2011年第03期-《电子技术应用》杂志

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2011年第03期

刊出日期：2011-03-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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嵌入式技术

边缘图像连通区域标记的算法研究和SoPC实现

作者：谢昭莉，彭琴，白颖杰

作者单位：重庆大学自动化学院，重庆400030

摘要：针对二值边缘图像目标点较少的特点，提出了基于目标像素邻域的8方向生长区域标记算法。该算法充分利用了边缘图像的走向信息，提高了搜索效率，降低了堆栈空间消耗，消除了邻域反复扫描问题。

关键词：
连通区域标记

边缘图像

区域生长

区域合并

SoPC

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基于Cortex M3处理器的开关磁阻电机控制器设计

作者：钟锐，徐宇柘，陆生礼

作者单位：东南大学国家专用集成电路系统工程中心，江苏南京210096

摘要：针对常见的开关磁阻电机控制器性能与成本难以兼顾的现状，以32位ARM Cortex M3内核的高性能微处理器STM32F103为核心，设计实现了低压开关磁阻控制器，包括处理模块、功率变换器和检测模块。采用处理器内部模块完成数字和模拟信号的采集、计算和控制信号输出，并通过三相不对称半桥式功率变换器和电流、电压、位置反馈信号实现了对三相12/8极结构开关磁阻电机的控制。测试结果满足设计目标要求。

关键词：
CortexM3

开关磁阻电机

控制器

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独立式多分辨率VGA/DVI压缩存储系统

作者：唐艳发1，梁春锋2，孙红亮1，吴彪2，张利2

作者单位：1.清华大学微电子所，北京100084； 2.清华大学电子工程系,北京100084

摘要：一种独立式多分辨率VGA/DVI压缩存储系统，该系统支持VGA/DVI输入，同时支持SVGA、XGA、SXGA、UXGA、1080p等任意分辨率图像的连续压缩和存储。在100 MHz时钟频率下，系统可以对图像SXGA和UXGA实时压缩为(25帧/s)和(17帧/s)。实验表明，在不同码率下，系统的单帧图像压缩性能与JPEG2000标准近似，PSNR值优于JPEG标准。

关键词：
小波变换

多分辨率

FPGA

图像压缩

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一种改进型surendra背景更新算法的FPGA实现

作者：吴康东，刘桂华，程海狮

作者单位：西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621010

摘要：针对现有的动态背景提取运动目标物体算法复杂且难以在硬件上实现的问题，研究了改进型surendra背景更新算法原理的特点，提出了改进型surendra背景更新算法的硬件结构，并对硬件结构进行综合、仿真后，在FPGA芯片上实现。

关键词：
surendra算法

运动目标检测

FPGA

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ZigBee无线传感器网络的振动数据采集系统设计

作者：廖之健1，徐治康2，赵读俊1

作者单位：1.广东工业大学自动化学院，广东广州510075； 2.广东省信息工程有限公司，广东广州510055

摘要：以ARM9工业控制主板为核心单元，使用CLA-3全向振动传感器，结合ZigBee无线网络技术，设计了一套基于无线传感器网络的振动数据采集系统。

关键词：
无线网络

ARM9

ZigBee

CLA-3

传感器

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基于ARM自适应均衡器的设计与实现

作者：王勇1，朱晓荣2，贾永兴1

作者单位：1.解放军理工大学理学院，江苏南京210007； 2.南京邮电大学通信与信息工程学院，江苏南京210003

摘要：针对无线通信传输中码间干扰问题，以ARM7嵌入式处理器为基础，设计了基于LMS算法的自适应均衡器。系统体积小、功耗低、便携性强。试验结果证明，系统能够有效消除无线通信中的码间干扰，具有一定应用价值。

