声纳实时信号处理机的ADSP21020实现

用ＡＤＳＰ２１０２０ 浮点数字信号处理器实现声纳数字信号处理机,使传统的声纳数字信号处理机大为简化,仅用３ 片ＡＤＳＰ２１０２ 芯片,再配上外围电路,即可实现对４８ 波束、３２ｋＨｚ 采样速率的输入信号进行处理,并输出至后置分机或显示控制台。研究结果表明,ＡＤＳＰ２１０ＸＸ系列ＤＳＰ芯片特别适合于多路数字信号处理。     

前视声纳波束形成算法的FPGA实现

前视声纳通道数目多、采样频率高,获取方位和距离信息的运算量大,对信号实时处理能力要求较高.为此,利用现场可编程门阵列(FPGA)内部运算单元以及并行分布式运算结构,对原始图像中的正交下变频和波束形成算法的FPGA实现进行研究.建立前视声纳信号模型,对核心算法进行理论推导,并介绍FPGA实现方案中的难点,给出资源占用情况.通过水池实验和湖上静态实验,验证该算法具有实时运算的正确性.     

基于前视声纳的AUV同时定位与地图构建

AUV要实现在未知环境中的自主导航,SLAM理论与方法是最有潜力的途径之一.本文采用前视声纳扫描水下环境,采用数字图像处理的方法对环境的声纳图像进行特征提取,并使用最邻近数据关联算法(NNF)实现数据关联,应用EKF SLAM进行水下机器人的姿态估计与环境中障碍物特征的地图构建.仿真结果表明,主动成像声纳可以成功地应用于AUV在未知环境中的自主导航;另外,通过对比点特征和线特征对AUV运行轨迹的影响,我们发现参照分布合理的点特征AUV能够更加精确地进行同时定位.     

基于多波束前视声纳的AUV实时避障方法研究

在未知海洋环境下的远程航海过程中,基于前视声纳的避障能力是AUV（自治式水下机器人）的一个基本要求．提出了一种基于多波束前视声纳的实时避障专家系统．介绍了声纳特性以及障碍物描述方法,给出了避障专家系统的结构,说明了避障专家系统的决策过程．结合当前任务执行信息设计了专家系统知识库,针对声纳图像设计并实现了一种可以给出避障和重规划指令的推理机．最后,通过湖试对AUV避障专家系统进行了验证．     

基于前视声纳的成像与多目标特征提取

针对水下目标图像的几何特性,提出了一种基于弦中点的改进Hough变换椭圆检测方法,实现了水下多目标的特征提取。单波束机械扫描前视声纳的图像数据为二维极坐标形式,采用波束内插方法和坐标变换方法生成图像,并对其进行图像预处理和轮廓跟踪,据此再进行多目标特征提取。通过水池实验结果表明,该方法对于水下多目标的特征描述更简明准确,为多目标识别与定位提供了有用信息。     

单波束前视声纳的信息提取方法研究

介绍了一种可用于小型水下机器人的前视声纳信息提取方法。利用该方法获取了声纳视域内目标的方位信息,这在小型水下机器人的自主目标跟踪和避碰方面具有很大的应用价值。该方法主要包括3个部分的内容:利用声纳数据生成声纳图像;对声纳图像进行预处理;从处理后的图像中提取目标的特征信息。针对图像中较大目标的边缘信息,提出了一种基于最小二乘法的分段曲线拟合的方法,并给出了基于实验室的水池中获得的实测数据的拟合结果,验证了该方法的有效性。     

机载雷达单脉冲前视成像算法

单脉冲技术通过比较单个脉冲多路回波信号的信息实现对目标角度位置的精确测量,广泛运用于跟踪雷达中。将其运用于成像中可以实现合成孔径雷达（SAR）,多普勒波束锐化（DBS）等技术难以实现的前视成像,针对这一点,提出了一种单脉冲前视成像算法。实测数据处理结果表明,这种方法与实波束成像相比,可以显著改善图像质量,具有很高的实用价值。     

基元扰动对三维前视声纳测向性能的影响分析

提出了多层圆弧阵三维前视声纳的几何设计,利用圆弧波束形成和旋转不变子空间算法,分析了基元幅相扰动下声纳的方位估计性能.首先建立了多层圆弧阵三维前视声纳的阵列结构模型,利用远场阵列模型和海底混响扰动叠加定理,依次推导了基元幅相扰动下,水平向圆弧波束输出和垂直向波束内方位估计结果的理论表达式,并得到了垂直方位估计误差的理论...     

成像声纳动态聚焦算法研究与FPGA实现

针对多波束成像声纳实时获取水下目标精细二维声图像的要求,提出了一种可动态聚焦的波束形成算法及其FP-GA实现.通过对波束通带、过渡带、阻带范围的动态调整,显控终端利用凸优化的方法实时计算出最优的加权系数并通过千兆网络下发至声纳湿端设备,在Xilinx公司的VIRTEX-6 VLX550T FPGA上实现可动态聚焦的波束形成算法,并将波束数据上传至干端PC进行成像显示.本文设计的方案在已有目标定位的基础上,实现了精细成像.     

