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关键词： 车载以太网   全景环视系统   图像拼接算法   硬件设计   IMX6Q  

摘要： 汽车自动驾驶和网联化的潮流推动着车载网络的革新与发展,以车载全景环视系统为代表的高级驾驶辅助系统应用产生了大容量的视频流。为了满足日益增长的车载网络带宽需求,车载以太网成为了汽车通信领域的热门研究内容。以此为背景,通过对车载以太网全景环视系统关键技术的研究,设计开发了一套满足车载实时性要求的全景环视演示系统。车载以太网全景环视系统的关键技术也是创新之处包括两方面:车载以太网硬件平台的选型设计和图像拼接算法的开发。硬件平台设计方面,首先确认硬件平台的结构,通过对市场上的车载以太网产品进行分析研究,重点对以太网网关的芯片和音视频推送平台的核心芯片进行分析选型,并对其拓展板的接口电路,电源管理模块和功能模块电路进行分析设计,最终确认硬件平台方案。硬件平台以车载以太网为传输介质,经由各节点RMII或MII接口连接在一起,搭建完成一套支持AVB协议的全景环视系统。在实验验证环节,通过系统连通性和AVB协议验证两项实验,表明了环视系统在数据传输效率和各节点的时钟同步效果上达到了预期要求。环视系统的图像拼接算法方面,针对传统的高实时性ORB算法精度太差的问题,采用小波处理,建立尺度空间和RANSAC算法去除误匹配以弥补原算法精度低的缺陷,同时保证图像处理的实时性不受太大影响。为验证改进算法的有效性,设计了三组图像处理对比实验,实验结果直观的表现了改进算法相较于传统算法的优越性。通过对车载以太网全景环视系统这两方面关键技术的研究,最终搭建完成了一套基于车载以太网的全景环视演示系统,实现了多幅图像的正确拼接,满足设计要求。车载以太网作为新兴车载网络通信技术,其在全景环视系统上的应用研究将为后续的全景环视系统应用开发提供启发和参考。

关键词： 永磁同步电机   轮毂电机   驱动控制系统   矢量控制   硬件设计  

摘要： 近年来,随着电动汽车产业的快速发展,永磁电动机的研究和应用日益重要,因为与传统的感应电动机相比,永磁电机具有更高的转矩密度和功率密度。由于永磁同步电机消除了励磁线圈的能量功耗,因此它非常适用于电动车辆(EV)以延长单次充电的行驶距离。在永磁同步电动机中,轮毂电动机是一种创造性结构,因为它将整个电机放置车轮里面,可以独立控制每个电动汽车的车轮,使之具有高能量效率和优越的控制性能。本文对轮毂电机驱动控制系统进行了研究,首先介绍了应用轮毂电机的电动汽车、轮毂电机、电机控制器、对应电机控制策略的研究进展,然后阐述轮毂电机的基本工作原理并分析其数学模型和Id等于零的矢量控制方法。针对实际工程项目中的低转速、大转矩电动车,预设控制目标轮毂电机的电气参数,并在得到电机数学模型之后,为单台电机的驱动控制系统建立了仿真模型。此后,根据轮毂电机控制的转速和转矩这两重要控制目标量进行仿真分析,在单台电机中进行空载和额定负载调速仿真以及额定转速下变载仿真。仿真结果说明了所建模型对速度转矩的优良控制性能,包括稳态误差小,动态响应快等。此后,本文非常详细地介绍了基于DSP28335的驱动控制系统的芯片选型、硬件电路设计,程序设计,并搭建了轮毂电机驱动实验平台,对实际低速、大转矩轮毂电机进行实验,包括转速精度实验、转速响应实验、加减载实验等等,并计算了单台驱动控制系统的效率。实验结果充分地验证了前文控制算法的有效性和软硬件设计的正确性,整个驱动控制系统表现出优秀的控制性能,满足设计目标。最后,总结了本文的研究结果,并对本文研究中的不足进行说明,继而对后续研究提出补充和改善的建议,并进一步展望轮毂电机电动车的未来研究方向。

