O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI RAQAMLI TEXNOLOGIYALAR
VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
QARSHI FILIALI
KOMPYUTER INJINIRINGI FAKULTETI
K I-14-20 GURUH TALABASINING
Tizimlar va signallarni qayta ishlash
FANIDAN
1 - Mustaqil ishi
Bajardi: Otaqulov Bekzod
Qabul qildi: _____________
Reja:
Raqamli signal protsessorlari.
Signal protsessorlarini sohada qo’llanilishi.
Protsessor inglizchada „Process“ soʻzidan kelib chiqqan boʻlib, „jarayon“ — jarayonni amalga oshiruvchi, boshqaruvchi maʼnolarini bildiradi. Kompyuter Protsessori asosan kompyuterda boʻladigan jarayonlarni amalga oshirish va boshqarish vazifalarini bajaradi. Asosiy oʻlchov birligi chastota hisoblanadi. Protsessor chastotasi uning maʼlum vaqt ichida nechta amalni bajara olishini ifodalaydi. Asosiy qismlari: arifmetik mantiqiy qurilma va boshqarish qurilmasi. Arifmetik mantiqiy qurilmada axborot arifmetika va mantiq jihatidan qayta ishlanadi. Boshqarish qurilmasi xotiradagi axborotlarni chiqarish tartibini belgilaydi, boshqaruvchi signallarni ishlab chiqadi, mashinadagi qurilmalarning ishini uygʻunlashtiradi, dasturni uzish signallarini qayta ishlaydi, xotiradagi axborotlarni muhofazalaydi, Protsessor ishini nazorat qiladi. Protsessor da bulardan tashqari, oʻta tezkor xotira qurilmasi va tashkiliy bloklar ham bor.
Protsessor inglizchada „Process“ soʻzidan kelib chiqqan boʻlib, „jarayon“ — jarayonni amalga oshiruvchi, boshqaruvchi maʼnolarini bildiradi. Kompyuter Protsessori asosan kompyuterda boʻladigan jarayonlarni amalga oshirish va boshqarish vazifalarini bajaradi. Asosiy oʻlchov birligi chastota hisoblanadi. Protsessor chastotasi uning maʼlum vaqt ichida nechta amalni bajara olishini ifodalaydi. Asosiy qismlari: arifmetik mantiqiy qurilma va boshqarish qurilmasi. Arifmetik mantiqiy qurilmada axborot arifmetika va mantiq jihatidan qayta ishlanadi. Boshqarish qurilmasi xotiradagi axborotlarni chiqarish tartibini belgilaydi, boshqaruvchi signallarni ishlab chiqadi, mashinadagi qurilmalarning ishini uygʻunlashtiradi, dasturni uzish signallarini qayta ishlaydi, xotiradagi axborotlarni muhofazalaydi, Protsessor ishini nazorat qiladi. Protsessor da bulardan tashqari, oʻta tezkor xotira qurilmasi va tashkiliy bloklar ham bor.
Videokamera boshqaruvchisi FPGA-ga asoslangan va videokameralardan sekundiga 25/30 kadr (PAL/NTSC) chastotada keladigan video kadrlarni qabul qilish va raqamlashtirish uchun mo'ljallangan. Tekshirish moslamasi bir kameradan to'rttagacha ma'lumot olishi mumkin. Videokameralardan olingan ma'lumotlar multipleksor orqali keladi, ya'ni. ketma-ket qabul qilinadi. Videokameralarga o'z vaqtida xizmat ko'rsatish rejimi boshqaruv xonasi operatori tomonidan parametrik ravishda o'rnatiladi. Natijada, kontroller chiqishida piksel yorqinligi gradatsiyasining 256 darajasiga ega 360 x 280 (PAL) yoki 360 x 240 (NTSC) pikselli monoxrom tasvirning raqamlashtirilgan ramkalari hosil bo'ladi.
Kalkulyator taxtasi ikkita L1879 VM1 protsessorini, to'rtta 2 MB xotira blokini va uzilish kontrollerini o'z ichiga oladi. Kalkulyator hisoblash jarayonini boshqarish, raqamli tasvirni qayta ishlash va trafik oqimlari haqida statistik ma'lumotlarni yaratish muammolarini hal qiladi.
