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篇1：IEEE1588高精度同步算法的研究和实现
IEEE1588高精度同步算法的研究和实现
随着网络技术的发展,分布式控制系统中对时间同步的要求越来越高.为了满足某些领域中微秒级时间同步的要求,本文对IEEE1588高精度时间同步进行了研究,对该算法实现高精度同步的方法进行了阐述,同时对实际系统中存在的问题进行了剖析,根据分析结果,采用系统晶振补偿和OffsetTime滤波的`方法对系统进行了完善,并进行了实验.实验结果表明,通过晶振补偿和OffsetTime滤波很大程度上提高了同步精度,达到了高精度同步系统的要求.
作 者：桂本@ 刘锦华 GUI Ben-xuan LIU Jin-hua 作者单位：桂本@,GUI Ben-xuan(浙江大学先进控制研究所,杭州,310027)刘锦华,LIU Jin-hua(中石油辽河油田分公司,辽宁,盘锦,124010)
刊 名：电光与控制 ISTIC PKU英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL 年，卷(期)：2006 13(5) 分类号：V271.4 TN914 关键词：IEEE1588 时间同步 线路延时 时间偏差 时钟补偿篇2：GPS高精度时间/频率同步设备设计和实现
GPS高精度时间/频率同步设备设计和实现
研究分析了GPS接收机的`定时特性,以及高精度时间/频率同步设备对GPS定时信号丢失后的指标要求,提出了GPS定时信号的滑动平均滤波算法和信号丢失后的保持算法,取得了频率稳定度优于1×10-11/天和无时间漂移误差的成果,初步实现铯原子频标的性能,满足时间同步精度和频率稳定度的需求.
作 者：郭振坤 GUO Zhen-kun 作者单位：中国电子科技集团公司第27研究所,河南,郑州,450015 刊 名：全球定位系统 英文刊名：GNSS WORLD OF CHINA 年，卷(期)：2009 34(2) 分类号：P207 关键词：GPS时钟 VCXO 时间同步 频率基准篇3：高精度GPS水准算法试验与研究
高精度GPS水准算法试验与研究
GPS水准拟合中常采用的方法有多项式拟合,移动曲面拟合以及多面甬数拟合,针对前两种拟合方法,在探讨其原理的.基础上通过程序对两种算法进行了分析比较,说明高精度GPS水准算法选取的准则.
作 者：张晓林 ZHANG Xiao-lin 作者单位：西安长庆科技工程有限责任公司,西安,710018 刊 名：黑龙江水专学报 英文刊名：JOURNAL OF HEILONGJIANG HYDRAULIC ENGINEERING 年，卷(期)：2009 36(3) 分类号：P228.4 关键词：GPS水准 高程拟合 高程异常 算法篇4：CORDIC算法实现GPS信号捕获研究
CORDIC算法实现GPS信号捕获研究
在GPS接收机中,对GPS信号的捕获是最为关键的第一步.对GPS信号中伪码的初始相位和信号载频的估计是捕获的两个基本任务.在某些特定的环境下,比如室内、城市街道、树林,对信号的捕获变得困难.针对这个困难可以通过提高估计精度以减少估计误差带来的`相关损失.但是信号累积和估计精度的提高都需要极大地增加运算量.本文提出了将CORDIC算法引入到GPS接收机,在保证大运算量的情况下,实现快速的计算时间.介绍了GPS信号捕获的基本原理,讨论了使用CORDIC算法的必要性以及实现方法.最后通过仿真验证了CORDIC算法能够有效提高GPS接收机的捕获速度.
作 者： 作者单位： 刊 名：全球定位系统 英文刊名：GNSS WORLD OF CHINA 年，卷(期)：2009 34(4) 分类号：P207 关键词：GPS信号捕获 CORDIC算法 高分辨率篇5：汽车鸣笛声定位算法研究及系统实现
汽车鸣笛声定位算法研究及系统实现
本文介绍了一种基于嵌入式DSP的城市违章汽车鸣笛声实时定位系统的研究与实现.文中提出了汽车鸣笛声的特定识别算法,并改进了广义互相关算法来计算到达时延.系统利用到达时延和8个驻极体麦克风阵列的空间位置信息和估计出违章鸣笛车辆的`具体位置,并在相应的视频监控设备中做出标记.该系统专用于城市交通中准确识别违章鸣笛的机动车辆.