关键词：
自适应均衡器

码间干扰

ARM

嵌入式

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集成电路应用

具有学习功能的遥控机器人编码芯片的ASIC设计

作者：王小华1，唐宁2，周松青3，殷严刚1

作者单位：1.广西师范大学，广西桂林541004； 2.桂林电子科技大学广西桂林 541004； 3.解放军63655部队，新疆乌鲁木齐841700

摘要：提出一个具有地址码学习功能的遥控机器人编码芯片，它由振荡电路、时序产生电路、按键防抖动电路、上电复位电路、位同步输出电路等模块构成。该芯片通过地址码学习请求按键（study）和控制功能请求按键（forward、turbo、right）实现各种控制功能，同时采用脉冲宽度调制技术（PWM），降低了重码率，减少了各用户之间的码间冲突并提高了同类芯片的可靠传输和接收。

关键词：
学习

遥控

编码

ASIC

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0.18 μm CMOS带隙基准电压源的设计

作者：陈双文，刘章发

作者单位：北京交通大学电子信息工程学院，北京100044

摘要：基准电压源可广泛应用于A/D、D/A转换器、随机动态存储器、闪存以及系统集成芯片中。使用0.18 μm CMOS工艺设计了具有高稳定度、低温漂、低输出电压为0.6 V的CMOS基准电压源。

关键词：
IC设计软件

带隙基准

0.18μmCMOS

温度系数

基准电压源

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一种低压低功耗的亚阈型CMOS基准电压源

作者：刘宇，王丹

作者单位：西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都610031

摘要：介绍一种低压、低功耗和低温度系数CMOS基准电压源，该基准电压源的核心MOSFET工作在亚阈值区，采用亚阈值型MOSFET低于某个特定偏置点时，具有负温度系数的特点。电路用标准的0.35 um CMOS工艺设计，在-40 ℃～+110 ℃范围的温度系数为262.6 ppm/℃时，基准的输出电压为345.36 mV。本文也对亚阈型MOSFET的“栅-源”电压在温度方面的表现做了研究。

关键词：
低电压

低功耗

亚阈值

电压基准

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WIMAX LDPC码译码器的FPGA实现

作者：王秀敏，张洋，陈豪威，付娟

作者单位：中国计量学院信息工程学院，浙江杭州310018

摘要：设计了基于TDMP-NMS算法的码率码长可配置LDPC码译码器，支持WIMAX标准LDPC码的译码。通过插入最短的额外时钟周期，使得更新后的节点信息得到了及时利用。采用一种工作于增量模式的基于填充算法的桶形移位寄存器结构，实现了对该标准中576、768、1152、2304 4种码长LDPC 码译码的支持。结果表明所设计的译码器完全能满足WIMAX标准对数据吞吐率的要求。

关键词：
WiMAX

低密度奇偶校验码译码器

FPGA

TDMP

归一化最小和算法

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一种单星模拟器光源控制系统设计

作者：翁寅生1，谢正茂1，何俊华1，翁方煜2

作者单位：1.中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西西安710119； 2.中国电子科技集团第三十三研究所，山西太原030006

摘要：采用大功率LED做点光源，用专用的LED控制芯片代替单片机电路，设计了一种光源可调的微型闭环控制系统。该系统通过光电接收放大电路将光电流采样成电压放大后反馈给控制驱动电路，控制驱动电路根据此电压信号调整输出给LED两端的电压，从而控制光源的稳定性。

关键词：
大功率LED

PT4105

光源稳定

光源控制

照度

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基于FPGA+DSP的智能车全景视觉系统

作者：周渝斌

作者单位：上海工程技术大学机械工程学院，上海201620

摘要：为实现智能车全景视觉系统的应用研究平台，设计了一种基于FPGA+双DSP的实时6通道数字图像采集与处理系统。该系统由两片FPGA与两个DSP组成。第一个FPGA进行多通道视觉图像采集的同步控制、逻辑处理，第二片FPGA辅助DSP进行海量图像数据的高速并行处理。两个ZBT SRAM芯片作为数据输入和输出的高速缓存，每通道的A/D输出与ZBT SRAM接口间进行数位拼接。系统工作时，DSP通过EMIF与FPGA进行高速数据通信，而两个DSP之间通过McBSP进行数据通信。系统工作时使用?滋C/OS操作系统进行多任务负载均衡管理，最终实现对两路视频信号同时实时采集和处理。

