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直接旋转CORDIC算法及其高效实现

华中科技大学学报（自然科学版） 2016年第10期44卷 113-118页

作者：姚亚峰冯中秀陈朝中国地质大学机械与电子信息学院湖北武汉430074

针对迭代方式运算的CORDIC(坐标旋转数字计算机)算法存在着输出延时大、运算速度慢、硬件消耗较多等问题,提出改进的CORDIC算法,将查找表法和传统CORDIC算法相融合,直接用二进制角度值的补码进行旋转计算.首先通过查找表将角度值细化,... 详细信息

针对迭代方式运算的CORDIC(坐标旋转数字计算机)算法存在着输出延时大、运算速度慢、硬件消耗较多等问题,提出改进的CORDIC算法,将查找表法和传统CORDIC算法相融合,直接用二进制角度值的补码进行旋转计算.首先通过查找表将角度值细化,然后通过数学量化分析,根据细化后的较小角度补码,直接按其位值进行2-i角度的免缩放因子单向旋转,无须根据中间迭代结果判断次级迭代方向,有效减少迭代次数及中间数据处理时间.仿真实验结果表明:16位改进的CORDIC算法能有效输出正余弦值补码,最大时延降低37.5%,寄存器消耗节省47.5%,最高工作频率有所提高,平均误差值也有所减小.

关键词：坐标旋转数字计算机算法直接旋转流水线结构现场可编程门阵列现代信号处理

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超低时延免迭代CORDIC算法

西安电子科技大学学报 2017年第4期44卷 162-166,173页

作者：姚亚峰冯中秀陈朝中国地质大学机械与电子信息学院湖北武汉430074

针对流水线结构实现的坐标旋转数字计算机算法精度必须用迭代次数作保证,而较多的迭代次数会导致时延过大、硬件资源消耗过多等问题,通过综合运用角度二极化重编码、角度区间折叠、合并迭代和优化查找表等原理,提出一种能够免去迭代运... 详细信息

针对流水线结构实现的坐标旋转数字计算机算法精度必须用迭代次数作保证,而较多的迭代次数会导致时延过大、硬件资源消耗过多等问题,通过综合运用角度二极化重编码、角度区间折叠、合并迭代和优化查找表等原理,提出一种能够免去迭代运算的坐标旋转数字计算机实现算法.仿真实验结果表明,跟其他实现算法相比,该坐标旋转数字计算机算法只需要两个时钟周期便能得到输出结果,在硬件消耗和输出精度上也有一定改善,更适合高速、实时的应用场合.

关键词：坐标旋转数字计算机免迭代二极化重编码可编程逻辑门阵列数字信号处理

基于CORDIC改进算法的高速DDS电路设计

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华中科技大学学报（自然科学版） 2009年第2期37卷 25-27,56页

作者：姚亚峰付东兵杨晓非中国电子科技集团公司第24研究所重庆400060 华中科技大学电子科学与技术系湖北武汉430074

实现了一种改进的CORDIC算法,其迭代方向由输入角二进制表示时的各位位值直接确定,避免了CORDIC基本算法中迭代方向需由剩余角度计算结果决定的不足,提高了CORDIC算法的运行速度,并且基于这种改进的CORDIC算法和并行流水结构,完成了一... 详细信息

实现了一种改进的CORDIC算法,其迭代方向由输入角二进制表示时的各位位值直接确定,避免了CORDIC基本算法中迭代方向需由剩余角度计算结果决定的不足,提高了CORDIC算法的运行速度,并且基于这种改进的CORDIC算法和并行流水结构,完成了一种高速直接数字频率合成(DDS)数字核心电路设计.该电路在Jazz公司0.35μm工艺(ri35sy101库)条件下达到1 GHz的工作频率,具有参数灵活可调特征,可作为IP应用于AD9858和AD9910等高端DDS芯片.

关键词：电路设计直接数字频率合成超大规模集成电路角度旋转 CORDIC算法

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空间光通信系统的设计及实现

光电工程 2004年第9期31卷 14-17页

作者：陈建文姚亚峰刘自力黄载禄华中科技大学电子与信息工程系湖北武汉430074

提出一种较全面的空间光通信系统结构。该系统的光发射接收子系统采用三发三收的设计方法,以增大光的发射功率和接收功率;APT子系统采用望远镜进行粗瞄准,音频调制光标信号进行精瞄准;控制子系统采用Ethernet接口,远程通过Internet对系... 详细信息

