遗传算法是一种基于自然选择原理的优化算法，在很多领域有着广泛的应用。但是，遗传算法使用计算机软件实现时，会随着问题复杂度和求解精度要求的提高，产生很大的计算延时，这种计算的延时限制了遗传算法在很多实时性要求较高场合的应用。为了提升运行速度，可以使用FPGA作为硬件平台，设计数字系统完成遗传算法。和软件实现相比，硬件实现尽管在实时性和并行性方面具有很大优势，但同时会导致系统的灵活性不足、通用性不强。本文针对上述矛盾，使用基于功能的模块化思想，将基于FPGA的遗传算法硬件平台划分成两类模块：系统功能模块和算子功能模块。针对不同问题，可以在保持系统功能模块不变的前提下，选择不同的遗传算子功能模块完成所需要的优化运算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平台，使用VerilogHDL语言实现了伪随机数发生模块、随机数接口模块、存储器接口/控制模块和系统控制模块等系统功能模块，以及基本位交叉算子模块、PMX交叉算子模块、基本位变异算子模块、交换变异算子模块和逆转变异算子模块等遗传算法功能模块，构建了系统功能构架和遗传算子库。该设计方法不仅使遗传算法平台在解决问题时具有更高的灵活性和通用性，而且维持了系统架构的稳定。本文设计了多峰值、不连续、不可导函数的极值问题和16座城市的旅行商问题 (TSP)对遗传算法硬件平台进行了测试。根据测试结果，该硬件平台表现良好，所求取的最优解误差均在1％以内。相对于软件实现，该系统在求解一些复杂问题时，速度可以提高2个数量级。最后，本文使用FPGA实现了粗粒度并行遗传算法模型，并用于 TSP问题的求解。将硬件平台的运行速度在上述基础上提高了近1倍，取得了显著的效果。关键词：遗传算法，硬件实现，并行设计，FPGA，TSP
上传时间： 2013-06-15
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论文研究了基于Bayer格式的CCD原始图像的颜色插值算法，并将设计的改进算法应用到以FPGA为核心的图像采集前端。出于对成本和体积的考虑，一般的数字图像采集系统采用单片CCD或CMOS图像传感器，然后在感光表面覆盖一层颜色滤波阵列(CFA)，经过CFA后每个像素点只能获得物理三基色(红、绿、蓝)其中一种分量，形成马赛克图像。为了获得全彩色图像，就要利用周围像素点的值近似地计算出被滤掉的颜色分量，称这个过程为颜色插值。由于当前对图像采集系统的实时性要求越来越高，业内已经开始广泛采用FPGA来进行图像处理，充分发挥硬件并行运算的速度优势，以求在处理速度和成像质量两方面均达到满意的效果。。主要的工作内容如下: 本文首先介绍了彩色滤波阵列、图像色彩恢复和插值算法的概念，然后分析和研究了当下常用的颜色插值算法，如双线性插值算法、加权系数法等等，指出了各个算法的特点和不足；接下来针对硬件系统并行运算的特性和实时性处理的要求，结合其中两种算法的思路设计了适用于硬件的改进算法，该算法主要引入了方向标志位的概念以及平滑的边界仲裁法则来检测边界，借鉴利用梯度的三角函数关系来判断边界方向，通过简化且适用于硬件的方法计算加权系数，从而选择合适的方向进行插值。 在介绍了FPGA用于图像处理的优势后，针对FPGA的特点采用模块化结构设计，详细阐述了本文算法的软件实现过程及所使用到的关键技术；文章设计了一个以FPGA为核心的前端图像采集平台，并将改进插值算法应用到整个系统当中。详细分析了采集前端的硬件需求，讨论了核心芯片的选型和硬件平台设计中的注意事项，完成了印制电路板的制作。 文章通过MATLAB仿真得到了量化的性能评估数据，并选取几种算法在硬件平台上运行，得到了实验图片。最后结合图片的视觉效果和仿真数据对几种不同算法的效果进行了评估和比较，证明改进的算法对图像质量有所增强，取得了良好的效果。
上传时间： 2013-06-11
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电加热炉是典型工业过程控制对象，其温度控制具有升温单向性，大惯性，纯滞后，时变性等特点，很难用数学方法建立精确的模型和确定参数。而PID控制因其成熟，容易实现，并具有可消除稳态误差的优点，在大多数情况下可以满足系统性能要求，但其性能取决于参数的整定情况。且快速性和超调量之间存在矛盾，使其不一定满足快速升温、超调小的技术要求。模糊控制在快速性和保持较小的超调量方面有着自身的优势，但其理论并不完善，算法复杂，控制过程会存在稳态误差。 将模糊控制算法引入传统的加热炉控制系统构成智能模糊控制系统，利用模糊控制规则自适应在线修改PID参数，构成模糊自整定：PID控制系统，借此提高其控制效果。 