课程文献中心 更多>>

关键词： 量子密钥分配   量子交换节点   波长选择开关   可变带宽交换  

摘要： 量子通信作为一种理论上的无条件安全和高效的通信方式,近年来受到越来越多的关注,其安全性是由量子力学的海森堡不确定性和量子不可克隆性决定的。而量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)作为一种相对成熟的技术,近年来也开始走出实验室,向实用化迈出一大步,而在实用化过程中,必须要考虑的问题是多用户的组网。由于量子信号的特殊性,因而在实际组网中,对交换节点的要求和普通光网络中的是不同的。本文主要面向量子通信与经典通信融合网络这一场景,针对量子业务及经典业务动态的带宽需求,重点解决如何实现频谱灵活的信号交换这一问题,具体的研究内容如下。首先充分考虑了量子信号在进行光传输与交换中具有的特殊性,在此基础上设计能同时支持量子信号与经典信号的带宽可变的光交换节点。在设计节点时主要应用了波长选择开关(Wavelength Selective Switch,WSS)的动态选择特性,在此基础上分别从物理层结构、管理服务器、通信信令、控制层软件以及节点路由选择策略等多方面进行了设计开发,搭建了一款满足上述要求的量子交换节点原型机,该原型机支持2X2的端口,波长范围从1528.733nm到1566.723nm,以12.5GHz为最小频率间隔。利用实验室已有的一对基于BB84协议的量子密钥分发(QKD)系统,实验研究了点对点密钥分发系统经过一个交换节点原型机后系统受到的影响,以此验证了该交换节点的可行性。最后探讨了在大规模多用户的网络环境下,利用此交换节点进行组网时应该考虑的问题。同时考虑了将本文设计的交换节点应用于可信任中继量子网络中,并利用一种首次命中的路由频谱分配策略,研究了多用户情况下的使用,说明了本文设计的交换节点在未来大规模量子通信与经典通信融合的网络中的应用前景。

关键词： 高速数码印花   NXP处理器   One PASS   数据处理  

摘要： 近年来,低污染、低能耗的数码印花在印花行业的优势逐渐凸显。但目前主流的扫描式数码印花,喷印速度存在瓶颈,进行大规模印花生产时,效率远不及传统圆网印花。One PASS数码印花可以达到甚至超过圆网印花速度,然而国内One PASS数码印花机的数据处理系统等技术仍依赖进口,成本较高。研究开发具有高带宽和较高性价比的数码印花数据处理系统,具有较高的工程实用价值。为此,本文研究开发了基于NXP处理器的高速数码印花数据处理系统。系统以NXP处理器为核心,通过千兆以太网接收PC机预处理后的图像数据,进行解压。解压后的图像数据通过PCI-E链路发送给FPGA进行灰度重组,最后控制喷头进行同步喷印,实现高速数码印花的功能。此外,系统还扩展了 DDR3 SDRAM用于存储图像数据和系统程序,扩展了 RS232、I2C等接口实现交互和控制。测试表明,本文研究开发的基于NXP处理器的高速数码印花数据处理系统性能稳定可靠。目前系统已经通过了样机测试环节,显著地提升了喷印效率,达到设计要求。

