خلاصة القول:

مضغوط خوارزمية إعادة الإعمار الاستشعار عن متعامد مطابقة السعي (المرصد المغربي للسجون) خوارزمية لا يمكن اختيار أفضل المشكلة النووية في كل التكرار من المرصد المغربي للسجون خوارزمية لتحسين التصميم لضمان أن إشارة المرصودة الحد الأدنى الهامش الحالي لكل التكرار، وجعل المرصد المغربي للسجون خوارزمية الأمثل لتصميم الأجهزة القائمة على FPGA. في التحلل تصحيح المصفوفة باستخدام Cholesky جزء (وCholesky) طريقة التحلل، لتجنب عملية الجذر، للحد من حساب تأخير، فمن السهل لتنفيذ FPGA. يستخدم نظام الحوسبة المتوازية، مضاعفة الموارد، والحد من استخدام الموارد وتحسين سرعة العملية. في بيئة التطوير الثاني Quartus للحصول على وصف التصميم على مستوى RTL والمحاكاة على منصة محاكاة FPGA. نتائج المحاكاة التحقق من صحة التصميم.

شكل الاقتباس الصيني: جيانغ يوان، شين بي، وأجيال يانغ جي، الخ بناء على خوارزمية متعامد السعي مطابقة تنفيذها في تصميم FPGA التكنولوجيا الالكترونية، 2015،41 (10): 73-76،80.

الإنجليزية شكل الاقتباس: جيانغ يوان، شين بي، داي Jiyang، وآخرون إن متعامد السعي مطابقة تصميم خوارزمية التحسين بناء على FPGA implementation.Application من تقنيات الالكترونية، 2015،41 (10): 73-76،80.

0 مقدمة

اكتساب إرث إشارة ومعالجة أساسا نيكويست أخذ العينات نظرية لتحقيق، ونيكويست أخذ العينات نظرية يتطلب أن تردد أخذ العينات يجب أن تكون على الأقل مرتين أعلى تردد من الطيف إشارة تناظرية، الأمر الذي يجعل اكتساب إشارة عالية التردد لتحقيق محدودة للغاية . مع التطور السريع لتكنولوجيا المعلومات، وزيادة حادة في عرض النطاق الترددي إشارة والصناعة في عصر البيانات الكبيرة، وبالتالي فإن قدرات معالجة الإشارات ومتطلبات الأجهزة تتزايد أيضا، إلى بيانات ضخمة معالجة التحديات.

وبعد الحصول على البيانات استشعار الضغط وتجهيز حين ضغط ميزة، مع بيانات أقل يمكن أن يكون التعافي بدقة الإشارة الأصلية، بحيث تخضع لنيكويست أخذ العينات نظرية تردد أخذ العينات من الممكن التحرر، وانخفاض تردد أخذ العينات يمكن في ظلها تحقيق. وتشمل نظرية الاستشعار مضغوط ثلاثة جوانب: إشارة تمثيل متفرق، وقياس مصفوفة التكوين والتصميم إشارة إعادة الإعمار الخوارزمية. يتم ضغط إشارة الاستشعار عن دراسة تصميم خوارزمية إعادة بناء النظرية النقدية وخوارزمية الأمثل على أساس مطابقة السعي خوارزمية التكرار الجشع. مشغل متعامد السعي مطابقة (متعامد مطابقة السعي، المرصد المغربي للسجون) ممثلة الأحماض خوارزمية الجشع والمزايا الأخرى من طريقة أفضل للإشارة أعيد بناؤها وجود السرعة، وكمية صغيرة من الحساب.

حاليا مضغوطة إشارة الاستشعار عن بعد تصميم الأجهزة إعادة التشكيل لا تزال في مراحلها الأولية، لا يزال هناك الكثير من القضايا التي يمكن استكشافها والعلماء في هذا الصدد، وسلسلة من العمل. الأدب ضغط الاستشعار إشارة خوارزمية إعادة الإعمار تصميم VLSI (كبير جدا التكامل مقياس، VLSI). خوارزمية المرصد المغربي للسجون في ترتيب معين لأداء الموارد المتنوعة تصميم الأجهزة، وتحسين استخدام الموارد، ومعدل أسرع تشغيل. يصف وثيقة LU طريقة التحلل استنادا FPGA، ويمكن الحصول على سرعة الاداء الجيد على منصة الكمبيوتر، ومع ذلك، كبير تكاثر عدد مصفوفة والانقسام في عملية حساب LU التحلل، FPGA ضرورة تشغل قدرا كبيرا من موارد الأجهزة، مما أدى إلى عملية تأخير. القسم هنا من قبل تفكيك مصفوفة Cholesky طريقة التحلل تعديلها لتجنب عملية الجذر، والحد من عدد من الضرب، بحيث تكون العملية أسرع.

