction in the infrared image background, another is line picking-up algorithm based on image zone labeling and phase grouping technique. It is a kind of "hardware" function that can be called by the DSP in high-level algorithm. It is also a kind of hardware algorithm of the DSP. The results of experiments show the reconfigurable computing technology based on RMP is an ideal accelerating means to deal with the high-speed image processing tasks. High real time performance is obtained in our two applications on RMP.     

Design and realization of synchronization circuit for GPS software receiver based on FPGA

With research on the carrier phase synchronization and symbol synchronization algorithm of demodulation module, a synchronization circuit system is designed for GPS software receiver based on field programmable gate array (FPGA), and a series of experiment is done on the hardware platform. The result shows the all-digital synchronization and demodulation of GPS intermediate frequency (IF) signal can be realized and applied in embedded real-time GPS software receiver system. It is verified that the decision-...     

面向多任务的可重构星载计算机设计

为了使可重构星载计算机更好地满足微小卫星中多任务、多进程的工作需求,对其传统的体系结构进行了改进,参照生物体中干细胞的管理机制提出了一种现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)资源的动态管理方法,并以此为基础结合动态部分重构技术提出了一种能够根据星上任务进程自主调整电路结构的可重构星载计算机设计方法。该体系结构在消除可重构星载计算机中多个任务进程之间对硬件电路功能单元竞争的同时,不但简化了在轨升级机制,大幅减少了硬件升级所需上传的文件大小,还在系统层面增强了其对辐射损伤的应对能力。经过与传统星载计算机(386-EX)和普通可重构星载计算机的对比实验,可以看出该体系结构在多任务、高计算量的工作环境下具有非常明显的优势。     

Researching and implementation of reconfigurable Hash chip based on FPGA

The reconfigurable cryptographic chip is an integrated circuit that is designed by means of the method of reconfigurable architecture, and is used for encryption and decryption. Many different cipher algorithms can be flexibly implemented with the aid of a reconfigurable cryptographic chip and can be used in many fields. This article takes an example for the SHA-1/224/256 algorithms, and then designs a reconfigurable cryptographic chip based on the thought and method of the reconfigurable architecture. Finally, this paper gives the implementation result based on the FPGA of the family of Stratix II of Altera Corporation, and presents a good research trend for resolving the storage in hardware implementation using FPGAs.     

基于FPGA的∑-△小数分频器实现

针对利用小数分频锁相环实现低相位噪声、高频谱纯度合成信号源的应用场合,提出了一种应用现场可编程逻辑阵列(FPGA)实现Sigma-Delta小数分频的方法。该方法利用现场可编程逻辑阵列的灵活性和常规小数分频器分频特点,在分析Sigma-Delta小数分频器调制原理和功率谱数学模型的基础上,实现了Sigma-Delta小数分频器。给出了实现方案的原理图和试验结果,通过硬件验证该方法的有效性。     

基于多任务学习方向图可重构稀疏阵列天线设计

方向图可重构天线能够根据实际需要实时改变阵列天线的方向图,稀疏天线阵在满足方向图要求的前提下可以有效降低天线设计的复杂度。提出了一种基于多任务学习的方向图可重构稀疏阵列天线设计方法。将稀疏阵列优化设计及其方向图综合问题转换成为稀疏矩阵的线性回归问题,利用多任务学习能同时对多个相关任务优化学习的特性,建立了多个方向图联合赋形的多任务学习模型。通过迭代收缩阈值的方法,对多任务学习问题进行优化求解,使得阵列天线能够使用更少的阵元实现多个方向图的重构。仿真结果表明,该方法可以生成相同阵列结构的稀布天线阵,并通过动态改变其权值向量,实现多个方向图的精确赋形。     

基于可重组体系结构的密码芯片设计及其实现

为了在现有算法的基础上提高加密的安全性 ,提出了一种基于可重组体系结构的密码芯片设计原理和方法。这种设计使得用户通过编程可以改变芯片内部的电路结构 ,以匹配不同的加 /解密算法 ,从而支持不同的加 /解密算法在同一块芯片上的实现。该设计在Altera公司的APEX2 0KEFPGA上进行了成功测试 ,其功能和性能均达到了预期要求。结果表明 ,基于可重组体系结构这一重要思想可以有效提高密码芯片设计的安全性和灵活性。     

适于IP设计的定点DSP软件开发系统

描述了一种本实验室开发的适合于IP(IntellectualProperty)设计的DSP(DigitalSignalProcess)处理器核WDSP(以主要开发者姓Wu命名Wu′sDSP)的软件开发系统。这一开发系统将使根据不同DSP应用产生不同DSP处理器核成为可能。此外，WDSP还将作为一个核心部件应用于本实验室正在开发的称为FDP(FPGAforDataPath)的FPGA(FieldProgrammableGateArrays)系统中，以适应当前普遍采用的IP和SoC(SystemonChip)设计方法。     

一种实时信号处理平台的实现及其应用

结合高分辨率测深侧扫声纳(HRBSSS)的研制和应用过程,提出了一种基于PC104-Plus总线的小型实时信号处理平台。该平台根据系统对控制和运算的需求选择了CPU-T6VEF型PC104-Plus总线CPU板,加装Hammerhead-PC/104-Plus DSP板,采用Linux操作系统,可以方便地进行软件开发,具有很高的灵活性和实用性。实验表明,该平台可以完成HRBSSS中数据的实时信号处理任务,可广泛应用于通信、图像处理、语音处理、雷达、医疗等领域。     

基于现场可编程门阵列的图像调焦系统

数字图像自动调焦技术,不仅能提高调焦精度,而且能降低对成像系统加工和装配精度的要求。采用基于功率谱的评价函数对成像系统的聚焦位置进行识别,提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的自动调焦系统实现方案,主要完成图像预处理、清晰度判别和对焦控制等功能。针对自动调焦算法计算量大、计算复杂等特点,采用中值滤波和灰度值线性变换的图像预处理方法,以及流水线作业、"乒乓"操作、双蝶形处理器复用、基-2 FFT算法相结合的工作模式。研究表明,利用FPGA强大的并行及高速数据处理能力,使得图像调焦算法不再成为复杂控制系统的速度瓶颈。