关键词： 飞行模拟器   数据采集系统   STM32F429   以太网   SPI  

摘要： 飞行模拟器是用于空勤人员培训的仿真训练设备,它能够仿真演示飞机系统的功能原理,减少学员在真实飞机上的培训时间。飞行模拟器的数据采集与处理信号大体有开关量(开入DI信号)、指示灯(开出DO信号)、脚蹬/驾驶杆/油门台等模拟量(AD信号)、步进电机驱动信号等。如何提高国内飞行模拟器接口系统数据采集速率,实现接口控制模块化和检测功能,提高维护效率一直是飞行模拟器研究的关键问题之一。本文总结了国内外飞行模拟器接口系统数据采集发展的特点,简要分析了以太网通信和ARM芯片STM32技术的发展。根据飞行模拟器实际的需要,该系统开发设计电路板,选用以太网作为主机与主板之间通信的方式,使用STM32F429作为数据采集系统主控制板的处理器,各从控制板采用STM32F103作为板卡的主控芯片,主控制板与各从控制板之间使用SPI通信。论文从飞行模拟器数据采集系统的方案总体设计、数据采集控制系统的硬件设计、数据采集控制系统的软件设计和数据采集系统软件测试概述这四大主题展开叙述。其中总体方案设计包括飞行模拟器数据采集系统的数据采集控制系统总体方案的设计,数据采集系统的数据采集分线系统的总体方案设计和基于数据采集系统的测试软件的总体方案设计三方面;数据采集控制系统硬件设计包括主控制板的硬件设计和各从控制板的硬件设计:数据采集控制系统的硬件设计以4U机箱为主体,分为三大块,一块为底板的硬件设计(底板为主板与各从板之间数据连接的桥梁);一块为主板的硬件设计(主板与主机之间采用以太网通信);另一块为从板的硬件设计(从板根据飞行模拟器的数据要求进行扩展),从板的设计包括DI控制板、DO控制板、AD控制板和步进电机控制板;数据采集控制系统的软件设计使用KEIL5开发环境,采用C语言编程,完成各从控制板程序设计,主控制板与主机之间通过以太网进行通讯,主控制板与各个从控制板之间通过SPI进行通讯;数据采集系统软件测试概述主要描述了各个控制板测试界面的使用。

关键词： 倾转翼无人机   飞控系统   硬件设计   仿真测试  

摘要： 倾转翼无人机作为一款新型飞行器,不但能够实现垂直起降的功能,还拥有了固定翼快速巡航的优势,同时把二者的长处集于一身,是目前研究的热门机型。其飞行状态主要分为三部分:直升机飞行模态、固定翼飞行模态以及过渡段飞行模态,其中最为特殊的就是过渡段飞行,随着倾转翼及固定在其上的动力装置倾转,各个变量都在不断变化,实现无人机的平稳过渡以及相连模态之间的转换非常困难。目前没有现成的控制器可供参考,研究倾转翼无人机的飞行控制器至关重要。倾转翼无人机是典型的多输入-多输出-多信息耦合的代表,在飞控系统的设计中不仅是直升机模式和固定翼模式的简单叠加。飞控系统作为倾转翼无人机设计的核心,需要满足高度集成性、广泛扩展性和快速实时反应的要求。本文针对倾转翼无人机飞控硬件系统设计问题展开研究工作,完成飞控系统总方案设计、传感器与芯片选择以及硬件电路原理图设计、PCB的绘制、模块化软件设计和编程以及姿态算法设计,最后对飞控硬件平台进行测试和仿真,已验证其可否满足设计之初的要求。首先,根据倾转翼无人机设计要求,研究无人机飞控系统总体设计预案,阐述倾转翼无人机飞行原理和飞行要求,按照飞控系统设计需求完成硬件平台方案设计。针对无人机飞控硬件系统平台以及各个软件模块进行详细设计研究。将硬件平台按模块划分为主控单元、传感器单元、电源管理单元、无线数传单元、扩展端口单元和执行机构信号传输单元,针对不同模块来进行分层原理图设计。接下来根据模块化思路来进行软件驱动程序编译。之后,对倾转翼无人机进行姿态控制算法设计及多个传感器数据融合分析。针对三种姿态控制算法进行对比,论述基于四元数的姿态控制算法,并且设计完成基于卡尔曼滤波算法。完成多个传感器采集数据融合,完成对无人机姿态偏差参量分析与计算并对姿态偏差量进行校正处理。最终,对所设计的倾转翼无人机飞控硬件平台完成系统半实物仿真测试。以便对飞控系统硬件进行在线评估测试,完成对无人机的姿态控制测试,仿真测试结果表明,本文设计的飞控系统硬件部分能够满足系统设计要求。

关键词： 硬件设计   实用性   电子  

摘要： 伴随我国信息技术的飞速发展,电子产品市场已经不断扩展功能,在电子产品设计方面,不仅要保持电子产品的性能,也要考虑客户使用电子产品的满意度,这对电子产品的设计提出了更高的要求.本文进行了电子产品硬件设计中提升产品实用性相关问题的探究.

