一种专用目标模拟器的数字电路设计

介绍了某专用目标模拟器的基本组成与工作原理。以Virtex II系列FPGA为核心,结合USB控制器及外挂海量存储器,充分利用与FPGA结构相适应的设计优化技术,设计了目标模拟器的数字视频电路,并给出了核心单元的仿真波形。     

一种自适应基带系统的FPGA设计及性能评估

提出了一种V-BLAST MIMO MC-CDMA自适应基带系统在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)开发平台上的设计方案.采用verilog硬件描述语言在赛灵思(Xilinx) Virtex4-VC4VSX55 FPGA开发板上实现了4发5收的V-BLAST MC-CDMA自适应基带系统.通过仿真评估了系统的误码率和资源利用情况,验证了系统误码性能良好且配置灵活,效率高,对下一代原型移动通信系统的开发具有一定的借鉴价值.     

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。     

一种改进的SRAM并行BIST电路设计

对系统嵌入式存储器进行测试是非常重要的,内建自测试(built inself test,BIST)方法是系统工作期间测试存储器的有效方法。基于存储器透明(Transparent)测试的TRSMarch算法,提出了一种改进的SRAM并行透明测试BIST接口电路。该电路适应不同大小的存储器,执行测试并响应测试中断,同时由于采用边界扫描单元,可以通过边界扫描结构(JTAG)对存储器进行有选择的测试。给出了相应BIST控制器的电路实现及其仿真结果。测试电路能实现TRSMarch算法,具有故障覆盖率高、硬件开销小的特点。     

基于FPGA的GPS接收机相关器技术研究与实现

利用EDA技术和FPGA技术,研制出具有自主知识产权基于FPGA的GPS相关器。采用本地产生C/A码的超前、即时、滞后码与输入信号进行并行相关,并得到预检测值用于捕获GPS信号;重点设计载波NCO相位、载波周数、码相位、历元计数等测量数据产生模块,含该模块的GPS相关器可用于实现导航型和测量型接收机;阐述了GPS相关器各个模块的详细设计,并用VHDL在FPGA中实现了其全部设计。在Modelsim下进行功能仿真和时序仿真,仿真正确后下载到Xilinx Virtex-II Pro开发板中进行验证。运行结果表明设计的GPS相关器与微处理器配合可以完成GPS信号的基带信号处理。     

基于比例积分观测器的卫星姿控系统鲁棒故障重构

针对卫星在轨运行出现执行机构故障问题,提出了一种基于观测器的卫星姿控系统鲁棒故障重构方法。首先,考虑卫星出现空间干扰、测量干扰以及噪声,建立欧拉离散时间卫星姿控系统模型。其次,设计一种离散比例积分观测器(proportional integral observer, PIO)实现卫星姿态角和姿态角速度估计,并利用前一时刻的故障重构值和输出估计误差迭代更新当前故障重构信息。然后,采用干扰解耦思想设计离散PIO解耦部分空间干扰,并利用H_∞技术抑制剩余干扰和测量噪声的影响。另外,利用线性矩阵不等式工具箱求解了部分观测器增益矩阵。最后,仿真结果验证了所提故障重构方法的有效性。     

NUMA多处理器系统中DSP用VME64总线接口设计

提出了基于非均匀存储器存取(nonuniform memory access,NUMA)非对称多处理器模型的制导用信号处理平台方案。介绍了用商用VME64单板计算机和TMS320C6X系列数字信号处理器实现该多处理器模型的方法。设计了TMS320C6XDSP的各VME64接口互连逻辑,所有模块均用VHDL语言设计,并在FPGA上实现。已实现了一个基于该多处理器模型的最小的基本系统,解决了某制导信号处理系统的数据传输瓶颈问题,简化了系统硬件设计复杂性,提高了系统工作的可靠性和稳定性。     

基于震荡权重粒子群杂交的过2采样DFT滤波器组优化设计

基于离散傅里叶变换(discrete Fourier transform, DFT)滤波器组的数字射频存储器具备宽频带覆盖和干扰宽带雷达的特点。针对临界采样时DFT滤波器组信道间混叠严重的问题,推导了过2采样DFT滤波器组的高效多相实现结构,将带间混叠减少了一半。为进一步提高重构信号的精度,提出了基于震荡粒子群杂交算法的滤波器频域设计方法,通过优化目标函数,提高了输出峰值信噪比,降低了最大输出误差,缩减了优化求解时间。仿真结果验证了过2采样DFT滤波器组结构的正确性,提出的震荡权重粒子群杂交滤波器设计可以精确地重构跨多个信道的宽频信号,具备干扰宽频信号的能力。     

