基于FPGA的IRIG-B编解码设计与实现

随着系统间时间同步要求的提高,IRIG-B码被越来越多的应用于系统间的时统模块中;针对传统的单片机及专用芯片实现方法已经不能满足产品的可靠性和可移植性的问题,对基于FPGA的IRIG-B编解码设计和实现方法进行了研究;提出了一种将BCD码和二进制码之间相互转换的迭代算法;结合FPGA设计方法对IRIG-B编码和解码方法进行了研究;通过对实验方法进行仿真,结果表明该方法能够正确有效的对时间信息进行IRIG-B格式的解码和编码,并且FPGA内部的实现形式可以大大减少外部芯片及电路的使用,从而大幅提升产品的可靠性和可移植性。     

基于Arduino的便携式IRIG-B(DC)信号监视系统的设计与实现

为了提高对时间统一系统IRIG-B码信号的监测效率,需要一套自动监测系统;本文结合某型号时间统一系统,针对该时统设备输出的通用IRIG-B(DC)格式时间码,介绍了一种基于Arduino的便携式IRIG-B(DC)信号监视系统的设计过程,给出了以开放源代码硬件项目平台Arduino为核心构建的“输入控制+逻辑处理+数据处理+数据交互+数据存储+网络传输+实时显示”的系统硬件设计结构;利用Arduino内高度集成的AVR二次编译封装库,将复杂的逻辑控制和数据处理等底层的指令封装成简单实用的函数调用,完成了整个系统的任务调度和管理,实现了对时间统一系统IRIG-B(DC)信号的波形采集、数据分析、时间解调、状态监视、实时显示以及数据存储等功能;测试结果表明,系统设计简洁,工作稳定可靠,设计指标满足功能需求。     

基于Arduino的便携式IRIG-B(DC)信号监视系统的设计

介绍了一种基于Arduino的便携式IRIG-B(DC)信号监视系统的设计过程。给出了以开放源代码硬件项目平台Arduino为核心构建的“输入控制 逻辑处理 数据处理 数据交互 数据存储 网络传输 实时显示”的系统硬件设计结构。利用Arduino内高度集成的AVR二次编译封装库,将复杂的逻辑控制和数据处理等底层的指令封装成简单实用的函数调用,完成了整个系统的任务调度和管理,实现了对时间统一系统IRIG-B(DC)信号的波形采集、数据分析、时间解调、状态监视、实时显示以及数据存储等功能。测试表明,系统设计简洁,工作稳定可靠,满足功能需求。     

基于六光子量子避错码的量子密钥分发方案

量子信道中不可避免存在的噪声将扭曲被传输的信息,对通信造成危害。目前克服量子信道噪声的较好方案是量子避错码（QEAC）。将量子避错码思想用于量子密钥分发,能有效克服信道中的噪声,且无需复杂的系统。用六光子构造了量子避错码,提出了一种丛于六光子避错码的量子密钥分发（QDK）方案。以提高量子密钥分发的量子比特效率和安全性为前提,对六光子避错码的所有可能态进行组合,得到一种六光子避错码的最优组合方法,可将两比特信息编码在一个态中,根据测肇结果和分组信息进行解码,得到正确信息的平均概率为7／16。与最近的基于四光子避错码的克服量子信道噪声的量子密钥分发方案相比,该方案的量子比特效率提高了16．67％,密钥分发安全性足它的3．5倍。     

注入半导体激光器混沌调制性能与内部相位键控编码方法研究

研究注入半导体激光混沌调制解调及其性能特性，提出外部光注入半导体激光器混沌内部相位编码方法. 小信号调制分析了系统混沌调制响应函数和解调响应函数以及解调因子，系统的调制解调响应函数以及解调因子在60MHz有一个峰值，系统在高频调制时，响应函数和解调因子明显下降. 理论推导出混沌调制解调方程，给出了小信号调制时的信息信号的解，数值分析出系统在低频有一个调制解调峰值，高频调制解调效果下降，但系统仍可以进行10⁹Hz频率调制解调. 数值模拟并证明了系统在较大的参数范围内都能实现同步，模拟了混沌调制速率200Mb/s和调制频率1.4GHz的保密通信应用. 还通过键控调制注入光的相位相移对激光混沌态进行了编码，通过同步与非同步进行混沌解码，数值模拟了具有调制速率10Mb/s的混沌相位键控编码通信应用. 关键词： 混沌 同步 激光器 相位     

