导航基带处理器芯片的低功耗设计

提出了在独立式结构的基础上进行结构和算法优化的方法。采用软硬件结合的方法来实现卫星信号的捕获、跟踪以及导航计算。载波解调和C/A码解扩由ASIC硬件形式的基带信号处理器来完成,而在微处理器中运行的信号跟踪控制软件则调节基带信号处理器中的各种操作。微处理器对快速捕获模块和相关器多个通道进行流水线配置,协调利用相关器模块的多个通道,达到节省电路资源和降低功耗的目的。     

改进窄相关的短多径抑制方法

在全球定位系统(GPS)中,多径效应严重影响着定位精度。虽然已经提出很多抑制多径的方法,但它们对短多径均无效。为了抑制短多径,在传统窄相关器的基础上,提出额外增加一个相关器,用于对窄相关的短多径误差进行定量估计并实时修正。此相关器是一个独立的相关器并不参与码跟踪过程,因此这个多径误差估计过程不会影响跟踪过程,也不存在硬件上的改动,所以很容易实现。最后用Matlab对算法进行了仿真,验证了该算法对短多径有很好的抑制作用。     

伪码调相雷达高度表中多径信号抑制算法研究

多径误差是伪码调相雷达高度表中重要的误差源之一,为了提高系统的测距精度,建立了采用strobe相关器的伪码跟踪环数学模型,给出了其实现的结构框图;在考虑单路多径信号的基础上分析了多径信号的参数对伪码跟踪环的跟踪误差的影响,并在Matlab环境下对伪码跟踪环的跟踪性能进行了仿真;仿真结果表明在相同的多径参数条件下,strobe相关器可以有效地减小多径引起的跟踪误差,性能优于窄相关器,运算量较多径估计延迟锁定环要小,易于在硬件上实时实现,具有实际应用价值。     

基于SIMD结构的多标准LDPC译码器的VLSI实现

近年来,支持多标准的LDPC译码器已逐渐成为研究的热点.与传统译码器相比,所设计的LDPC译码器具有以下优点:1.实现了一个码率、码长可配置结构,进而可以支持多种标准;2.采用了一种改进型TPMP算法,使译码器的存储器容量大大减少,避免了因分块LDPC码的非规则性所造成的数据冲突问题;3.采用基于SIMD处理器的硬件结构,实现了硬件的高度规整性,易于芯片布局布线;4.设计了一个6级可配置流水线,可分时构造校验节点处理单元和变量节点处理单元,提高了硬件利用率和系统数据吞吐率.用这种架构实现了一个同时支持CMMB和DTMB两个标准的多标准LDPC译码器;芯片规模为75万门,时钟频率为220MHz,数据吞吐率为300Mbps.     

一种极低IO带宽需求的大维度矩阵链式矩阵乘法器设计

大维度矩阵乘法常采用子矩阵分块法实现,子矩阵的最大规模决定了整个矩阵乘法执行速度。针对经典脉动结构直接处理的矩阵规模受IO带宽限制严重的问题,提出了一种极低IO带宽需求的大维度矩阵链式乘法器结构,并完成了硬件设计实现与性能验证工作。主要工作如下:(1)优化了矩阵乘法的数据组织,实现输入矩阵规模与IO带宽无关,能够最大限度地利用器件内部逻辑和存储资源;(2)根据优化后数据组织形式设计了链式乘法器硬件,实现源数据计算和传输重叠操作;(3)增强乘法器对矩阵规模的适应性,所设计的链式乘法器可实时配置为多条独立链,并行多组运算;(4)在Xilinx C7V2000T FPGA芯片上完成不同种规模的链式乘法器硬件实现和性能测试工作,在该芯片上本文提出的链式乘法器最多支持800个运算单元,是经典脉动结构规模的8倍;在相同运算器个数下,本文提出的链式乘法器只使用经典脉动结构运算1/8的IO带宽即获得相等性能。     

