基于MEMS传感器的室内外多源融合导航系统设计

为纠正磁力计的过度偏转行为,使得导航坐标结果更贴合理想预设坐标值,设计基于MEMS传感器的室内外多源融合导航系统。整合多源外接模块电路输出的电量信号,将其分别反馈至MEMS磁力计与微处理器导航元件之中,再根据地图空间定义模块中导航信息数据的传输行为,确定融合信息单元的剩余存储能力,实现多源融合导航系统的硬件结构设计。在此基础上,定义MEMS传感器的实时坐标,通过计算位姿角数值的方式,处理导航点与传感器信息之间的多源融合关系,完成基于MEMS传感器的坐标转换。根据已知的路径节点平移变换原则,得到节点坐标的旋转与缩放结果,完成对导航路径的可视化处理,再结合相关硬件设备结构,实现基于MEMS传感器的室内外多源融合导航系统设计。实验结果显示,与基于降维对偶四元数的导航系统相比,在MEMS传感器作用下,实测角与理想角之间的最大差值只能达到3.7°,能够使得真实导航坐标结果更加贴合理想预设坐标值,符合精准导航的实际应用需求。     

面向ROS的差分模糊测试方法

机器人操作系统（Robot Operating System,简称ROS）是一种广泛应用于机器人开发的开源系统,它可以为开发者提供硬件抽象、设备驱动、库函数、可视化、消息传递和软件包管理等诸多功能,具有重要而广阔的应用前景.ROS集成了可以实现不同功能的功能包,例如定位绘图、行动规划、感知、模拟等等,但其中可能存在一些漏洞破坏整个机器人系统的安全性和可靠性;本文提出了一种差分模糊测试方法对ROS不同版本的功能包进行测试,找出其中的漏洞.我们的方法包括测试用例生成和差分模糊测试执行两个模块.首先,对于输入文件进行加载、处理并基于策略生成的方法生成测试用例文件;其次,节点间使用话题通讯机制实现通讯,使用上一模块生成的测试用例文件作为统一的模糊输入,对ROS不同版本的功能包进行差分模糊测试;接着,对测试结果中的不一致输出进行差异计算并评估,符合评估指标的种子将被保留并反馈给用例生成模块循环生成测试用例,有效提高种子质量及代码覆盖率;最后分析不一致输出原因,找出漏洞.我们将该方法应用在机器人坐标转换的实验中,实现对不同参考系下坐标转换的功能包TF和TF2的测试;最终实验表明,与TF2相比,TF在功能实现上更加准确.TF2实现坐标旋转变换的函数存在漏洞.     

适用图形硬件的分格化算法与设计实现

曲面离散就是把一个曲面进行分格化,以产生一系列简单凸多边形的技术.分格化是曲面离散中的一个重要步骤,也是Direct3D11标准中的一个重要组成部分.针对分格化功能的硬件实现,提出一种对四边形和三角形面片的分格化处理优化算法,分为面片的内部区域、边界区域处理以及参数坐标生成3个部分.面片的内部区域处理通过对粗略分块和精细划分的配置达到计算量的平衡;面片边界区域处理实现内部和外部边界节点编号的交替增长;参数坐标生成模块将面片节点编号转换为该点所在域的参数坐标.该算法采用了定点数的加法和比较操作来实现,仅在初始化时才需要少量的乘除法操作;并采用时间和空间并行的体系结构进行了硬件设计.最后,通过仿真验证了算法的正确性以及所提出设计的高效性.     

可扩展地面无人平台综合处理模块硬件设计

小型轻量的地面无人平台应用越来越广泛,综合处理模块作为地面无人平台的指挥控制中心,承担着信息采集、数据处理及融合等核心功能.设计高性能可扩展的综合处理模块是未来地面无人平台的重要发展方向.以多源信息融合处理理论模型为基础,设计了一种以PowerPC为主处理器,FPGA为协处理器的综合处理模块系统架构.PowerPC主处理器主要完成数据处理、数据融合以及与各接口控制器的信息交互.FPGA协处理器主要实现接口控制器的扩展、信息采集和预处理.实际测试表明,综合处理模块在计算性能和通信性能方面优于原有系统.综合处理模块的硬件设计和多源信息融合处理理论模型的描述对地面无人平台的整体设计具有重要意义.     

