一种FPGA集群轻量级深度学习计算架构设计及实现

传感器技术的发展带来了边缘、端设备功能的迅速迭代升级,也带来了战场前端的数据量成倍增长。针对边缘、端设备数据量的急剧增长和芯片计算处理能力的矛盾,结合Map/Reduce框架,提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)计算集群资源的深度学习架构,能够实现多个深度学习算法的并行快捷部署和应用。该轻量级深度学习计算架构同时满足军事应用对“端”的智能处理能力提出的新要求,即不仅局限于数据采集和智能的应用,还必须具备分布式并行智能实时计算的能力。该FPGA集群轻量级深度学习计算框架部署不同类型算法容易,实时性高(ms级任务响应),可扩展性好,在多种类异构传感器、大场景大数据吞吐量的军事场景及森林防火等民用场景有广泛的应用前景。

科技馆“文丘里效应”展品创新设计实践与启示

展品是科技馆的核心内容,是提升全民科学素质的重要载体。开展科普展品自主研发是推动现代科技馆体系建设的重要组成部分,该文以第二届全国科技馆展览展品大赛展品类获奖作品“文丘里效应”的研发过程为例,从展品创意、设计、制作等方面进行思考,阐述科技馆展品创新设计实践与启示,以期为科技馆展品研发提供建议和参考。

长白落叶松树冠体积和表面积模型

以长白落叶松(Larix olgensis)为研究对象,建立单木全树冠最大体积、平均体积、最大表面积、平均表面积预估方程。结果表明:树冠体积和表面积与胸径、树高、冠长、冠幅均显著相关,胸径对树冠体积和表面积的解释力最大,增加树高变量不能增加预估方程的拟合精度,增加冠长和冠幅作为变量能够提高模型的拟合精度。模型检验结果表明,以胸径、冠长和冠幅为变量的模型为最优模型,其中对树冠表面积的拟合优于对树冠体积的拟合,所选择的最优模型估测精度均高于85.4%,能较好地预估长白落叶松的树冠体积和表面积。

角接触球轴承的罚函数粒子群算法优化设计

为了提高角接触球轴承的性能,以双列角接触球轴承的额定动载荷和额定静载荷最大为优化目标建立了双列角接触球轴承结构的多目标优化模型。针对普通粒子群算法易于陷入局部最优的缺陷和不能有效解决带约束条件的优化问题,基于标准粒子群算法,在目标函数中加入惩罚项,将带约束条件的优化问题转变成无约束优化问题。最后以3210角接触球轴承为算例,通过提出的罚函数粒子群算法对其进行了优化设计,经优化后,轴承动、静载荷额定值各自提高了66.46%和70.60%。结果表明,采用罚函数粒子群算法能较好的提高角接触球轴承的性能。

一种高性能并行计算架构的FPGA实现

针对传统的现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)开发方法效率低、不能充分利用芯片逻辑资源等问题,提出了一种高性能并行计算架构。设计了统一的软件、硬件编程模型,并提供FPGA操作系统层级的支持,将部分可重构技术应用于硬件线程的开发,使该架构具备资源管理和复用的能力。同时还设计了软件、硬件协同开发的流程。在开发板ZC702上进行了设计验证,评估了架构的额外资源消耗情况,并以排序算法为例展示了该架构多线程设计的灵活性。

转子磁极分段移位斜极对永磁同步电机转矩的影响

为了降低齿槽转矩和转矩脉动对电机性能的影响,采用电机转子磁极分段移位斜极方法达到减振降噪、提高永磁同步电机性能的目的.基于此方法对电机的齿槽转矩进行理论计算,并利用有限元法在Maxwell中建立8极48槽内置式永磁同步电机模型,分析转子磁极分段移位斜极方法对齿槽转矩和转矩脉动的影响.研究结果表明:齿槽转矩中除了次数为转子磁极分段数及其倍数次的谐波外,其余谐波基本得到消除,并且随着转子磁极分段增加,齿槽转矩峰值逐渐降低,尤其在磁极分三段时,齿槽转矩峰值下降5.22 N·m,对齿槽转矩的削弱效果最为明显;负载转矩和转矩脉动随着转子磁极分段数的增加逐渐降低,转子磁极分两段时降低幅度较为明显,与转子磁极不分段相比下降60%,并且随着转子磁极分段数增加,转矩脉动趋于平稳.

