高光谱图像辐射位深残差量化及其对地物分类影响分析

目前的研究大多集中在高光谱图像(HSI)的空间和光谱分辨率的提升及应用上,很少关注辐射分辨率的综合运用。辐射分辨率反映传感器接收地物辐射能量动态变化的范围,探测地物辐射能量的微小变化,同样包含着丰富的地物信息。该研究提出了一种高光谱图像辐射位深残差量化(HSI radiation bit depth residual quantization method)方法,构建出高光谱图像不同辐射位深层级的位深特征图像(LHSI)及其残差图像(RHSI),并通过实验综合运用高光谱不同辐射位深层级的位深特征图像和残差图像及其组合进行地物分类,并分析其对地物分类精度的影响。实验表明,在保证一定分类精度的基础上,辐射位深为9 bit的位深特征图像,保留了原始高光谱图像的主要信息;辐射位深为4 bit的残差图像,比原始高光谱图像更突出地物细节信息;13 bit的位深特征图像与3 bit的残差图像的组合,既能保留原始高光谱图像的主要信息又能突出地物细节。

2.2MHz,8.3mW多位量化连续时间Sigma-Delta调制器设计

本设计完成了一款2.2MHz、8.3mW连续时间Sigma-delta调制器,可应用于无线通信领域.与传统的离散结构相比,连续结构在实现兆赫兹以上带宽的同时,显著降低了功耗,并且在低电源电压下也有很好的发展潜力.此Sigma-delta调制器采用前馈单环三阶四位量化结构,考虑了非零环路延时效应,设计了补偿网络.在标准0.18μm CMOS工艺下,完成了调制器电路的设计.经过Cadence Spectre仿真验证,调制器的信号带宽为2.2MHz,动态范围为69dB,在1.8V电源电压下,电路总功耗仅为8.3mW.

一种高性能多位量化Σ-Δ调制器的设计

实现了一种适用于信号检测的低功耗Σ-Δ调制器。调制器采用2阶3位量化器结构,并使用数据加权平均算法降低多位DAC产生的非线性。调制器采用TSMC 0.18μm混合信号CMOS工艺实现。该调制器工作于1.8V电源电压,在50kHz信号带宽和12.8MHz采样频率下,整体功耗为3mW,整体版图尺寸为1.25mm×1.15mm。后仿真结果显示,在电容随机失配5‰的情况下,该调制器可以达到91.4dB的信噪失真比(SNDR)和93.6dB的动态范围(DR)。

大规模MIMO系统低复杂度1位量化预编码算法

在基站端使用低精度的数模转换器是目前解决大规模多输入多输出(MIMO)系统高成本高功耗的有效方案之一.在此系统结构下,粗糙的量化产生的量化误差对高性能预编码器的设计带来很大的挑战.研究采用1位数模转换器的大规模MIMO下行传输系统的预编码设计问题,聚焦于采用多进制相移键控(MPSK)调制的传输系统.基于建设性干涉的思想,文章提出一种低复杂度非线性预编码算法,该算法在传统1位量化迫零(ZF)预编码的基础上进行低复杂度非线性处理.计算机仿真结果表明所提算法具有优越的性能.

一种相位量化DAC中电流源电路研究

由于相位量化数模转换器(DAC)转换精度和转换速度的不断提高,因此电流源模块需要满足更高的性能要求。介绍了一种电流源的电路结构,分析了该结构的优缺点,采用了一种减小工艺误差和器件失配的版图设计方法。基于90 nm CMOS工艺模型进行仿真,仿真结果表明,在2 GHz的工作频率下该电流源结构仍能保持较大的输出阻抗特性和较高的输出精度。

利用混沌激光多位量化实时产生14 Gb/s的物理随机数

提出了一种基于混沌激光多位量化的高速物理随机数实时产生方法.利用外腔反馈混沌半导体激光器作为物理熵源,通过时钟速率为7 GHz的多位模数转换器对其采样量化,生成6位有效位的二进制随机比特,然后利用现场可编程软件抽取低2位有效位的随机序列并进行自延迟异或处理,获得了实时速率为14 Gb/s的物理随机数.该随机数具有良好的统计随机性,可成功通过随机数行业测试标准(NIST SP 800-22).