基于SML和PCNN的NSCT域多聚焦图像融合

针对融合规则带来的虚假边缘、伪影等问题,提出了改进拉普拉斯能量和(Sum-modified Laplacian,SML)和脉冲耦合神经网络(Pulse Coupled Neural Network,PCNN)相结合的非下采样Contourlet变换(Non-Sampled Con-tourlet Transform,NSCT)域融合方法。首先,采用NSCT将每幅源图像分解成包含基本信息的低频子带图像和多幅包含细节信息的带通子带图像。然后,计算各尺度分解图像的SML值,根据值的大小对低频子带图像各像素点进行像素选择。对于带通子带部分,将计算的SML作为PCNN的输入激励,PCNN输出的点火映射图用来选择各子带图像的像素值。最后,将处理后的各子带系数进行NSCT重构得到融合图像。实验结果表明,此算法能很好地改善融合图像的聚焦清晰度,并且与现有的SIDWT,DTCWT,NSCT以及基于PCNN的融合方法相比,所提算法在互信息量、结构相似度以及边缘信息保留量等客观指标方面得到了提高。     

基于FPGA的图像融合处理系统方案设计

一种基于FPGA技术的图像处理系统,实现了图像数据的A/D采集、在SRAM以及SDRAM中的存取、在FPGA内部的DSP运算以及图像数据的D/A输出,具备图像融合处理功能。文章在阐述系统结构、总体方案和设计思想基础上,重点论述了系统各模块划分、芯片选型依据以及系统有关模块的接口设计。     

异步128位AES算法的硬件设计

基于四相握手协议设计异步流水线,实现单轮运算内流水操作,设计轮运算启动模块和异步控制信号生成模块,满足算法多轮运算的需要。在子密钥生成模块、字节替代模块和列混合模块使用复用技术,降低了对硬件的需求。在COMS0.18μm工艺下进行综合、布局布线和仿真,与采用同样数据路径设计方法的同步电路相比,吞吐率提高了12.5%。     

基于FPGA并行技术的多通道被动声呐信号模拟

利用FPGA并行技术,采用软实时的嵌入式处理器与高速硬实时的可编程FPGA模块结合方式实现了128路被动模拟信号的高速实时动态生成;系统由一路信号实时产生出具有不同相位和噪声的128路信号;实时系统将一路信号下发后,FPGA通过并行插值运算产生不同通道间的时延,叠加高斯背景噪声信号后经乒乓缓存输出;系统以192kHz输出采样率每333μs更新缓冲区数据,由此输出节拍控制装订参数与实时计算节拍;系统测试结果表明生成128路的模拟信号可编程FPGA工作时钟只需要12M即可保证连续输出,需要系统开辟的输出乒乓缓冲区大小为32K,可保证系统在最高采样速率下实时计算输出被动辐射噪声信号,满足系统实时性要求.     

利用SolidWorks API输出曲面点坐标的方法

本文介绍了利用SolidWorks API(Application Program Interface,应用程序接口)实现型嘴内部曲面点坐标的输出方法:利用放样生成型嘴曲面,通过草图及尺寸标注确定曲面点坐标,再利用程序实现曲面点坐标测量和输出。该方法提高了设计效率,解决了生产中遇到的问题。     

适用于临床实时出图的准静态弹性成像系统设计

为了在临床中能够获得实时稳定出图且分辨率高的准静态弹性成像,在弹性成像系统设计中加入了帧对构造模块、帧对筛选模块、弹性计算模块以及弹性帧相关处理模块;在帧对构造和帧对筛选模块中设计了帧对预筛选方案及评估方法,能够以较少的计算量实现对错误帧对数据的自动剔除,一方面减少了对操作手法的依赖,另一方面促进为了弹性图像输出稳定;弹性计算模块中采用二维自相关算法进行弹性应变值的计算,可以实现高分辨率弹性成像;弹性帧相关处理模块对多帧弹性图像做帧相关处理,进一步确保弹性图像输出稳定;临床乳腺及甲状腺病变检测结果表明,该系统设计方案可以实现帧率达18帧每秒的实时稳定、高分辨率(1.5 mm)弹性成像输出,且能够为临床医生提供有价值的辅助诊断信息。