嵌入式通用图形加速芯片的研究与设计

研究并设计实现了一种嵌入式通用图形加速芯片。该芯片将图形图像的显示功能完全用硬件逻辑电路实现,把嵌入式微处理器从繁重的图形图像显示处理任务中解放出来,不但提高了图形图像的处理速度,而且改善了系统响应速度和实时性。另外,芯片具有通用的数据、地址和控制总线,能与各种不同的嵌入式微处理器通信,并能作为微处理器寻址空间的一部分而被直接访问,因而具有很强的通用性。详细分析了该图形加速芯片的总体结构设计和各模块的功能,并在FPGA板上成功的实现图形图像的显示,达到了预定的设计目标。     

SNMP与基站OMS系统的融合设计研究

论文主要研究了基站操作维护子系统运用了标准OMS后与私有消息适配的设计，从而使应用层可以不需对SNM P做出改变即可使系统兼容SNM P。系统首先分析了SNM P协议与原有基站系统的兼容性问题，然后通过示例介绍了SNM P模块和原有基站处理模式的兼容应用，举例演示了应用SNM P的消息操作处理流程，最后分析了SNM P与基站OM S相融合的意义和前景。     

Unified multi-domain modelling and simulation of space robot for capturing a moving target

Space robotic systems are expected to play an increasingly important role in the future on-orbit service. The applications include repairing, refueling or de-orbiting of a satellite, or removal of the space debris. The dynamical performances of space robotic system result from the multi-physics interactions between mechanical, electrical, electronic, control, etc. In this paper, we developed a unified multi-domain modelling and simulation system. The system is composed of the following modules: the path planner, joint controllers, motor and its driver, gearing mechanism of the space manipulators, the Guidance, Navigation, and Control (GNC) system, the actuators of the base, and the orbital environment, orbital dynamic and the multi-body dynamic of the whole system, etc. Based on this system, the operation during different stages, including far range rendezvous, close range rendezvous (is usually divided into two sub-phases: closing and final approach) and target capturing can be studied from the view of multi-physics domains. The key algorithms, such as pose (position and attitude) measurement, GNC of the base, path planning and control of the space manipulator, and so on, can be validated using the system. As examples, the capturing processes of a moving target under free-floating and attitude-controlled modes are simulated and the simulation results are given.     

基于Ad Hoc网络的医院智能安防控制系统设计

传统的控制系统应用于医院安防时运维成本过高,抗干扰能力差。为了解决此问题,基于Ad Hoc网络研究了一种新的医院智能安防控制系统,对系统的硬件和软件进行设计,主要设计了主控模块、图像采集处理模块、报警模块、GPRS模块;软件部分分为系统初始化、图像传输、系统报警及实施控制四步。与传统系统进行实验对比,由实验结果可知,所设计的系统运维成本低,抗干扰能力强,具有很好的控制能力。     

求解卫星舱布局问题的蚁群劳动分工优化算法

卫星舱布局是卫星总体设计的重要组成部分,其研究的是仪器设备在卫星舱内的最佳摆放方式.从空间的角度出发,卫星舱布局的一个设计方案就是不同的仪器设备在容器内占据着不同的空间,当仪器设备所占空间发生变化时,就会形成新的设计方案.因此,卫星舱布局可以看成是将容器空间合理地分配给仪器设备(分配特性),并达到某种最优指标(优化特性).在借鉴蚁群劳动分工任务分配实现卫星舱布局空间分配的基础上,进一步融合卫星舱布局的优化特性,提出一种蚁群劳动分工优化算法.在具体的实现过程中,为基本蚁群劳动分工算法设计启发式占位动作、自适应环境刺激和个性化响应阈值,同时引入禁忌搜索、跳坑策略和接收准则等优化技术,对16个代表性算例的计算结果表明,所提出算法是求解卫星舱布局的有效算法.     

基于ARM9的CMOS图像采集系统的设计与实现

采用32位ARM微处理器、CMOS图像传感器和CPLD为核心器件,设计实现面向机器视觉领域的CMOS图像采集系统,主要功能模块有SDRAM存储单元、图像采集单元、以太网传输模块、UART串口通信模块、Flash模块、电源模块等;与传统的"图像采集卡-PC-终端控制设备"模式的机器视觉系统相比,具有体积小、成本低、功耗低、实时性强、设计灵活等优点。实验测试结果表明,该图像采集系统硬件平台方案设计合理、可行,具有实际参考价值。该系统可应用于视频图像监控、图像自动检测、医疗及军事检测等场所,具有良好的应用前景。     