一种新型的DPSK解调系统及性能研究

针对基于传统马赫-曾德尔干涉仪的差分相移键控（DPSK）解调系统对光源相干性的要求高、臂长差和码速失配容忍度低、容易受到振动和温度的影响等问题,提出了一种基于新型马赫-曾德尔干涉结构的DPSK解调系统,采用光信号两次经过马赫-曾德尔干涉结构、参考臂和干涉臂之间相对延时1 bit干涉的方式实现了DPSK信号的解调。通过仿真和实验相结合的方法验证了新型解调系统的原理正确性及其性能。在系统Q值大于7的情况下,新型解调系统臂长差和调制码速率之间的失配因子容忍区间达到了0.25～1.73,其中Q值下降小于3 dB的区间达到了0.79～1.09。最后通过DPSK调制与解调实验以及温度稳定性验证实验证明了：在采用宽带光源（臂长差大于光源相干长度）的条件下,新型解调系统能够实现DPSK信号解调,降低了对光源相干性的要求,并且在0～70℃的环境中系统Q值在10以上,证明了系统具有较好的温度稳定性。     

神经网络技术在激光脉冲解码领域的应用研究

为提高激光脉冲解码过程的准确性和识别效率,采用神经网络技术对激光脉冲编码解码进行了仿真研究.应用线性神经网络对有规律的编码,如周期型编码和等差型编码,进行了识别.仿真结果表明,对于PCM码,需要约2个周期的脉冲就可准确预测下一个脉冲到达的时间;对于等差型码,需要4个脉冲就可以达到精度要求.然后,应用概率神经网络对伪随机型编码的最小周期进行了识别.仿真结果表明,可以在信息量较少的情况下准确识别此类型编码的最小周期.     

基于状态估计的混沌直扩信号联合均衡与解调

针对混沌直接序列扩频信号(以下称混沌直扩信号)通过非理想信道,利用信道和混沌直扩信号的状态方程及其均衡和解调的关联性,提出一种基于状态估计的联合均衡与解调算法.算法采用多扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter,EKF)结构,一边对信道均衡,一边估计二进制信息码,二者互为因果,同时进行,不仅可以有效克服非理想信道所带来的多径信道畸变、加性噪声等对信号的影响,还可将掩藏在混沌直扩信号中的原始二进制信息码解调出来,比均衡和解调分离的做法更有效地利用信息,有更好的实时性.仿真结果表明,所提出的算法收敛速度快,能在信道特性未知情况下较好地抵御多径效应和噪声影响,实现了混沌直扩信号在非理想信道条件下的有效可靠传输. 关键词： 混沌直扩通信 非理想信道 联合均衡与解调算法 扩展卡尔曼滤波     

基于条纹级次编码与调制的结构光相位展开算法

利用相位级次的编码和调制方法将相位级次信息叠加到相移图像中,提出了一种直接利用相移图像进行相位解包裹的方法。在投影端,提出了一种邻接不重复德布鲁因序列,并用该序列对相位级次进行编码,然后将该周期级次编码序列调制、叠加到多步相移图像中。相应地,在解码阶段,从拍摄到的相移图像中同时解调、分解出包裹相位和周期级次编码序列,通过序列的匹配还原真实周期级次信息,并最终准确地解包裹出绝对相位。以四步相移法为例,本文方法相比传统的时间相位解包裹算法,投影图片从10张(64个相位周期)缩减到了4张,提高了测量效率。     

基于AD698的线性差动式位移传感器解码电路设计

线性差动式位移传感器(LVDT)由于其灵敏度高、线性度好、分辨率高、寿命长、可靠性高等优点,已广泛应用于机载测试系统中;为了设计出精度高,稳定性好,能够满足机载测试需求的LVDT传感器解码电路,分析了LVDT传感器磁芯位移与输出电压信号的关系,研究了AD698的内部解调原理,设计出了基于AD698的信号解码电路;该电路通过外围元器件产生传感器所需的激励信号,并对激励信号和传感器输出信号进行解调得到与传感器磁芯位移成正比的直流电压;最后通过实验验证该电路具有结构简单、稳定性高、精度高的优点,能够满足机载测试的要求,且该电路已经过高低温和振动试验,并成功应用于机载测试采集系统中。     