多种群多策略的并行差分进化算法

为了更好地提高并行差分进化算法的求解精度和计算效率,实现适用于解决多种优化问题的鲁棒性算法,提出了一种多种群多策略的并行差分进化算法。该算法将种群划分为多个子种群,不同的子种群分别采用不同的差分进化策略。多个子种群各自独立进化,互不干扰,每隔一定代数才进行种群间的通信交流。通过利用多种群实现多种优化策略,并采用并行方式,使得算法可以采用不同的优化策略进行搜索,更加节省计算时间。数值实验结果表明,该算法在求解不同类型的优化问题时都具有良好的计算能力和效率。     

基于NIOSⅡ的实时互相关器的设计

互相关器是构成两相流相关流量测量系统的核心装置。文章介绍了互相关流量测量系统的工作原理和互相关算法以及一种基于NIOSⅡ嵌入式软核处理器的互相关器的设计,详细阐述了互相关器的总体结构、硬件和软件的设计。Matlab仿真实验验证了该相关器可实现随机噪声信号的互相关运算。与传统的互相关器相比,该相关器具有实时性好、硬件构成简单、可靠性高的特点,能够满足互相关流量在线测量的要求。     

GPU加速的二维地震波场模拟研究

采用交错网格有限差分方法模拟二维地震弹性/粘弹性波场要花费大量的计算时间,为此利用GPU并行处理特点和绘制管道,将计算区域划分为内部区域和PML边界处理区域,整个计算过程由顶点编程和片段编程处理,采用FBO技术实现差分迭代结果的纹理转换。实验结果表明,与CPU实现相比,GPU方法提高了模拟效率,并且随着网格规模的增加,其效率不断提升,可以实现大规模的高效模拟。     

时域有限差分算法的FPGA加速技术研究

针对各种嵌入式应用中对实时电磁场计算的需求,提出了一种新的时域有限差分法的硬件方法,采用FPGA作为硬件加速部件,加速电磁场时域有限差分算法(FDTD)的计算.采用滤波器技术重新改写时域有限差分法,将时域有限差分法的求解变成对应的硬件滤波器的设计问题,通过设计合适的滤波器完成时域有限差分的计算.实验结果表明,与时域有限差分算法的软件执行相比,硬件实现可以获得5倍左右的性能加速,能够充分发挥FPGA的计算性能.本研究能够进一步扩展时域有限差分算法的应用领域,尤其是扩展到以前因为计算性能无法应用的领域.     

自动测试系统并行测试软件技术研究

针对新一代自动测试系统的并行测试,首先论述在硬件结构设计时,以串行测试架构为基础,改进测试资源和硬件接口模式,以满足并行测试对硬件结构的需求;然后,重点研究在软件设计时采用多进程/多线程技术来实现并行测试,并提出了运用内存映射、消息传递、TCP/IP协议和DLL等多种技术解决多进程间的测试资源和数据共享问题;给出了相关应用实例,可用于指导并行自动测试系统的软件开发;在工程应用中,可根据实际需要,采用其中一种或多种技术的组合.     

Adams methods for the efficient solution of stochastic differential equations with additive noise

The application of Adams methods for the numerical solution of stochastic differential equations is considered. Especially we discuss the path-wise (strong) solutions of stochastic differential equations with additive noise and their numerical computation. The special structure of these problems suggests the application of Adams methods, which are used for deterministic differential equations very successfully. Applications to circuit simulation are presented.     

Using Fourier/Mellin-based correlators and their fractional versions in navigational tasks

The navigational tasks of computing time to impact and controlling movements in specific range are addressed here. We show how time to impact can be obtained via the Mellin-based correlator, and we introduce the concept of fractional based correlators. The fractional Fourier/Mellin based correlators can be used in detecting or controlling specific range of movements. Also, both the conventional and the fractional-based correlators can be easily implemented optically in lenses, thus providing correlation images directly at image acquisition time. Lenses are considered cost-effective and therefore, the optical correlators are optimal in both senses, speed and cost.     

基于改进Oustaloup滤波器的分数阶PID控制器简化设计

针对分数阶微积分算子的直接和间接近似化方法所表现出来的形式复杂、运算量大的问题,对Oustaloup滤波器的结构进行改进,对常规分数阶PID控制器进行了简化设计,并采用自适应遗传算法对控制器的参数进行整定.选取两种代表性分数阶系统,在模型处于两种典型状态下,对简化型分数阶PID控制器、常规分数阶PID控制器和整数阶PID控制器的控制性能进行仿真实验对比.结果表明,在控制器性能基本相同的情况下,通过该方法设计的简化型分数阶PID控制器性具有结构简单,耗时量小的优点,提高了工程可实现性.     