双目视觉在粒子图像测量中的研究

针对粒子测速系统中空间点立体匹配难、空间信息难以表示的问题,构建了基于双目视觉的三维粒子测速一般模型。模型中提出并采用了分层提取的逐层相关法:即先对三维空间进行二维切分,然后结合粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术与粒子追踪测速(particle tracking velocimetry,PTV)技术对不同帧的二维粒子层面进行相关处理并求出粒子运动矢量。最后平面校正实验、空间切片重构实验以及人工合成粒子图的测速试验均证明了该方法的可靠性,使用该方法可以较精确的得到可测范围内空间任意点的矢量场。     

基于大地回波仿真的回波模拟器设计实现

为了客观评估雷达高度表信号处理器及其系统性能,提出一种基于对大地回波仿真的雷达高度表大地回波模拟器设计方法。该方法通过对大地回波仿真获得模拟器所需的源数据。在模拟器的设计上,采用了大容量数据存储器和再配置FPGA逻辑控制的正交基带回波合成方法,使得回波模拟器具有结构简单、使用灵活等特点。给出了大地回波仿真以及模拟器设计的具体实施步骤,通过对实际回波模拟器测试验证了本设计方法的有效性。     

水电站优化调度的FP遗传算法

水电站的优化调度是个含有线性与非线性约束, 而且目标函数呈非线性的动态控制问题, 已有的优化方法大多基于数学规划技术。本文提出一种新方法, 即人工智能浮点表示(floationgpoint简称FP)遗传算法。它的主要优点在于状态和控制变量不必离散化, 所需内存少, 编程简单, 它为克服水库群优化运行“维数灾”问题提供了一条新途径。     

空间可修系统的维修性分析、评价与验证技术

随着当前在轨服务技术的快速发展,航天器在轨维修成为了可能。因此,本文系统地定义了空间可修系统(space maintainable system, SMS)的概念,通过梳理维修性分析、评价与验证方法的发展现状,结合SMS系统复杂、在轨维修数据量少等特点,探索性地提出了针对SMS的维修性分析、评价与验证技术。首先利用大量的航天器故障数据,采用基于维修障碍分析法的维修性分析手段。其次,构建了定性评价和基于神经网络的定量评价方案对维修性设计进行评判。最后,考虑SMS真实环境验证样本低等约束,提出了基于贝叶斯理论的小子样维修性验证方法,可以有效地降低试验样本量。     

多个多弹头在轨武器平台的目标分配优化

为了解决多个多弹头在轨武器平台目标分配优化计算量较大的问题,提出了一种离散粒子群算法与禁忌搜索相结合的目标分配(discrete particle swarm optimization-taboo search, DPSO-TS)算法进行局部操作。首先建立了基于遗传算法的单个多弹头在轨武器平台拦截轨道优化模型,确定了拦截所需的速度增量和消耗燃料的质量;其次提出了以打击目标数目和单个多弹头在轨武器平台剩余燃料的最小值作为优化指标,建立了基于DPSO TS算法的目标分配优化模型;最后仿真结果表明DPSO-TS算法在保持DPSO算法收敛精度的前提下,收敛速度更快,该方法能够快速有效地解决多个多弹头在轨武器平台的目标分配优化问题。     

一种并行C语言编程环境

一种并行C语言编程环境(PCLPE)是为运行Unix操作系统且具有共享存贮器的MIMD并行机设计的并行C语言编程环境,它是由扩充的串行C语言(称为并行C语言)及其支持该语言的环境构成。并行C语言能够描述子进程,共享存贮区,进程间同步以及相关操作。PCLPE简单、易用,并且特别适合编写并行数值处理程序。PCLPE已开始在Masscomp 6600并行机上运行。     

