1635 research outputs found
Sort by
Проектирование процессора вычисления дискретного косинусного преобразования для систем сжатия изображения по схеме losless-to-lossy
Get PDFToday, mobile multimedia systems that use the H.261 / 3/4/5, MPEG-1/2/4 and JPEG standards for encoding / decoding video, audio and images are widely spread [1–4]. The core of these standards is the discrete cosine transform (DCT) of I, II, III ... VIII types [DCT]. Wide support in a huge number of multimedia applications of the JPEG format by circuitry and software solutions and the need for image coding according to the L2L scheme determines the relevance of the problem of creating a decorrelated transformation based on DCT and methods for rapid prototyping of processors for computing an integer DCT on programmable systems on a FPGA chip. At the same time, such characteristics as structural regularity, modularity, high computational parallelism, low latency and power consumption are taken into account. Direct and inverse transformation should be carried out according to the “whole-to-whole” processing scheme with preservation of the perfective reconstruction of the original image (the coefficients are represented by integer or binary rational numbers; the number of multiplication operations is minimal, if possible, they are excluded from the algorithm). The wellknown integer DCTs (BinDCT, IntDCT) do not give a complete reversible bit to bit conversion. To encode an image according to the L2L scheme, the decorrelated transform must be reversible and implemented in integer arithmetic, i. e. the conversion would follow an “integer-to-integer” processing scheme with a minimum number of rounding operations affecting the compactness of energy in equivalent conversion subbands. This article shows how, on the basis of integer forward and inverse DCTs, to create a new universal architecture of decorrelated transform on FPGAs for transformational image coding systems that operate on the principle of “lossless-to-lossy” (L2L), and to obtain the best experimental results for objective and subjective performance compared to comparable compression systems.На сегодняшний день широко распространены мобильные мультимедийные системы, которые используют стандарты H.261/3/4/5, MPEG-1/2/4 и JPEG длякодирования/декодирования видео, аудио и изображений [1–4]. Ядром этих стандартов является дискретное косинусное преобразование (ДКП) I, II, III … VIII типов [ДКП]. Широкая поддержка в огромном количестве мультимедийных приложений формата JPEG схемотехническими и программными решениями и необходимость кодирования изображений по схеме L2L обусловливает актуальность проблемы создания декоррелирующего преобразования на основе ДКП и методов быстрого прототипирования процессоров вычисления целочисленного ДКП на программируемых системах на кристалле ПЛИС/FPGA. При этом во внимание принимаются такие характеристики, как структурная регулярность, модульность, высокий вычислительный параллелизм, малая латентность и потребляемая мощность. Прямое и обратное преобразования должны осуществляться по схеме обработки «целое к целому» с сохранением перфективной реконструкции исходного изображения (коэффициенты представляются целыми или двоичными рациональными числами; число операций умножения минимально, по возможности они исключаются из алгоритма). Известные целочисленные ДКП (BinDCT,IntDCT) не дают полного обратимого бит в бит преобразования. Для кодирования изображения по схеме L2L требуется, чтобы декоррелирующее преобразование было обратимым и реализовано в целочисленной арифметике, т. е. преобразование соответствовало бы схеме обработки «целое-в-целое» при минимальном числе операций округления, влияющих на компактность энергии в эквивалентных субполосах преобразования. В данной статье показано, как на основе целочисленного прямого и обратного ДКП создать новую универсальную архитектуру декоррелирующего преобразования на ПЛИС типа FPGA для систем трансформационного кодирования изображений, которые работают попринципу lossless-to-lossy (L2L), и получить лучшие экспериментальные результаты по объективным и субъективным показателям по сравнению с аналогичными системами сжатия
Построение интеллектуальной системы как последовательное преобразование модельного ряда ее конструктивных прототипов
Get PDFApplication of the technology of consecutive construction of the functionally expanding model range of structural system prototypes is an advanced conceptual development direction of intellectual systems construction methods. The guiding principle of intellectual system construction under the suggested technology is that a highly sophisticated system is worked out and adjusted by stages with the use of the structural increment and functional complexity parallel-sequential scheme. At every construction step it is implemented in the form of a hardware and software complex – the structural prototype with a certain set of allocated components and performed functions. The structural prototype is understood as a certain version of its construction in the form of a logical or physical model, which includes a predetermined set of information, technical and software tools, performs system functions, makes it possible to evaluate the achieved parameter levels, as well as