作 者：施珂毅 孙懋珩 Shi Keyi Sun Maoheng 作者单位：同济大学电子与信息工程学院信息与通信工程系,上海,201804 刊 名：中国新通信 英文刊名：CHINA NEW TELECOMMUNICATIONS 年，卷(期)：2009 11(1) 分类号：U4 关键词：声音识别 时延估计 声源定位 嵌入式DSP 麦克风阵列篇6：基于基线延长的高精度北斗双星系统快速定向算法研究
基于基线延长的高精度北斗双星系统快速定向算法研究
由于北斗定位系统的两颗卫星位于赤道的同步轨道,对地静止且可观测的`载波相位信息少,因此传统多星系统求解整周模糊度进行定向的方法难以直接利用.针对此情况,利用延长基线可改变卫星-天线几何关系的方法,求解载波相位的整周模糊度,化不利为有利,实现双星的快速定向.针对基线在不同区域不同姿态下的仿真表明:当测试条件为基线原长1.5m,延长倍数为4时,载波相位测量精度为1%周,可实现优于0.1°的方位精度和0.05°的俯仰精度,如果延长基线或增加延长倍数,还可取得更高精度,证实了该方法的可行性和高精度性.同时由于该方法的基线安装机构简单可靠,使用时便于展开,因此可应用于环境复杂的快速定向场合.
作 者：康国华 刘建业 赵伟 刘瑞华 KANG Guo-hua LIU Jian-ye ZHAO Wei LIU Rui-hua 作者单位：康国华,刘建业,赵伟,KANG Guo-hua,LIU Jian-ye,ZHAO Wei(南京航空航天大学自动化学院导航研究中心,南京,210016)刘瑞华,LIU Rui-hua(中国民航学院天津市智能信号与图像处理重点实验室,天津,300300)
刊 名：宇航学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF ASTRONAUTICS 年，卷(期)：2006 27(6) 分类号：V249 关键词：载波相位 整周模糊度 双星定向篇7：全罗盘画面反走样算法的研究和实现
全罗盘画面反走样算法的研究和实现
在一定分辨率的屏幕上,用常规画线函数生成的静态罗盘刻度线呈现出锯齿形失真,特别当罗盘作动态旋转时,刻度线扭曲、变形.为消除这一现象,笔者根据线条的.反走样原理,提出了一种实用算法,消除了静态的锯齿形失真,并从CRT屏幕上仿真的动态效果来看,罗盘刻度线旋转时不扭曲、不变形.实验证明,在光栅图形显示器中,应用此算法可消除走样,大大增强罗盘刻度线动态显示效果.
作 者：杜晨辉 经亚枝 作者单位：南京航空航天大学自动化学院,南京,210016 刊 名：南京航空航天大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF NANJING UNIVERSITY OF AERONAUTICS & ASTRONAUTICS 年，卷(期)：2002 34(4) 分类号：V241.64 关键词：罗盘刻度线 走样 旋转 扭曲 像素篇8：基于图像对的体视显示算法研究与实现
基于图像对的体视显示算法研究与实现
依据摄像机拍摄的'左右两幅图像,按照提出的算法进行图像的矫正、重采样和图像对间的密集匹配,最后通过图像插补输出符合双眼特性的体视图像,试验证明插补后体视图像效果较好.
