مبدل های آنالوگ به دیجیتال با معماری pipeline از چندین طبقه به صورت پشت سر هم تشکیل می شوند، که هر طبقه شامل یک مبدل آنالوگ به دیجیتال با تفکیک پذیری پایین و یک مدار آنالوگ که سیگنال آنالوگ خروجی طبقه را برای طبقات بعد محاسبه می کند. مدار آنالوگ شامل یک مبدل دیجیتال به آنالوگ ، یک تفریق کننده و یک تقویت کننده می باشد که در مجموع آن را مبدل دیجیتال به آنالوگ ضرب کننده می نامند. سرعت این بلوک بیانگر سرعت مبدل طراحی شده می باشد. از این رو، از آن به عنوان گلوگاه طراحی در مبدل های pipeline یاد می شود. هدف از این پایان نامه طراحی یک بلوک mdac مناسب برای مبدل آنالوگ به دیجیتال 12 بیتی با معماری pipeline و با فرکانس نمونه برداری 200ms/s می باشد. در طراحی بلوک mdac برای دستیابی به سرعت و دقت بالا محدودیت هایی وجود دارد که شامل بهر? محدود تقویت کننده و سرعت محدود آن در پاسخ دهی به ورودی های پله می باشد. به منظور دستیابی به بهر? بالا بایستی از ساختارهای چند طبقه و یا روش های پیچیده همانند فیدبک فعال استفاده کرد. در روش اول سرعت تقویت کننده محدود می شود و در روش دوم توان مصرفی افزایش می یابد. به منظور دستیابی به سرعت های بالا بایستی از ساختارهای تک طبقه استفاده کرد. اما این ساختارها دارای بهر? محدودی هستند. در این پایان نامه روش های افزایش بهره تقویت کننده ها بدون تاثیر گذاری بر سرعت آنها مورد بررسی قرار می گیرد و علاوه بر آن روش جدیدی معرفی می شود که به واسط? آن بهر? مورد نیاز تقویت کننده در بلوک کاهش می یابد. این روش می تواند همانند روش تصحیح دیجیتال که سبب کاهش نیازهای مقایسه کننده در طبقات شد به عنوان روش مناسبی برای کاهش بهر? مورد نیاز تقویت کننده در نظر گرفته شود. روشی که برای کاهش بهره مورد نیاز تقویت کننده به کار گرفته می شود در مورد هایی قابل اعمال است که خازن فیدبک آنها ثابت می باشند بدین معنا که در نمونه گیری از سیگنال ورودی شرکت نمی کنند و به اصطلاح از نوع می باشند. در صورت استفاده از چنین ساختاری ضریب فیدبک کلی کاهش می یابد که باعث کاهش سرعت مدار خواهد شد. از طرفی چون که این روش جدید امکان استفاده از تقویت کننده های تک طبقه با بهر? پایین را فراهم می آورد و در این تقویت کننده ها امکان دستیابی به پهنای باند وسیع وجود دارد بنابراین باز هم می توان به سرعت مورد نظر دست یافت. علاوه بر این می توان در همین ساختار با سری کردن ترانزیستوری که همان نقش سوییچ فیدبک در ساختار را بر عهده دارد و با انتخاب مناسب ابعاد آن سرعت سیستم کلی را بهتر هم کرد.