关键词：
全景视觉多通道视觉FPGADSP智能车

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电源技术与应用

用于电动汽车的多重化软开关双向DC/DC变换器的研究

作者：王明渝，邓湘鄂

作者单位：重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400044

摘要：针对典型的半桥式双向DC/DC变换器拓扑结构特点，利用DCM模式下电感电流反向的特征，采用一种不额外添加半导体器件的软开关技术，减小开关损耗；采用多重化拓扑结构弥补DCM模式下电压、电流纹波大的缺陷；在控制方式上采用电压电流双闭环形式，将共用电压环的输出作为每个基本单元的给定电流，解决了并联结构的均流问题。

关键词：
双向DCDC变换器

软开关

非连续导电模式

双闭环

开关损耗

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基于新型数字锁相环的三相电压型PWM整流器

作者：侯世英，张诣

作者单位：重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400044

摘要：提出基于坐标变换理论的新型数字锁相环，用以在三相电网电压出现频率偏移时，快速跟踪系统频率的变化，实现锁相功能。建立基于新型数字锁相环的三相电压型PWM整流器模型，分析了所提出的锁相环的电路结构和工作原理。通过仿真验证，新型数字锁相环能够准确快速锁定系统相位，PWM整流器可实现单位功率因数运行。

关键词：
PWM

整流器

频率偏移

坐标变换

锁相环

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三相磁集成VRM的微分几何非线性控制研究

作者：黄朝志，肖发远

作者单位：江西理工大学机电工程学院，江西赣州341000

摘要：以三相磁集成VRM为研究对象，应用微分几何理论实现三相磁集成VRM的非线性解耦控制。在统一的开关脉冲函数下，基于微分几何理论得到三相磁集成VRM的状态反馈线性化解耦控制规律。建立三输入三输出仿射非线性模型，仿真实验表明，基于微分几何非线性控制的磁集成VRM具有良好的动态品质和稳态特性。

关键词：
电压调整模块

三相磁集成

微分几何理论

非线性解耦控制

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一种电能收集充电器的研制

作者：雷丹1，赵金2

作者单位：1．华中科技大学武昌分校机电与自动化学院，湖北武汉430064； 2．华中科技大学控制科学与工程系，湖北武汉430068

摘要：以电能收集充电器直流变换器为核心，引进新型的DC-DC变换芯片，即降压芯片TPS5430和升压芯片TPS61200，组成DC-DC变换器电路对输入电压进行分段变换，以提高较低功率时的系统效率。在输入电压很小的情况下，实现了高效能地对可充电电池正常充电。其输入直流电压范围可低至0.3 V、也可高达20 V，且在电源电压从0 V逐渐升高时，能自动启动充电系统。

关键词：
直流变换器

C8051F330

TPS5430

TPS61200

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测控技术与仪器仪表

一种飞机TCAS电子系统故障诊断系统设计

作者：董健康，潘玉娥，耿宏

作者单位：中国民航大学航空自动化学院，天津 300300

摘要：过对TCAS系统的常见故障的分析，采用工控机和凌华PCI-9812采集卡，使用防脉冲干扰滤波算法、离散傅里叶变换、特征提取、基于统计的贝叶斯决策方法和面向对象的决策树等，采用模块化设计方法，可在排故同时检测飞机存在的隐患，实现了以工业控制机为主机的TCAS电子系统故障诊断系统设计。通过仿真实验证明，该设计具有较强的可扩展性和维护性。

关键词：
TCAS系统

防脉冲干扰滤波算法

离散傅里叶变换

贝叶斯决策

模块化

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红外焦平面硅基通孔加工及电极互连技术

作者：范茂彦1,2,3，姜胜林1，张丽芳3

作者单位：1. 华中科技大学电子科学与技术系，湖北武汉430074； 2. 昆明物理研究所，云南昆明 650223； 3. 玉溪师范学院信息技术与工程学院，云南玉溪653100

摘要：通过硅通孔技术实现红外焦平面电极垂直互连，提高像元占空比，缩短了互连引线长度，降低了信号延迟。用单晶硅湿法刻蚀方法形成通孔，利用直写技术将耐高温Ag-Pd导体浆料填充通孔，实现红外焦平面阵列底电极与硅基片背面倒装焊凸点互连。

