激光等离子体物理实验数据格式研究

 鉴于现行激光等离子体物理实验数据属于无格式的原始数据，从数据分析的角度出发，在研究总结“星光”和“神光”实验数据的基础上，合理规划了激光等离子体物理实验数据文件格式，并据此重新编写了数据采集程序和数据格式转换程序。叙述了新格式数据文件的优点及应用。     

基于队列式缓存结构的视频图像存储算法

针对视频图像数据实时存储过程中普遍存在的丢帧问题,通过深入分析典型的存储算法,找出实时存储过程中视频图像数据丢失的原因：计算机在连续存储相同大小的文件时,存储速度在一定的范围内波动.本文采用队列式缓存结构有效地消除了存储速度波动所带来的影响,保证了在数据流速小于磁盘平均存储速度的前提下,高速视频图像数据的实时存储,解决了丢帧问题.实践验证了该算法的可行性与可靠性.     

CSRe肖特基谐振腔数据获取远控系统

中国科学院兰州近代物理研究所实验冷却储存环CSRe上的肖特基谐振腔的数据获取远控系统已搭建完成。该系统为核素质量与寿命测量平台的重要组成部分。其主要包含了两个构建在图形化界面上的数据获取控制程序和数据监测程序。该系统提供了多种功能,以快捷地辅助调整实验设置。系统充分利用了频谱仪及数据记录仪的自身功能,并借助独立触发系统与远程电源开关,补足了成品数据记录仪的硬件缺失,得以成功实现自动获取大数据量数据文件的设计目标。除满足了核素质量与寿命的测量需求之外,该系统也可用于其他以CSRe上肖特基谐振腔为测量设备的实验。     

基于复合抖动技术的三维轮廓数据压缩方法

三维扫描技术获取的三维轮廓数据体积较大,不便于三维数字博物馆数据的实时传输和显示。针对这个问题,提出了基于复合抖动技术的三维轮廓数据压缩方法。首先,利用虚拟结构光投影系统实现三维轮廓数据的图像存储。然后,对图像的不同通道使用不同的抖动技术进行处理,并将结果保存到8位灰度图中主要的3位或者3幅1位逻辑图中,实现三维轮廓数据的进一步压缩存储。实验表明,与提供的三维模型格式相比提出方法的数据压缩比高达75.9∶1,非常适合三维轮廓数据的实时传输、重建与显示。     

一种基于STM32的NAND flash的块分配框架设计

STM32对大容量数据文件存储与管理问题可通过NAND flash来解决。而NAND flash的高效管理需要文件系统参与。NAND flash有特殊的块读写及擦除机制,一般的嵌入式文件系统组织结构并不完全兼容NAND flash。针对NAND flash的特点兼顾STM32的资源承受力要提出新的NAND flash块分配框架,框架通过块分配槽这种数据结构,在不使用块分配表与垃圾表的情况下,实现了NAND flash均衡负载与垃圾块的回收;同时通过节点分配栈与文件节点表的配合来提高STM32对文件的读写速度,空间利用率和系统性能。仿真实验和计算结果表明该块分配框架可有效提高NAND flash块的均衡负载与节省RAM空间。     

超长周期慢引出主环磁铁电源控制系统设计

介绍了兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）超长周期慢引出主环（CSRm）磁铁电源控制系统的设计。该系统采用基于高速以太网的分布式控制系统,选用了ARM+DSP结构的前端智能控制器,对整个运行周期的控制采用了分段处理的机制,解决了波形数据量过大而无法在前端控制器进行全波形存储的问题。该系统已经在加速器冷却储存环中通过了调试,满足了物理实验的要求。     

基于STM32的NAND flash的块分配框架设计

STM32对大容量数据文件存储与管理问题可通过NAND flash来解决;而NAND flash的高效管理需要文件系统参与;NAND flash有特殊的块读写及擦除机制,一般的嵌入式文件系统组织结构并不完全兼容NAND flash;针对NAND flash的特点兼顾STM32的资源承受力要提出新的NAND flash块分配框架,框架通过块分配槽这种数据结构,在不使用块分配表与垃圾表的情况下,实现了NAND flash均衡负载与垃圾块的回收;同时通过节点分配栈与文件节点表的结合来提高STM32对文件的读写速度,空间利用率和系统性能;仿真实验和计算结果表明该块分配框架可有效提高NAND flash块的均衡负载与节省RAM空间。     