作 者：吕国亮 沈威 张涛 江娟娟 董戴 吴华夏 LV Guo-liang SHEN Wei ZHANG Tao JIANG Juan-juan DONG Dai WU Hua-xia 作者单位：吕国亮,LV Guo-liang(渭南师范学院,数学系,陕西,渭南,714000)沈威,张涛,江娟娟,董戴,吴华夏,SHEN Wei,ZHANG Tao,JIANG Juan-juan,DONG Dai,WU Hua-xia(安徽华东光电技术研究所,现代成像与显示技术重点实验室,安徽,芜湖,241002)
刊 名：航空计算技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL COMPUTING TECHNIQUE 年，卷(期)：2007 37(4) 分类号：V211.48 关键词：图像矫正 密集匹配 重采样 图像插补篇9：基于基因算法的加工质量故障诊断研究与实现
基于基因算法的加工质量故障诊断研究与实现
以基于节约覆盖集理论的概率因果诊断模型为理论基础,以基因算法为该模型的.求解策略,两者结合起来解决质量管理界的难点问题之一--机械加工过程质量故障诊断问题,其中又以构造一个合理有效的基因算法个体适合度评价函数为重点,同时引入了故障树分析方法,来提高诊断模型的准确性和可解释性.应用研究表明,该方法将有效地解决加工质量的诊断与改进问题.
作 者：聂胜才 唐晓青 作者单位：北京航空航天大学 705教研室 刊 名：航空学报 ISTIC EI PKU英文刊名：ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA 年，卷(期)：2001 22(6) 分类号：V260.5 关键词：加工过程 质量控制 故障诊断 基因算法篇10：基于定点DSP的MP3间频编码算法研究及实现
基于定点DSP的MP3间频编码算法研究及实现
摘要：通过对心理声学模型的简化，并在子带滤波器和量化编码模块采用快速算法，大大降低了运算量，在一片100MIPS的定点DSP上实现了实时压缩。关键词：音频编码 掩蔽阈值 心理声学模分析子带滤波器
MP3是MPEG-1国际标准中音频压缩层3的简称，单声道比特率一般取64kbps，在采样率44.1kHz的情况下，其压缩比可达12倍以上，被广泛应用于互联网等许多场合。由于解码比编码过程简单很多，MP3播放机或随身听已随处可见，但MP3编码在单片机定点DSP上实现，并要保证音质，则鲜有耳闻。考虑到心理声学模型在整个MP3音频编码算法中所占比例巨大，笔者从简化该模型入手，采用快速算法减少了带编码的运算量和数据量，尽可能少量化编码的迭代循环次数，从而在一片美国德州仪器公司的TMS320C549芯片上实现了MP3的实时压缩，用标准解码软件回放，主观评定，对于通常的音频能达到接近CD的音质。
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1 MP3编码算法及处理
图1是MP3编码器的系统方框图。每声道以1152个采样值为一帧进行处理。首先，分析子带滤波器采用正交镜像滤波器组，将20kHz左右带宽的信号划分成相等带宽的32个子带。然后对子样值作MDCT以补偿子带滤波的不足，主要是为提高频率分辨率、消除由子带滤波引起的带间混迭。
同时采样值通过心理声学模型计算出各频带的掩蔽阈值。
失真控制循环和非归一化量化控制循环是量化编码循环过程，它通过量化减少各MDCT系数的精度，使编码比特数得以降低。不同系数采用不同的量化阶，从耳敏感的频率量化精度高，不敏感的频率量化精度低，量化误差则不会被人耳察觉。选择量化阶的依据就是心理声学模型计算出的掩蔽阀值。
最后将量化阶等信息以及霍夫曼码打包成比特流，供解码用。
那么为什么掩蔽阈值能反映人耳的听觉特点呢？