关键词： 健康状态   实时监测   RSSI   无缝切换  

摘要： 随着我国高速铁路的快速发展,高速列车已经为我国经济的发展做出了巨大的贡献。监测与检修是非常重要的环节,传统的“计划修”检修模式存在着欠检修和过度检修的弊病,其难以满足现代化铁路发展的需求。因此,我国高铁的检修模式正由传统“计划修”向“状态修”进行转化,如何实时传输健康状态信息是保障“状态修”的关键,所以本文完成列车健康监测系统的通信传输网络体系的设计。本课题依托辽宁省“铁路物流物联网工程技术研究中心”,根据现有列车运维健康监测的基础,提出利用以太网络、4G网络、WLAN网络建立列车健康监测系统的通信传输机制。本文完成健康监测节点帧协议打包并通过以太网络传输到STM32F407VET6内核,由于各健康状态数据类型的相异性,设计了不同类型数据的兼容帧协议和“多对一”通信防冲突控制方案。同时内核将列车健康状态信息由4G和WLAN无线网络无缝传输到后台服务器中,提出判断网络RSSI的垂直切换方案和在切换过程中健康信息防丢包机制。本文设计了通信系统电源供电电路、采集端的以太网络通信电路、4G网络通信电路、WLAN网络通信电路和系统关键辅助电路。后台的监控服务器可以实时监测列车的健康状态,并进行健康状况评估和故障分析,通过分析判断列车是否处于亚健康状态,从而实现对列车的健康状态的提前预判,这种机制能够在列车出现故障之前,提前预知列车出现的故障问题。本文建立了列车健康监测系统的通信传输硬件平台,能有效的将列车的健康状态信息实时传输到后台服务器。相比传统的人工检测方式,基于嵌入式的列车健康监测通信系统不仅提高了维修效率和列车的使用寿命,降低了维修成本,产生了巨大的经济效益,而且更有利于中国高铁迅速发展和安全运营,使其促进了沿线地区经济的发展,进而在轨道交通上有着广阔的应用前景。

关键词： 燃烧锥落头   测试装置   硬件设计   控制软件  

摘要： 卷烟燃烧锥落头是引起消费者市场质量问题反馈的一种重要因素,燃烧锥落头性能直接关乎消费者对卷烟品牌的认可度。当前卷烟燃烧锥落头性能主要依靠人工评吸来检测,测试效率低,人为主观因素影响大,难以满足燃烧锥落头性能质量评价的需求。针对上述问题,本文提出了一种基于模拟人抽吸卷烟、弹落烟灰行为的测试方法,并根据人的关键行为特征,设计开发了一套卷烟燃烧锥落头倾向测试装置,可批量对卷烟燃烧锥落头倾向进行准确的测试评价。本文的主要研究内容包括以下几个方面:首先,根据消费者抽吸卷烟、弹落烟灰的行为,提出一种模拟人的测试方法,并对消费者抽吸卷烟、弹落烟灰的行为特征进行研究,获取卷烟燃烧锥落头倾向测试装置所需满足的设计条件。其次,结合装置的设计要求和指标,分析了装置的工作原理之后,提出装置的设计方案,对装置涉及的主要元器件进行了选型,并完成装置控制系统的整体硬件设计及各功能单元的详细硬件设计。最后,根据装置机械结构和控制要求,采用模块化设计方法设计了装置的软件系统,实现对被测试烟支的自动点燃、自动抽吸、自动弹落烟灰、自动判定燃烧锥落头情况。通过对装置进行测试验证,并对比人工测试,结果表明装置测量精度高,运行稳定可靠,能够为卷烟燃烧锥落头性能控制提供客观、准确的数据支撑,满足设计要求。

关键词： Proteus VSM   硬件设计   交通灯控制   仿真  

摘要： Proteus VSM是一款功能强大的电路仿真软件,有效地利用Proteus VSM,能较好地解决硬件实验条件不足的问题,让学生方便地在个人电脑上完成计算机外围电路的设计与运行。本文以十字路口交通灯控制系统为例,介绍了如何利用Proteus VSM软件仿真设计计算机系统硬件电路的方法。