HIRFL-CSRm冷却束流寿命

实验研究了HIRFL-CSRm中电子冷却装置对C6+,Ar15+两种束流寿命的影响。首先,通过对比实验的测量确定电子冷却可以有效提高束流寿命;其次,探究了电子冷却装置中的各项参数（主要是电子束密度分布、流强、能量、绝热展开因子）是如何影响束流寿命的,通过改变电子束参数,测量束流寿命的变化趋势和规律,并且结合电子冷却相关理论对实验结果给予解释,最终通过实验优化和确定最佳的冷却装置参数,使束流在HIRFL-CSRm上获得了较高的寿命,从而提高HIRFL-CSRm束流累积过程中的流强增益。     

CSR实验环电子冷却装置的纵向电子束温度

电子冷却装置中, 电子束纵向温度是计算冷却力的主要参量之一. 当电子与被冷却离子的相对速度很小时, 纵向冷却力与离子速度呈线性关系, 并且线性区域的宽度与电子束纵向温度有关. 通过分析影响电子束纵向温度的主要因素, 得到了兰州重离子冷却储存环实验环(CSRe)电子冷却装置中电子束纵向温度的大小.     

具有混音功能的新型语音卡设计与实现

为满足某控制系统实时记录语音和播放录音的实际需求,基于语音压缩编码技术,以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,设计实现了16个通道采集语音信号,进行ADPCM编码,将语音文件以WAVE格式存储,集监听、播放指定语音通道及任意时间段录音于一体的紧凑型PCI(CPCI)板卡。该板卡区别于传统语音卡的创新点在于运用语音叠加技术使板卡具有混音功能,能够将不同通道语音混音、记录存储,同时具有压缩比可自由选择的功能。详细介绍了板卡的组成机构、工作原理、硬件设计和软件设计。最后进行实验测试,板卡语音存储、语音回放等各项功能正常,音质良好,验证了设计方案的可行性与实用性。     

Classical and modern power spectrum estimation for tune measurement in CSNS RCS

Precise measurement of betatron tune is required for good operating condition of CSNS RCS. The fractional part of betatron tune is important and it can be measured by analyzing the signals of beam position from the appointed BPM. Usually these signals are contaminated during the acquisition process, therefore several power spectrum methods are used to improve the frequency resolution. In this article classical and modern power spectrum methods are used. In order to compare their performance, the results of simulation data and IQT data from J-PARC RCS are discussed, It is shown that modern power spectrum estimation has better performance than the classical ones, though the calculation is more complex.     

Onsite data processing and monitoring for the Daya Bay experiment

The Daya Bay Reactor Neutrino Experiment started running on September 23, 2011. The offline computing environment, consisting of 11 servers at Daya Bay, was built to process onsite data. With the current computing ability, onsite data processing is running smoothly. The Performance Quality Monitoring system (PQM) has been developed to monitor the detector performance and data quality. Its main feature is the ability to efficiently process multiple data streams from the three experimental halls. The PQM processes raw data files from the Daya Bay data acquisition system, generates and publishes histograms via a graphical web interface by executing the user-defined algorithm modules, and saves the histograms for permanent storage. The fact that the whole process takes only around 40 minutes makes it valuable for the shift crew to monitor the running status of all the sub-detectors and the data quality.     

单探头中子/伽马甄别能谱仪系统研制

针对放射性物质异常泄漏、防范核材料的非法转移和任意携带,提出一种基于单探头中子/伽马甄别能谱仪系统,实现敏感控制区中特殊核材料和放射性物质的监测。围绕核信号获取与数字化采集、辐射射线粒子甄别与能谱分析,开展基于FPGA与EJ299-33A的核数据采集电路设计、核信号处理算法设计和Matlab中子/伽马鉴别与能谱离线分析方法等关键技术研究。设计上位机软件实时处理辐射能谱数据,为正确做出应急预案提供数据参考。利用新型探测器和分型频谱数学模型在FPGA内部实现射线种类甄别,有效地解决了采用传统老式探测器和模拟电路的方法鉴别困难的问题,验证了分型频谱法在核信号处理上具有一定的可行性。开发完成集放射性种类判定、核素识别于一体的多功能集成中子/伽马探测器,在中子/伽马的混合辐射场中,既能实现射线甄别又能测量能谱,解决在复杂放射性环境中对不同射线种类的能谱分析和核素识别问题。     

