用于纳米通道单分子检测的数据采集系统的设计与实现[BT)]

针对纳米通道单分子检测系统的信号特点和对数据采集的采样精度、采样速率及实时性等要求,设计并实现了基于FPGA和USB2.0接口的数据采集系统;该系统以FPGA作为控制核心,包括数据采集模块、电压输出模块和USB接口电路模块;通过USB2.0接口与计算机连接,实现数据的实时采样和参数的在线配置;此外本系统还采取了低噪声设计;经过相关试验表明,该系统引入的噪声在1 mV内,能够稳定进行数据采集,且采集信号与电压输出信号同步传输,证明该系统能够满足纳米通道单分子检测系统对数据采集的要求.     

基于贝叶斯频谱估计的信号参数检测系统

本文提出了一种基于贝叶斯频谱估计的信号参数检测系统。该系统利用声卡代替数据采集卡进行数据采集，采用贝叶斯频谱估计处理分析，充分利用采集到的数据点，提高了参数估计精度。运行结果表明，该系统可以在线连续采集信号，并对信号进行实时参数估计，是一个性能优越的数据采集系统。     

数控加工状态的采集与无线传输系统设计

为了实现远程终端无线监测数控设备的加工状态,同时保障数据传输的安全性.设计了一种数控加工状态采集与无线传输系统,可适应不同信号类型同时采集,实现可靠的信号调理、采集、加密,并通过WiFi无线传输到远端PC机进行数据解密与数据处理.采集系统分辨率达0.305mV,转换精度为0.0015％FSR.数据采集与传输的实验证明系统对加工设备的实时监测的有效性.     

基于GPRS网络的嵌入式无线数据采集系统设计

介绍了GPRS网络的特点及作为数据采集系统中传输单元的连接方法。提出了一种嵌入式数据实时采集无线传输的方法,给出了系统的详细设计。无线数据采集系统采用嵌入式结构,使用32位工业级ARM核心处理器,可以快速采集16路模拟电压信号和32路数字信号,数据转换器分辨率为16位,兼容直流信号和交流信号。无线数据传送部分采用工业级传输模块,通过GPRS网络实时将采集的数据传送到服务器上。     

基于星型链路的飞行器高码率数据采集传输系统设计与实现

数据采集系统是飞行器遥测系统的关键组成部分,在高码率传输情况下防止出现数据误码率偏高和遥测参数精度恶化是十分重要的研究课题。针对采集传数据系统的多参数快速切换,在多种网络拓扑结构分析的基础上,设计了一种适用于飞行器上的星型链路高码率数据采集传输系统,消除了异源晶振频率漂移积累的时间误差。实践表明,该系统能有效地满足航天飞行器高码率数据隔离采集、存储、传输和故障隔离的要求,其隔离信号绝缘电阻在100MΩ以上,隔离采集精度不超过1%,以7Mbps码率传输时在约0.2个采样周期内可以快速稳定到采样电压值,实现大容量数据的高可靠采集和传输。     

基于PCI9656的高速实时采集存储系统

设计了一种基于PCI-X总线的高速数据采集存储系统。该系统采用PCI9656作为桥接芯片,基于PCI/PCI-X总线实现数据高速传输,采用IA构架服务器以及SCSI硬盘组成的RAID0磁盘阵列保证高速实时存储,用可编程逻辑器件完成数据采集和传输的时序控制。该系统已成功应用于某雷达系统的回波信号实时采集存储,最终实现了在100MSPS采样速率、10bit量化精度指标下,对雷达回波信号的连续全时段采集和存储,且信号失真度小于0.2%,可以满足对信号的高速采集、实时存储的需求。     

虚拟与现实交互中跟踪系统的改进设计

针对目前虚拟与现实交互中摄像机跟踪系统存在的不足,提出了一种基于USB和FPGA的跟踪数据采集和传输方法设计;提出将数据采集模块集成在云台中,保证对摄像机平遥、俯仰和变焦的运动参数实时采集,计数,并矫正后通过USB传输到工控机;该设计可以改良目前虚拟与现实交互中跟踪数据受传输距离的影响而产生的信号损耗和延时,使得平摇精度达到0.004°、俯仰精度达到0.01°、变焦精度达到0.002°,以及初始化定位时给操作带来的不便;整个系统集成度得到提高、抗干扰能力增强,同时整体性能更加稳定可靠。     

数据采集的硬件自校准方法与FPGA实现

为消除数据采集系统中的失调误差和增益误差,满足系统实时性要求,提出了一种基于FPGA的数据采集自校准方法.该方法给出了适于硬件处理的数据自校准模型,并在FPGA中采用硬件流水结构,解决了硬件除法、校准参数自适应等问题,实现了对采集数据的均值滤波、自适应校准功能.实验结果表明,该方法能提高数据采集系统的精度和实时性能.     