基于独热码有限状态机的斐索干涉解调相位补偿方法

针对相位调制型超弱光纤光栅水听器阵列解调过程中发生的相位翻转现象,提出了一种基于独热码编码的有限状态机相位补偿方法,用来在现场可编程逻辑门阵列中对翻转信号进行实时修正.将解调信号相位及其补偿条件设计在独热码编码的有限状态机中,通过状态机内部状态的即时转移,实现高时钟速率下光纤干涉系统解调信号的相位补偿.对多种相位补偿方式在功能仿真和实验测试中的功耗、占用资源及时序等进行对比分析,结果表明基于独热码状态机的相位补偿方法,不仅可以正确地解决相位翻转问题,保证信号的完整性,同时还可以增加信号解调动态范围,使系统的逻辑延迟降低6%,在水声光纤传感解调系统的高吞吐率和高时钟频率应用环境下具有一定优势.     

AFDX终端测试技术的研究与实现

AFDX(航空电子全双工切换以太网)作为大型客机和运输机上的主流机载通信网络,其应用越来越广泛,对AFDX网络及设备的测试需求也必将与日俱增;针对这一需求,提出了一种AFDX终端测试技术的实现方法;该方案使用大规模FPGA和高性能嵌入式处理器,实现了一个AFDX终端系统及终端测试功能;应用结果表明其较好地满足了航空电子网络数据传输的实时性和可靠性需求,并能对AFDX网络的功能和主要性能指标进行测试;该测试终端具备最大128个虚拟链路、1~128 ms带宽分配间隙,可进行协议解码分析、故障注入与检测、误码率测试以及IRIG-B时戳等测试功能。     

Linux下的PCIE同步时钟卡的设备驱动程序开发

为了给系统提供准确的同步时间,向各种自动化装置（如故障录波和数据采集等设备）提供高精度同步绝对时标,能够统一系统中各部分的时间基准,可以在系统发生故障后,为分析故障的情况及开关动作的先后次序提供有力的依据。因此设计了GPS 北斗双系统接收机制作而成的同步时钟源,可接收美国GPS（全球定位系统）卫星和我国北斗卫星发出的定位和时间信息。采用了当今计算机最新PCIE总线用来将计算机与时钟卡进行通讯,获取时间信息。介绍了Linux下PCIE同步时钟卡的驱动程序设计,简要分析了同步时钟卡的系统框架和工作原理,详细阐述了Linux下字符设备驱动开发流程,最后完成了Linux下PCIE设备驱动程序的开发和实现。通过实验验证了驱动程序的完备性和正确性,能够准确读取GPS或者是北斗系统接收机的时间信息。     

基于希尔伯特变换的干涉条纹相位解调新算法

提出了一种新的应用希尔伯特变换解调干涉条纹相位的算法,可以从单幅干涉条纹图中解调出全场相位分布.在实际应用中,常借助傅里叶变换实现希尔伯特变换算法,但是会忽略负频率成分,造成相位信息的丢失.对于相位分布非单调变化的干涉条纹,提出了一种判断函数,用来计算相位信息零频率点的分布.利用相位的零频率点分布构造了一个二元模板,使用该模板对本文提出的两次希尔伯特变换法产生的包裹相位图进行修正.对修正后的包裹相位图进行解包裹处理,可以得到连续的全场相位分布.对该方法用计算机模拟进行了验证.     

基于希尔伯特变换的干涉条纹相位解调新算法

提出了一种新的应用希尔伯特变换解调干涉条纹相位的算法,可以从单幅干涉条纹图中解调出全场相位分布.在实际应用中,常借助傅里叶变换实现希尔伯特变换算法,但是会忽略负频率成分,造成相位信息的丢失.对于相位分布非单调变化的干涉条纹,提出了一种判断函数,用来计算相位信息零频率点的分布.利用相位的零频率点分布构造了一个二元模板,使用该模板对本文提出的两次希尔伯特变换法产生的包裹相位图进行修正.对修正后的包裹相位图进行解包裹处理,可以得到连续的全场相位分布.对该方法用计算机模拟进行了验证.     