1 متعامد مطابقة السعي

استشعار الضغط في عملية أخذ العينات، الأصلي تبعثر إشارة xRN من K (K < < N)، وتصميم M N (M < < N) عشوائية مصفوفة قياس، والقياس العشوائي مصفوفة ناقلات العمود فلوريدا (ل = 1،2، ...، ن) وتسمى الذرات. الاستشعار عن الضغط، والإشارة إسقاط متفرق قياس عشوائي مصفوفة، للحصول على أصغر بكثير من طول إشارة الأصلي من M ناقلات مراقبة ل yRN. الفكرة الأساسية من خوارزمية السعي مطابقة عشوائي مصفوفة قياس من N عشر التكرار؟ ذرات الفقري اختيار أفضل أن يطابق إشارة المرصودة مع R & لتر الحالية المتبقية (تهيئة للإشارة ذ الملاحظ). المرشح المختار زيادة الذري إلى مجموعة فرعية؟ أود أن تشكيل مجموعة فرعية مرشح جديدة. مجموعة فرعية من مرشح، وبحساب إشارة تقدير ص جديد هامش إشارة المراقبة الجديد، لا يزال التكرار التالي مع ذرات إشارة المتبقية المرصودة اختيار المرشح الأفضل مطابقة لتشكيل مجموعة فرعية جديدة لحساب حتى نهاية ص التكرار.

2 مطابقة المتعامدة السعي تصميم الخوارزميات

2.1 متعامد مطابقة السعي معايير الاختيار ذرات

تستمد عن طريق الاستنتاجات المرجعي قياس قيمة ص في الإسقاط المتعامد على كوبينستاينير + 1 هو:

في صيغة (3) الحصول على أساس متعامد معاملات الإسقاط ذ على كوبينستاينير + 1 هو (حيث K = 1،2، ...، ن):

بعد ن + 1 التكرار، || آر + 1 || 2 || = ذ || 2- هو ثابت تقاس قيمة ص، جعل الملحوظ إشارة ص أصغر الهامش، ما يعادل إلى أقصى حد بواسطة الصيغة (1) إلى (4) ويمكن الحصول على:

خوارزمية حسابية خطوة 2.2 متعامد مطابقة السعي

تحليل متعامد بعد مطابقة ذرات معايير الاختيار تتبع خوارزمية خطوة حساب خوارزمية إعادة الإعمار الخوارزمية المرصد المغربي للسجون الأمثل على النحو التالي:

الخطوة 1: تهيئة = 0، R0 = 0، ن = 1.

الخطوة 2: حدد إشارة المرصودة آر-1 الذرات المتبقية الحالية أفضل مؤشر مباراة ن = argmaxl = 1،2، ...، N الكلورين.

الخطوة 3 ؛؟ ترغب في تحديث مجموعة فرعية من مرشح ن = ن 1 رغبة الموقف ن، وتسجيل الذرات التي أعيد بناؤها الاستشعار عن مجموعة مصفوفة ن = ؟؟.

الخطوة 4: استخدام الذري تقريب مؤشر التركيز التقليدي للإشارة الأصلية: ن = argminy ن.

خطوة 5: تحديث المتبقية:

.

خطوة 6: ن = ن + 1، إذا كان n < ك، يعود إلى عملية الخطوة 2، حتى آخر إشارة التقريب، وإلا يتم إيقاف التكرار.

2.3 مطابقة المتعامدة تصميم الأجهزة السعي

المرصد المغربي للسجون خوارزمية الأمثل يمكن تقسيمها إلى أربع وحدات، يتم الحصول على خطوة خوارزمية حساب المقابلة لوحدة إعادة الإعمار الأولى 2، من خلال الذري المحدد باستخدام المعادلة (1) إلى (5) أفضل المباريات الذرات المتبقية.

ويتوافق الوحدة الثانية لحساب خطوة خوارزمية إعادة الإعمار 3، عن طريق تحديث فرعية من المرشح؟ الرغبات لتوليد مصفوفة ممتدة ن.

إعادة إعمار يتوافق حدة خوارزمية الثالثة إلى الخطوة 4، L0 نموذج الحد الأدنى القاعدة إلى حل المشكلة، من أجل حل مشكلة أقل الساحات، والإشارة الأصلية للحصول على القيمة المقدرة. طريقة مصفوفة ممتدة من أجل حل معكوس لاستخلاص القيمة التقديرية الأصلية. ومع ذلك، فإن المصفوفة مصفوفة غير مربع، لإيجاد مصفوفة غير مربع يستخدم عادة الزائفة معكوس (مور-بنروز) طرق لأنظمة حل، يمكن التعبير عن مصفوفة الزائفة معكوس على النحو التالي:

في صيغة (7)، بحيث G = T ، يتم تحويل المشكلة أعلاه مباشرة إلى معكوس G حلها. GRt ر هو متماثل إيجابية لحظة محددة، مثل تحل مباشرة بسهولة تنفيذها على FPGA، يمكن التحلل الأول مصفوفة لمصفوفة G، ثم انقلاب.