"Traffic-Monitor" hisoblash kompleksining dasturiy ta'minoti hisoblash jarayonini boshqarish, tasvirlarning raqamlashtirilgan video kadrlarini qayta ishlash va transport oqimlari haqida statistik ma'lumotlarni shakllantirishni o'z ichiga oladi. Hisoblash jarayonini boshqarish Traffic-Monitor majmuasining tashqi interfeyslarini dasturiy ta'minot bilan ta'minlash, videokamera boshqaruvchisini boshqarish, protsessorlar ishini sinxronlashtirish va protsessorlar o'rtasida ma'lumotlar almashinuvini tashkil etish, boshqaruv xonasidan shaxsiy kompyuter xabarlarini qayta ishlashdan iborat. , shuningdek, ishlamay qolganda Traffic-Monitor kompleksi dasturini avtomatik ravishda qayta ishga tushirish. Dasturiy ta'minotni ishlab chiqishda eng qiyin va muhim vazifalardan biri minimal hisoblash vaqtiga erishish uchun dasturlarni optimallashtirish uchun L1879 VM1 protsessorining arxitektura xususiyatlarini hisobga olish edi. Shuning uchun dasturiy ta'minotning manba matnlari uning ichida yozilgan assembler.
Bundan tashqari, boshqaruv xonasi shaxsiy kompyuter uchun dasturiy ta'minot yaratildi. Buning natijasida operatorga sozlash va tekshirishlarni amalga oshirish hamda “Traffic-monitor” majmuasining ish rejimlarini sozlash, transport oqimlari haqida statistik ma’lumotlarni olish va kuzatilayotgan yo‘l uchastkasining videokadrlarini qabul qilish uchun qulay dialog interfeysi taqdim etiladi.
"TRAFIK-MONITOR" SINOV KOMPLEKSI
"Traffic-Monitor" kabi komplekslarni ishlab chiqishning eng muhim bosqichi sinov bosqichidir. "Traffic-Monitor" transport nazorati tizimlarining bir qismi sifatida va nazorat punktlarida ishlashga mo'ljallanganligi sababli, transport oqimlarining xususiyatlarini aniqlashda ishonchlilik va aniqlik nuqtai nazaridan unga yuqori talablar qo'yiladi. Shunday qilib, transport vositalarining umumiy sonini va ularning o'rtacha tezligini aniqlashda nisbiy xatolar mos ravishda 1% va 5% dan oshmasligi kerak. Bularning barchasi texnik shartlarda mustahkamlangan "Traffic-Monitor" kompleksini qabul qilish qoidalari va sinov usullariga qat'iy talablar qo'yadi. Xususan, “Traffic-monitor” majmuasining funksional xarakteristikalarini aniqlash uchun sakkizta maxsus plyonkali transport oqimi stsenariylaridan foydalaniladi, ularning xarakteristikalari analitik tarzda aniqlanadi. Sinovlar “Traffic-monitor” kompleksi algoritmi va dasturiy ta’minotining ishlashini ham yaxshilash imkonini berdi.
Rivojlanish natijasida statistik tavsiflarni aniqlashda nisbiy xatolar (transport vositalarining yoki ularning faralarining ko'rish diapazoni kamida 50 metr va tezligi kamida 20 km / soat bo'lgan) dan oshmasligiga erishish mumkin edi. O'rtacha tezlikni aniqlashda 5%, transport vositalarining umumiy sonini aniqlashda 1% va turlari bo'yicha tasniflanganda 10%.
TITIK FUNKSIYALAR KUTUBXONALARINI YARATISH
Raqamli transformatsiyada ko'plari keng ko'lamli vazifalar uchun xos bo'lgan usullardan foydalaniladi: proyektiv transformatsiyalar, diskret konvolyutsiyalar, unitar transformatsiyalar (Hadamard, Xaar, Karxunen-Loeve, ikki o'lchovli diskret Furye transformatsiyasi, diskret kosinus konvertatsiyasi), siqish usullari ( JPEG, MPEG, to'lqinli o'zgarishlar), vektor-matritsa operatsiyalari va boshqalar. Bu shuni anglatadiki, STC "Moduli" da yaratilgan protsessorlar nafaqat asosiy dasturiy ta'minot (tarjimon, kompilyator, bog'lovchi, kutubxonachi va boshqalar), balki odatiy funktsiyalar kutubxonalari tomonidan ham qo'llab-quvvatlanishi kerak. Bundan tashqari, "Traffic-Monitor" kabi murakkab dasturiy ta'minot tizimlarini ishlab chiqishda nafaqat protsessor arxitekturasining xususiyatlarini hisobga olish, balki kompleksning butun hisoblash tizimining resurslaridan maksimal darajada samarali foydalanish ham muhimdir. , protsessorlar o'rtasida ma'lumotlarni qayta ishlash vazifalarini to'g'ri taqsimlash. Ko'p protsessorli tizimlarni dasturlashda yuzaga keladigan qiyinchiliklar yaxshi ma'lum - bu jarayonlarni sinxronlashtirish, ma'lumotlar almashinuvi usullari va turli protsessorlar tomonidan umumiy resurslarga kirish mexanizmlari. Shunga o'xshash vazifalarni tegishli kutubxonalar yordamida ham hal qilish mumkin.