关键词：
红外焦平面

硅通孔

倒装焊

垂直互连

直写技术

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一种气象数据采集传输系统的设计

作者：唐慧强，庄安荣

作者单位：南京信息工程大学信息与控制学院，江苏南京210044

摘要：针对气象检测的需求，提出了一种基于手机和无线传感器网络的数据采集和传输方案，详述了系统设计的原理与软硬件的实现方法。系统以无线通信模块CC2430为采集节点，利用传感器采集数据，通过ZigBee实现对采集数据的无线发送和接收，并通过J2ME编程在手机上实现了气象参数的实时显示、存储和远程上传。本设计具有组网灵活、低成本、功耗小、可靠性高等特点。

关键词：
数据采集

数据传输

手机平台

ZigBee

J2ME

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超声波功率驱动与测量装置设计

作者：花俊1，2，靳鹏云1，陈劲操3

作者单位：1. 中国科学院电工研究所微纳加工研究部, 北京100080; 2. 中国科学院研究生院, 北京100049; 3. 南京理工大学, 江苏南京 210094

摘要：在超声波法测量的理论基础上开发设计了一次风煤粉浓度测量系统。测量系统的硬件部分主要包括超声波传感器驱动电路、超声波接收电路和控制电路部分。驱动电路的主要拓扑结构为单相全桥逆变电路，接收电路主要由两级放大电路和滤波电路实现。控制芯片选择TI公司的TMS320F2812型号的DSP芯片，其内部程序在CCS3.3环境下编写。

关键词：
DSP

超声波

单相全桥

功率变换

带通滤波

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基于蓝牙技术的小区供水设备远程监控系统

作者：朱洁1, 茅忠明2

作者单位：1. 上海电机学院高职技术学院, 上海200240; 2. 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海200093

摘要：介绍了一种远程控制和监视生活供水设备的方法。通过PLC模拟量模块实现管路、压力和流量的测量；PLC数字量模块实现供水设备状态监视、故障和远程启停信号采集。借助蓝牙通信技术实现远程数据信号的交换，使小区物业可在办公室对供水设备远程监控。应用计算机组态软件对现场采集的数据进行分析、处理，同时在显示屏上显示窗口和棒状图形，以及对历史数据查询和打印。

关键词：
蓝牙技术

PLC

远程控制

物业

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基于DSP的网络通信转换系统设计

作者：刘岩俊1, 闫海霞2, 张磊1

作者单位：1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033； 2.吉林大学电子学院，吉林长春130012

摘要：为了实现以太网数据与RS422串行通信接口之间的转换，设计了采用TMS320F2812DSP和以太网控制器芯片AX88180实现的嵌入式系统，给出了系统的总体方案、硬件结构、数据交互方法以及软件实现方法。在网络通信速度为1 Gb/s、串行通信速度为230.4 kb/s的实验环境下进行测试，测试结果表明，该方案设计简单，运行稳定可靠，具有一定的使用价值。

关键词：
DSP

控制

以太网

串行通信

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通信与网络

多点协作系统中异步干扰特性及其预编码设计

作者：肖尚辉1,2，张忠培1

作者单位：1. 电子科技大学通信抗干扰国家重点实验室, 四川成都611731; 2. 宜宾学院物理与电子工程学院, 四川宜宾644007;

摘要：针对分布在不同地理位置的多基站协作下行系统，给出了信号传输的数学分析模型。在此基础上，重点讨论了在实际的多小区多用户应用场景中，来自其他小区用户对目标用户的异步干扰信号特性，并提出了一种考虑信号异步传输特性的预编码联合优化设计准则。性能分析表明，较理想同步情况下，在考虑多用户信号传输异步特性时，系统性能将明显下降，但若能在基站发射端通过联合预编码优化设计，则可降低异步干扰信号对系统性能的影响，从而改善系统性能。