基于前视声纳信息的AUV局部路径规划研究

针对水下环境的不确定性,建立了前视声纳的视域模型。主要采用强化学习的方法对自治水下机器人(AUV)进行控制和决策,综合Q学习算法、BP神经网络法、人工势场法对AUV进行局部路径规划。在AUV与环境的试错交互中,借助于来自成功与失败经验的奖励和惩罚值,不断改进水下机器人的自治能力。并设计了AUV局部路径规划器,实现AUV在不确定环境下的避障任务。半实物仿真证明了算法的可行性与可靠性。     

基于双立方插值的多波束前视声呐数据可视化算法

针对现有的前视声呐数据可视化算法存在的边缘模糊等问题,根据多波束前视声呐成像机理,提出一种将双立方插值应用到声呐数据可视化中的算法。确定插值点的16个邻近回波点,计算每个回波点的距离权值和角度权值,最终将16个回波点的加权像素值作为插值点对应的像素值。仿真数据与Gemini720i前视声呐现场数据可视化实验结果表明:较之现有的可视化算法,本算法具有更高的峰值信噪比和更好的边缘保持效果,能够更有效地提高可视化得到的图像质量。     

基于多核DSP的超声成像处理算法的并行实现

基于TI公司的多核DSP-TMS320C6678对黑白超声成像的中端(Mid-End)处理算法进行并行设计与实现。介绍了多核DSP编程实现算法所用到的关键技术:程序并行设计与第三代增强型直接内存存取(EDMA3),并重点分析了核间通信技术。根据算法的特点选用数据流模式对其进行了任务规划并分配到3个DSP核上执行,核间通信采用消息队列方案。实验结果证明了采用消息队列方案进行核间通信、实现多核并行的有效性。     

条形指纹的实时拼接算法与DSP实现

为实现实时的条形指纹图像拼接,首先分析了条形指纹图像的特点和拼接过程,在基于灰度值的两步相关方法的基础上,根据DSP的特点加速了相关运算,并针对指纹图像的特点和拼接过程优化了算法的参数。基于DSP的拼接实验结果和运算量分析表明该方法的实用性,也对实现中的问题作了讨论。     

基于DSP的单车道车流量实时监测算法

针对传统的车流量检测系统采用感应器设备硬件安装繁杂及通用车流量检测算法无法判别车辆行驶方向的问题,提出一种基于数字信号处理器（DSP）的单车道车流量实时监测算法,并应用于停车场。首先,在虚拟检测带上使用背景差分法完成车辆检测,并对均值法背景建模进行改进;其次,提出一种邻帧二值归类算法对车辆行驶方向进行判别;最后,在虚拟检测带上进行车流量计数并将车位情况实时显示于LED显示屏上。通过模拟实验验证了所提算法的可行性,并在实际测试实验中,得到邻帧二值归类算法方向判别的准确率为96.5%,车位监控算法准确率为92.2%。实验结果表明,该单车道车流量实时监测算法准确率较高,节省了检测系统设备,可以应用于单车道停车场进行车流量实时监测。     

基于定点DSP的MP3实时解码器的设计与实现

FD216是智原科技公司出品的一款结构与ADI公司的ADSP-2181相类似且指令集相兼容的高性价比16位定点DSP芯片。利用智原科技公司提供的开发工具包,可以方便地将C算法移植到FD216中。详细介绍了在FD216评估板上用嵌入式C语言和汇编语言混合编程的方法设计并实现基于定点DSP的MP3实时解码器的整个流程。     

基于A* OMP算法的压缩感知声纳成像

传统声纳成像系统所要采集的数据量巨大,给硬件设备以及数据的存储和传输带来很大的压力。压缩感知作为一种全新的采样理论,可以从很少的采样数据中以很大的概率重建原始信号。将压缩感知用于声纳成像,减少数据采集传输量。考虑到水下环境的复杂性,提出了A* OMP作为声纳成像算法,该算法使用A*搜索方法寻找最优原子,得到全局最优路径。实验结果表明,相比于传统OMP算法,所提算法有效地提高了声纳成像的质量。     

基于短时傅里叶变换的音频变速算法及其DSP实现

介绍了一种基于短时傅里叶变换的音频变速方法,并在DSP平台上对其进行优化,提高了运算速度.仿真测试结果表明,该方法可达到良好的音频变速效果.     

基于可编程图形硬件的实时阴影算法及实现

阴影在增强三维场景真实感方面起着非常重要的作用。随着计算机图形硬件的发展,利用可编程图形硬件加速并提高渲染效果已经成为主要发展趋势。基于当前可编程图形硬件技术,针对目前shadow maps算法存在的问题,提出了一种根据场景特征程序自动生成合适偏移量的实时的阴影生成算法,该算法很好的改善了阴影渲染效果,防止了走样。最后给出了算法基于GLSL着色语言的实现代码。     

基于DSPBuilder的双三次插值算法FPGA实现的研究

研究利用DSPBuilder来完成DSP算法在FPGA上实现的方法,与传统的DSP技术相比,FPGA在实现DSP功能上其并行设计的灵活性和高效性更具优势,研究的设计方法解决了在FPGA上通过编写硬件描述语言（HDL）实现DSP算法的设计难度大、开发周期长2个问题,在此以双三次插值算法为例,研究了这种方法的可行性。