基于MatLab的海量数据处理方法

MatLab是MathWorks公司推出的一种科学计算软件,在使用MatLab进行数据处理过程中,常常会用到循环语句逐点处理数据,当数据量巨大时,经常会出现耗时长久的情况。将循环运算转换为矩阵运算,充分利用MatLab高效率的矩阵运算特点,可以缩短数据处理时间。通过一个算例分析了创建大容量矩阵的方法：如扩大内存空间、采用短字节数值数据类型等。算例运行结果表明,通过分配更多的内存空间进行大容量矩阵运算,可以显著缩短数据处理的时间,从而实现空间换时间的目的。     

一种基于时间差分算法的神经网络预测控制系统

为提高多步预测控制的计算效率，提出一种基于时间差分算法的Elman网络多步预测控制器的设计方法．用Elman网络对非线性系统输出值进行直接多步预估，并针对BP算法无法对网络权值的实时调整进行渐进计算的缺点，提出了将时间差分法和BP算法相结合的新的网络学习算法；为简化计算，采用单值预测控制算法对非线性系统进行滚动优化以实现对下一步控制量的优化计算．理论分析与仿真结果表明，该方法具有结构简单、运算量小、速度快的特点，可应用于实时快速系统，并且对系统参数的变化具有一定的自适应性．     

基于MILP寻找SM4算法的差分特征

基于混合整数线性规划(mixed integer linear programming, MILP)的自动化搜索方法被广泛用于搜索密码算法的差分特征,已形成一套完整的框架.该框架采用的基本原理是用线性不等式来刻画密码算法的各个操作,该框架适用于搜索采用4-bit S盒的密码算法的差分特征.对于采用8-bit S盒的密码算法,基于该框架的搜索模型计算量很大,以致无法高效地找到差分特征.SM4算法于2006年由中国政府发布,于2012年成为国家密码行业标准,于2016年成为国家标准的迭代分组密码算法,其分组状态为128 b,每轮包含4个8-bit的S盒.为了高效地搜索SM4算法的差分特征,研究了对8-bit S盒进行MILP建模的问题,对于采用8-bit S盒的密码算法,改进了搜索高概率差分特征的方法.对于19轮SM4算法,不仅找到了概率为2\\+\\{-124\\}的差分特征,而且找到了概率为2\\+\\{-124\\}的差分特征,这是目前基于MILP建模找到的SM4算法轮数最多、概率最高的差分特征.     

Using differential technlques to efficiently support transaction time

We present an architecture for query processing in the relational model extended with transaction time. The architecture integrates standard query optimization and computation techniques with new differential computation techniques. Differential computation computes a query incrementally or decrementally from the cahced and indexed results of previous computations. The use of differential computation techniques is essential in order to provide efficient processing of queries that access very large temporal relations. Alternative query plans are integrated into a state transition network, where the state space includes backlogs of base relations, cached results from previous computations, a cache index, and intermediate results; the transitions include standard relational algebra operators, operators for constructing differential files, operators for differential computation, and combined operators. A rule set is presented to prune away parts of state transition networks that are not promising, and dynamic programming techniques are used to identify the optimal plans from the remaining state transition networks. An extended logical access path serves as a structuring index on the cached results and contains, in addition, vital statistics for the query optimization process (including statistics about base relations, backlogs, and queries-previously computed and cached, previously computed, or just previously estimated).     

基于优先级的组合映射方法研究

在组合映射方法的基础上,提出一种依据领域和相似度计算优先级（名称、属性、实例、结构相似度计算）的映射方法,该方法根据不同领域由领域专家提供对应优先级,进而得到映射方法,并产生计算结果,在某种程度上大大减少映射的计算量和计算时间。     

一种短波数字接收机模拟前端设计方案

文章分析了短波数字接收机模拟前端的总体设计方案,包括前端各部分增益的分配与计算、AGC起控点与饱和点的选取以及整个前端噪声系数的计算,讨论了各部分模块的具体实现以及对器件选择的考虑,最后给出了本方案的实验数据。