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关键词： 阵列式射频仿真系统   FPGA技术   核心处理板   PCB设计   电磁环境   导弹研制  

摘要： 研制或者改进制导系统如果均采用实弹射击，则将消耗大量的人力、物力和财力。利用射频仿真系统可以建立精确的仿真模型，在实验室内逼真地模拟出外界的电磁环境，大大减少实弹射击的数量，从而降低导弹的研制费用和研制周期。基于光纤的微波控制系统就是阵列式射频仿真系统的实时控制部分。\n 本文主要给出了基于光纤的微波控制系统的硬件设计。首先，本文介绍了阵列式射频仿真系统系统的工作原理，并根据要求给出了基于光纤的微波控制系统的总体设计方案，具体包括核心处理板、接口处理板以及终端控制板卡的设计方案;其次，根据系统的总体设计方案，具体给出了系统各个模块的原理图设计以及相关的接口设计，并对DDRⅡ、LVDS、千兆以太网模块进行了FPGA的功能仿真，以验证该模块的可用性;然后，本文介绍了核心处理板的高速PCB设计，具体包括层叠设计（电源层、地层以及信号层的分布）以及元器件的布局;最后，本文对系统的各个模块进行了调试与测试，并且给出了系统各个模块的调试结果，证明该系统的硬件设计方案是可行的，可以达到预期。

关键词： 目标侦测   声源定位   数据融合   无线传感器网络   硬件设计  

摘要： 无线传感器网络(WSN)将客观世界的物理信息与传输网络相连接，提高和扩展了人类获取信息的能力，具有重要的应用价值。为了能够侦测出人、机动车辆等地面移动目标的类型以及位置等信息，结合无线传感器网络技术，本文拟对基于WSN的地面多目标侦测系统进行研究。\n 首先，本文介绍了国内外现有的地面侦测技术和无线传感器网络技术，分析了人、机动车辆等地面移动目标的红外信号、磁信号和声音信号等特性，在此基础上设计了基于WSN的地面多目标侦测方案，包括地面目标识别子方案和地面目标定位子方案。其中地面目标识别子方案采用LHI958红外传感器和HMC1002磁阻传感器分别获取地面移动目标的红外和磁信号，然后通过小波包分析方法进行特征提取，并利用神经网络算法识别地面移动目标的类型。地面目标定位子方案采用声音传感器线性阵列获取地面移动目标声音信号，利用基于到达时间差的声源定位技术，结合多传感器平均值数据融合算法，对地面移动目标实现定位。\n 其次，本文采用所设计的基于WSN的地面多目标侦测方案，完成了软硬件设计，实现了一种基于WSN的地面多目标侦测系统。该系统采用DSP控制器作为传感节点的核心，能够实时采集地面移动目标的红外信号、磁信号和声音信号以及对所采集的目标信号进行预处理。通过无线传感器网络将所采集的目标信息上传至上位机，然后通过上位机调用基于MATLAB的神经网络目标识别算法和定位算法分别实现对地面移动目标的识别与定位。\n 最后，本文采用基于WSN的地面多目标侦测系统分别进行了室内外地面目标识别实验、单人定位和小车定位实验。实验结果表明，所设计的基于WSN的地面多目标侦测系统对地面目标的识别正确率优于80％，定位误差小于0.30m，达到了系统的技术指标要求。

关键词： 单片机   网络摄像机   监控   可移动  

摘要： 介绍了一种基于单片机的移动视频监控系统,详细给出了硬件各部分的设计。系统由网络摄像机、无线网络以及能通过串口进行控制的小车平台组成,解决了无监控设备区域的监控问题。系统制作简单,维护方便,充分利用现有资源和技术,同时采用模块化设计,可移植性很强,在危险、未知环境的探测、监控等领域有很好的推广应用价值。

关键词： 装瓶机   PLC   硬件设计   控制流程   程序设计  

摘要： 自动药片装瓶机,是对不同形状的药片进行计数、装瓶的专用设备。采用西门子S7-200PLC技术,实现装瓶机的启动、停止以及中途改变装填粒数的功能。在分析装瓶机系统工艺过程和控制要求的基础上,进行PLC硬件和软件设计,经上机模拟调试,调试结果与实际控制要求一致。本装瓶机控制系统具有药片数量显示功能、装瓶速度快、计数准确、线路简洁、控制灵活的优点。