ensures further system build-up and development. Verbal-heuristic and graphic-heuristic models, which reflect the set of original requirements and the intelligent system structure, are used as mandatory prototypes of primary levels. The mandatory prototype of subsequent levels of the system technology includes a material model of the system nucleus, which combines hardware and software components, where joint functioning delivers the required set of integrative systematic properties. Sequential step-by-step choice of all the more complex prototypes with simultaneous enrichment of the composition of applied tools and performed system functions forms the expanded model range of the system. In the practice of systems development it is limited with a certain upper level prototype, which meets preset technical requirements to the system. Step-by- step development and adjustment of models, which are highly complicated prototypes, with the use of the parallel-sequential scheme of their structural enrichment and functional complication, is the effective technological trend of co-engineering.Перспективным направлением концептуального развития методов создания интеллектуальных систем является применение технологии последовательного построения функионально расширяющегося модельного ряда конструктивных прототипов системы. Руководящий принцип создания интеллектуальной системы по предложенной технологии заключается в том, что система высокой сложности разрабатывается и отлаживается поэтапно с использованием параллельно- последовательной схемы структурного наращивания и функционального усложнения. На каждом этапе построения она реализуется в виде аппаратно-программного комплекса – конструктивного прототипа с определенным набором выделенных составных частей и выполняемых функций. Под конструктивным прототипом системы понимается определенный вариант ее построения в виде логической или физической модели, которая включает заданный набор информационных, технических и программных средств, выполняет определенные системные функции, позволяет оценивать достигнутые уровни параметров, а также обеспечивает дальнейшее наращивание и развитие системы. В качестве обязательных прототипов первичных уровней наиболее эффективно использование вербально-эвристических и графо-эвристических абстрактных моделей, которые отражают набор исходных требований и структуру интеллектуальной системы. Обязательным прототипом последующих уровней системной технологии является материальная модель ядра системы, объединяющего аппаратные и программные компоненты, совместное функционирование которых обеспечивает достижение требуемого набора интегративных системных свойств. Последовательность поэтапного выбора все более сложных прототипов с одновременным обогащением состава применяемых средств и выполняемых системных функций образует расширяющийся модельный ряд системы. В практике разработки систем он ограничивается определенным прототипом верхнего уровня, который удовлетворяет предварительно заданным техническим требованиям к системе. Поэтапная разработка и отладка моделей – прототипов высокой сложности с использованием параллельно-последовательной схемы их структурного наращивания и функционального усложнения является результативным технологическим направлением системного проектирования
Структуры процессоров для вычисления мгновенного спектра по Уолшу
Get PDFThe work is devoted to the development of circuits for fast Walsh transform processors of the serialparallel type. The fast Walsh transform processors are designed for decoding error-correcting codes and synchronization; their use can reduce the cost of calculating the instantaneous Walsh spectrum by almost 2 times. The class of processors for computing the instantaneous spectrum according to Walsh is called serialparallel processors. Circuits of the fast Walsh transform processors of serial-parallel type have been developed. A comparative analysis of the constructed graphs of the fast Walsh transform processors is carried out. A method and a processor for calculating the Walsh transform coefficients are proposed, which allows increasing the speed of the transformations performed. When calculating the conversion coefficients using processors of parallel, serial and serial-parallel types, it was found that controllers of the serial-parallel type require 2(N–1) operations when calculating the instantaneous spectrum according to Walsh. The results obtained can be used in the design of discrete information processing devices, in telecommunication systems when coding signals for their noise-immune transmission and decoding, which ensures the optimal number of operations, and therefore the optimal hardware costs.Работа посвящена разработке схем процессоров быстрого преобразования Уолша (БПУ) последовательно-параллельного типа. Процессоры БПУ предназначены для декодирования помехоустойчивых кодов и синхронизации, их использование позволяет снизить затраты при вычислении мгновенного спектра по Уолшу практически в 2 раза. Класс процессоров для вычисления мгновенного спектра по Уолшу назван процессорами последовательно-параллельного типа. Разработаны схемы процессоров БПУ последовательно-параллельного типа. Произведен сравнительный анализ построенных графов процессоров БПУ. Предложен способ и процессор для вычисления коэффициентов преобразования по Уолшу, позволяющий увеличить скорость производимых преобразований. При вычислении коэффициентов преобразования с помощью процессоров параллельного, последовательного и последовательно-параллельного типов было установлено, что процессоры БПУ последовательно-параллельного типа требуют при вычислении мгновенного спектра по Уолшу выполнения 2(N–1) операций. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании устройств обработки дискретной информации, в телекоммуникационных системах при кодировании сигналов для их помехозащищенной передачи и декодировании, обеспечивающем оптимальное количество операций, а следовательно, оптимальные аппаратурные затраты