关键词： 高动态范围   动态控制   几何光学   LED背光坏点修复  

摘要： 现实生活中,人眼所能感知难以置信的亮度,从微弱的星光到刺眼的阳光,其亮度范围约为100cd/m,跨度达到十二个数量级。人眼除直接获取环境信息之外,还可以通过图像视频的方式去感知世界。然而,在明暗对比强烈的场景和较暗或者较亮的场景中,无法从图像视频中准确获取明暗交接处的细节部分,甚至因而影响对整个视频的判别。为了在低动态范围视频显示系统上显示高动态范围的视频图像,研究人员设计了图像映射算法,在很大程度解决了动态范围显示器显示高动态范围视频图像的问题,但是这种算法并没有在根本上解决真实环境中电子视频图像再现的问题。故而,研究高动态范围图像视频显示系统成为研究的重点,但是现有的这种显示设备造价极为昂贵,并没有在消费领域得到广泛应用,于是给予希望设计的显示设备具有从根本上解决真实环境再现的问题又能拥有较为低下的生产成本。论文对常见的图像压缩算法、光谱重构技术、基于发光二极管架构设计的高动态范围图像再现技术进行了研究,为设计高动态范围显示系统做了铺垫;对TFT-LCD、背光模组进行了较为详细的分析,为设计高动态范围显示系统的背光系统奠定基础。本文采用LED阵列作为背光源,基于数字信号处理设计实现了一种LCD-LED架构的高动态范围视频显示系统。论文首先引入几何光学相关理论,论证了LED布局方式、混光深度与高动态视频显示系统亮度以及亮度均匀性之间的关系,证明了在同等混光深度的情况下等边三角的布局方式最为理想;然后通过Altium Designer 13.0设计背光模组的背光板、控制板原理图并绘制PCB板的设计,利用Quartus II对实现的高动态范围视频显示系统背光系统进行仿真并完成实验平台的搭建;最后在系统调试部分提出了一种基于液晶补偿的LED坏点修复方法,通过调节坏点区域液晶补偿因子,调整液晶控制信号,提升液晶开口率从而得到提升光线透射率,达到修复坏点区域的目的,实验证明该方法可以有效解决直接更换LED面临的成本高、不易实现、操作困难等问题。

关键词： 数字图像   加密系统   硬件设计   软件开发   AES算法  

摘要： 随着人们对信息需求的爆炸式增长，网络带来的信息安全问题也随之日益凸显。数字图像作为日常生活中最常见的信息种类之一，如何有效的保证其传输过程中的安全性已成为信息安全领域的重要课题。　　本文将AES加密算法运用到图像加密中，在原有基于AES算法的图像加密系统的结构上进行了改进，避免了密钥在传输过程中的直接暴露，增强了系统对图像局部攻击的能力。结合软件系统与基于ASIC的硬件系统实现了改进型数字图像加密系统的设计。本课题主要工作内容如下:　　首先，在比较目前常用的几种分组加密算法中，对比算法安全性和加密效率，分析RSA、3DES和AES三种算法，选择了密钥建立时间短、资源消耗少、安全性高、软硬件实现速度快等优点的AES算法应用于数字图像加密。　　其次，在原有基于AES算法的图像加密系统的结构上，添加了MD5Hash摘要算法和Arnold置乱算法，前者避免了密钥在传输过程中泄露的问题，后者增强了系统对图像局部攻击的能力。　　随后，介绍基于ASIC前端流程设计实现的硬件系统，描述开发流程及开发环境，从原理和硬件描述语言设计思路两个角度展开说明MD5和AES算法，通过静态检查和动态仿真验证设计的正确性，完成并分析设计综合。　　然后，介绍系统软件设计，描述数字图像预处理和Arnold置乱的原理及实现思路，并说明了硬件SoC系统的固件控制策略。　　最后，结合软件系统与基于ASIC的硬件系统实现改进型数字图像加密系统的测试。