هناك QR التحلل مصفوفة التعميل، تجزئ القيمة المنفردة، LU التحلل، Cholesky التحلل. QR التحلل، وقيمة فريدة عملية التحلل حساب معقد وصعب تحقيقه في FPGA، والتحلل LU من مصفوفة لديهم الكثير من العمليات الحسابية الضرب والقسمة في عملية التحلل، التي تحتل من ناحية موارد الأجهزة FPGA، من ناحية أخرى تؤثر على كفاءة حساب. على الرغم من أن في حساب التحلل Cholesky سوف تولد مربع تأخير حساب الجذر وعمليات الانقسام، ولكن التعقيد النسبي للتحلل LU أقل. يتم إنشاء التحلل Cholesky لمشكلة التأخير في حساب عملية الجذر التربيعي، وذلك باستخدام التحلل Cholesky، لتجنب مشكلة التأخير الناجم عن عملية الجذر. يتم احتساب يفصل تصحيح التحلل Cholesky على النحو التالي:

إعادة إعمار الرابعة حدة خوارزمية يتوافق مع الخطوة 5، بحساب ص المتبقية، للتحضير لالتكرار التالي.

3 المرصد المغربي للسجون خوارزمية التحسين بناء على FPGA

تتكون الدائرة الأجهزة من أربع وحدات، وتنقسم الى قسمين. دائرة محددة الرسم البياني هو مبين في الشكل.

الجزء الأول من كتاب معين اثنين من المدخلات، على التوالي قياس مراقبة مصفوفة ناقلات ذ، تتم تهيئة yRN ناقلات المراقبة التي يقوم بها المدخلات ص المتبقية. كل متجه عمود مصفوفة طول N، N تصميم مضاعفات وN-1 الأفاعي المعالجة المتوازية، التي قد تعمل في دورة ساعة واحدة، وقياس مصفوفة؟ R وفقرة المتبقية حين الانتهاء أيضا ضمن ساعة . يتم تخزين ناقلات المراقبة ذ مع عدد وافر من مجموعات السجل، عدد وافر من ذاكرة RAM مع المصفوفة القيمة المقاسة. معايير الاختيار ذرة الأمثل باستخدام الصيغة (1) إلى (6) الحصول على مؤشر الذرات؟ زي ن، من خلال خطوة تحديث فرعية من مرشح 3 للحصول على مصفوفة إعادة الإعمار، حصلت مصفوفة G.

الجزء الثاني من عملية انقلاب مصفوفة G، من قبل دائرة الأجهزة حلبة الأجهزة Cholesky التحلل، مصفوفة انعكاس L من الدوائر الأجهزة والدوائر الأجهزة الضرب. مصفوفة باستخدام تعديل Cholesky الى عوامل مصفوفة G، وتتحلل متطلبات G L أقل الثلاثي المصفوفة وقطري مصفوفة D. ثم ضرب، بحيث G = L D LT، متجاوزين بذلك العملية مربع. حيث L بين المصفوفة والمصفوفة D مترابطة، والتي يجب أن تحسب العناصر في ترتيب معين. أخيرا الحل G-1، G-1 = (L-1) T D-1 L-1، يمكن شلن O = (L-1) T D-1، لحساب O، ثم ملائم حساب G-1 = O L-1.

4 المحاكاة

قارن خوارزمية إعادة الإعمار وتحسين التجريبية المرصد المغربي للسجون المرصد المغربي للسجون خوارزمية بإشارة واحدة الأبعاد. على افتراض أن طول متفرق إشارة العاشر من N = 256، ومتفرق معامل ك = 6، المرصد المغربي للسجون، تستخدم الأمثل المرصد المغربي للسجون الخوارزمية جاوس قياس عشوائي مصفوفة RM N، الخوارزمية على التوالي، مسجلا الأمثل إعادة الإعمار نسبة نجاح المرصد المغربي للسجون والمرصد المغربي للسجون الخوارزمية، والنتائج المرسومة، كما هو مبين في الشكل.