Индивидуальное прогнозирование надежности транзисторов большой мощности для электронных устройств медицинского назначения
Get PDFWhen assembling electronic complexes for medical purposes, it is important to install highly reliable semiconductor devices in electronic equipment. Experimental studies and the example of high-power bipolar transistors in this work show how you can select copies of an increased level of reliability for their subsequent installation in critical electronic devices. To select highly reliable samples, individual forecasting was used according to informative parameters measured for a particular sample at the initial moment in time. Experimental studies (training experiment) included measuring at the initial moment of time for each sample of transistors of electrical parameters, which may contain information on reliability, and then conducting accelerated tests of transistors for reliability for a time corresponding to normal operating conditions specified in the technical documentation. The training experiment is performed once and used to obtain a predictive rule, which is applied to other similar samples that did not participate in the training experiment. To obtain a predictive rule, the method of majority logic was used. Prediction is performed in the form of assigning a specific sample to the class of highly reliable samples for a given future operating time. To perform prediction, the values of the informative parameters are measured at the initial moment of time for a particular sample of interest, they are converted into binary numbers (zero or one) using the threshold values found from the results of the training experiment, and the decision on the correspondence of the sample to the class of highly reliable transistors is made by a set of binary numbers. To classify a sample as a highly reliable one, it is sufficient that the number of ones exceeds the number of zeros in the resulting set of binary numbers.При сборке электронных комплексов медицинского назначения важным является постановка в электронные устройства высоконадежных полупроводниковых приборов. В работе с использованием экспериментальных исследований на примере биполярных транзисторов большой мощности показано, как можно выполнять отбор экземпляров повышенного уровня надежности для их последующего монтажа в ответственные электронные устройства. Для отбора высоконадежных экземпляров использовано индивидуальное прогнозирование по информативным параметрам, измеряемым у конкретного экземпляра в начальный момент времени. Экспериментальные исследования (обучающий эксперимент) включали измерение в начальный момент времени у каждого экземпляра выборки транзисторов электрических параметров, которые могут содержать информацию о надежности, а затем проведение ускоренных испытаний транзисторов на безотказность в течение времени, соответствующего нормальным условиям для наработки, указанной в технической документации. Обучающий эксперимент выполняют один раз и используют для получения прогнозирующего правила, которое применяют для других однотипных экземпляров, которые не участвовали в обучающем эксперименте. Для получения прогнозирующего правила использован метод мажоритарной логики. Прогнозирование выполняется в виде отнесения конкретного экземпляра к классу высоконадежных экземпляров для заданной будущей наработки. Для выполнения прогнозирования у интересующего конкретного экземпляра в начальный момент времени измеряют значения информативных параметров, преобразовывают их в двоичные числа (нуль или единицу) с использованием пороговых значений, найденных по результатам обучающего эксперимента, а решение о соответствии экземпляра классу высоконадежных транзисторов принимают по набору двоичных чисел. Для отнесения экземпляра к классу высоконадежных экземпляров достаточно, чтобы число единиц превышало число нулей в полученном наборе двоичных чисел
Неразрушающее тестирование запоминающих устройств на базе двойных адресных последовательностей