基于PID控制算法，以ADuC845单片机为主体，构成一个能处理较复杂数据和控制功能的智能控制器，使其既可作为独立的单片机控制系统，又可与微机配合构成两级控制系统。该控制器控制精度高，具有较高的灵活性和可靠性。 2 温度控制系统硬件设计 该系统设计的硬件设计主要由单片机主控、前向通道、后向通道、人机接口和接口扩展等模块组成，如图l所示。由图1可见，以内含C52兼容单片机的ADuC845为控制核心．配有640 KB的非易失RAM数据存储器、外扩键盘输人、320x240点阵的图形液晶显示器进行汉字、图形、曲线和数据显示，超温报警装置等外围电路；预留微型打印机接口，可以现场打印输出结果；预留RS232接口，能和PC机联机，将现场检测的数据传输至PC机来进一步处理、显示、打印和存档。
上传时间： 2013-10-11
上传用户：vodssv
提出一种利用FPGA实现相关干涉仪测向算法的方法，给出了测向系统的结构和组成框图，并详细介绍了FPGA内部模块的划分及设计流程，最后结合实际设计出一种实现方案，并讨论了该方案在宽带测向中较原有实现方式的优势。为了使算法更适于FPGA实现，提出了一种新的相位样本选取方法，并仿真验证了该方法与传统方法的等效性。
上传时间： 2013-11-11
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基于通用GPU并行计算技术，结合遥感图像数据融合处理特点，利用NVIDIA公司的CUDA编程框架，在其 GPU平台上对BROVEY变换和YIQ变换融合算法进行了并行研究与实现。实验结果表明，随着遥感图像融合算法的计算复杂度、融合处理的问题规模逐渐增加，GPU并行处理的加速性能优势也逐渐增大，GPU通用计算技术在遥感信息处理领域具有广阔的应用前景。
上传时间： 2013-12-10
上传用户：kangqiaoyibie
为了提高门禁系统的安全便利性，提出了一种基于国密算法的CPU卡的门禁系统的解决方案。首先对门禁系统的组成进行了介绍，接着论述了非接触CPU卡的相对于非接触逻辑加密卡的特点及优势；基于国密算法SM1的特点以及配合落实住建部重要门禁系统密码应用安全管理工作要求，提出了一种基于国密SM1算法CPU卡的门禁系统解决方案。基于国密算法CPU卡的门禁系统解决方案能够满足最新门禁系统市场需求，具有安全、灵活多样等多种的特点。
上传时间： 2013-11-01
上传用户：xiaoyunyun
针对OFDM技术中的载波频率同步问题，分析了载波频率偏差对OFDM系统造成的影响，总结了基于IEEE802.11标准的三种常见的频偏估计算法：基于循环前缀的最大似然算法、基于训练序列的时域相关算法和基于导频的频域相关算法，提出一种基于训练序列和导频的联合载波频偏估计算法。性能仿真结果表明，该联合估计算法在估计范围和估计精度上具有明显的优势，适合实际工程应用。
上传时间： 2013-11-07
上传用户：leesuper
提出一种利用FPGA实现相关干涉仪测向算法的方法，给出了测向系统的结构和组成框图，并详细介绍了FPGA内部模块的划分及设计流程，最后结合实际设计出一种实现方案，并讨论了该方案在宽带测向中较原有实现方式的优势。为了使算法更适于FPGA实现，提出了一种新的相位样本选取方法，并仿真验证了该方法与传统方法的等效性。
上传时间： 2013-11-21
上传用户：LP06
文中首先介绍了雷达测距的两种常用方法，通过分析，调频连续波（FMCW）雷达更具有优势，然后阐述了调频连续波（FMCW）雷达测距系统的基本组成原理，再后本文论述了测频中最常用的FFT算法。接着分析研究了由此衍生出的距离谱，根据距离谱本文重点论述了其估计算法，说明了距离谱最大采样点法的问题，提出距离谱最大值二分估值法，又经过进一步改进得到距离谱最大值的拟合法。通过计算机仿真的结果确定距离谱最大值的拟合法提高了测距的精度。
上传时间： 2013-11-20
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针对人脸识别中的特征提取问题，提出一种新的基于Gabor的特征提取算法，利用Gabor小波变换良好的提取区分能力和LDA所具有的判别性优势来进行特征提取。首先利用Gabor小波变换来提取人脸特征。然后对得到的高维特征采用PCA进行初次降维，再利用LDA实现再次降维，得到最终的特征向量。在ORL和YALE人脸库上的实验验证了该算法的有效性。
上传时间： 2013-12-14
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