Tizimni boshqarish vazifasi xotira (X) va kiritish-chiqarish tizimi (KChT) bilan xotira kanali va kiritish-chiqarish kanali orqali ulangan Markaziy Protsessorga (MzP) yuklanadi. Markaziy Protsessor xotira ichidan muayyan dasturni shakllantiruvchi komandalarni solishtirib chiqarib, ularning kodini ochadi. Komandalar kodi ochilishining natijasiga muvofiq MP xotira va kiritish portlaridan ma’lumotlarni tanlab olib, ularga ishlov beradi va xotiraga yoki chiqarish portlariga qaytarib yuboradi. Shu bilan birga ma’lumotlarni MP ishtirokisiz ham xotiradan tashqi qurilmalarga va aks yo’nalishda kiritish- chiqarish imkoniyati mavjud. Bunday mexanizm xotiraga to’g’ridan-to’g’ri kirish (XTTK) deb ataladi. MP tizimining har bir tarkibiy qismi etarlicha murakkab ichki tuzilishga ega.
Tizimni boshqarish vazifasi xotira (X) va kiritish-chiqarish tizimi (KChT) bilan xotira kanali va kiritish-chiqarish kanali orqali ulangan Markaziy Protsessorga (MzP) yuklanadi. Markaziy Protsessor xotira ichidan muayyan dasturni shakllantiruvchi komandalarni solishtirib chiqarib, ularning kodini ochadi. Komandalar kodi ochilishining natijasiga muvofiq MP xotira va kiritish portlaridan ma’lumotlarni tanlab olib, ularga ishlov beradi va xotiraga yoki chiqarish portlariga qaytarib yuboradi. Shu bilan birga ma’lumotlarni MP ishtirokisiz ham xotiradan tashqi qurilmalarga va aks yo’nalishda kiritish- chiqarish imkoniyati mavjud. Bunday mexanizm xotiraga to’g’ridan-to’g’ri kirish (XTTK) deb ataladi. MP tizimining har bir tarkibiy qismi etarlicha murakkab ichki tuzilishga ega.
Foydalanuvchi nuqtai nazaridan qaraganda MP tanlash fursatida mikroprotsessor imkoniyatlarining ma’lum darajada umumlashtirilgan kompleks tavsiflariga ega bo’lish maqsadga muvofiqdir. Ishlab chiqaruvchi mutaxassis MPning faqat dasturlarda ochiq aks etadigan hamda tizim ishining chizmalari va dasturlarini tayyorlash mobaynida inobatga olinishi lozim bo’lgan komponentlarini anglab olib, o’zi uchun tushuncha hosil qilib olishga ehtiyoj sezadi xolos. Bunday tavsiflar mikroprotsessor arxitekturasi tushunchasi orqali belgilanadi.Signal protsessorlari arxitekturasi umumiy 1999 yil noyabr oyida Bryusseldagi Butunjahon ixtirolar salonida Ilmiy-texnika markazi (STM) "Moduli" ixtirosini taqdim etdi "Neyroprotsessor, to'yinganlik funktsiyalarini hisoblash uchun qurilma, hisoblash qurilmasi va yig'uvchi" (Pat. No 2131145 RF ), Salonning oltin medali bilan taqdirlangan. Ushbu ixtiro vektor-matritsa va neyron tarmoqlari hisob-kitoblarini qo'llab-quvvatlash uchun maxsus ishlab chiqilgan neyroprotsessorlar oilasini ishlab chiqish uchun asos bo'ldi, ular ko'pincha raqamli axborot markazida qo'llaniladi.
Xususan, NM6403 protsessori (L1879 VM1) yaratildi, uning noyob arxitekturasi vektor va matritsa operatsiyalarida muhim unumdorlik ko'rsatkichlariga erishish imkonini beradi (jadvalga qarang).8 8-bitli elementning vektoriga 8-bitli elementlar va qo'shing natijada 4 ta 16 bitli element vektori hosil bo'ladi, bu 8 va 16 bitli raqamlarda 64 ta skalyar amalga teng. Vektor va matritsa operatsiyalarini bajarishda L1879 VM1 protsessorining ishlashini o'lchash natijalari 1-jadvalda keltirilgan.
