基于FPGA的高速二维DCT变换的研究与实现

空间科学实验中图像的分辨率不断提高、数据量越来越大,因此需要对图像数据进行星上压缩处理后再进行传输。FPGA具有低功耗、高性能的特点,已普遍应用在卫星的各种有效载荷上,因此可采用FPGA实现图像压缩。基于FPGA的图像压缩算法的核心是DCT变换,而DCT变换中需消耗大量的乘法资源。为了提高图像压缩的效率,同时减少对专用乘法器的依赖,本文就充分利用FPGA中的BRAM与LUT资源,使用改进型的分布式算法、流水结构和乒乓操作,在避免使用乘法器的同时,实现JPEG压缩算法中的DCT变换,具有良好的可移植性。经验证,该方法用于基于FPGA的JPEG图像压缩系统中,相比传统DCT快速算法运算速度显著提高。     

车载自组网中一种支持群签名认证的分布式密钥管理方案

群签名具备良好的匿名认证特性,满足车载自组网信息安全和隐私保护需求。但是,其作废开销较大,不适于在大规模网络环境中应用。为此,本文提出了一种支持群签名认证的分布式密钥管理方案DKM,将车载自组网的覆盖区域划分为若干子区域,车辆周期性地从所在子区域的群管理机构更新群密钥。这样,作废某个成员只需要在其拥有合法密钥的子区域内通告,而不是整个网络,有利于降低作废开销。同时,DKM中的密钥更新机制能够保证车辆的群密钥的私密性,从而避免了车辆与区域群管理机构的授权争议,保持了数字签名的不可否认性。性能分析表明DKM能够显著缩短作废列表长度,同时没有增加认证开销。     

计及多能需求的综合能源服务商优化运行策略研究

随着分布式发电技术的不断成熟及发展,未来综合能源服务将是整合不同类型分布式发电并满足用户不同用能需求的有效途径。提出了一种含有多种分布式发电资源同时考虑多用能需求的综合能源服务商优化运行策略模型。首先建立了含有风电、光伏、燃气轮机、电储能、电热泵、辅助锅炉等分布式资源及电、热用能需求的园区综合能源系统优化调度模型;其次计算优化运行后的能源利用效率;最后,分析对比了不同季节、实时电价及天然气价格变化对综合能源服务商运行策略及盈利的影响。仿真结果验证了模型的有效性,其中综合能源服务商的收益对天然气的价格变化更为敏感。     

基于提高弱电网新能源并网水平的逆变器功率-电压控制策略

传统功率-电流控制的并网逆变器存在谐波振荡等交互稳定性问题,限制了新能源的并网水平,尤其在弱交流电网中更为突出.为克服上述缺点,提出了一种新型功率-电压控制策略.首先在旋转dq坐标系下建立了逆变器输出阻抗的动态模型,包括主电路参数,锁相环(PLL)动态参数和调节器参数;然后基于波特图分析传统功率-电流控制策略下和本文所提功率-电压控制策略下逆变器输出阻抗的频率特性,证明了本文所提功率-电压控制策略稳定性,可以减小PLL带宽和输出功率的影响,从而提高弱电网中逆变器的额定功率注入功率,最后仿真和实验结果验证了所提出控制策略的有效性.     

不同配置模式下分布式光伏发电并网接纳仿真

针对分布式光伏发电的间歇性、不确定性特点,解决其并网接入给配电网带来的难题,提出不同配置模式下分布式光伏发电并网接纳计算方法,通过构建分布式光伏发电接纳容量计算模型,以最大光伏电站接入总量为优化目标,以旋转备用容量、常规机组爬坡速率、网络传输等为约束条件,分析电网侧、分布式发电侧两种配置模式下储能参与电网电压调节的能力,展开分布式光伏发电并网接纳计算.仿真计算分析结果表明:天气状况可干扰分布式光伏出力情况,日间输出功率差异显著;储能配置在电网侧模式比储能配置在分布式发电侧模式的配电网分布式光伏发电接纳效果提升30％左右.     

含高渗透率光伏的配电网就地-分布式电压控制

随着配电网中分布式光伏渗透率的逐步提高,发电功率和负荷需求不平衡导致的电压越限问题日益突出.为充分调用可控资源进行调压,同时降低系统的通信量和计算量,文中基于配电网节点的近似电压灵敏度,结合就地控制和分布式控制的特点,提出一种含高渗透率光伏的配电网电压控制策略.该策略利用本地量测数据和分布式通信信息,通过各关键节点的无功协调控制和有功优化调度,实现系统电压的经济快速控制.仿真结果表明,所提策略具有良好的电压控制效果和经济性,能够降低系统的运行成本.     

基于K-距离拓扑的分布式数据存储方法

针对分布式数据存储算法通常需要较长的等待时间、且对海量数据加密时严重浪费计算资源和时间的问题,提出了一种基于K-距离拓扑的分布式数据存储方法.通过寻找K-距离拓扑子图来实现数据的安全放置,优先选择存取速度更快的节点和自身保护能力强的节点实现总体性能的提升.在Internet 2拓扑图与随机拓扑图下的仿真测试结果表明,所提出的方法能在满足安全距离约束的条件下选择到最优的数据存储节点,从而减小数据存取时间.     

哈夫曼树的异构部分重复码构造

针对分布式存储系统中数据被访问频率的不同,提出一种基于哈夫曼树的可变重复度的异构部分重复(HVFR)码,将不同访问频率的数据块作为哈夫曼树带有确定权值的叶子节点,构造哈夫曼树并确定数据块的重复度,利用成对平衡设计构造异构部分的重复码,能够提高热数据的并行访问速度和系统存储效率. 性能分析和实验结果表明,与里所码以及简单再生码相比,HVFR码可以显著减少故障节点的修复时间及修复局部性,提高热数据的并行访问速度,达到负载均衡,且计算复杂度低.     

多轮混合动力驱动无人驾驶框架车整车控制器开发

针对多轮分布式混合动力驱动无人驾驶框架车(MHUFV)的功能特点,开发整车控制系统,包括基于双动力源协调的高压上下电管理,考虑多控制节点复杂系统的故障诊断与容错控制,以及双输入模式驾驶员指令判定、防滑控制、模式切换和能量分配控制算法的设计.在此基础上,构建MHUFV软件架构,利用快速控制原型(RCP)技术平台,开发整车控制器,并对整车基本性能进行实车测试.结果表明,开发的整车控制器能够满足实车设计需求,在满载极限车速15 km/h时各关键状态量测试结果合理,且在同一运行工况下相比于传统柴油车节油效果达到38％,可以满足当前框架车行业的开发需求.     

多微网最优潮流功率调度及协同优化控制策略

针对多微网运行中存在的一些问题,提出了多微网功率调度及优化控制策略。在该方法下,多微网被分为微网控制部分和最优潮流能量调度部分。其中,微电网控制部分包括功率优化模块以及控制模块。在功率优化模块中,提出了动态有功参考值这一概念,利用稀疏通信网络与相邻单元协作,使用一致性算法执行本地计算以求得分布式电源（distributed generator, DG）等成本微增率,获得动态有功参考值,DG输出有功则对动态有功参考值进行跟随,使发电成本最小化,同时消除频率偏差,所以此方法无需对频率进行额外的控制。除此之外,控制模块中加入了电压控制器,针对电压不一致问题,加入补偿因子,维持电压在额定值,保证电能质量。最优潮流负责子微网之间的功率调度,当子微网的容量不足时可进行功率互济。最后在MATLAB/SIMULINK中建立交流多微网,仿真结果表明,所提方法有效地提高了系统的经济性和稳定性。