基于仲裁器PUF的SRAM FPGA防克隆技术设计与实现

为保护电子设备中使用的静态随机存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)内部电路设计不被窃取,设计了用于SRAM FPGA的防克隆电路.该电路利用FPGA制造过程中的随机误差,提取每块芯片独一无二的ID.在此ID的控制下,被保护电路只能在指定的FPGA中正常运行,而在未指定的FPGA中运行时,无法产生正确的输出,从而达到防克隆目的.防克隆电路由使用仲裁器的物理不可克隆函数(PUF)、多数表决器、运算门阵列等三部分构成,其中仲裁器PUF电路用于提取ID,多数表决器起到提高输出稳定性的作用.最后在FPGA开发平台上证明了该电路的可行性.     

基于CPS的建筑环境数据级检测融合方法

针对建筑环境CPS数据级融合可靠性的问题,采用线性最小方差估计的方法对传统自适应加权融合算法进行改进,不仅减小了均方误差,而且使得融合结果可靠性更高。在数据融合前进行限幅处理,判断数据是否异常,对异常数据的加权因子进行配置处理,既提高了数据的筛选性,又保证了系统数据融合结果的可靠性。仿真实验表明了该方法的有效性。     

基于STM8S的室内甲醛检测系统设计

针对目前越来越严重的室内甲醛污染问题,设计了以STM8S为控制核心的便携式室内甲醛检测系统。该系统创造性地设计了一种基于减法器的硬件抗干扰电路,克服了以往甲醛电化学传感器检测设计电路中,采用温、湿敏电阻对传感器温、湿度系数进行补偿所造成的测量精度不足问题,并结合采样滤波算法和拉格朗日插值算法对采集的数据进行软优化。系统具有甲醛浓度阈值设定与超限报警功能,温度、湿度、万年历显示等辅助功能,真正实现了便携式与智能化的结合。实验结果证明,该系统在实际应用中具有较高的灵敏度、准确度、操作简单、性价比高等特色,还可推广应用于其他需要对甲醛浓度进行检测的场合。     

基于C8051f040单片机的光离子化气体浓度检测电路设计

对光离子化气体浓度的测量,本质上是对其产生的微电流的测量。为此以C8051f040单片机为核心器件,采用内部ADC、信号采集单元设计一种测量系统,可以对0~200×10-6量程范围内的待测气体浓度实时检测并用数码管显示。该系统通过金属屏蔽信号采集单元和在软件编程中采用过采样、数字滤波相结合的方法来提高系统的信噪比。在计算机自动配气系统中测试了二甲醚的气体浓度,误差范围≤0.07×10-6,响应速度快、工作可靠、可作为实际应用。     

FPGA在边缘检测中的应用

主要探讨FPGA在边缘检测中的运用,分析两种不同边缘检测算子对图像处理的效果。由于FPGA算法硬件处理速度快、可编程、可重配置等特性,使其在图像处理方面占有很大的优势。为此文章提出了运用FPGA实现边缘检测的方法,并且根据FPGA的并行流水线性,对Sobel、Prewitt边缘检测算子分别进行了FPGA设计与实现以及仿真,并且对两种边缘检测算子对图像处理的效果进行了比较。通过仿真分析得出,Sobel和Prewitt边缘检测算子都有平滑噪声的作用,Sobel边缘检测算子可以提供较为准确的边缘方向信息,Prewitt边缘检测算子,其边缘性较Sobel边缘检测算子完整,但它们的边缘定位精度有待提高,仿真中通过改变程序中的阈值可以得到不同的处理效果,这也是利用FPGA的优点,方便容易、速度也得到了提高,并且可编程、可重配置,使得FPGA在数字图像处理方面显得非常优越。     

改进自适应中值滤波算法研究

重点介绍了自适应中值滤波算法以及两种改进的自适应中值滤波算法.针对这3种滤波算法,对含有不同密度椒盐噪声的图像进行去噪实验.结果表明:改进算法去噪效果明显、能有效保护图像细节,PSNR保持在25 dB以上;改进算法在高密度噪声时也能得到细节较为清晰的图像,PSNR比改进前的提高17 dB以上.     

结合局域均值分解的多尺度中值滤波

针对中值滤波性能受滤波窗口长度影响的问题,提出了一种结合局域均值分解(Local Mean Decomposition,LMD)的多尺度中值滤波方法,并对其在遥测信号脉冲噪声抑制中的应用进行了分析.利用LMD将待分析信号分解为不同尺度的乘积函数(Product Function,简称PF),按PF的阶次设定中值滤波窗口长度对PF分别进行中值滤波,用滤波后PF重构获的脉冲噪声抑制后信号.这一方法在抑制脉冲噪声干扰的同时,可最大程度保护信号的细节信息不受损失.仿真信号和实测信号处理证明了方法的有效性.     

基于形态学和Otsu的固体火箭发动机CT缺陷三维分割

为了能够准确判别固体火箭发动机内部缺陷的性质和可能对发动机造成的危害,需要从三维空间的角度来观察分析.在传统的缺陷分析中,主要是通过观察CT的二维切片序列图像以及对二维图像的主观分析去发现缺陷体.为了对缺陷体进行更为准确、立体地分析,提出对固体火箭发动机工业CT三维体数据进行处理.首先,通过结合形态学和Otsu阈值分割方法对缺陷进行分割和提取;然后,重构出缺陷体三维体数据;最后,对体数据进行三维可视化显示.实验结果表明,该方法能有效、准确地分割和提取固体火箭发动机三维CT图像缺陷,具有较强的鲁棒性.     

雷达光电测速无偏转换误差分析及数据融合

为改善雷达光电跟踪系统目标运动参数估计性能,提出了一种考虑测速无偏转换的数据融合算法。基于雷达多普勒径向速度量测与光电跟踪系统角速度信息,推导了测速信息在笛卡尔坐标系下的无偏转换量测,分析了转换后量测噪声的统计特性,给出了基于解耦序贯更新滤波的数据融合算法。仿真表明,本文方法改善了目标运动参数估计精度,提高了速度分量估计误差收敛速度,研究结果亦可为航迹起始、目标威胁度初判提供参考。     

Shape‐Shifting 3D Protein Microstructures with Programmable Directionality via Quantitative Nanoscale Stiffness Modulation

The ability to shape‐shift in response to a stimulus increases an organism's survivability in nature. Similarly, man‐made dynamic and responsive “smart” microtechnology is crucial for the advancement of human technology. Here, 10–30 μm shape‐changing 3D BSA protein hydrogel microstructures are fabricated with dynamic, quantitative, directional, and angle‐resolved bending via two‐photon photolithography. The controlled directional responsiveness is achieved by spatially controlling the cross‐linking density of BSA at a nanometer lengthscale. Atomic force microscopy measurements of Young's moduli of structures indicate that increasing the laser writing distance at the z‐axis from 100–500 nm decreases the modulus of the structure. Hence, through nanoscale modulation of the laser writing z‐layer distance at the nanoscale, control over the cross‐linking density is possible, allowing for the swelling extent of the microstructures to be quantified and controlled with high precision. This method of segmented moduli is applied within a single microstructure for the design of shape‐shifting microstructures that exhibit stimulus‐induced chirality, as well as for the fabrication of a free‐standing 3D microtrap which is able to open and close in response to a pH change.