"TRAFIK-MONITOR" HISOBIYOT MAJMUASI
L1879 VM1 protsessorining yaratilishi STC "Moduli" ga hisob-kitob markazining amaliy muammolarini hal qilish imkonini berdi. Jumladan, DTX tomonidan videokameralardan olingan ma’lumotlar asosida real vaqt rejimida transport oqimlarining xususiyatlarini aniqlash uchun “Traffic-monitor” apparat-dasturiy kompleksi ishlab chiqildi.
"Yo'l harakati monitoringi" majmuasi quyidagi vazifalarni hal qiladi:
· Yo‘l uchastkalarini kuzatish uchun videokameradan kelayotgan videotasvirni raqamlashtirish (6 ta harakat chizig‘igacha);
videokameraning kuzatuv zonasida joylashgan transport vositalarini aniqlash va kuzatish;
kuzatilayotgan transport vositalarining turlarini tan olish (5 turdagi: engil avtomobillar, kichik yuk mashinalari / mikroavtobuslar, avtobuslar, uzun yuk mashinalari / tirkamalar, mototsikllar);
operator tomonidan belgilangan kuzatuv vaqt oralig'ida transport oqimi to'g'risidagi ma'lumotlarni to'plash va qayta ishlash;
ma'lum bir kuzatish vaqt oralig'ida transport oqimlarining xususiyatlarini (o'rtacha oqim tezligi, transport vositalari orasidagi o'rtacha masofa, turlari va jami bo'yicha transport vositalarining soni, harakat yo'laklarining tirbandligi va yo'l yo'nalishi) aniqlash;
sekin harakat yoki tirbandlikni aniqlash;
to'plangan statistik ma'lumotlarni (so'rov bo'yicha) yo'l harakati nazorati uchun boshqaruv xonasiga o'tkazish;
· kuzatilgan transport oqimi tasvirini boshqaruv xonasiga uzluksiz uzatish.
Ushbu muammolarni hal qilish zamonaviy transport oqimlarini boshqarish va turli nazorat punktlarida transport oqimlarini nazorat qilish uchun juda muhimdir. Va ushbu kompleksning rivojlanishi "Modul" STCda yaratilgan protsessorda real vaqt rejimida Hisob-kitob markazining murakkab muammolarini hal qilish imkoniyatini namoyish qilish uchun juda mos edi.
“Traffic-monitor” majmuasini ishlab chiqish algoritmini ishlab chiqish, loyihalash, dasturiy ta’minot va kompleksni sinovdan o‘tkazishni o‘z ichiga olgan.
KOI algoritmlarini dastlabki sinovdan o'tkazish shaxsiy kompyuterda real bo'lmagan rejimda (turli transport oqimlarining videofilmlarini kadrlar bo'yicha qayta ishlash) amalga oshirildi. Natijada, "Traffic-Monitor" kompleksi uchun hisob-kitob markazi algoritmiga to'rtta algoritmik blok kiritilgan.
Aniqlash blokida shovqin fonida kuzatish ob'ektlarini tanlash masalasi hal qilinadi. Buning uchun quyidagilar ketma-ket bajariladi: tasvirni ortogonal koordinatalar sistemasiga teskari proyektiv aylantirish; ikkita chiziqli bo'lmagan Sobel operatorlari yordamida tasvirning yorqinligi farqlarini (konturlarini) ta'kidlash (3 x 3 o'lchamdagi vertikal va gorizontal Sobel maskalari bilan tasvirning ikkita diskret ikki o'lchovli konvolyutsiyasi); 5 x 5 o'lchamdagi past o'tkazuvchan filtr-niqob bilan tasvirning diskret ikki o'lchovli konvolyutsiyasi orqali tasvir shovqinini bostirish; yorqinlik chegaralari bo'yicha tasvirni segmentatsiyalash va matematik morfologiya usullari bilan tasvirni qayta ishlash natijalari (tasvirning geometrik tuzilishini tahlil qilish).
Kuzatuv blokida ob'ektlarning kontur chiziqlari tanlanadi, ular uchun ramkalar ketma-ketligida aniqlangan segmentlar o'rtasida yozishmalar o'rnatiladi (kadrdan freymga beqaror bo'lgan segmentlar filtrlanadi). Segmentlar birlashmalarining ma'lum shakllarga muvofiqligi aniqlanadi. Xuddi shu bosqichda har bir ob'ektning tezligi va ular orasidagi masofalar hisoblab chiqiladi.