空间科学卫星数据处理框架研究与系统实现

基于我国空间科学战略发展需求，针对我国空间科学先导专项当前在役与未来即将开展的众多卫星任务，对卫星地面段的数据处理框架及关键技术进行研究，提出了一种通用的具有任务级与资源级双层调度引擎的空间科学卫星数据处理技术框架（space science satellite data processing framework, SDPF），设计实现了自动、高效、实时、标准化的空间科学卫星数据处理系统，使得多卫星任务、多载荷数据源的大规模数据的高度复杂的处理过程得以快速并行完成，在数据处理能力、计算资源规划、应对故障的可靠性、灵活性和可拓展性等方面体现出非常好的应用效果，也可为其他领域相关系统的设计提供参考思路。     

基于PtolemyⅡ的自主飞行器控制系统代码生成及应用

为解决自主飞行器控制系统设计中存在的复杂的代码制造问题,引入基于计算模型的设计方法,使用适合于控制系统建模的同步数据流计算模型来指导模型中各个模块之间的交互通讯,通过进行静态分析决定模块的执行顺序并能以此产生相应代码。在Ptolemy II图形语言开发环境下,以同步数据流计算模型对自主飞行器实时控制系统进行有效建模,并在此计算模型指导下自动生成代码,而所生成的代码能实施在实时分布式计算平台上,实现自主飞行器单机自主飞行的硬件在环仿真。     

虚拟自主汽车的动态几何视觉模型研究及实现

虚拟自主汽车是驾驶员和汽车封装起来的“人-机系统”的几何、感知、行为等特性在虚拟空间中的数字化表示，研究虚拟自主汽车视觉感知模型对建立真实的自主汽车智能行为起到关键的作用。通过分析驾驶员的视觉特点和传统几何视觉模型不足的基础上，给出一种分层的、动态的虚拟自主汽车双眼立体几何视觉模型：引用车速过滤机制和注意力过滤机制对自主汽车的视觉局限性进行分层，引用注意熵对虚拟自主汽车的注意力进行自主定量分配，利用假记忆库模拟短时记忆信息沉淀到长时记忆信息中的学习记忆过程．然后利用假视野缩小视觉模型感知环境的范围。最后用EONStudio虚拟现实软件将此模型三维可视化。     

基于时分复用技术的低功耗数据总线FV-BI自适应编码

对频率值（frequent value, FV）编码技术进行了改进,并结合总线反转（bus invert, BI）编码技术的优点提出了FV-BI自适应总线编码,利用时分复用技术解决了多套数据总线混合编码问题和需要两根额外数据线问题。基于基准测试程序、图片及音视频和随机数的测试,结果表明提出的FV BI自适应总线编码技术能降低22%~53%的开关活动,相比单独FV编码和BI编码技术开关活动降低2~4倍。利用Matlab软件和PrimePower软件,在0.18 μm工艺下针对不同互连线长度进行行为级和sign off级功耗估计,结果表明在接近10mm互连线长度下,FV-BI自适应编码技术能有效降低芯片功耗。最后完成了FV、BI和FV-BI自适应编码技术在现场可编程门阵列（field programmable gate array, FPGA）的实现,利用Xpower软件分析其功耗,并进行FPGA板级测试,结果也证明了FV-BI编码技术降低功耗的有效性。     

基于多任务支持向量机的健康数据融合方法

针对电子健康服务管理中的多源数据融合难题,利用人工智能技术,结合多任务学习理论与支持向量机理论提出基于多任务支持向量机的数据融合方法(multi-task support vector machine for data fusion,简称mSVMDF).该方法对具有相同数据源的特征向量构造基于支持向量机的融合模型,在多任务学习框架下考虑结构稀疏性与各模型关联性的有机结合,以实现对具有不同数据源个数的多源数据的融合,并以多源影像数据与常规检验数据融合为例,开展数值实验验证方法的有效性.实验结果表明mSVMDF方法可以有效地融合具有不同数据源个数的多源数据,同时该方法具有较好的分类性能与结构稀疏性.     

基于FPGA的4096点基-4 FFT模块的实现

现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray,FPGA)技术,具有集成高度、逻辑实现能力强等特点,已经成为数字系统设计的重要技术之一。数字脉冲压缩技术可靠性高,灵活性好,可编程,在现代雷达中广泛应用。快速傅里叶变换(fastFouriertransform,FFT)是一种实现数字脉冲压缩的高效、灵活的方法,也是实现雷达数字信号中重要技术。首先说明了基4FFT的基本知识,然后介绍了如何使用Xilinx的FPGA的来实现雷达信号处理机的数字脉压的核心———4096点FFT模块。