基于一种改进CORDIC算法的MATH处理器设计与优化

在精密的电机数控领域中,对三角函数运算的硬件架构性能指标日渐严格。针对传统CORDIR算法求解三角运算时存在迭代次数多、迭代周期长、输入角度范围小等局限性,提出了对其进行角度预处理、镜像迭代、角度补偿、区间换算以及合并迭代结构等优化,并最终完成高精度计算三角函数的MATH处理器设计。在硬件实现上,本处理器在输入角度及坐标范围得到明显优化,计算速率显著倍增,且精度完全满足设计标准,适配于高精度电机驱动等应用领域。

低时延CORDIC算法设计与ASIC实现

传统流水线CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)算法精度不高,输出延时较大,并且需要依靠剩余角度计算进行旋转方向的判断,占用较大的资源。针对以上问题,本文采用角度二极化重编码方法消除剩余角度计算,通过折叠角度区间将角度映射于区间[0,π/4]。结合查找表以及合并迭代技术,减少角度计算的迭代次数和硬件单元,降低输出时延,只需要3个周期就能完成CORDIC计算。使用结果重映射方法完成正弦和余弦的全象限实现。寄存器资源消耗为传统算法的35.37%,输出时延减少85%。基于180nm CMOS工艺,完成CORDIC算法的ASIC实现。正弦和余弦的平均绝对误差分别为2.5472×10^(-6)、1.9396×10^(-6),相比较于传统CORDIC算法,精度提升一个数量级。

高精度低消耗CORDIC算法设计

针对CORDIC算法存在硬件资源消耗大、输出精度低等问题,提出一种基于区间合并迭代的改进CORDIC算法.算法在两段式CORDIC算法的基础上,采用区间合并迭代来完成第二阶段的合并迭代运算.针对合并迭代中移位运算产生的截位误差,区间合并迭代通过减少数据移位的大小和次数来减少在合并迭代过程中产生的数据误差和资源消耗.仿真结果表明,改进CORDIC算法不仅保留了两段式算法在低时延上的良好特性,在寄存器消耗上也相比基本算法减少36.8%,相比三段式和两段式算法分别减少14.8%和9.5%.当给定16 bit的输出位宽时,改进算法的平均误差相比基本算法降低37.0%,相比三段式和两段式算法分别降低19.4%和24.5%,因此更适用于高速、高精度、低消耗的现代数字通信.

高精度低时延CORDIC算法

针对目前流水线型坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法存在输出精度较低、输出时延较长的问题,提出一种基于移位相加结构的CORDIC算法。此算法首先对[0,π4)内的输入角度采用角度二极化重编码技术,将角度二进制编码转化为1和-1编码,然后使用移位相加结构替代查找表,同时通过合并迭代结构合并旋转迭代,减少迭代单元级数和迭代次数,降低硬件资源的消耗,建立小容量正余弦值ROM表,降低接近于π2时部分输入角度的运算误差,最后结合角度区间映射手段保证算法运算范围覆盖整个圆周[0,2π)。在Xilinx公司KC705评估套件上进行算法验证与仿真,结果表明:在输出位宽都设定为16位的条件下,运算结果的绝对误差和相对误差相比流水线型CORDIC算法分别降低了46.7%,83.5%,该算法只需6个时钟周期即可输出计算结果,输出时延减少了60.0%。设计的CORDIC算法具有输出精度高、输出时延短的优势,适用于实时、高精度的现代通信系统。

城市快速路合流区汇入角度对合流区通行能力的影响

为研究城市快速路合流区汇入角度对合流区通行能力的影响,通过卫星地图查找北京环路所有合流区,确定其合流区类型。利用Auto CAD软件对合流区汇入角度进行测量,根据汇入角度所占比例特点分别选取汇入角度为3°,5°,8°,13°,18°合流区,以现场实测数据为依据,分别统计在不同类型合流区不同位置以及流量条件下,速度和流量的变化规律,并用线性回归分析合流区通行能力。结论表明,合流区上游通行能力大小受合流区汇入角度的影响,下游通行能力值与合流区汇入角度无明显相关关系,加速车道的存在也会对合流区通行能力产生影响。

