隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的提高和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于離散對數(shù)問題和大整數(shù)因子分解問題的數(shù)字簽名算法越來越不能滿足信息安全的需要。為了滿足信息安全的要求，安全性依賴于橢圓曲線離散對數(shù)困難問題(ECDLP)的橢圓曲線密碼體制是當(dāng)前密碼學(xué)界研究的熱點(diǎn)之一。現(xiàn)有的求解ECDLP的算法都是全指數(shù)時(shí)間復(fù)雜度的算法。由于專用集成電路具有速度快、性能好、安全性高等優(yōu)勢，使得采用專用集成電路來實(shí)現(xiàn)橢圓曲線密碼體制己成為主要趨勢。因此，本課題著眼于應(yīng)用，針對基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了較為深入的探討與研究。 本課題從實(shí)際應(yīng)用的需要出發(fā)，以初等數(shù)論、有限域理論、數(shù)字簽名技術(shù)和橢圓曲線理論為依據(jù)，確定了如下基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的硬件實(shí)現(xiàn)方案：首先，對實(shí)現(xiàn)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法所需的算法和技術(shù)進(jìn)行了剖析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。然后，按照層次化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，在Xinlinx公司的ISE 7．1工具中，采用硬件描述語言VHDL作為設(shè)計(jì)輸入，對各運(yùn)算器和控制模塊進(jìn)行電路設(shè)計(jì)；采用Menter公司的ModelSim SE 6.2b工具對之進(jìn)行功能仿真，以保證底層設(shè)計(jì)的正確性。最后，在確保每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)正確的前提下，完成電路的總體設(shè)計(jì)，再進(jìn)行總體設(shè)計(jì)的仿真與測試。 本課題對Schnorr數(shù)字簽名算法的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了比未改進(jìn)前的Schnorr數(shù)字簽名算法平均節(jié)省三分之一的運(yùn)行時(shí)間。對基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的設(shè)計(jì)也獲得了良好的指標(biāo)：產(chǎn)生簽名只需要1ms多的時(shí)間，驗(yàn)證簽名也需要不到3ms。本課題的研究對實(shí)現(xiàn)電子交易安全方面有重要的作用，尤其是在密鑰分配、電子貨幣、電子證券、電子商務(wù)和電子政務(wù)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價(jià)值，其成果具有廣泛的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： 橢圓曲線 密碼體制 數(shù)字簽名算法
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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紋理映射在計(jì)算機(jī)圖形計(jì)算中屬于光柵化階段，處理的是像素，主要的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)的吞吐量大，對實(shí)時(shí)系統(tǒng)來說轉(zhuǎn)換的速度是一個(gè)關(guān)鍵的因素，人們尋求各種加速算法來提高運(yùn)算速度。傳統(tǒng)的方法是用更快的處理器，并行算法或?qū)Ｓ糜布ｋS著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，尤其是可編程邏輯門陣列(FPGAs)的發(fā)展，提供了一種新的加速方法。FPGAs在密度和性能上都有突破性的發(fā)展，當(dāng)前的FPGA芯片已經(jīng)能夠運(yùn)算各種圖形算法，而在速度上與專用的圖形卡硬件相同。因此，F(xiàn)PGA芯片非常適合這項(xiàng)工作。 本文主要工作包括以下幾個(gè)方面： 1、本文提出了一種MIPmapping紋理映射優(yōu)化方法，改進(jìn)了MIPmapping映射細(xì)化層次算法及紋理圖像的存儲方式，減少紋理尋址的計(jì)算量，提高紋理存儲的相關(guān)性。詳細(xì)內(nèi)容請閱讀第三章。 2、提出了一種MIPmapping紋理映射優(yōu)化方法的硬件實(shí)現(xiàn)方案，該方案針對移動設(shè)備對功耗和面積的要求，以及分辨率不高的特點(diǎn)，在參數(shù)空間到紋理地址的計(jì)算中用定點(diǎn)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)內(nèi)容請閱讀第四章。 3、實(shí)現(xiàn)了紋理映射流水線單元紋理地址產(chǎn)生電路，及紋理濾波電路的FPGA設(shè)計(jì)，并給出設(shè)計(jì)的綜合和仿真結(jié)果。詳細(xì)內(nèi)容請閱讀第五章4、實(shí)現(xiàn)了符合IEEE 754單精度標(biāo)準(zhǔn)的乘法、乘累加及除法運(yùn)算器電路。乘法器采用改進(jìn)型Booth編碼電路以減少部分積數(shù)量，用Wallace對部分積進(jìn)行壓縮；乘累加器采用multiply-add fused算法，對關(guān)鍵路徑進(jìn)行了優(yōu)化；除法器為基于改進(jìn)型泰勒級數(shù)展開的查找表結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，查找表尺寸只有208字節(jié)，電路為固定時(shí)延，在電路尺寸、延時(shí)及復(fù)雜度方面進(jìn)行了較好的平衡。