关键词： 导航系统   卡尔曼滤波   误差标定   硬件设计  

摘要： 个人导航系统由于其便携性和可靠性，在军事和民用领域都有着广阔的应用前景，是近年来导航定位领域的研究热点之一。本文以个人导航为应用背景，就MIMU/GPS/磁罗盘组合导航技术开展了研究工作，并在此基础上，设计并实现了MIMU/GPS/磁罗盘组合的个人导航系统。本论文的主要研究内容和成果如下:\n 1.针对个人导航系统的需求，提出了个人导航系统的总体方案，设计了基于DSP、FPGA和MCU的导航计算机，并完成对MIMU/GPS/磁罗盘组合的个人导航系统的硬件设计，达到了个人导航系统的基本要求。\n 2.针对个人导航系统，设计了12维状态变量的扩展卡尔曼滤波器，给出了系统状态方程和量测方程，编制了MIMU/GPS/磁罗盘组合系统的组合导航算法实时解算程序，并利用静态和动态试验验证了算法的有效性。\n 3.对系统进行了静态和动态试验，试验结果表明:在动态情况下，定位误差小于5m，速度误差在0.5m/s范围内，组合系统定位性能优于GPS且能正确反映测试者的姿态变化;同时，利用“动态翻转六位置法”对系统惯性测量单元的误差进行标定和补偿，使系统惯性数据测量精度提升至少1个数量级。\n 本论文的成果对基于GPS/MIMU/磁罗盘组合的个人导航系统系统的工程应用提供了理论和技术保证，具有重要的实用价值。

关键词： 微创手术机器人   多轴运动控制器   CAN通讯   硬件设计  

摘要： 微创手术与传统手术相比具有切口较小，术后恢复较快，住院时间短的优点。但是微创手术面临医生操作困难等一系列的问题，微创手术机器人可以很好地克服微创手术存在的问题，使微创手术更安全、更精确，扩大了微创手术的手术范围。微创手术机器人的优点决定了为它在未来的一段时间都将是研究的热点。本文结合微创手术机器人的需求，较为系统地完成了微创手术机器人的控制系统，并对完成的控制系统进行了性能验证，实验结果表明该控制系统基本可以满足机器人的控制要求，运行可靠，初步达到了设计要求。本文的主要工作是:\n (1)对微创手术机器人的机械结构进行了分析，详细地分析了微创手术机器人对控制系统的需求，包括输入输出接口需求，实时性、安全性等要求。在上述分析的基础上，设计了微创手术机器人的控制方案，提出了5个多轴运动控制器和1个中央控制器的控制方案，该控制方案采用并行控制的方式，具有很好的实时性。\n (2)对多轴运动控制器进行了设计。对控制器的整体架构进行了说明，采用的是DSP+FPGA的控制核心单元，保证了控制器具有较高的运算速度和丰富的逻辑资源。对数/模转换、模/数转换、CAN通讯等功能模块进行了硬件电路的设计，并且在FPGA中使用Verilog HDL实现了底层逻辑驱动，并对各个模块的性能进行了测试。设计了数字和模拟接口电路，增强了控制系统的电平匹配性能和安全性能。至此，完成了运算速度快、逻辑资源丰富、电平匹配性能良好、通用性强的多轴运动控制器的设计。\n (3)整体控制系统的搭建。设计了中央控制器，包括多种通讯模块和多GPIO实现。实现了逻辑切换电路，该电路能灵活地实现主从控制方式之间的切换，搭建了控制系统的硬件电路，实现了五个多轴运动控制器和一个中央控制器的控制系统，并对该系统的性能进行了测试。

关键词： 视频压缩算法   图像采集   TMS320DM6467T硬件平台   机载数据记录  

摘要： 视频信号大数据量是数据存储和传输中的一个难题，数据压缩已成为研究的热点之一。本文基于机载视频数据记录实际需求，针对视频信号压缩处理展开研究，主要工作如下:\n 首先，结合实际要求，介绍了机载视频压缩处理记录仪的总体设计方案，在此基础上讨论了H.264视频压缩算法的基本理论，并提出机载视频图像的评价模型，阐释选择H.264作为压缩算法的先进性和正确性。\n 其次，完成了机载视频压缩处理平台的硬件电路设计。系统以TI公司的TMS320DM6467T为核心设计了机载硬件平台，在详细阐述硬件设计方案的基础上，设计了基于AD9888的视频采集模块、EP2SGX130GF1508视频压缩预处理模块、双TMS320DM6467T视频压缩处理模块及通信模块等。\n 最后，完成了机载视频压缩处理平台的软硬件联调。经过实际测试，设计的硬件平台能够很好地完成数据采集及图像压缩功能，同时该平台与其他功能的电路板构成机载数据记录仪，整个设备系统支持200万像素以及以下分辨率，具有很高的压缩比，能很好地实现机载记录的要求。