关键词： 万兆以太网   FPGA   协议转换   硬件设计   信号完整性  

摘要： 目前人们根据不同的需求制定了不同的通信协议,并且随着技术的发展,数据传输量逐渐增多,数据处理的复杂程度逐渐提高,在不同协议下对数据进行高速传输也提出了更高的要求。这就需要设计专用的高速协议转换设备来完成这一目的,因此针对以太网万兆数据传输的研究也显得很有必要。在初步了解万兆以太网发展历程和协议转换的实现原理后,选择用FPGA为载体,围绕协议转换中以太网的万兆高速传输技术进行研究。在掌握了以太网传输和协议转换原理以及系统硬件开发设计流程的基础上,设计一种基于Xilinx公司Kintex-7系列FPGA芯片的万兆协议转换系统的硬件平台。该平台包括数据收发和协议转换,可以完成数据的万兆传输和在自定义协议与以太网协议之间进行转换。本论文的研究内容包括:(1)本文采用GTX或LVDS等传输技术,构建了一套万兆协议转换硬件平台。针对万兆的传输要求,对FPGA结构进行了深入的分析研究。数据转换依靠硬件,依靠合适的电路设计。本文结合实际应用设计出完整的万兆协议转换系统的硬件方案。(2)本文基于目前以太网协议转换的高速传输技术研究现状,提出了在以太网协议与自定义协议之间转换快捷的关键技术。经过分析提出了基于FPGA进行的协议转换,完成数据的拆包、拼帧和复接,最后经GTX模块快速输出。(3)本文基于信号完整性理论,对硬件平台进行了信号完整性研究与分析。采用Cadence软件工具进行PCB设计,应用了多层电路板的布局方法和高速数字信号的布线策略,提取拓扑结构,并对关键信号进行仿真。最后应用网络测试仪进行硬件测试。

关键词： 单相风力发电   谐波   畸变率   治理  

摘要： 随着小功率单相风电并网系统的增多,在并网过程中由于受到大自然影响存在很大的随机性和不确定性,致使该过程产生了大量的谐波,导致电网谐波畸变率急剧增加,降低了用电设备的寿命和效率.针对这种状况研制出了一种单相低压有源滤波装置,该装置采用瞬时电流检测控制方法,检测出系统中电流谐波含量,使变流器产生一个与电流谐波幅值相等、相位相反的电流分量,完全抵消系统中电流谐波.通过实验验证了该方法补偿效果良好,系统中谐波畸变率得到了明显降低,且该装置具有体积小、安装方便、价格低廉等特点.

关键词： 卷烟厂   软化水设备   自动控制系统   硬件设计   软件开发  

摘要： 硬度超标水不仅影响人们的日常生活，还威胁着工业生产的安全，所以软化水技术应用具有十分重要的意义。随着工业生产要求的精细化，工厂对软化水的生产也提出了更加严格的要求。自动控制代替人工操作，不仅可以提高工作效率，还可以提高安全性与可靠性。本文在烟厂软化水的背景下，对水处理控制流程与软化水稳压控制流程进行研究，制定了水处理工艺自动控制方案并研制了全自动恒压供水系统。　　在烟厂软化水设备中存在着两个关系到整线产品质量的问题，一个是软水处理设备的控制需要人工操作，这就可能影响水质量的稳定性;另一个是软化水供水压力不够，需要操作工进行补偿，这会带来压力控制滞后且不稳定的问题。此外，人工操作不仅增加了劳动强度，还降低了生产效率。针对上述的问题，本文研究了水处理的自动控制以及全自动恒压供水系统。在文中，首先简单介绍了软化水的工作原理与工艺流程，然后通过分析工艺流程中的相应模块确定了总的设计方案。接下来，在了解了PLC控制系统组成与性能的基础上，根据总的设计方案中对设备的要求，确定了型号为S7-200SMART的PLC设备和其余硬件设备的型号。再次，利用PID控制原理实现了软化水工艺控制自动化与恒压供水。最后，基于WinCC flexible设计了上位机监控系统，此系统包含了网络通信与报警系统，可通过操作界面对软化水工艺参数进行设置，其中，系统有两种工作模式，自动模式与手动模式，控制画面也分为自动画面与手动画面。操作人员可通过点击画面键对软化水交换器、盐箱、软水池和冷却塔的运行状态进行控制和监视，降低了工作强度。　　整套设计系统完成后分别从程序方面、通讯方面、系统操作界面进行了调试，并在系统联调后投入试运行。然后通过两组详细的对比试验对比了系统投入试运行后与试运行前水质结果与供水压力的差异，效果显示该系统在降低工作强度、提高系统运行精细程度取得显著效果的同时还保证了软化水的质量与供水压力的稳定性。