差分吸收光谱法测量空气中CS2研究

CS2是一种有毒气体,具有极难闻气味,对人体的伤害非常大。我国多个大城市要求对环境中的CS2进行准确、实时的监测,但传统的监测方法费用高,反应慢,很难达到实时要求。提出一种用差分吸收光谱法对CS2进行测量的方法,详细介绍了数据的处理方法,包括测量波段的选择,数据处理流程和谱线的非线性处理。通过对灯谱结构的分析,提出了利用灯谱在测量波段的固有结构,实现对标准吸收截面的非线性处理方法,有效克服灯谱固有结构影响的同时,提高了测量精度。利用该方法对三种不同浓度的样品池进行测量,获得了非常高的相关性。对南京市某区的CS2进行了实时、连续地监测,取得了良好的效果。     

飞行试验机载网络数据实时处理技术研究

为实现飞行试验机载网络数据实时处理,对动态数据接口、机载网络数据传输结构和实时数据解析方法进行研究,开发基于VC+ 的实时处理软件系统。根据数据采集系统生成的硬件配置文件建立动态数据接口与硬件进行连接,在此基础上利用网络套接字方法对实时传输的网络数据进行捕获,将捕获的网络数据结合结构参数信息进行解析处理,实现机载网络数据的实时处理。此软件系统已在某项目上进行测试并得到成功应用,实践证明此软件系统能够对机载网络数据形象准确的真实解析,进行数据有效性检查、数据采集与记录等方面的实时处理,同时为系统架构扩展和进行深一层的研究提供了科学保障。     

傅里叶变换光谱分析系统及其测试

构建了一套改进的光的时间相干性以及傅里叶光谱分析实验系统,该系统利用光机电以及计算机软件编程技术,实时采集以He-Ne激光器、钠光灯和白炽灯为代表的各种光源在迈克耳孙干涉仪上产生的干涉条纹信号,将得到的光信号经光电倍增管转换为电信号进入电路系统,经滤波、A/D转换后,再输送到计算机进行傅里叶变换以及频谱分析.实验结果证实了该系统的有效性和实用性.     

高速电视图像及其信息的合成与慢速回放技术

基于高速电视文件存储结构,利用VC++对磁盘文件的操作功能,将来自高速电视和跟踪转台的不同形式运动信息合成;利用VC++的DIB访问函数和多媒体定时器实现了合成后信息的慢速回放;弥补了高速电视记录图片信息量不足的缺陷,满足了事后数据处理和实验过程再现的需要.     

Extended fractional wavelet joint transform correlator

An extended fractional wavelet joint transform correlator is implemented for real-time target recognition applications. The real-time input scene captured using a charge-coupled device camera along with the reference image is fractional Fourier transformed. The obtained joint power spectrum is multiplied by an appropriately scaled wavelet filter and the resultant function is differentiated. The application of wavelet filter enhances the correlation outputs and differential processing of wavelet-filtered joint power spectrum improves the detection efficiency by reducing the zero-order spectra. Targets with Gaussian and speckle noise have also been used to check the correlation output. The performance metrics: correlation peak intensity, peak-to-correlation energy, peak-to-sidelobe ratio and signal to clutter ratio have been calculated. The experimental results are presented in support of the proposed idea.     

Real-time fractal signal processing in the time domain

Fractal analysis has proven useful for the quantitative characterization of complex time series by scale-free statistical measures in various applications. The analysis has commonly been done offline with the signal being resident in memory in full length, and the processing carried out in several distinct passes. However, in many relevant applications, such as monitoring or forecasting, algorithms are needed to capture changes in the fractal measure real-time. Here we introduce real-time variants of the Detrended Fluctuation Analysis (DFA) and the closely related Signal Summation Conversion (SSC) methods, which are suitable to estimate the fractal exponent in one pass. Compared to offline algorithms, the precision is the same, the memory requirement is significantly lower, and the execution time depends on the same factors but with different rates. Our tests show that dynamic changes in the fractal parameter can be efficiently detected. We demonstrate the applicability of our real-time methods on signals of cerebral hemodynamics acquired during open-heart surgery.