人耳的听觉特性涉及生理声学和心理声学方面的问题。例如人耳对不同频率的声音感觉不同就是生理方面的问题，其中对2kHz～4kHz的声音最敏感，且低频较高频敏感。敏感程度具体体现为静态掩蔽阈值，如图2虚线所示，表示在安静的情况下，各种频率的声音刚好被听到的音量。与人的心理知觉有关的有掩蔽效应等。掩蔽效应指一个声音的听觉感受受到另一个声音影响的现象，分为时间掩蔽（前向、后向掩蔽）和频率掩蔽（同时掩蔽）。例如，当一个较强的声音停止后，要过一会儿才能听到另一个较强的声音，这就是时间掩蔽效应。频率掩蔽是指一个声音对与其同时存在的临近频率的声音产生的影响，如图2实线所示。其中标志1的实线表示：当1kHz的掩蔽声音为60dB时，不同频率的声音刚好被听到的分贝值，可见越临近频率被掩蔽得越厉害，且低频更易掩蔽高频。
因此心理声学模型就先用FFT分析信号中包含的频率分量，将每个频率处受到其他所有频率分量掩蔽的值加起来，连线得到的曲线就是掩蔽阈值，是频率的函数。当某频率分量的能量处曲线下方时，不能被人耳感觉到，则该频率分量可用零比特编码；另一方面，选择量化阶时若能保证量化噪声低于掩蔽曲线，也不被人耳察觉，所以掩蔽值越大的频率分量量化阶可以越大。因此用掩蔽阈值作为量化编码的依据，就能够信证压缩后的声音质量。由于声音信号随时间改变，因此每帧信号都要计算两次心理声学模型，其中要用到大量的实验测试数据，运算量之在是可想而知的。
2 算法的简化和优化
2.1 分析子带滤波器的快速算法
分析子带滤波器的输入是32个采样值，输出是32个频率等间隔的子带样值。它首先将32个采样值放入一个长度512的先进先出（FIFO）缓存；对该缓存加窗；然后512个缓存中每8个值累加，转换成64个中间值；最后通过（1）或将64个中间值变换成32个采样值：
寻找快速算法的关键就是这最后一步。将系数设数组：
可以发现该数组具有如下的对称性：
c[16+n]=c[16-n],n=0,1,…，16 （3）
c[48+n]=-c[48-n],n=0,1,…，15 （4）
所以合并系数相等或相反的项，（1）式变成：
其中，
可见用（5）式代替（1）式可以减少一半的乘法运算。又发现（5）式和标准的IDCT非常相似，可以将Lee提出的快速IDCT算法稍加改动推导（5）式的快速算法。所以又将32点变换分解成以下的两个16点变换：
其中，
最终的子带样值是如下的蝶形组合：
X[K]=Xe[k]+(1/cos[（2k+1）π/64]Xo[k],k=0,1,…，15 （11）
X[31-k]=Xe[k]-(1/cos[(2k+1)π/64])Xo[k],k=0,1,…，15 （12）
直接计算（1）式需要64×32次乘法和63×32次加法，采用快速算法需16×16×2+16×2次乘法和15×16×2+16×2+31+15次加法，运算量原来的1/4，而且数据表格所占用的存储空间也减少为原来的1/8左右。
2.2 心理声学模型的简化
根据试验观察发现每帧的掩蔽阈值曲线大致相同，所以考虑采用静态声学心理模型，具体做法是：首先对某一具有代表性的音频帧，根据心理声学模型计算出掩蔽阈值曲线，在压缩其它音频源时，不再计算每帧的心理声学模型，而是认为每帧信号与上述被分析过的代表帧具有相同的掩蔽特性。这样，虽然不是很准确，但通常情况下，误差不会太大，不易被人耳察觉，省去心理学模型需的巨大运算量和存储空间。实践证明编码效果令人满意，而且对于要求不是很高的应用场合，可以认为掩蔽阈值是频率的常数函数，每个频带采用相同的量化阶，也听不出声音质量的明显下降。
2.3 量化编码迭代循环的简化
