| 一种基于CNN的混叠光谱解调算法及FPGA实现 |
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| 引用本文： | 任嘉楠,焦点,杨铎,徐春锋,辛璟焘.一种基于CNN的混叠光谱解调算法及FPGA实现[J].半导体光电,2024,45(2):295-302. |
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| 作者姓名： | 任嘉楠 焦点 杨铎 徐春锋 辛璟焘 |
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| 作者单位： | 光电测试技术及仪器教育部重点实验室, 北京 100192;光纤传感与系统北京实验室, 北京 100016;广州南沙光子感知技术研究院, 广州 511462 |
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| 摘 要： | 为了解决光纤布拉格光栅(FBG)传感网络的光谱信号混叠问题，基于现场可编程门阵列(FPGA)提出了一种利用卷积神经网络(CNN)模型的混叠光谱信号解调算法，并对其进行硬件实现与加速。通过对模型参数进行定点数量化，压缩网络模型的存储空间，提高FPGA中DSP资源的利用率；利用循环展开和数组重排等硬件优化方法，提高了系统实时性，确定了算法的并行计算方案。研究结果表明，在100 MHz的时钟下，测试集解调精度为1.19 pm,推理速度为每帧14.96μs,光谱解调速率为60 kHz,对于FBG混叠光谱信号解调具有较高的精度和速率。
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| 关 键 词： | 光纤光栅 混叠光谱 FPGA 卷积神经网络 硬件加速 |
| 收稿时间： | 2023/11/12 0:00:00 |
CNN-based Overlapping Spectral Demodulation Algorithm and Its FPGA Implementation |
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| REN Jianan,JIAO Dian,YANG Duo,XU Chunfeng,XIN Jingtao.CNN-based Overlapping Spectral Demodulation Algorithm and Its FPGA Implementation[J].Semiconductor Optoelectronics,2024,45(2):295-302. |
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| Authors: | REN Jianan JIAO Dian YANG Duo XU Chunfeng XIN Jingtao |
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| Institution: | Key Laboratory of the Ministry of Education for Optoelectronic Measurement Technology and Instrument, Beijing 100192, CHN;Beijing Laboratory of Optical Fiber Sensing and System, Beijing Information Science & Technology University, Beijing 100016, CHN;Guangzhou Nansha Intelligent Photonic Sensing Research Institute, Guangzhou 511462, CHN |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | fiber Bragg grating overlapping spectral FPGA convolutional neural network hardware acceleration |
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