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面向数字信号处理的胚胎阵列研究

作 者: 林坤华
导 师: 李岳
学 校: 国防科学技术大学
专 业: 机械工程
关键词: 数字信号处理 乘累加 胚胎阵列 自修复
分类号: V443.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 5次
引 用: 0次
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内容摘要


数字信号处理系统在航天产品的通信、遥测、姿态控制以及轨道控制等电子系统中有着广泛的应用,航天产品工作环境的特殊性对其可靠性提出了极高的要求,因此提高数字信号处理系统可靠性十分重要。胚胎阵列是一种具备类似于多细胞生物体的自诊断、自修复能力的硬件电路,与传统的容错机制相比,胚胎阵列的自修复能力能够提高系统的容错能力与可靠性,或者在同样的可靠性设计指标下,能大大减小冗余资源、体积和成本。本文在研究国内外仿生自修复研究现状的基础上,开展面向数字信号处理的胚胎阵列研究。主要研究内容如下:(1)在研究典型数字信号处理算法的基础上,分析了三种不同的乘累加结构实现方式,并选择串行分布式算法作为实现算法,对该算法的结构进行了改进。(2)在对比分析两种胚胎阵列自修复机制——列(行)移除机制和细胞移除机制的优缺点后,选择列移除机制作为阵列重构的实现方式;根据串行分布式算法结构特点提出了两种不同的胚胎阵列设计思路,设计了两种不同的细胞电路。(3)建立了两个胚胎阵列模型,分别对两个模型的计算功能和自修复功能进行仿真验证和实验验证。最后,对研究工作做了总结,提出下一步研究的建议。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-15
    1.2.1 胚胎阵列研究现状  12-13
    1.2.2 胚胎阵列自修复机制  13-14
    1.2.3 数字信号处理实现技术现状  14-15
  1.3 研究思路及章节安排  15-17
    1.3.1 研究思路  15-16
    1.3.2 论文章节安排  16-17
第二章 典型数字信号处理算法及其实现  17-25
  2.1 典型数字信号处理算法  17-20
    2.1.1 卷积  17
    2.1.2 相关  17-18
    2.1.3 数字滤波器  18
    2.1.4 离散傅立叶变换(DFT)  18
    2.1.5 离散小波变换(DWT)  18-20
  2.2 乘累加结构的实现  20-24
    2.2.1 直接MAC 算法  20-21
    2.2.2 分布式算法  21-23
    2.2.3 改进的串行分布式算法  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第三章 胚胎阵列的结构设计  25-45
  3.1 胚胎阵列原理  25-29
    3.1.1 胚胎阵列仿生原理  25-26
    3.1.2 胚胎阵列的体系结构和工作原理  26-27
    3.1.3 阵列自检测原理和自修复机制选择  27-29
  3.2 胚胎阵列设计方案 Ⅰ  29-37
    3.2.1 设计思路  29
    3.2.2 阵列设计  29-31
    3.2.3 细胞结构设计  31-37
  3.3 胚胎阵列设计方案Ⅱ  37-44
    3.3.1 设计思路  37
    3.3.2 阵列设计  37-38
    3.3.3 大累加器结构设计  38-40
    3.3.4 细胞结构设计  40-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章 胚胎阵列的实现与验证  45-58
  4.1 胚胎阵列的实现  45-48
    4.1.1 胚胎阵列电路的实现步骤  45-46
    4.1.2 ISE 软件介绍  46-47
    4.1.3 胚胎阵列的配置信息设置  47-48
  4.2 仿真结果与分析  48-51
    4.2.1 胚胎阵列Ⅰ 的功能及自修复验证  48-50
    4.2.2 胚胎阵列Ⅱ 的功能及自修复验证  50-51
  4.3 胚胎阵列的实验验证  51-57
    4.3.1 Xilinx Virtex6 FPGA 简介  51-52
    4.3.2 实验系统的组成  52-55
    4.3.3 实验过程和结果分析  55-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章 总结与展望  58-60
  5.1 研究总结  58
  5.2 研究展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
作者在学期间取得的学术成果  64

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中图分类: > 航空、航天 > 航天(宇宙航行) > 航天仪表、航天器设备、航天器制导与控制 > 电子设备 > 空间通信
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