Get PDFAn effectiveness of the application of classical non-destructive tests for testing storage devices and their main disadvantages, among which there are great time complexity and low diagnostic ability, are analysed. The concept of double address sequence 2A is defined and the examples of their formation based on counter address sequences and Gray code are provided. The basic element of non-destructive tests with the use of double address sequences is synthesized and its detecting and diagnostic abilities for different storage devices defects are explored. There are two new non-destructive tests of memory devices March_2A_1 and March_2A_2 and an estimation of their time complexity and efficiency of failure detection are given. A significantly lower time complexity of the proposed tests and their high diagnostic ability in comparison with classical non-destructive tests are shown.Анализируется эффективность применения классических неразрушающих тестов для тестирования запоминающих устройств (ЗУ) и их основные недостатки, среди которых выделяют большую временную сложность и низкую диагностическую способность. Определяется понятие двойной адресной последовательности 2A и приводятся примеры их формирования на базе счетчиковых адресных последовательностей и последовательностей кода Грея. Синтезируется базовый элемент неразрушающих тестов с применением двойных адресных последовательностей и исследуются его обнаруживающая и диагностическая способности для различных неисправностей ЗУ. Приводятся два новых неразрушающих теста ЗУ March_2А_1 и March_2А_2, для которых оценивается их временная сложность и эффективность обнаружения неисправностей ЗУ. Показывается существенно меньшая временная сложность предложенных тестов и высокая диагностическая способность по сравнению с классическими неразрушающими тестами
Методика синтеза согласующих устройств для широкополосных радиотехнических устройств с нестабильным импедансом нагрузки на основе метода вещественных частот
Get PDFThe aim of this work is to develop a method for the synthesis of matching devices for broadband radio engineering systems with varying impedance in different operating conditions. To achieve this goal, a criterion (complex criterion) is proposed for minimizing the value of the modulus of the sensitivity invariant of the reflection coefficient function to a change in the load impedance with restrictions on the square of the deviation of the power transmission ratio from a given level. It is proposed to use a combination of methods of real frequencies together with the shown complex criterion, which made it possible to implement an effective approach to the synthesis of matching devices for broadband radio engineering systems with an unstable load impedance. To verify the approach, a matching device was synthesized, which made it possible to reduce the loss of the power transmission factor level transmitted to the UHF/VHF antenna of the AD-44 / CW-TA-30-512 range when it is located in various operating conditions by at least 50 % in relation to losses obtained with a standard matching device.Целью работы является разработка метода синтеза согласующих устройств для широкополосных радиотехнических систем с изменяющимся импедансом в различных условиях их эксплуатации. Для достижения поставленной цели предложен критерий (комплексный критерий) минимизации значения модуля инварианта чувствительности функции коэффициента отражения к изменению импеданса нагрузки с ограничениями на квадрат отклонения коэфициента передачи мощности от заданного уровня. Предложено использовать сочетание методов вещественных частот совместно с показанным комплексным критерием, что позволило реализовать эффективный подход к синтезу согласующих устройств для широкополосных радиотехнических систем с нестабильным импедансом нагрузки. Для верификации подхода было синтезировано согласующее устройство, которое позволило уменьшить потери уровня коэффициента передачи мощности передаваемого в антенну UHF/VHF диапазона AD-44 / CW-TA-30-512 при расположении ее в различных условиях эксплуатации не менее чем на 50 % по отношению к потерям, полученным со штатным согласующим устройством
Нитрид-галлиевый гетероструктурный полевой транзистор с системой теплоотвода на основе канавки в слое пассивации, заполненной материалом с высокой теплопроводностью
Get PDFThe self-heating effect poses a main problem for high-power electronic and optoelectronic devices based on gallium nitride. A non-uniform distribution of the dissipated power and a rise of the average temperature inside the gallium nitride heterostructure field-effect transistor lead to the formation of a hot spot near the conducting channel and result in the degradation of the drain current, output power and device reliability. The purpose of this work is to develop the design of a gallium nitride heterostructure field-effect transistor with an effective heat-removal system and to study using numerical simulation the thermal phenomena specific to this device. The objects of the research are the device structures formed on sapphire, each of whom features both a graphene heat-eliminating element on its top surface and a trench in the passivation layer filled by a high thermal conductivity material. The subject of the research is the electrical and thermal characteristics of these device structures. The simulation results verify the effectiveness of the integration of the heat-removal system into the gallium nitride heterostructure field-effect transistor that can mitigate the self-heating effect and improve the device performance. The advantage of our concept is that the graphene heat-eliminating element is structurally connected with a heat sink and is designed for removing the heat immediately from the maximum temperature area through the trench in which a high thermal conductivity material is deposited. The results can be used by the electronics industry of the Republic of Belarus for developing the hardware components of gallium nitride power electronics.