高精度低功耗多位量化∑-Δ调制器的设计

为了解决目前音频应用模数转换器(ADC)功耗过大的问题,提出了模数转换器低功耗设计的目标。在系统设计方面,合理选择过采样率、调制器阶数、量化位数,保证了在满足性能要求的情况下优化信号最大输入幅度和功耗;在考虑各种非理想因素的影响时,结合Simulink进行了详细的验证,获得了功耗优化的模块指标;在电路设计上部分模块采用了新结构,简化了电路模块构成,相应地减小了功耗。通过SPICE仿真得到调制器的功耗降低至200μW左右,证明了此设计达到了低功耗的优化目的。

量化重建CR位在口腔临床中的应用研究

目的:探讨量化重建CR位在口腔临床中的应用。方法:以美国Advanced Dental Design公司生产的AD2、MCD合架等为器材,严格按照操作步骤进行操作,检测临床疗效。结果:通过对2例典型病例的使用,量化重建CR位效果良好。结论:量化重建CR位在口腔临床中疗效佳,值得推广。

基于量化新息的容积粒子滤波融合目标跟踪算法

针对现有非线性网络化目标跟踪融合算法存在的精度低和实用性差等不足,以一类带有噪声相关的非线性网络化目标跟踪系统为对象,研究基于测量新息量化策略和容积粒子滤波(Cubature particle filter,CPF)的目标跟踪融合算法.首先,利用状态方程恒等变换和矩阵相似变换理论解除过程噪声与测量噪声以及测量噪声之间的相关性;其次,各个传感器节点采用自适应策略量化局部测量新息并将其发送到融合中心(Fusion center,FC);随后,在集中式融合框架下采用容积粒子滤波器设计基于测量值扩维的量化融合跟踪算法,进而给出相应的顺序滤波量化融合算法,上述算法可有效解决因自适应量化引起的非高斯问题;最后,通过两个计算机仿真实验验证了所提出跟踪算法的有效性.

采用DWA技术的多位Σ-Δ调制器的设计

设计一个内部采用2位量化器的二阶单环Σ-Δ调制器.为解决反馈回路中多位DAC元件失配导致的信号谐波失真问题,该调制器采用了数据加权平均(Data Weighted Averaging,DWA)技术来提高多位DAC的线性度.Σ-Δ调制器信号带宽为50kHz,过采样率(OSR)为64,采用MXIC公司的0.35μm混合信号CMOS工艺实现,工作电压为12V.后仿真结果显示,在电容随机失配5%的情况下,该调制器可以达到55.8dB的信噪比(SNR)和60.4dB的无杂散动态范围(SFDR).打开DWA电路比关闭DWA电路的情况下,SNR和SFDR分别提高8dB和13dB.整个调制器功耗为48mW,面积仅为0.6mm2.

EOTF与采样比特位深对HDR影像质量的影响

在数字化时代,图像亮度动态范围获取和显示都离不开转换函数和采样比特位深.当今,虽然图像系统中亮度获取和显示的能力已经得到显著提升,若转换函数选取不当,在既定比特位深下,仍会出现亮度阶梯现象,造成图像质量下降.本文以人眼对比灵敏度为衡量标准,讨论现有高动态范围内容制作标准中,不同转换函数、不同量化位深对图像质量的影响.通过计算,与Barten视敏度模型对比,表明使用12比特位深的PQ不会产生采样量化带来的亮度阶梯现象;在显示最高亮度为200 cd/m^2时,使用12位比特位深的修改后的Gamma2.6与PQ表现相似.

基于权重量化与信息压缩的车载图像超分辨率重建

针对智能驾驶领域中需要在内存受限的情况下得到高质量的超分辨率图像的问题,提出一种基于权重八位二进制量化的车载图像超分辨率重建算法。首先,基于八位二进制量化卷积设计信息压缩模块,减少内部冗余,增强网络内信息流动,提高重建速率;然后,整个网络由一个特征提取模块、多个堆叠的信息压缩模块和一个图像重建模块构成,并利用插值后超分辨率空间的信息与低分辨率空间重建后的图像融合,在不增加模型复杂度的基础上,提高网络表达能力;最后,算法中整个网络结构基于对抗生成网络(GAN)框架进行训练,使得到的图片有更好主观视觉效果。实验结果表明,所提算法的车载图像重建结果的峰值信噪比(PSNR)比基于GAN的超分辨率重建(SRGAN)算法提高了0.22 dB,同时其生成模型大小缩小为LapSRN的39%,重建速度提高为LapSRN的7.57倍。

2-1MASH多位Sigma-Delta转换器设计

量化器位数为3位的级联结构调制器,整体电路采用全差分结构设计使用0.35μm工艺实现。应用数据权重平均算法有效降低了多位DAC对元件匹配性的要求,对于7.8125 kHz的基带信号,在500 kHz的时钟速频率下,实现了87 dB的信噪比。结合抽取滤波器及校准算法,输出结果的无噪声分辨率达到14.16位,模拟部分不需要进行任何修调。整体电路使用ADMS进行混合仿真,采用3.3 V单电源供电的条件下工作电流小于600μA。

一种用于音频应用的高动态范围高精度模数转换器

提出了一种应用于音频应用的Zoom型模数转换器,采用一个5位异步逐次逼近式(Successive Approximation Register,SAR)模拟数字转换器(Analog to Digital Converter,ADC)与3阶多位量化离散时间的Delta-Sigma调制器相结合,通过SAR ADC进行粗量化、Delta-Sigma调制器进行精细量化的方式,实现高的动态范围和精度。该Zoom型模数转换器采用0.18μm CMOS工艺实现,仿真结果表明,在1.8 V电源电压和3.072 MHz采样频率下,实现了109.34 dB的信号噪声失真比(Signalto-Noise-and-Distortion Ratio,SNDR),17.87 bits的有效位数(Effective Number of Bits,ENOB),112.7 dB的动态范围(Dynamic Range,DR),整体电路功耗为3.73 mW。