河南省CMACAST数据处理系统研究

“9210”工程建成后,河南省气象信息中心通过DVBS卫星数据接收系统接收各种气象原始资料,由MICAPS处理程序处理为各类气象资料供气象台预报员调阅使用。伴随着现代生活水平的提高以及气象事业的迅速发展,公众对气象预报产品的时效和精细化都提出了更高的要求。因此气象台预报员对预报所需要的资料也提出了更高的要求。河南省信息中心将通过DVBS卫星数据系统接收到的原始资料进行处理已经不能满足预报员的需求。河南省气象信息中心通过CMACAST卫星数据广播系统接收各种气象资料,每天接收到的资料有三十八类,多达100多G。海量的气象资料需要高性能的处理系统将其处理为气象产品,供预报员调阅。CMACAST数据处理系统将接收到的气象资料推入队列中依次进行处理为MICAPS资料,供气象台预报员调阅。CMACAST数据处理系统由5个功能模块组成,分别为服务器环境配置模块,数据处理模块,数据监控模块,数据备份模块,数据还原模块。这些模块为维护人员监控各类资料的处理情况和维护CMACAST数据处理系统提供了重要的技术支持,降低了维护的难度和复杂度。采用XML作为数据接口文件,使CMA-CAST数据处理系统具有较强的可扩展性。目前CMACAST数据处理系统已经成为为气象台提供资料服务的重要平台。     

A semi-Markov model with Bayesian belief network based human error probability for availability assessment of downhole optical monitoring systems

Compelled by increasing oil prices, a research effort is underway for designing and implementing intelligent oil fields in Brazil, with a first pilot directed towards mature wells in the Northeast. One of the major benefits of this technology is the anticipation of oil production volumes and an improved reservoir management and control. Given the considerable steep investment on the new technology, availability is a key attribute: higher availability means higher production volumes. An important part of this effort is the development of pressure–temperature optical monitoring systems (OMS) and their availability assessment. Availability analysis of an OMS impose some complexities, where the most relevant aspects are: (i) the system is under a deteriorating process; (ii) the available time to complete the maintenance; and (iii) human error probability (HEP) during maintenance that is influenced by the available time and other factors (e.g., experience, fatigue) in returning an OMS to its normal operational condition. In this paper we present a first attempt to solve this problem. It is developed an availability assessment model in which the system dynamics is described via a continuous-time semi-Markovian process specified in terms of probabilities. This model is integrated with a Bayesian belief network characterizing the cause-effect relationships among factors influencing the repairman error probability during maintenance. The model is applied to a real case concerning mature oil wells.     

基于软总线的卫星跟踪控制系统设计与实现

卫星跟踪控制是卫星通信技术中的一项重要技术;设计了一种基于软总线机制的卫星跟踪控制系统,给出了关键的设计方案;硬件平台方面处理芯片采用FPGA+ARM的ZYNQ处理平台,保障系统中处理资源和接口扩展的需求;软件方面通过构建软总线的数据管理机制和通信代理机制,解决传统系统中耦合度高及触发条件难以精准把控等问题,使跟踪系统软件架构清晰明朗,各功能模块接口高效、便捷、易扩展;跟踪流程设计中,优化了跟踪角度调节处理时机,使跟踪算法和外设控制得以并行处理,充分利用处理资源,最终搭建测试环境验证了系统能力;结果表明,该设计有效可靠,其中软总线机制还可应用于其他外部设备复杂的环境,具有较高的应用及推广价值。     

基于FPGA的小型微光视频图像增强处理系统

为微光视频图像的实时增强设计了一套可应用于空间狭小环境中的小型化处理系统。以FPGA为系统核心,并使用CPLD对系统进行配置,简化了系统设计,使处理系统硬件更加紧凑,运行更加可靠;还给出了系统主要功能模块的实现方法。在微光视频图像系统中应用,使图像增强效果明显。     

基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统设计

灾害性气象的频发不仅给人们的生活带来了极大的影响,而且还危及生态环境的稳定。为减小实测气象数据与真实数据样本之间误差,实现对灾害性气象观测数据的准确监测,设计基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统。设置温湿度传感器及防辐射罩,按照数据信息传输网络布局形式,将风速风向传感器、雨量传感器、太阳能控制器接入既定模块单元之中,完成监测系统的硬件设计。利用多源卫星遥感技术,定义多源影像空间,通过分解数字卫星图像的方式,确定监测极值点所处位置,并计算相似性度量指标的具体数值,完成基于多源卫星遥感的灾害性气象图像配准处理。根据上位机组网模型,完善WINSOCK控件的连接形式,实现监测系统的执行程序编制,联合相关传感器元件,完成基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统设计。实验结果表明,多源卫星遥感技术设计系统的湿度测量曲线、气压测量曲线、风速测量曲线与真实气象数据样本之间的误差值均未超过2%,能够准确监测灾害性气象观测数据。     

基于LabWindows/CVI的数据处理系统设计

随着武器装备维修性要求的提高,武器装备的数据处理系统显得越来越重要.为了增强数据处理能力,提高处理速度,将LabWindows/CVI软件开发平台和ARM微处理器数据采集系统相结合,设计了嵌入式测试数据处理系统.通过巴特沃斯滤波、快速傅里叶变换(FFT,fast Fourier transform)等数据处理功能,得到...     