Эффект саморазогрева представляет собой главную проблему для мощных электронных и оптоэлектронных приборов на основе нитрида галлия. Неравномерное распределение рассеиваемой мощности и повышение средней температуры в структуре нитрид-галлиевого гетероструктурного полевого транзистора приводят к появлению области с очень высокой температурой в окрестности проводящего канала, деградации тока стока и выходной мощности, а также ухудшению надежности прибора. Целью данной работы является разработка конструкции гетероструктурного полевого транзистора на основе нитрида галлия с эффективной системой теплоотвода и исследование с помощью численного моделирования особенностей тепловых процессов, протекающих в структуре этого прибора. Объектами исследования служат созданные на сапфировой подложке приборные структуры, отличительными особенностями которых являются теплоотводящий элемент на основе графена, располагающийся на поверхности транзистора, и канавка в слое пассивации, заполненная материалом с высокой теплопроводностью. Предметом исследования являются электрические и тепловые характеристики указанных приборных структур. Результаты моделирования подтверждают эффективность внедрения в конструкцию гетероструктурного полевого транзистора на основе нитрида галлия разработанной системы теплоотвода, позволяющей уменьшить влияние эффекта саморазогрева и улучшить эксплуатационные характеристики прибора. Преимущество предлагаемой концепции состоит в том, что теплоотводящий элемент конструктивно соединен с теплопоглощающим элементом и предназначен для отведения тепла непосредственно от области максимальной температуры через канавку в слое пассивации, в которой осажден слой материала с высокой теплопроводностью. Полученные результаты могут быть использованы предприятиями электронной промышленности Республики Беларусь при создании элементной базы силовой электроники на основе нитрида галлия
Повышение точности и метрологическое обеспечение измерителей мощности в диапазоне частот от 37,5 до 178,6 ГГц.
Get PDFTo satisfy the needs for metrological support of power measurements in the frequency range from 37.5 to 178.6 GHz, the device has been developed and designed for automated measurements, calibrations and verification of wattmeters with high accuracy and the ability to adapt to various types of devices under investigation. This paper presents the composition, diagram andgeneral principle of the device. A description of the structure of isothermal calorimetric converters of autocompensation type with dry load and reference body, which are the basis of the device, is given. The implemented algorithms for converting and replacing microwave power with direct current power of the developed calorimetric wattmeters are presented. The measures taken at the manufacturing stage to minimize sources of measurement uncertainty are described. To assess the accuracy of measuring the absorbed power, a mathematical model of the conversion factor has been compiled. Corrections have been introduced into this mathematical model to improve the measurement accuracy of the reproducible microwave power. The obtained basic metrological and technical characteristics of calorimetric wattmeters and comparison equipment of the device are presented. The obtained metrological and technical characteristics correspond to the current level of standard equipment.Для удовлетворения потребности в метрологическом обеспечении измерений мощности в диапазоне частот от 37,5 до 178,6 ГГц была разработана установка, предназначенная для проведения автоматизированных измерений, калибровок и проверок ваттметров с высокой точностью и возможностью адаптации под различные типы исследуемых устройств. В данной работе представлен состав, схема и общий принцип работы установки. Дано описание структуры изотермических калориметрических преобразователей автокомпенсационного типа с сухой нагрузкой и телом сравнения, являющихся основой установки. Представлены реализованные алгоритмы преобразования и замещения мощности СВЧ мощностью постоянного тока разработанных калориметрических ваттметров. Описаны меры, принятые на стадии изготовления, по минимизации источников неопределенности измерений. Для оценки точности измерения поглощаемой мощности составлена математическая модель коэффициента преобразования. В указанную математическую модель введены поправки, позволяющие повысить точность измерения воспроизводимой мощности миллиметрового диапазона длин волн. Приведены полученные основные метрологические и технические характеристики калориметрических ваттметров и устройств сличения установки. Полученные метрологические и технические характеристики соответствуют современному уровню эталонного оборудования
Способ анализа структуры и свойств регенерированных полимерных волокнистых фильтроматериалов для тонкой очистки воздуха