العمل في نفس المعالج، وثنائية الأبعاد إشارة الصورة التجارب الأمثل فعالية المرصد المغربي للسجون الخوارزمية. اختيار التجريبية المقياس هو 256 بكسل 256 بكسل الصور التجريبية الكلاسيكية لينا، جاوس مصفوفة قياس عشوائي في شكل مصفوفة. المرصد المغربي للسجون المرصد المغربي للسجون تحسين خوارزمية إعادة الإعمار التجريبية هنا مقارنة الخوارزمية، ونتيجة إعادة الإعمار هو مبين في الشكل.

عندما يكون معدل أخذ العينات من M / N = 50، وذلك باستخدام اختبار صورة لينا، خوارزمية المرصد المغربي للسجون الأمثل، الخوارزمية المرصد المغربي للسجون SNR هي 34.53 ديسيبل، 33.72 ديسيبل. ولذلك، المرصد المغربي للسجون خوارزمية الأمثل الخوارزميات إعادة الإعمار أعلى من دقة المرصد المغربي للسجون.

يتم تنفيذ المرصد المغربي للسجون خوارزمية الأمثل من خلال دارة برامج الأجهزة محاكاة Modelsim FPGA المحاكاة، كما هو مبين في الشكل.

5. الخاتمة

عن طريق تحسين معايير الاختيار ذرة، يمكن هذا المرصد المغربي للسجون خوارزمية إعادة الإعمار اختيار ذرات المثلى في فترة قصيرة جدا من الزمن، وتقصير وقت إعادة الإعمار إشارة، فإن خوارزمية إعادة الإعمار لتحسين معدل. وفي الوقت نفسه، نحن تحسين تصميم هيكل الأجهزة FPGA، وهي كثيفة الاستخدام للموارد وحساب الوقت توازن أفضل. هذا التصميم يستخدم الأجهزة لغة وصف فيريلوج HDL الأمثل المرصد المغربي للسجون خوارزمية إعادة الإعمار، وذلك باستخدام كوارتس متكاملة خوارزمية البرمجيات، ووصف مستوى RTL، وشارك في المحاكاة مطلب وModelsim، والحصول على تأثير إعادة البناء على نحو أفضل. وأظهرت النتائج أن يمكن المرصد المغربي للسجون الأمثل خوارزمية استرداد الإشارة الأصلية مع وقتا أقل.

مراجع

 وكلما الولايات المتحدة سواء، وتشانغ Yanning، LI يينغ الاستشعار مضغوطة وتقدم البحوث واحتمال تطبيقات معالجة الصور ل tica سينيكا، 2014،40 (8): 1563-1575.

 DONOHO D.Compressed sensing.IEEE Trans.Info.Theory، 2006،52 (4): 1289-1306.

 مو يو يونيو، Baizheng ياو هوانغ وآخرون، والتصميم الأمثل وFPGA المتعامدة السعي مطابقة التكنولوجيا خوارزمية للتطبيقات الإلكترونية، 2014،50 (10): 79-82.

 وانغ J، KWON S، SHIM B.Generalized مطابقة متعامد pursuit.IEEE Trans.on معالجة الإشارات، 2012،60 (12): 6202-6216.

 WU R، W هوانغ، تشن D R.The الدعم المحدد recoveryof إشارات متفرقة مع الضوضاء عن طريق مطابقة متعامد pursuit.IEEE Trans.on خطابات معالجة الإشارات، 2013،20 (4): 403-406.

 لي شاودونغ، بى Wenjiong يانغ يونيو، مثل المرصد المغربي للسجون في ظل نموذج إعادة الإعمار الخوارزمية ونظام الهندسة النظرية الافتراضية والإلكترونيات، 2015،37 (2): 246-252.

 SEPTINUS A، STEINBERG R.Compressive أخذ العينات reconstruction.Circuits الأجهزة والنظم (ISCAS)، Proc.of2010 IEEE INTERNATIOAL ندوة on.IEEE 2010: 316-3319.

 BLACHE P، RABAH H، AMIRA A.High النماذج مستوى وتنفيذ FPGA من مطابقة متعامد pursuitalgorithm.Information Scien، معالجة الإشارات وتطبيقاتها (ISSPA)، 2012: 1336-1340.

 WU G، DOU Y، PETERSON G D.Blocking LU decomposi نشوئها لFPGAs.IEEE.Proceeding من FCCM'10.ChArlotte: IEEE 2010: 109-112.

 ستانيسلاوس J.L.V.M، MOHSENIN T.High أداء الاستشعار عن الضغط الأجهزة إعادة الإعمار مع QRD process.Circuits ونظم (ISCAS)، 2012، IEEE.International ندوة on.IEEE، 2012: 29-32.

 وي شان، وتشانغ خوان، السيدة المياه لطلب طريقة تصميم معكوس للهندسة تصميم الإلكترونية، 2014،22 (1) بناء على السريع مصفوفة Cholesky التحلل: 159-164.