一种11bit流水线高速模数转换器

为解决流水线模数转换器(ADC)在连续工作时功耗高、电容器匹配度有限以及运算放大器大摆幅输出信号下线性度下降的问题,基于0.5μm BCD工艺,设计了一款11 bit流水线高速ADC。提出了无采样保持放大器、幅度减半和多位量化相结合的设计方法,使ADC在大摆幅信号下有足够的线性度来处理信号,同时使电容数模转换器(DAC)的匹配精度满足ADC分辨率的要求,极大地降低了对电容阵列几何参数的匹配精度要求,具有较低的功耗。采用Cadence Virtuoso设计版图,测试结果表明,芯片的微分非线性(DNL)在-0.5~+0.5 LSB范围内,有效位数(ENOB)为10.61 bit,功耗为97 mW,获得了较好的性能。

抗干扰型卫星导航接收机中本地载波优化技术

载波数字振荡器(NCO)是导航接收机中对接收信号进行载波剥离处理的关键部分.在接收机的基带数字信号处理模块中,NCO通过量化位宽和地址字长分别对本地载波信号的幅值和频率进行量化,即通过存储器数据的位宽和深度设计本地载波.在给定输入信号/干扰动态范围下,根据本地载波的特点,优化设计了载波NCO中只读存储器(ROM)的幅值量化位宽和地址字长,使其适应实际工程需求,在保证信噪比(SNR)损耗和频率误差的条件下避免了本地载波存储的冗余.实验结果表明:从需求出发设计导航接收机本地载波的最优位宽和深度,可保证数字下变频SNR损耗小于0.1 dB,本地载波实际输出频率相对误差小于0.1%,且最优位宽和深度小于优化前,减小了存储资源占用率,有效地提高了本地载波输出信号在动态信号和干扰下的适应性.

面向星上实时目标检测的神经网络压缩方法

针对深度神经网络在轨实时目标检测需求与星上有限硬件资源之间的矛盾,基于宇航级处理芯片特性,提出一种结合剪枝、渐进式混合量化的混合压缩方法。对网络卷积层进行滤波器级剪枝,大幅度降低卷积计算操作数量;提出一种渐进式混合量化方法,在网络量化过程中混合使用不同的量化位宽,有效降低目标检测网络在宇航级处理芯片中的内存大小。在RSOD遥感图像数据集上的实验结果表明,该方法在网络检测精度损失<1%的前提下,提升了网络对星上有限计算和存储资源的利用率。

数显仪特征部分的误差分析

评价了数显仪特征部分误差分析方法,包括:采样/保持电路、模数转换单元的误差,并通过典型例子和列表数据分析了多种误差源及其综合计算方法.此外,还通过对现代动态范围内平均位误差风险因子量化(BERF)的评述,进一步探讨了传统意义上的数值化模拟系统与现代的建立在BERF-ε原理基础上的数显仪量化误差极限分析之间的关系.正因为后者建立在揭示噪声量子涨落性的直方图和量子相关性的功率谱密度测量上,所以能更客观地表征噪声的量子特性.

一种数字陀螺中Σ-ΔDAC的数字调制器设计和验证

采用单环级联分布式前馈结构(CIFF)设计并实现了一款三阶四比特量化的Σ-Δ数字调制器。噪声传递函数通过局部反馈技术进行了零点优化,并且对各系数进行CSD(Canonical Signed Digit)编码优化。系统建模仿真结果得到SNDR为120.3 d B,有效位数(ENOB)为19.7位。针对多位量化适配问题,采用数据加权平均(DWA)算法对误差进行噪声整形,以减小失配引起的非线性误差。利用增加单元DAC的方法,对DWA算法进行改进,解决了其在直流或低频周期信号下会产生杂波的问题,并对其进行系统建模与仿真。最后利用FPGA验证了IDWA-DAC系统模型的正确性,这种结构能够有效提高动态范围,满足设计要求。

高精度多功能自适应相控阵天线的研究

从发掘相控阵天线潜力使其具有高精度、抗干扰和多功能等角度出发，对下列课题进行了研究：适当随机相位量化优化波束指向的算法；适当相位加权和振幅加权波瓣置零实数算法；适当相位加权和振幅加权的ＤＢＦ实数算法；随机对角线加载算法对自适应算法的影响；新的线性调频信号检测和估计方法；非对称波瓣算法。以上算法均采用了适当改变技术（ＡＣＴ）。计算机模拟结果证明，这些算法是行之有效的。