机器人路径规划的凸点法

在具有障碍物的凸多边形或凹多边形的二维环境中，用不断搜索凸点的方法规划任意两点间的无碰路径，与其他方法相比，其规划速度快，优化后的路径质量较好．

面向高光谱影像分类的高性能计算及存储优化

针对高光谱遥感影像分类的并行化处理,现有研究一般是通过集群和工作站来开展,成本较高,部署困难。少数基于GPU方式的研究主要是从流程的角度来论证该并行架构对提高算法效率的有效性,对于算法关键的存储器优化策略等研究相对较少或不详细。针对现有研究的不足,以CUDA架构下高光谱遥感影像的光谱波形匹配法和光谱角填图法分类的高性能计算为例,对算法存储优化策略进行重点研究,深入探讨了一系列存储优化及其改进方法。通过实验论证分析表明:存储优化策略及其改进方法有效,并且对于多种不同尺寸与数据量的影像,CUDA架构下算法的运行效率都有了较为显著的提升。同时,基于CUDA的高光谱影像分类维护了计算结果的准确性。

逆向工程中多视角点云数据拼合技术

在反求工程中,往往需要将从各个不同视角测得的点云数据进行多视角定位,统一到一个整体坐标系下,并进行数据拼合以便于后续的模型重建。论文介绍采用标签定位来实现多视角测量和数据拼合的方法。这种方法通过不同扫描视图上公共参考点贴块的“中心点”进行坐标定位,把点云数据通过平移和旋转后进行拼合,从而方便快速地实现了两个不存在明确对应关系的点云视图之间的准确定位。

基于钝角演化规则的多边形形状识别

串匹配技术是多边形形状识别与分类的一种常用方法,它主要是寻找从一个串到另一个串的最小代价变换,计算变换的相似测度,最终完成目标对象与模型对象的匹配。但是,由于图象分割中存在的分割不一致现象,对属性串匹配的代价因子计算影响很大,实际上也严重限制了串匹配技术的应用。本文研究依据顶点演化规则,首先对目标物体施以两种演化变换——合并与生长,将目标对象递归蜕化成与模型边数相同的近似多边形,再进行等长循环属性串的匹配,由两阶段的变换距离来决定是否匹配。该算法不仅克服了分割不一致现象的影响,而且在计算的复杂度等方面也比常规串匹配算法简单。

机器人路径规划方法——突出点法

给出在二维环境中路径规划的一个新方法——突出点法.此方法可有效地求解障碍物为凸多边形或凹、凸多边形并存环境中的无碰、局部最优路径规划问题。

智能站变压器小区差动保护异常的分析与处理

750 k V电压等级变压器为提高差动保护的灵敏度,配套有分相差动与低压侧小区差动保护相结合的保护类型,不仅能解决纵联差动保护的转角问题,而且可以大幅提高低压侧故障的灵敏度。在某750 k V变压器启动过程中,两套主变保护低压侧小区差动均出现了异常差流,导致启动过程被迫停止。通过查阅设计图纸和现场接线,解决了设计错误造成电流重复转角计算的问题,PRS-778T保护装置恢复正常。通过分析主变本体合并单元延时,解决了由于额定延时设置不一致造成存在相位差的问题,最终WBH-801T保护装置异常消除。

介质上电润湿液滴输运、合并及振荡实验研究

利用MEMS技术制作了平板电润湿芯片,建立了可视化实验研究平台,运用高速CCD对分裂式电极施加交流电压后的液滴传输和合并过程以及相邻电极接地式芯片上液滴的交流振荡过程进行了可视化实验研究。除了对液滴形状的观测外,还重点关注了接触线的运动规律。研究发现,接触角滞后现象将导致接触线在液滴输运、合并以及振荡过程中出现停顿现象,在液滴振荡过程中,只有施加电压足够大时,才能克服这种迟滞现象。当液滴初始位置偏离电极对中心时,在一定条件下交流电作用将造成液滴形态左右摇摆、接触线非对称运动的非对称振荡现象。

用化归转化思想指导解题

化归思想是解决问题的一种重要的策略,用这种方法解题,能带来超乎想象的结果,获得简洁解法,简洁是一种数学的内在美,学生有了简洁美的体验,就意味着注入了精益求精的内在动力。