量化编码迭代是两重循环过程，图3是外迭代循环流图，迭代的目的是在可用比特数的限制之内，以各频带的掩蔽值为依据，确定全局增益（体现了全局量化阶）和各频带的.缩放因子（体现了局部量化阶）。内循环逐步增加量化器步长，即全局增益，直到MDCT系数量化后可被可用比特进行霍夫曼编码，即通过增加全局量化阶以降低编码比特数；外循环依据掩蔽阈值检测各缩放因子带的失真，若超过允许失真，则扩大该带的MDCT系数，即增大该带的缩放因子，以降低局部失真；最后一次迭代的结果作为最终的霍夫曼码。每一次循环都要用当前量化阶量化并霍夫曼编码一次，运算量相当大。从外循环可以看出掩蔽阈值最终决定缩放因子，为了能省去外控代循环，将代表帧的缩放因子作成表格，供每帧采用。
由于上述三个模块是最主要并且运算量最大的模块，通过对它们的简化和优化，程序大小和运算量可得到极大的减少。
3 用定点DSP实现MP3压缩算法
为了实现MP3的实时编码，必须采用高速DSP芯片。采用美国德州仪器（TI）公司的主流定点DSP芯片TMS320C549，其运算速度100MIPS，调试开发的环境是TI公司的第三方Spectrum Digital公司的EVM评估板，板上除了TMS320C549自带32K字片上内存外，还有128K字片外内存，数模转换采用TI的TLC320AD55，与PC机通过JTAG口实现数据与程序的加载和调试。
由于评估板与主机的接口速度太慢，即使能做到实时压缩，将比特流传给PC机存盘的速度也会跟不上。因此笔者采用的办法是：将原始PCM音频数据从PC机的硬盘文件加载到板上的片外内存，压缩后的数据传给PC机存盘，再加载后续文件，压缩存盘，直到整个音频文件全部压缩完，最后用C语言程序将各数据块拼成MP3文件，用软件解码程序回放。是否能达到实时要求只能通过测试每帧运行的指令数判断。
在运用快速算法计算子带分析滤波器时，考虑到DSP芯片的特点，每分解一次，要作一次加（10）式的加法，势必降低精度，另外（11）和（12）式的系数动态范围太大，精度也会受到影响，因此，只分解到16点DCT运算。
采用静态心理声学模型，心理声学模型和量化编码外循环所需的运算量就为零。代表帧的心理声学模型和缩放因子采用C语言或MATLAB语言编程计算，或者将网上下载MP3文件中的缩放因子信息破译出来加以利用，子带分析滤波器之后的MDCT全部采用长块。表1是静态缩放因子比特数和缩放因子的一种设置方案。
表1 缩放因子数据表格
缩放因子带01234567891011121314151617181920缩放因子比特数333333333333333333333缩放因子110011453753030107503另外在内循环中，首先初步选择一个全局增益使最大量化值小于码表可编码的最大值，标准推荐的作法是全局增益从小开始，每循环一次量化后，比较最大量化值，并调整一次全局增益，直到满足要求为止。本程序省去了这一循环，事先根据最大谱线值计算出应有的全局增益，作成数据表格，程序中只需根据最大谱线值查表即可。初始化全局增益确定后，要分区、量化、编码并计算编码比特数，如果比特数太大或太小都还要调整全局增益。对这一迭代循环过程，采用折半搜索的办法实现，也就是说第一次循环时全局增益取上述初始化值的一半，若编码比特数超出要求，则再取一半作为新的全局增益，否则增大一半，如此不断循环直到无法折半为止。这种折半搜索的方法比逐一搜索要快很多。
采用了这些简化、优化措施以及编程技巧，整个编码程序运算量仅需74MIPS左右，片上存储空间占用27K字左右。用标准的MP3回放软件解码，通过主观测评，音质接收CD。
由于本系统对心理声学模型进行了大量的简化，对于一般的音乐，这种简化带来的声音质量的下降并不明显，尤其是在要求不高的应用场合完全可行。但是当应用到某些编码难度较高的音频信号，例如响板时，声音质量下降较明显。因此如果采用更高运算速度的DSP，可在该编码系统中加入一个完备的或简化的动态心理声学模型，编码质量可进一步提高，至于简化的动态心理声学模型还有待进一步摸索。
★ 排序算法总结
IEEE1588高精度同步算法的研究和实现（集锦10篇）