提出一种较全面的空间光通信系统结构。该系统的光发射接收子系统采用三发三收的设计方法,以增大光的发射功率和接收功率;APT子系统采用望远镜进行粗瞄准,音频调制光标信号进行精瞄准;控制子系统采用Ethernet接口,远程通过Internet对系统进行测量和控制的设计方法。给出一个近地大气空间光通信系统的设计实例, 其信号传输速率为155Mbps,传输距离为4km,在误码率不大于10-9条件下,系统接收灵敏度达到-52dBm。

关键词：空间光通信光学天线捕获瞄准和跟踪系统控制系统

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压缩查找表的高精度CORDIC算法设计

华南理工大学学报（自然科学版） 2018年第10期46卷 58-62,71页

作者：姚亚峰邹凌志侯强钟梁中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院湖北武汉430074

目前16位精度的坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法设计存在输出时延长、硬件消耗大等问题,而在数字加密和信息安全等领域需要32位乃至更高精度的输出.文中提出了一种基于压缩查找表的32位精度CORDIC算法,根据内在迭代规律分解并压缩查找表... 详细信息

目前16位精度的坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法设计存在输出时延长、硬件消耗大等问题,而在数字加密和信息安全等领域需要32位乃至更高精度的输出.文中提出了一种基于压缩查找表的32位精度CORDIC算法,根据内在迭代规律分解并压缩查找表,还采用区间折叠、角度重编码和合并迭代等,实现了一种电路资源消耗不大,输出时延仅需3个时钟周期,基于定点数格式的算法设计.仿真结果表明,查找表容量压缩到常规方法所需容量的1. 78%,输出时延从常规方法所需的8个时钟周期降低至3个时钟周期,输出平均误差为2. 3048×10-10.本设计具有电路资源消耗少、精度高、输出时延低等优点,更适合实时性强、硬件资源紧凑的现代通信应用场合.

关键词：坐标旋转数字计算机压缩查找表角度重编码定点数

一种结合高分辨率TDC的快速全数字锁相环设计

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哈尔滨工业大学学报 2018年第11期50卷 83-88页

作者：侯强揭灿姚亚峰钟梁中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院武汉430074

针对时间数字转换器(Time-to-Digital Converter,TDC)的分辨率较低,全数字锁相环(All Digital Phase-Locked Loop,ADPLL)锁定参考信号的时间较长等问题,提出一种在高精度TDC基础上快速实现锁定的全数字锁相环.提出的时间数字转换器运用... 详细信息

针对时间数字转换器(Time-to-Digital Converter,TDC)的分辨率较低,全数字锁相环(All Digital Phase-Locked Loop,ADPLL)锁定参考信号的时间较长等问题,提出一种在高精度TDC基础上快速实现锁定的全数字锁相环.提出的时间数字转换器运用抽头延迟线法和双通道差分延迟线法提高量化精度,采用对称式层次型结构实现对负时间间隔的量化,设计的相调电路将量化的脉冲信号还原为时间长度信号,通过状态机对反馈信号的相位提前或延迟,实现对参考信号的快速锁定,在环路锁定后使用下降沿检测电路适时关闭鉴频鉴相器和时间数字转换器,降低整体电路的功耗.在Xilinx KC705开发平台上进行仿真与验证,并在Xpower软件上与传统的基于游标尺链型的全数字锁相环进行功耗对比分析.结果表明,此全数字锁相环的量化误差控制在0.2 ns之内,反馈信号可在3个参考信号时钟周期内快速锁定参考信号,整体电路功耗相比传统的基于游标尺链型的全数字锁相环降低约18.1%.本文提出的全数字锁相环具有实时性强、锁定速度快、量化精度高、功耗低等优势,更适用于高速、低功耗的现代数字通信系统.

关键词：全数字锁相环时间数字转换器数控振荡器抽头延迟线法双通道差分延迟线法

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全奈奎斯特频带的正交数字上变频器设计

华中科技大学学报（自然科学版） 2017年第8期45卷 26-31页

作者：姚亚峰冯中秀陈朝周峰中国地质大学机械与电子信息学院湖北武汉430074

针对数字上变频器存在的功耗大、灵活性差等问题,提出一种低功耗的正交数字上变频器设计方案.采用先混频再进行插值调制的上变频结构,使信号频谱能灵活地搬移到奈奎斯特频带内的任意位置.改进后数字上变频器中的数字控制振荡器和插值滤... 详细信息

针对数字上变频器存在的功耗大、灵活性差等问题,提出一种低功耗的正交数字上变频器设计方案.采用先混频再进行插值调制的上变频结构,使信号频谱能灵活地搬移到奈奎斯特频带内的任意位置.改进后数字上变频器中的数字控制振荡器和插值滤波器都工作在较低频率上,达到了降低功耗的目的,而且插值滤波器采用了一种新颖的两路结构半带滤波器,将补零、滤波和调制功能融合在一起,通过简单地改变输入信号路径即可实现调制可编程.最后在Xilinx KC705开发套件上进行了仿真实现.仿真结果表明:该设计方案可使信号在全奈奎斯特频带范围内进行上变频,具有功耗低、应用灵活等特征,最高输出频率可达392 MHz,功耗降低33.3%,更加适合应用于高速低功耗的通信系统.