关键词： LabVIEW   转向架构架   静应力测试   数据采集   硬件设计   软件设计  

摘要： 随着国内城市轨道交通的高速发展和客流量的增加,导致车辆运行强度增加,维护时间减少,这给城市轨道交通车辆维修工作提出了更高的要求。转向架是轨道运维车辆的核心部件,转向架构架是转向架的重要组成部分,是转向架受力的主要承载体。转向架构架的疲劳状态评估对于转向架出厂及服役期间的检测具有重要意义。为了解决转向架构架疲劳状态评估过程中应力应变数据的采集与处理,本论文对轨道运维车辆转向架构架静应力测试系统进行了研究,主要研究内容如下:(1)根据静应力测试系统设计指标确定了转向架构架检测方案,并从机械系统、液压系统及数据采集与处理系统三个方面介绍了静应力测试系统的总体设计方案。(2)搭建了数据采集与处理系统硬件平台,并从数据采集单元与数据处理单元两个方面阐述了系统硬件平台的构成。(3)完成了静应力测试系统基于LabVIEW的软件设计,根据任务需求对系统进行了模块划分,研究了通过LabVIEW设计系统采集卡驱动模块、数据采集存储模块的方法及实现策略。并对设计程序进行了验证。(4)完成了采集数据处理模块的软件设计,研究了在LabVIEW的编程环境下对采集数据进行滤波处理与拟合处理的方法,并对该模块功能进行了测试。

关键词： Electrical engineering  

摘要： Ultrasound B-mode imaging is an increasingly significant medical imaging modality for clinical applications. Compared to other imaging modalities like computed tomography (CT) or magnetic resonance imaging (MRI), ultrasound imaging has the advantage of being safe, inexpensive, and portable. While two dimensional (2-D) ultrasound imaging is very popular, three dimensional (3-D) ultrasound imaging provides distinct advantages over its 2-D counterpart by providing volumetric imaging, which leads to more accurate analysis of tumor and cysts. However, the amount of received data at the front-end of 3-D system is extremely large, making it impractical for power-constrained portable systems. In this thesis, algorithm and hardware design techniques to support a hand-held 3-D ultrasound imaging system are proposed. Synthetic aperture sequential beamforming (SASB) is chosen since its computations can be split into two stages, where the output generated of Stage 1 is significantly smaller in size compared to the input. This characteristic enables Stage 1 to be done in the front end while Stage 2 can be sent out to be processed elsewhere. The contributions of this thesis are as follows. First, 2-D SASB is extended to 3-D. Techniques to increase the volume rate of 3-D SASB through a new multi-line firing scheme and use of linear chirp as the excitation waveform, are presented. A new sparse array design that not only reduces the number of active transducers but also avoids the imaging degradation caused by grating lobes, is proposed. A combination of these techniques increases the volume rate of 3-D SASB by 4\texttimes{} without introducing extra computations at the front end. Next, algorithmic techniques to further reduce the Stage 1 computations in the front end are presented. These include reducing the number of distinct apodization coefficients and operating with narrow-bit-width fixed-point data. A 3-D die stacked architecture is designed for the front end. This highly paral

关键词： 单片机   点钞机   软件设计   硬件设计  

摘要： 随着我国社会经济的快速发展,我国的货币流通也更加地广泛和重要,但是,由于不法分子通过制造假币来谋取利益,给货币流通带来了极其恶劣的影响,也极大地损害了消费者的权益.因此,点钞机就显得尤为重要,通过点钞机可以科学地辨别钞票的真伪,从而规范市场货币流通.但是,传统的点钞机系统存在着智能化程度低、出错率高等问题,所以,本文提出了一种基于单片机控制的点钞机系统,并对其进行了设计研究.

关键词： 移动通信   调制识别   ATCA   FPGA   DSP  

摘要： 随着无线移动通信技术的不断发展与应用,调制识别系统已经广泛应用于信息截获、干扰识别以及电子对抗等领域。随着频谱资源稀缺问题的日益严重,频谱资源占用分析为调制识别系统提供了新的应用场景。ATCA平台是面向下一代通信及数据网络应用而设计的基于模块化结构的硬件架构,基于ATCA平台搭建的硬件系统相比其他平台系统,在可靠性、灵活性、兼容性以及开发难度上具有明显的优势。本文依托于国家重大科技专项,研究频谱使用率评价场景下的调制识别系统的硬件设计。文中首先分析了调制识别系统对硬件部分的功能需求,并基于需求提出了硬件结构设计。然后对硬件系统内部各模块进行了设计,并基于ATCA平台完成了硬件系统实物搭建。接着通过对FPGA和DSP的编程设计,完成了硬件系统的嵌入式软件实现。最后提出了硬件系统的测试评估方法,并验证了系统能达到目标性能。文中主要研究内容包括调制识别系统硬件部分总体结构的设计、硬件各模块的设计、硬件系统的搭建、系统的嵌入式软件设计以及系统的性能评估方法。

关键词： 计算机硬件   设计安全   分析  

摘要： 为了保证计算机硬件设计安全,要明确其安全问题的主要表现,要积极制定完善的应对对策,以加强计算机硬件设计水平,从而进一步保证其安全,提高计算机硬件使用质量.