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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遺傳算法是一種基于自然選擇原理的優(yōu)化算法，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是，遺傳算法使用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，會隨著問題復(fù)雜度和求解精度要求的提高，產(chǎn)生很大的計(jì)算延時(shí)，這種計(jì)算的延時(shí)限制了遺傳算法在很多實(shí)時(shí)性要求較高場合的應(yīng)用。為了提升運(yùn)行速度，可以使用FPGA作為硬件平臺，設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)完成遺傳算法。和軟件實(shí)現(xiàn)相比，硬件實(shí)現(xiàn)盡管在實(shí)時(shí)性和并行性方面具有很大優(yōu)勢，但同時(shí)會導(dǎo)致系統(tǒng)的靈活性不足、通用性不強(qiáng)。本文針對上述矛盾，使用基于功能的模塊化思想，將基于FPGA的遺傳算法硬件平臺劃分成兩類模塊：系統(tǒng)功能模塊和算子功能模塊。針對不同問題，可以在保持系統(tǒng)功能模塊不變的前提下，選擇不同的遺傳算子功能模塊完成所需要的優(yōu)化運(yùn)算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平臺，使用VerilogHDL語言實(shí)現(xiàn)了偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、隨機(jī)數(shù)接口模塊、存儲器接口/控制模塊和系統(tǒng)控制模塊等系統(tǒng)功能模塊，以及基本位交叉算子模塊、PMX交叉算子模塊、基本位變異算子模塊、交換變異算子模塊和逆轉(zhuǎn)變異算子模塊等遺傳算法功能模塊，構(gòu)建了系統(tǒng)功能構(gòu)架和遺傳算子庫。該設(shè)計(jì)方法不僅使遺傳算法平臺在解決問題時(shí)具有更高的靈活性和通用性，而且維持了系統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定。本文設(shè)計(jì)了多峰值、不連續(xù)、不可導(dǎo)函數(shù)的極值問題和16座城市的旅行商問題 (TSP)對遺傳算法硬件平臺進(jìn)行了測試。根據(jù)測試結(jié)果，該硬件平臺表現(xiàn)良好，所求取的最優(yōu)解誤差均在1％以內(nèi)。相對于軟件實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)在求解一些復(fù)雜問題時(shí)，速度可以提高2個(gè)數(shù)量級。最后，本文使用FPGA實(shí)現(xiàn)了粗粒度并行遺傳算法模型，并用于 TSP問題的求解。將硬件平臺的運(yùn)行速度在上述基礎(chǔ)上提高了近1倍，取得了顯著的效果。關(guān)鍵詞：遺傳算法，硬件實(shí)現(xiàn)，并行設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA，TSP
標(biāo)簽： FPGA 算法 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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CCSDS組織(空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會)于2005年公布了新的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)算法采用基于小波變換的比特平面編碼方法，支持無損有損壓縮編碼和精確碼率控制并具有較好的抗誤碼能力和非常高的圖像壓縮性能，能滿足實(shí)際應(yīng)用中的多種需求。同時(shí)該算法具有較低的算法復(fù)雜度，易于低功耗硬件實(shí)現(xiàn)，并且對航天圖像具有較高的適應(yīng)性，因此，在航天應(yīng)用方面具有廣闊的前景。 本論文主要針對CCSDS圖像壓縮算法的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)，在有限的硬件資源下，提出高速高效的CCSDS圖像壓縮編碼器設(shè)計(jì)方案并在已有的FPGA硬件平臺上加以實(shí)現(xiàn)。本文首先對CCSDS圖像壓縮算法的編碼原理進(jìn)行詳細(xì)介紹；然后提出DWT、BPE和碼流組織這三大模塊的并行化硬件實(shí)現(xiàn)方案，并給出了進(jìn)行批量仿真測試的仿真平臺設(shè)計(jì)方案。最后在Xilinx VIRTEX-II FPGA平臺上經(jīng)過成功驗(yàn)證，測試結(jié)果表明系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)可滿足星載圖像壓縮的要求。
標(biāo)簽： CCSDS 算法 星載 圖像壓縮系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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凌力爾特公司的 LT®5575 直接轉(zhuǎn)換解調(diào)器實(shí)現(xiàn)了超卓線性度和噪聲性能的完美結(jié)合。
標(biāo)簽： 高線性度 元件 直接轉(zhuǎn)換 接收器
上傳時(shí)間： 2013-11-10
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介紹了基于數(shù)字圖像處理的QR碼識別算法。該方案綜合運(yùn)用了圖像灰度化、濾波去噪、二值化、邊緣檢測、圖像旋轉(zhuǎn)等多種圖像處理方法對條碼圖像進(jìn)行預(yù)處理。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該算法提高了識讀的靈活性和可靠性，為QR碼識別提供了一種新途徑。