关键词： 滑移率   路面附着系数   FreescaleS12   单片机   硬件设计   软件设计  

摘要： 路面附着系数与行车安全性密切相关。设计了一种基于Freescale S12单片机控制的路面附着系数测试系统。该系统针对路面附着系数测试系统的需求,以滑移率与路面附着系数间的关系为依据,将MC9S12DG128B单片机作为控制核心,对信号采集系统和信号调理单元输出的信号进行相应计算处理,最终将测得的路面附着系数发送至数据显示单元。试验结果表明,设计的路面附着系数测试系统具有结构简单、测量精度高、实用性强及人机交互功能强等优点,具有一定的实际应用价值。

关键词： 安全芯片   硬件设计   网络加密卡   公钥密码体制   层次结构   RSA算法  

摘要： 随着信息全球化的推进，人们必需要面对很多由此带来的问题，如病毒、电子欺骗、网络攻击以及黑客等等。因而，人们自然地更加关注加密技术。众所周知的是传统的软件加密技术已经渐渐地不能满足人们对于敏感数据对于安全性以及其计算速度的基本需求，在此情况下，本文使用硬件来加密敏感数据，主要工作包括以下内容:\n 1、首先，本文初步介绍了网络加密卡的研究背景，比较分析了软硬件加密技术;阐述了公钥密码体制的理论知识;介绍了网络层次结构中的五个层次:物理层、数据链路层、网络层、传输层以及应用层，对各层进行了安全分析;介绍了FPGA相关技术。\n 2、其次，为了提高RSA算法的运算速度，本文对RSA算法进行了深入的研究，并在此基础上，改进了RSA算法中的大素数的产生之后的筛选过程，并对于模乘算法中的Montgomery算法进行了优化，在一定程度上提高了RSA算法的计算速度。\n 3、最后，本文基于改进后的RSA算法对于网络加密卡中的基于FPGA的RSA芯片进行了详细的分析，并在此基础上对于系统结构和总体的方案进行了设计;完成了基于改进后RSA算法的FPGA设计，并对硬件电路和软件程序进行设计、仿真、验证与测试。\n 本文针对在密钥产生和加/解密过程中的效率问题，基于FPGA开发了RSA网络加密卡。对RSA算法进行了改进，简化了随机数产生过程和模幂算法，有效地提高了加密卡的工作效率。

关键词： 数字信号处理器   验证平台   数据传输模块   硬件设计  

摘要： DSP作为通用的数字信号处理器，在通信、数值运算、图像处理等诸多领域有着广泛应用，其强大的数据运算能力特别适合运算密集的应用场合。现代社会对DSP的应用越来越广泛，对新DSP的研发也越来越多。中国科学院声学研究所数字系统集成实验室自主研发的SuperVDSP是一款面向终端应用的高性能低功耗嵌入式DSP。随着新研发DSP规模越来越大，复杂度越来越高，对其验证也越来越困难。\n 硅后验证作为一种有效的验证手段，能够将SuperV DSP的样片置于实际应用环境中工作，其不仅能够验证工艺导致的物理效应，还能在真实系统下长时间运行大量测试程序，以达到充分检查SuperV DSP功能的作用。在验证SuperV DSP对多媒体音视频文件解码功能时，需专门设计验证平台。验证平台能够高效、便捷地向SuperV DSP提供多媒体音视频文件，并将解码后数据输出至显示器，以供直观感受衡量其解码功能。\n 数据传输模块作为SuperV DSP验证平台中的一部分起到数据通路的作用。其将存储于硬盘上容量庞大的多媒体音视频文件，按照SuperV DSP对数据的实时需求，动态地传输给SuperV DSP，其能避免对板上存储空间的占用，也能避免SuperV DSP直接访问硬盘，同时能提高验证数据的多样性、灵活性。\n 本文针对SuperV DSP验证平台提出了一种数据传输模块的具体实现方案。数据传输模块通过TCP/IP通信协议从PC接收多媒体音视频文件，再根据SuperV DSP对数据的实时需求将数据转发给SuperV DSP。数据传输模块与PC之间的TCP/IP通信涵盖反馈确认机制、流量控制机制、错误重传机制、按序提交机制，能够保证传输的可靠性。数据传输模块能够灵活调整接口方式与时序，以适应不同版本SuperV DSP特性。本文详细阐述数据传输模块的总体构架、软硬件设计与测试，并对进一步改进作出展望。