关键词：
多输入多输出

基站协作

信号传输

异步特性

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衰落信道下基于软件无线电平台的自适应DBF接收机

作者：曾浩, 崔杰, 黄天聪

作者单位：重庆大学通信工程学院, 重庆400030

摘要：综合考虑软件无线电体系架构和自适应DBF，介绍了一种利用多径分集的接收机实现方案。分析了系统的相关模型和结构，重点阐述了平坦衰落和频率选择性衰落下，自适应DBF实现多径分集的方法，并分析了相关性能。仿真结果证实了通过DBF的空间信号处理，可以实现传统波束合成分集和新增的多径分集，提高系统性能。

关键词：
数字波束合成

软件无线电

分集

衰落

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速率自适应的软网络编码方案

作者：李妮, 吴玉成, 祁美娟

作者单位：重庆大学通信工程学院, 重庆400034

摘要：针对双向无线中继信道链路的时变性，提出了速率自适应的软网络编码方案。构造了基于软信息的网络编码中继协作方案，并通过对网络容量的估计, 实现了自适应速率网络编码。仿真结果表明: 速率自适应的软网络编码方案大大降低了中继节点的计算复杂度和功耗，所能达到的信息速率优于固定速率下的网络编码策略, 能够适合不同的传输质量需求，在保持较低的误比特性能的同时，尽可能提高信道容量，从而使性能得到优化。

关键词：
双向无线中继信道

网络编码

软信息

速率自适应

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基于QoS的MIMO中继网络容量分析

作者：章坚武，韩畅，叶霓

作者单位：杭州电子科技大学通信工程学院，浙江杭州310018

摘要：设计了一种MIMO中继网络模型，研究并分析了带有服务质量（QoS）需求的中继网络容量，推导了MIMO中继网络容量的近似表达式。仿真分析表明，在一定的信噪比条件下，随着中继节点数的增加，网络的可达容量性能明显得到改善，且在低信噪比（SNR）区域，所提方案也可以获得较高的容量增益。

关键词：
MIMO中继网络

容量分析

服务质量

信噪比

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结合载波聚合的HARQ进程映射机制研究

作者：鲜永菊，武岳，王宇，徐昌彪

作者单位：重庆邮电大学移动通信重点实验室，重庆 400065

摘要：主要分析解决LTE-Advanced系统在引入载波聚合技术以后，HARQ（Hybrid Automatic Repeat request）进程映射机制的设计问题。简述了载波聚合技术的原理,介绍了载波聚合中的HARQ映射方式，并指出目前映射方式存在的问题；提出了一种减少反馈量的排序可变HARQ进程映射方案。仿真结果表明，新的方案实现了对分集增益与开销的折中，能够改善系统综合性能，具有良好的应用前景。

关键词：
LTE-Advanced

载波聚合

混合自动重传请求

查看(5762)

对流层散射多径信道估计性能分析

作者：刘强1, 陈西宏1, 周进2

作者单位：1.空军工程大学导弹学院，陕西三原 713800; 2. 93321部队，辽宁沈阳 110000

摘要：针对对流层散射通信存在严重的多径衰落的问题，分析了该多径信道的快衰落和慢衰落特性，并将对多径干扰有较好抑制作用的正交频分复用技术引入该散射通信中，建立了基于OFDM技术的对流层散射多径信道系统模型，对比分析并仿真了LS、LMMSE和基于DFT变换域法的信道估计算法下系统的误码性能，以及不同多径数目下采用DFT变换域法的系统误码性能。仿真结果表明：基于DFT变换域法性能略优于LMMSE算法，明显优于LS算法；在不同多径数目条件下，为实现对流层散射信道的可靠通信，适当增加系统信噪比的同时，选择相对较少多径数目，有利于系统性能的提升。

关键词：
对流层散射

多径

正交频分复用

变换域

查看(6882)

计算机技术与应用

基于SoPC的SD卡控制器IP核的设计

作者：何伟，余征华，张玲，刘平净

作者单位：重庆大学通信工程学院, 重庆 400044)