俄罗斯高分辨卫星影像及应用

高空间分辨率卫星影像由军用转向民用使遥感应用出现了崭新的局面,特别在城市地理信息系统,市政管理,物流运输,环境监测等方面有着极好的应用效果,简要介绍了俄罗斯高分辨率卫星影像产品和处理软件的功能以及在各领域的应用实例。     

现场总线上位机软件的设计

本文利用面向对象的程序设计方法OOP，在Windows2000系统环境下对基于单片机的集散控制系统的软件组态问题进行了研究，设计了一套基于现场总线的上位机软件。该软件由串口（RS232）信、USB接口、PCI总线、并口及数据处理等5个软件模块组成，主要用来实现测试接口以及数据处理的通用化、测试模块的集成化，它能够顺利连接到各个接口及设备，完成PC机的系统测试。     

基于无线图像传输的智能侦察系统研究

针对环境恶劣、空间狭小等人不宜进去的地方,以及在化工、火灾、排雷等存在危险的地区,开发一种代替工作人员的无线图像智能传输侦察系统。首先,利用侦察模块采集到现场的图像信息,通过无线形式将图像传送到手持控制终端进行显示。其次,手持终端搭载的控制器通过三维加速度倾角传感器和无线模块,进行重力感应遥控侦察设备的运动方向。再次,利用超声波模块进行避障处理和光电开关传感器模块进行防掉入悬崖之中;最后,利用无线图像传输模块nRF24L01,设计了两种无线数据传输方案,成功解决了无线传输数据丢包的问题。     

基于FPGA的小型星载非制冷红外成像系统设计与实现

根据内编队重力场卫星红外成像工作环境的温度要求,选取了非制冷长波红外焦平面阵列探测器——UL03162,并在此基础上进行了系统的软硬件设计。硬件电路采用了模拟电路和数字电路分离设计方案,以减小电路噪声对红外图像的影响。在系统实现上,以内嵌MircoBlaze微处理器FPGA为主处理器,通过编程实现了图像数据的获取、处理和输出以及整个系统各模块的综合管理,提高了系统的集成度和稳定性。     

基于卫星遥感数据的恶劣气象监测预警系统设计

针对传统恶劣气象监测预警系统的检测准确率低、预警时效性较差的问题,提出基于卫星遥感数据的恶劣气象监测预警系统。利用GDAL软件自带的读写功能,处理已读取的遥感影像基本信息,再根据辐射定标与亮温计算数值,完成卫星遥感影像的预处理模块设计。连接插件模块的逻辑结构,利用待集成的平台插件,控制下级遥感信息显示与预警模块,实现恶劣气象监测预警系统的设计与应用。按照系统多线程的同步与通信关系,完成遥感数据的云识别处理,实现卫星遥感程序与恶劣气象监测预警模块之间的实时交互。选取风向指标作为实验对象,分析对比实验数据可知,在不同风向条件下,卫星遥感型监测系统所检测出的风向指标均呈现显著性状态,能够及时响应系统主机的预警指令。     

基于主动视觉和超声的机器人目标跟踪系统

运动目标跟踪技术是未知环境下移动机器人研究领域的一个重要研究方向。该文提出了一种基于主动视觉和超声信息的移动机器人运动目标跟踪设计方法,利用一台SONY EV-D31彩色摄像机、自主研制的摄像机控制模块、图像采集与处理单元等构建了主动视觉系统。移动机器人采用了基于行为的分布式控制体系结构,利用主动视觉锁定运动目标,通过超声系统感知外部环境信息,能在未知的、动态的、非结构化复杂环境中可靠地跟踪运动目标。实验表明机器人具有较高的鲁棒性,运动目标跟踪系统运行可靠。     

基于流式计算的空间科学卫星数据实时处理

针对空间科学卫星探测数据的实时处理要求越来越高的问题,提出一种基于流计算框架的空间科学卫星数据实时处理方法。首先,根据空间科学卫星数据处理特点对数据流进行抽象分析;然后,对各处理单元的输入输出数据结构进行重新定义;最后,基于流计算框架Storm设计数据流处理并行结构,以适应大规模数据并行处理和分布式计算的要求。对应用该方法开发的空间科学卫星数据处理系统进行测试分析,测试结果显示,在相同条件下数据处理时间比原有系统缩短了一半;数据局部性策略比轮询策略具有更高的吞吐率,数据元组吞吐率平均提高29%。可见采用流式计算框架能够大幅缩短数据处理延迟,提高空间科学卫星数据处理系统的实时性。     

基于北斗卫星的森林火灾监控终端设计

针对传统森林火灾监控方式存在的受地形限制,导致火灾发现不及时和定位难的缺陷,设计了基于北斗卫星的森林火灾监控系统,实现了火灾智能识别和预警,并且可以对火源、火场进行快速定位和信息通报;终端包括烟采集处理模块、图像采集模块、DSP处理模块、ARM主控模块和北斗卫星通信模块五部分,从烟和火焰两个方面对森林实时进行监控,分别采用离子烟雾传感器和DSP火焰识别混合算法,提取火焰图像差值和火焰图像边界参数的方法,提高了识别的准确率;试验证明,系统具有结构简单、使用方便和识别智能化的特点。