一种高性能内插滤波器的设计

在全数字接收机系统中,随着高阶调制解调技术的应用,传统内插滤波器的性能已不能满足要求。为此,通过研究一种多项式函数的频率响应,提出了一种高性能内插滤波器的设计方法。该方法在频域逼近的基础上,以线性加权的最小均方误差(MMSE)为优化准则,利用Matlab系统函数进行线性约束条件下的最优化迭代,设计非常灵活。仿真结果表明,该方法设计的内插滤波器性能明显优于常用的内插滤波器,尤其适合于高阶正交幅度调制(QAM)信号。

杉木人工林树冠表面积及体积模型的研究

以福建杉木Cunninghamia lanceolata人工林为研究对象,基于15块样地的33株标准木的解析数据,探讨了树冠平均表面积、最大表面积、平均体积、最大体积4个复合指标的预测模型。结果表明:4个树冠复合指标与胸径、树高、冠长、冠幅之间呈显著相关,相应的增加变量可提高模型的拟合精度,但当模型变量增加到2个以上时,模型精度提高不大。模型检验结果表明,以冠幅和冠长为变量的树冠表面积模型为最优;树冠体积以冠幅、冠长和树高为变量的模型为最优。模型的预估精度P均大于70.3%,说明模型可以较好地预估杉木人工林的树冠表面积和体积。

基于数字信道化方法的跳频信号接收研究

跳频通信技术在抗干扰通信方面的突出优势,使其在通信装备中得以广泛应用。在数字接收机中,数字信道化方法非常有利于宽带信号的接收。在对多相滤波结构的数字信道化接收机理论的分析基础上,针对跳频信号的接收进行了研究。给出了数字信道化多相结构的一般推导形式,针对兔耳效应和信道模糊问题,给出了一种简单并且可靠的信道判决方案。整个设计方案便于硬件的高效实现。对整个算法进行了Matlab仿真,仿真结果验证了设计方案的正确性。

车内低频结构耦合噪声板件贡献量分析

通过对车身板件声学贡献分析得出车室特性声学特性,推导封闭空间板件振动在空间内产生的辐射噪声,结合车室壁板计算车身板件声学贡献量,在考虑到目标点位置权重与相对噪声水平系数提出板件综合声学贡献量系数。为了确定车身需要优化的板件,通过声-固耦合有限元模型利用边界元法确定车内目标点的频响曲线,计算出声腔结构划分出的车身峰值频段下的车身板件综合声学贡献量系数。在Isight中用最优拉丁超立方法对需要优化的7块板件于设计空间内抽取50组样本,在有限元模型中计算目标响应,根据7块板件厚度参数因子与4个目标响应,运用径向基神经网络模型(RBF),建立精度较高的车身板件近似模型。

让每个孩子绽放光芒

每个孩子犹如天上的星星,有着发光的天赋和能力,班主任要爱每一个孩子,照顾到每个孩子的个性化需求,对特殊孩子进行心灵帮扶,让每个孩子都能展现自己的天赋,静静地绽放。

关于小学中年级语文教科书插图的研究——以苏教版为例

小学教材中的插图指的是在教材文字中起到辅助说明作用的图画。对于小学生来说,插图内容不仅能提升小学生对小学语文的学习兴趣,同时还能起到加深教材内容理解与把握的作用。小学中年级学生正处在抽象思维形成的阶段,插图对小学生的语文学习有非常重要的作用。因此,在小学生中年级语文教学中,教师要充分重视插图内容。