嵌入式三维数字成像系统

提出一种基于数字信号处理器(DSP)的嵌入式三维数字成像系统设计方案。该方案的硬件平台由条纹投影模块、数据采集模块、条纹自动分析模块及储存器等其他辅助电路组成。条纹投影模块将DSP输出的正弦光栅条纹, 经视频编码后用DLP投射到物体表面; 数据采集模块通过CCD相机采集被物体表面三维信息调制后的变形条纹图, 并进行视频解码; 条纹自动分析模块中利用相移算法计算折叠相位, 再结合相位展开算法求绝对相位分布。系统软件采用多线程技术并行控制三个模块。在相位解调过程中以软件流水线为主综合运用了循环展开、数据预取和内联函数等多种方法优化解调程序。实验结果表明, 该系统可以高速、准确地实现三维轮廓测量,优化后相位展开程序速度是优化前的7倍。     

一种识别病毒和蠕虫的算法

对现有的恶意软件检测算法进行研究之后发现,某些检测算法只能检测一种恶意软件,并且部分传统的检测算法在检测恶意程序时漏检率偏高。针对目前现有的检测算法缺乏综合性检测能力的短板,在此文中提出了一种新的检测算法,该检测算法具有一定的综合检测能力。新算法的思路如下：第一步区分某种软件是恶意软件还是非恶意软件,如果是恶意软件则提取其特征码,然后使用决策树根据恶意软件的特征码对恶意软件进行识别和分类,如果存在特征码不能识别的恶意软件,那么再根据病毒和蠕虫的特征使用相似性计算算法对未知的恶意软件进行相似性计算,最后使用决策系统对相似性算法计算的结果进行决策,该恶意软件是病毒还是蠕虫。将相似性计算算法,决策树和决策系统在检测恶意软件算法中进行应用是本文的创新之处。     

采用单工循环编码解码的分布式光纤喇曼温度传感器

针对连续脉冲编码解码技术在分布式光纤喇曼温度传感器应用中出现被测光纤非线性峰值阀值光功率变低、编码过程较复杂等问题,提出了一种将光脉冲码均匀分布在整条被测光纤的单工循环编码解码技术和应用方案,并在27km单模系统中与传统单脉冲技术系统做了对比实验.结果表明:相比连续编码解码技术,单工循环编码解码技术不仅保持了编码解码技术相对于传统单脉冲技术的信噪比改善能力,而且有效地提高了光纤的非线性峰值阀值光功率.在编码时只需循环发送一组码,就可使系统的信噪比和测量距离获得极大的提高.采用211位循环编码解码技术的多模系统经16万次重复测量后,可在25km处获得±1.5℃的温度不确定度,空间分辨率为3m.     

基于声矢量传感器的水声通信技术研究

基于声矢量传感器声压和振速联合加权处理可以提高空间处理增益的原理,将声矢量传感器应用于相位调制的高速水声通信中,并结合自适应均衡算法,研究了相干解调和解码的方法。基于声矢量传感器声强处理可以抵消各向同性干扰、提高信噪比的原理,研究了在频率调制的水声通信系统中,利用声强解码代替声压解码的方法。理论分析、仿真研究和湖上试验结果表明:利用声矢量传感器相对于声压传感器来说,可以提高解码处理增益,进而提高了水声通信系统的作用距离、降低误码率。     

基于改进的条件生成对抗网络的可见光红外图像转换算法

针对当前基于条件生成对抗网络的红外图像生成算法中红外生成图像纹理细节信息差和结构信息差的问题，提出了一种基于改进的条件生成对抗网络的红外图像生成算法。首先，基于ConvNext改进了生成网络，在生成网络解码部分通过添加残差连接增强了解码部分对编码部分提取的图像深层特征的利用；其次，生成网络采用UNet网络架构，增强了对图像底层特征的利用；最后，对抗网络通过对生成图像特征的一阶统计量（均值）和二阶统计量（标准差）的损失计算，进一步改善了红外生成图像的灰度信息和纹理细节信息。与现有典型红外图像生成算法的对比实验结果表明，该方法能够生成质量更高的红外图像，在主观视觉描述和客观指标评价上都取得了更好表现。匹配应用实验表明，该算法在可见光图像与红外图像异源匹配任务中体现了较好的应用价值。