Ob'ektni tanib olish blokida ob'ekt tasvirining vertikal va gorizontal diagrammalari ketma-ket hisoblab chiqiladi (ob'ektning vertikal va gorizontal o'lchamlari bo'yicha satr va ustunlardagi o'rtacha yorqinlikning taqsimlanishi). Bundan tashqari, ushbu diagrammalar ob'ektning ketma-ket portretini olish va ushbu portretning o'lchamini sakkizta raqamli qiymatga kamaytirish uchun birinchi to'rtta asosiy Hadamard funktsiyasi bilan o'zgartiriladi. Avtotransport vositalarining turlarini tanib olish neyron tarmog'i orqali amalga oshiriladi, unda neyron tarmog'ini o'qitish jarayonida shakllangan ob'ekt portretining transport vositasi tasviriga yaqinligining ehtimollik o'lchovi qo'llaniladi.
Statistik ma'lumotlarni shakllantirish blokida eskort zonasidan chiqib ketgan transport vositalarining soni (jami va turlari bo'yicha) hisobga olinadi. Bo'laklar bo'ylab transport vositalari orasidagi tezlik va masofalarning o'rtacha qiymatlari, bo'laklarning tirbandligi va harakat yo'nalishlari aniqlanadi. Ushbu ma'lumotlar, shuningdek, sahnaning video tasvirining so'nggi 200 kadrlari boshqaruv xonasiga shaxsiy kompyuterga uzatish uchun kalkulyatorning umumiy xotirasida qayd etiladi.
Ta'riflangan tasvirni qayta ishlash juda ko'p vektor-matritsa va katta ma'lumotlar massivlari bilan boshqa operatsiyalarni o'z ichiga oladi. Shu bilan birga, videoma'lumot turiga (PAL / NTSC) qarab, tasvirning 103680/86400 pikselli bunday murakkab raqamli ishlovi soniyasiga 25/30 marta amalga oshirilishi kerak. Biroq, bu muammoni real vaqtda hal qilish uchun faqat ikkita parallel L1879 VM1 protsessorlari va taxminan 16 MB xotira etarli.
Strukturaviy ravishda "Traffic-Monitor" kompleksi bir nechta versiyalarda amalga oshiriladi: TM-PCI, TM-CPCI va TM-K. TM-PCI shaxsiy kompyuterga (PCI) o'rnatish uchun mo'ljallangan.
TM-CPCI sanoat kompyuteriga (CPCI) o'rnatilgan. TM-K ochiq iqlim sharoitida ishlashga qaratilgan. U 220 V quvvatga ega va RS 232 yoki RS 485 portlari orqali boshqaruv xonasi shaxsiy kompyuteriga ulangan, yo'lga yaqin joylashgan tayanchga osilgan maxsus muhrlangan korpusda yig'ilgan.Uch elektron blok: ana plata, videokamera boshqaruvchisi va kalkulyator. Kengashlarning dizaynlari vazifalarni alohida kichik bloklar o'rtasida taqsimlash va hisoblash kompleksining dasturiy ta'minotini parallel jarayonlarga bo'lishdan keyin ishlab chiqilgan.
Ana plata boshqaruv xonasining shaxsiy kompyuteri bilan "Traffic-Monitor" majmuasining interfeysini ta'minlaydi. Shuningdek, 8 MB operativ xotira va 1 MB flesh xotiraga ega. Operativ xotira o'rnatish natijasida ochilgan funktsional dasturiy ta'minotni (dasturiy ta'minotni) joylashtirish va boshqaruv xonasiga uzatishdan oldin transport oqimlari haqidagi ma'lumotlarni qayta ishlash natijalarini saqlash uchun mo'ljallangan. “Yo‘l harakati monitori” majmuasining qadoqlangan funksional dasturiy ta’minoti va videokameralarning kalibrlash parametrlari (videokameralarni yo‘lga ulash parametrlari, yo‘lda harakatni kuzatish zonalari parametrlari) flesh-xotiraga yuklangan.maqsadli mikroprotsessorlar bilan solishtirganda, raqamli filtrlash, Furye transformatsiyasi, signallarni qidirish va boshqalar kabi odatiy raqamli signallarni qayta ishlash vazifalarini iloji boricha tezlashtirish istagi bilan bog'liq ba'zi xususiyatlarga ega. Matematik jihatdan, bu vazifalar haqiqiy sonlarning ko'p komponentli vektorlarini elementlarga ko'paytirish elementlariga qisqartiriladi, so'ngra natijalarni yig'adi (masalan, raqamli filtrlashda, cheklangan impulsli javobga ega bo'lgan filtrning chiqish signali yig'indiga teng signal namunalari vektori bo'yicha filtr koeffitsientlari mahsulotlaridan, shunga o'xshash hisoblar signal namunalarining korrelyatsiya va avtokorrelyatsiya funktsiyalarining maksimallarini qidirishda amalga oshiriladi). Shuning uchun signal protsessorlari aynan shunday operatsiyalarni bajarish tezligi uchun optimallashtirilgan.
|