摘要：针对目前在嵌入式平台中使用SD卡控制器专用芯片价格昂贵、软件模拟SPI时序控制读写速度较慢的问题，提出了一种基于SoPC技术的SD卡控制器IP核设计的架构方案。采用VHDL语言设计SD卡控制器IP核，利用自定义模块技术将其添加到SoPC中，利用Nios II IDE编写SD卡的基础读写驱动软件并移植μC/FS文件系统，实现对SD卡的文件操作。该设计具有使用方便、集成度高、数据传输可靠、文件格式通用等特点，在基于SoPC架构的多用途无线防盗监控系统中得到良好的应用。

关键词：
SoPC

可编程片上系统

SD卡

μCFS文件系统

控制器

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基于信号叠加和无线电的病房呼叫系统设计与实现

作者：潘绍明，梁喜幸

作者单位：广西工学院，广西柳州 545006

摘要：介绍了包括走廊主机、监控室主机、电脑上位机、手持式监控机和病床呼叫分机的病房呼叫系统。各床位的呼叫信号通过两根既作为信号传输又为各病床呼叫分机提供电源的电线发送到走廊主机，再由走廊主机以无线电的方式向监控室主机和手持式监控机发送。监控室主机和手持式监控机在接收到信号后将会做出相应处理和反应。本设计加入了无线电通信，提高了医务人员工作的灵活性，能在无线电覆盖范围的任何一个位置接收到病人的呼叫信号，保证了病人的呼叫信号能在第一时间得到响应，很大程度上保障了病人的身体健康和生命安全。

关键词：
病房呼叫系统

信号叠加

无线电

上位机

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一种快速轮对踏面光截曲线图像分割方法

作者：赵勇

作者单位：长安大学工程机械学院机械系道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西西安 710064

摘要：为准确地实现轮对轮缘磨耗的测量，提出了将二维最大相关准则的阈值分割法应用于轮对踏面光截曲线图像的分割。引入量子粒子群优化算法代替穷尽搜索获取阈值向量。通过对实际的踏面光截曲线图象分割表明，该方法是一种实用、有效的踏面光截曲线图像分割法。

关键词：
图像分割

量子粒子群优化

最大相关准则

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SAR高速海量数据存储与回放系统设计

作者：陶君，袁著，张可，张伟

作者单位：电子科技大学电子科学技术研究院，四川成都610054

摘要：为了解决SAR匹配成像数据以及合成孔径雷达中频采样后高速海量数据的存储问题，介绍了一种基于FPGA控制的NAND Flash数据存储及回放系统设计方案。实验证明,该系统能以3 Gb/s码流实时存储数据具有强实时性，且性能稳定，有很好的工程使用价值。

关键词：
FPGA

数据存储

NandFlash

坏块管理

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基于无线传感器网络的岩体声发射信号监测系统

作者：郭小华，丁学恭，陈岁生

作者单位：杭州职业技术学院, 浙江杭州 310018

摘要：在分析了现有岩体声发射信号监测系统存在局限性的基础上，利用无线传感器网络和压缩感知技术，设计了一种新型岩体声发射信号监测系统，详细叙述了系统结构和软硬件实现方法,并将其应用于高速公路岩体边坡稳定性监测。实际应用结果表明，系统设计方案合理可行，且由于使用了压缩感知技术,在采样频率为200 kHz的情况下，也可实现声发射信号原始测量数据和特征参数的远程、实时、可靠的无线传输。

关键词：
岩体声发射

岩体稳定性

无线传感器网络

音频

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一种形态学多小波变换多聚焦图像融合方法

作者：沈健1, 丁艳2, 常晋义1, 乐德广1

作者单位：1.常熟理工学院计算机科学与工程学院, 江苏苏州 215500； 2.常熟理工学院数学与统计学院, 江苏苏州 215500

摘要：给出了一种形态学多小波变换多聚焦图像融合方法。该方法利用不同的小波对待融合图像进行小波分解，采用形态学灰度形态梯度边缘检测算子对低频子图像进行边缘检测,以更好地保存图像边缘细节信息；采用加权平均方法选择高频系数。对两组多聚焦图像进行实验表明,采用这种方法能够更好地保留图像边缘信息，融合效果明显优于传统的图像融合方法。