关键词：数字上变频器半带滤波器插值可编程逻辑门阵列现代数字信号处理

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低消耗免查找表CORDIC算法

哈尔滨工业大学学报 2017年第11期49卷 109-114页

作者：姚亚峰邹凌志王巍钟梁中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院武汉430074

为减少传统流水线型CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法的硬件资源消耗和输出时延,在包含查找表的三阶段CORDIC算法实现基础上,提出一种免去查找表环节的CORDIC算法实现方法.提出的改进算法直接使用四次移位相加的迭代... 详细信息

为减少传统流水线型CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法的硬件资源消耗和输出时延,在包含查找表的三阶段CORDIC算法实现基础上,提出一种免去查找表环节的CORDIC算法实现方法.提出的改进算法直接使用四次移位相加的迭代运算替换查找表结构从而显著降低寄存器消耗,同时通过合并迭代降低迭代次数进而有效减少最大输出时延,并综合运用角度二极化重编码(Binary To Bipolar Recoding,BBR)方法和角度区间折叠技术保证了输出精度.使用Verilog HDL语言在ISE14.2软件平台上对三种算法进行具体实现,利用XST工具对其进行综合,并通过MATLAB建模计算得到算法的正余弦值输出误差.仿真实验结果表明:在输出位宽均设置为16位的情况下,免查找表CORDIC算法能够有效地输出正余弦值;与传统流水线型算法相比,免查找表算法的寄存器资源消耗减少大约74.42%,计算所需的时钟周期降低68.75%,其输出精度也有明显改善;与三阶段算法相比,免查找表算法的寄存器消耗减少大约43.3%.本文提出的免查找表CORDIC算法具有实时性强、输出精度高、硬件资源消耗少等优势,更适用于高速实时的现代数字通信系统应用.

关键词：坐标旋转数字计算机免查找表二极化重编码可编程逻辑门阵列数字信号处理

碎软煤层双管定向钻具自动加卸系统关键技术与应用

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煤田地质与勘探 2023年第4期51卷 179-186页

作者：李坤 TING Ren 姚亚峰中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077 伍伦贡大学土木矿业与环境学院澳大利亚伍伦贡2522 煤炭科学研究总院北京100013

为提高双管定向钻进钻孔施工时钻具加装和拆卸的自动化水平,提高装卸效率,开发一种双管自动加卸装置,实现不同工况下钻具的全自动装卸,解决双管定向钻进过程中钻杆和套管的同时加装和拆卸的技术难题,完成装置结构和控制系统的设计,运用... 详细信息

为提高双管定向钻进钻孔施工时钻具加装和拆卸的自动化水平,提高装卸效率,开发一种双管自动加卸装置,实现不同工况下钻具的全自动装卸,解决双管定向钻进过程中钻杆和套管的同时加装和拆卸的技术难题,完成装置结构和控制系统的设计,运用末端柔顺技术,限制施工过程中装置承受的载荷,明确控制程序关键边界条件,制定不同工况下钻具自动装卸施工工艺流程。在安徽淮北矿业祁南煤矿展开工业性试验,试验顺利完成4个钻孔的施工,共进尺1170 m。试验过程中双管自动加卸装置运行平稳,能够满足不同工况下钻具组合的加装和拆卸需求。将原本需要2~3人密切配合才能完成的钻具组合自动装卸工作,变为依靠程序控制自动完成,钻杆和套管同时装卸和单独装卸平均效率较人工装卸分别提高了350%和110%,保证了双管定向钻进综合施工效率,减少了作业工人数量,降低了工人劳动强度,保障了施工安全。试验结果表明:双管自动加卸装置运行稳定可靠,施工工艺流程合理,装置各项性能满足双管定向钻进需求。研究成果为双管定向钻孔施工钻具的自动装卸提供了技术和装备支撑,为双管定向钻进技术在煤层气开采相关领域的推广应用奠定了基础。

关键词：碎软煤层双管定向钻进技术自动装卸双动力头钻机筛管完孔技术煤矿井下