基于nRF401芯片的无线传输远程测温系统

介绍一种远程自动测温系统。在测量端使用24位高精度的模数转换器实现温度参数的模数转换,精度可达到0.5℃。将数字温度参数以无线的方式发射出去,在接收端应用远程可视化编程系统接收采集数据,并实时完成温度信号处理。系统对温度信号的采集及时准确,无线技术使温度信号传输方便;远端可视化控制系统使温度参数采集、过程监控更加直观。     

水声信号实时数据采集与处理系统

为实现水声信号实时数据采集与处理,设计了以DSP为核心、基于千兆以太网的数据采集与处理系统.该系统利用DSP的高性能数据处理能力,实现了24路水声信号的并行采集与处理,同时实现了DSP与Pc机之间数据高速、可靠的传输.本设计已经成功应用于国内最新开发的多款高性能声纳系统中,数据采样精度和速度指标完全满足设计要求.     

强混沌噪声下的正弦频率估计方法

提出一种强混沌噪声下的正弦频率估计方法,使采样混合信号（混沌正弦信号）通过某一类型滤波器,利用滤波后的信号驱动一个新构建的同类响应混沌系统,若混沌同步发生,则说明在驱动响应信号的误差序列中含有大量正弦成分,且误差中正弦信噪比大大提高,从而可以较容易地估计正弦频率。仿真实验结果表明,该方法是有效可行的。     

基于匹配跟踪的感知梯度正弦建模方法

匹配跟踪作为一种自适应的信号分解算法,为语音和音频正弦建模提供了一个新的框架.分析了基于匹配跟踪的正弦建模过程以及感知加权匹配跟踪正弦建模算法,并在此基础上提出了感知梯度正弦建模方法.该方法结合匹配跟踪自适应的动态特征,利用心理声学模型计算当前合成信号的动态掩蔽阈值,以此为参考提取残差信号中感觉最明显的信号分量,从而最大限度地增加合成信号中的感知信息.在模型精度不高的情况下,该方法也能得到合成质量比较高的语音.实验表明,该方法更好地利用了人耳的听觉特性,建模结果更为合理、有效.客观的信噪比和主观试听测试都显示了所提出算法的合理性与优越性.     

伺服机构动态特性测试系统设计

动态测试是导弹伺服机构的一项重要测试,测试结果能够从本质上反映出系统性能的真实状态。针对传统电液伺服机构动态测试存在测试装备体积大、测试时间长等不足,本文设计完成了一种新型导弹伺服机构动态测试系统。通过对比分析电液伺服机构现有的正弦相关分析法、谱分析法、基于多谐差相信号测试方法和基于chirp信号测试方法的测试原理和优缺点,优选出重复性好且能够对伺服机构频带充分覆盖的chirp信号作为测试激励,显著缩短了伺服机构测试时间,充分激励出被测对象模态,完成导弹伺服机构的动态性能测试任务。伺服机构动态测试系统设计采用PCI总线技术和虚拟仪器技术,基于研华IPC-610L工控机和PCI-1706U多功能数据采集卡搭建测试平台;选择面向对象的C#语言编程设计友好的人机交互界面,实现数据采集控制、数据处理和数据库管理功能。     

Space Efficient Quantization for Deep Convolutional Neural Networks

Deep convolutional neural networks (DCNNs) have shown outstanding performance in the fields of computer vision, natural language processing, and complex system analysis. With the improvement of performance with deeper layers, DCNNs incur higher computational complexity and larger storage requirement, making it extremely difficult to deploy DCNNs on resource-limited embedded systems (such as mobile devices or Internet of Things devices). Network quantization efficiently reduces storage space required by DCNNs. However, the performance of DCNNs often drops rapidly as the quantization bit reduces. In this article, we propose a space efficient quantization scheme which uses eight or less bits to represent the original 32-bit weights. We adopt singular value decomposition (SVD) method to decrease the parameter size of fully-connected layers for further compression. Additionally, we propose a weight clipping method based on dynamic boundary to improve the performance when using lower precision. Experimental results demonstrate that our approach can achieve up to approximately 14x compression while preserving almost the same accuracy compared with the full-precision models. The proposed weight clipping method can also significantly improve the performance of DCNNs when lower precision is required.