Get PDFStricter requirements for the quality and reliability of manufactured products, as well as the need to increase the service life of machines, mechanisms and various devices, the operation of which is associated with the use of liquid or gas-air media, is the reason for the emergence of new and improvement of traditional methods for obtaining filter materials with higher performance characteristics. A method for a comprehensive analysis of the properties of regenerated filter materials for fine air purification is proposed. The overwhelming majority of filters, after their service life is exhausted, cannot be regenerated, since this, as a rule, is associated with high energy costs. At the same time, the development of methods for such regeneration is quite relevant from the point of view of resource conservation. In this regard, the purpose of this work is to use a number of physical research methods for the purpose of a comprehensive analysis of polymeric fibrous filter materials for air purification that have undergone regeneration. Filtration materials obtained by the «melt-blowing» method from polymer granules by processing the granulate in an extruder, aerodynamic spraying of the melt and the formation of a fibrous-porous layer on a forming mandrel were selected for research. The main filtration characteristics of the original and regenerated filter materials (breakthrough coefficient, aerodynamic drag),as well as the electrophysical properties of the primary and secondary filter materials, the presence of a spontaneous electret charge have been investigated. The main stages of regeneration and evaluation of physicochemical, mechanical and operational properties of fibrous-porous materials that have undergone secondary thermo-aerodynamic processing in comparison with the original ones are described. It is shown that the studied materials retain their basic properties, while the structure of the fibers changes and the electret effect is enhanced.Ужесточение требований к качеству и надежности выпускаемых изделий, а также необходимость повышения сроков службы машин, механизмов и различных устройств, эксплуатация которых связана с использованием жидких или газовоздушных сред, является причиной появления новых и совершенствования традиционных методов получения фильтрующих материалов с более высокими эксплуатационными характеристиками. Предложена методика всестороннего анализа свойств регенерированных фильтроматериалов для тонкой очистки воздуха. Подавляющее большинство фильтров после выработки своего ресурса не поддается регенерации, поскольку это, как правило, связано с большими энергетическими затратами. Вместе с тем достаточно большую актуальность с точки зрения ресурсосбережения имеет разработка способов такой регенерации. В связи с этим целью настоящей работы является привлечение ряда физических методов исследования с целью всестороннего анализа полимерных волокнистых фильтроматериалов для очистки воздуха, прошедших регенерацию. Для исследований были выбраны фильрующие материалы, полученные методом «melt-blowing» из полимерных гранул путем переработки гранулята в экструдере, аэродинамического распыления расплава и формирования волокнисто-пористого слоя на формообразующей оправке. Исследованы основные фильтрационные характеристики исходных и регенерированных фильтроматериалов (коэффициент проскока, аэродинамическое сопротивление), а также электрофизические свойства первичного и вторичного фильтроматериалов, наличие спонтанного электретного заряда. Описаны основные этапы регенерации и оценки физико-химических, механических и эксплуатационных свойств прошедших вторичную термо-аэродинамическую переработку волокнисто-пористых материалов в сравнении с исходными. Показано, что исследованные материалы сохраняют свои основные свойства, при этом изменяется структура волокон и усиливается электретный эффект
Моделирование напряженно-деформированного состояния участка зубочелюстного аппарата человека с учетом контактного взаимодействия между зубами и их частичного отсутствия
Get PDFComplex interaction of incisors of the multi-element system “jaw – tooth – periodontium – enamel – dentinˮ is considered in the present work. The model was created on the basis of tomographic images taking into account previous studies of the human dental apparatus for a simplified model of three molars. The aim of the work is to determine the stress-strain states of the “jaw – periodontium – tooth – dentinˮ system for a different number of incisors and their location using three-dimensional computer finite-element modeling. The results of the study allow obtaining a more complete and accurate assessment of the state of the human dentofacial apparatus as a whole and each of its elements separately in order to improve the technologies and methods of prosthetics.В представленной работе рассмотрено комплексное взаимодействие резцов многоэлементной системы «челюсть – зуб – периодонт – эмаль – дентин». Модель создана на основе томографических снимков с учетом предыдущих исследований зубочелюстного аппарата человека на упрощенной модели для трех моляров. Целью работы является определение с помощью трехмерного компьютерного конечно-элементного моделирования напряженно-деформированных состояний системы «челюсть – периодонт – зуб – дентин» для различного количества резцов и их расположения. Результаты исследования позволяют получить более полную и точную оценку состояния зубочелюстного аппарата человека в целом и каждого его элемента в отдельности с целью совершенствования технологий и методов протезирования