標(biāo)簽： 數(shù)字圖像處理 QR碼 中的應(yīng)用 算法
上傳時(shí)間： 2013-11-13
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無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)（WMSNs）中傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)量非常大，在傳輸前需對大數(shù)據(jù)量的多媒體信息進(jìn)行壓縮處理，但是單節(jié)點(diǎn)能源受限，存儲、處理能力相對較弱。針對無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的高效、低耗能的需求這些問題，在圖像壓縮雙正交重疊變換（LBT）的基礎(chǔ)上，文中提出了一種基于此變換的分布式無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)圖像壓縮算法。即基于簇結(jié)構(gòu)，把壓縮任務(wù)分配給其他節(jié)點(diǎn)，通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作，共同完成圖像的壓縮編碼和傳輸。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在傳感器節(jié)點(diǎn)散布不均且較為密集的情況下，該算法在高質(zhì)量、低復(fù)雜度和低功耗等方面都有了很大的性能提高。
上傳時(shí)間： 2014-12-23
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電加熱爐是典型工業(yè)過程控制對象，其溫度控制具有升溫單向性，大慣性，純滯后，時(shí)變性等特點(diǎn)，很難用數(shù)學(xué)方法建立精確的模型和確定參數(shù)。而PID控制因其成熟，容易實(shí)現(xiàn)，并具有可消除穩(wěn)態(tài)誤差的優(yōu)點(diǎn)，在大多數(shù)情況下可以滿足系統(tǒng)性能要求，但其性能取決于參數(shù)的整定情況。且快速性和超調(diào)量之間存在矛盾，使其不一定滿足快速升溫、超調(diào)小的技術(shù)要求。模糊控制在快速性和保持較小的超調(diào)量方面有著自身的優(yōu)勢，但其理論并不完善，算法復(fù)雜，控制過程會存在穩(wěn)態(tài)誤差。 將模糊控制算法引入傳統(tǒng)的加熱爐控制系統(tǒng)構(gòu)成智能模糊控制系統(tǒng)，利用模糊控制規(guī)則自適應(yīng)在線修改PID參數(shù)，構(gòu)成模糊自整定：PID控制系統(tǒng)，借此提高其控制效果。 基于PID控制算法，以ADuC845單片機(jī)為主體，構(gòu)成一個(gè)能處理較復(fù)雜數(shù)據(jù)和控制功能的智能控制器，使其既可作為獨(dú)立的單片機(jī)控制系統(tǒng)，又可與微機(jī)配合構(gòu)成兩級控制系統(tǒng)。該控制器控制精度高，具有較高的靈活性和可靠性。 2 溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)主控、前向通道、后向通道、人機(jī)接口和接口擴(kuò)展等模塊組成，如圖l所示。由圖1可見，以內(nèi)含C52兼容單片機(jī)的ADuC845為控制核心．配有640 KB的非易失RAM數(shù)據(jù)存儲器、外擴(kuò)鍵盤輸人、320x240點(diǎn)陣的圖形液晶顯示器進(jìn)行漢字、圖形、曲線和數(shù)據(jù)顯示，超溫報(bào)警裝置等外圍電路；預(yù)留微型打印機(jī)接口，可以現(xiàn)場打印輸出結(jié)果；預(yù)留RS232接口，能和PC機(jī)聯(lián)機(jī)，將現(xiàn)場檢測的數(shù)據(jù)傳輸至PC機(jī)來進(jìn)一步處理、顯示、打印和存檔。
上傳時(shí)間： 2013-10-11
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基于通用GPU并行計(jì)算技術(shù)，結(jié)合遙感圖像數(shù)據(jù)融合處理特點(diǎn)，利用NVIDIA公司的CUDA編程框架，在其 GPU平臺上對BROVEY變換和YIQ變換融合算法進(jìn)行了并行研究與實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著遙感圖像融合算法的計(jì)算復(fù)雜度、融合處理的問題規(guī)模逐漸增加，GPU并行處理的加速性能優(yōu)勢也逐漸增大，GPU通用計(jì)算技術(shù)在遙感信息處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
上傳時(shí)間： 2013-12-10
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在兩跳MIMO中繼通信系統(tǒng)的預(yù)編碼相關(guān)研究中，提出了一種級聯(lián)預(yù)編碼算法，該算法把兩跳系統(tǒng)的預(yù)編碼分解成兩個(gè)獨(dú)立的部分，從而把預(yù)編碼問題轉(zhuǎn)化成為求源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的預(yù)編碼過程以及中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的過程。本文使用MMSE準(zhǔn)則，在簡化迭代算法復(fù)雜度的同時(shí)，與一種只在中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化的算法進(jìn)行比較，由仿真可以看出，本文算法有一定的性能提升。
標(biāo)簽： MIMO 中繼系統(tǒng) 預(yù)編碼 級聯(lián)
上傳時(shí)間： 2013-11-12
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