     

超高速数据采集系统设计与优化策略研究

为满足雷达信号高速采集实时存储的需求,设计了一个12 bit、200 MS/s的高速采集存储系统。基于CPCI总线解决高速数据传输的需求,并利用雷达信号的特点,提出了采样时间窗的概念,有效降低了采集数据量和数据传输压力。设计了一种二级缓存机制以提高DMA传输效率,并通过数据格式的组合来匹配总线宽度,提高CPCI总线带宽利用率。采用千兆以太网磁盘阵列,解决了海量数据的高速存储问题。系统最终实现的采样速率是200 MS/s,量化精度12 bit,连续采集。     

High-Resolution Spherical Quantization of Sinusoidal Parameters

Sinusoidal coding is an often employed technique in low bit-rate audio coding. Therefore, methods for efficient quantization of sinusoidal parameters are of great importance. In this paper, we use high-resolution assumptions to derive analytical expressions for the optimal entropy-constrained unrestricted spherical quantizers for the amplitude, phase, and frequency parameters of the sinusoidal model. This is done both for the case of a single sinusoid, and for the more practically relevant case of multiple sinusoids distributed across multiple segments. To account for psychoacoustical effects of the auditory system, a perceptual distortion measure is used. The optimal quantizers minimize a high-resolution approximation of the expected perceptual distortion, while the corresponding quantization indices satisfy an entropy constraint. The quantizers turn out to be flexible and of low complexity, in the sense that they can be determined easily for varying bit rate requirements, without any sort of retraining or iterative procedures. In an objective comparison it is shown that for the squared error distortion measure, the rate-distortion performance of the proposed method is very close to that of the theoretically optimal entropy-constrained vector quantization. Furthermore, for the perceptual distortion measure, the proposed scheme is shown to objectively outperform an existing sinusoidal quantization scheme, where frequency quantization is done independently. Finally, a subjective listening test, in which the proposed scheme is compared to an existing state-of-the-art sinusoidal quantization scheme with fixed quantizers for all input signals, indicates that the proposed scheme leads to an average bit rate reduction of 20%, at the same subjective quality level as the existing scheme     

宽动态范围实时数据采集系统

介绍了一种新颖的数控增益自适应放大器,提高了Ａ／Ｄ转移器对小信号的分辨率和采集速度,克服了常规程控放大数据采集系统实时性和系统精度难以同时兼顾的缺陷。实现了宽动态范围输入信号的实时高精度数据采集,在工程测试计算机测控技术等领域均有较好的实用价值     

Stabilization of switched nonlinear systems with dynamic output quantization and disturbances

This paper studies the problem of quantized output feedback stabilization for a disturbed discrete‐time switched system. With the quantized output measurement, an extended state current estimator is constructed to estimate the state and disturbance. In the presence of switches and disturbances, the design of quantization scheme becomes a big challenge to avoid the quantizer saturation and guarantee the control precision. In this setup, the well‐applied time‐triggered method to design the update policy of dynamic quantization parameter is hard to implement. We solve the above problem by proposing a novel event‐triggered update policy of quantization parameter, by which the quantizer update is adaptive to the switching signal and the bound of disturbance difference. Consequently, the quantizer saturation is avoided and, combined with the designed dwell‐time switching law, the system state can converge to the origin. The proposed method is illustrated by a numerical example.     

电磁定位耦合信号提取方法研究

电磁定位系统中,正弦耦合信号提取是关键,其结果将直接影响定位精度.在多频正弦信号耦合系统中,由于电子元器件和系统误差等原因,会导致信号频率有偏差,而且可能存在饱和畸变,对参数提取造成了困难.基于最小二乘法原理和频率逼近思想,提出一种用于有频偏的多频率有饱和正弦信号幅值和相位的提取方法.该方法在有饱和畸变的正弦信号中提取未饱和的样本,通过最小二乘法拟合计算,估计信号参数,然后改变信号频率逐渐逼近最佳频率,使得误差平方和最小,从而提取准确参数.仿真分析了噪声、信号饱和程度和采样点数对参数提取的影响.最后通过实验验证了该方法的有效性和实用性.