مبدل های آنالوگ به دیجیتال بخش ضروری سیستم هایی است که در آن ها پردازش سیگنال انجام می گیرد. در کاربردهایی همچون مخابرات بی سیم، بازشناسی تصویر و تجهیزات پزشکی نیاز به مبدل هایی است که علاوه بر دارا بودن تعداد بیت خروجی بالا بتوانند با سرعت مناسبی از سیگنال ورودی نمونه برداری کنند. برای پیاده سازی چنین مبدل هایی اغلب از ساختار خط لوله ای استفاده می گردد. مبدل های آنالوگ به دیجیتال خط لوله ای علاوه بر داشتن سرعت و دقت بالا دارای توان مصرفی مناسبی هستند. در فناوری های جدید که در آن با کاهش اندازه مشخصه، ترانزیستورهایی با طول کانال کوتاه برای دسترسی به سرعت های بالا مورد استفاده قرار می گیرند، طراحی مدارات آنالوگ با دقت مطلوب مشکل است. با توجه به این مسأله برای رفع یا بهبود عملکرد مبدل از مدارها و سیستم های جبران ساز بهره گرفته می شود. اغلب روش های پیشنهادی تنها تعدادی از خطاهای مبدل را اصلاح می کنند و نیاز به سیستمی که بتواند تمام خطا ها را جبران نماید همچنان باقی است. در این پایان نامه یک روش جدید دیجیتال بر مبنای پردازش بیت های خروجی مبدل ارائه شده است. ایده ی اصلی پیدا کردن تابعی است که خروجی مبدل را به عنوان ورودی دریافت کرده و مقدار اصلاح شده ی آن را تحویل دهد. در واقع این تابع، تقریبی از مدل معکوس خطاهای مبدل است و با اعمال آن بر روی داده های خروجی تأثیر خطاها تا حد قابل قبولی جبران می شود. برای یافتن تابع مناسب مجموعه ای از ورودی های از پیش مشخص به مبدل اعمال می شوند و خروجی متناظر با هر ورودی به دست می آید. سپس این مجموعه ی ورودی-خروجی برای تقریب تابع مورد استفاده قرار می گیرد. از آنجایی که نمونه های ورودی را می توان با فواصل زمانی به مبدل اعمال نمود، نیازی به متوقف کردن کار عادی مبدل نیست و عملیات تقریب تابع توسط پردازنده طراحی شده در پس زمینه انجام می پذیرد. مدل تقریب زده شده به طور مداوم به روزرسانی می شود تا تغییرات خطا های مبدل قابل ردگیری باشد. برای بررسی عملکرد ساختار پیشنهادی ابتدا یک مبدل 12 بیت با 1/5 بیت در هر طبقه و فرکانس نمونه برداری 100ms/s در simulink پیاده سازی گردید. سپس خطاهایی به میزان 1 تا 5 درصد برای بخش های مختلف هر طبقه در نظر گرفته شد. پس از این مرحله چند الگوریتم مختلف تقریب تابع بر روی خروجی مبدل اعمال شدند و بهترین الگوریتم از لحاظ عملکرد و حجم محاسبات برای پیاده سازی انتخاب گردید. سپس ساختار پیشنهادی با استفاده از الگوریتم انتخابی بر روی تراشه xilinx virtex-4 lx25 fpga پیاده سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که برای فرکانس ورودی 5/34mhz مقدار پارامتر sndr از 45db به 69db بهبود می یابد. همچنین مقدار پارامترsfdr از 45/5db به 90db افزایش می یابد. روش پیشنهادی دارای مزایای زیر است: زمان لازم برای جبران سازی مبدل کوتاه است. کل خطا های مبدل همزمان جبران می شود و فرآیند جبران سازی مستقل از نوع خطا ها است. برای انجام جبران سازی نیاز به دستکاری ساختار متداول مبدل نیست و اصلاح خطا با پردازش بیت های خروجی مبدل بدون اختلال در کار آن انجام می پذیرد.

چکیده: تعقیب خودکار هدف بو سیله بالگرد از موضوعات مهم و در عین حال پر چالش در حوزه مهندسی و صنعت محسوب می گردد. در جهت تحقق این امر روش های متعددی جهت تخمین وضعیت بالگرد نسبت به هدف پیشنهاد گردیده و کنترلرهای مختلفی جهت کنترل بالگرد پیشنهاد گردیده است که هرکدام مزایا و معایب مخصوص به خود را دارا می باشند. روش های تخمین وضعیت بسته به انتخاب حساسه یا حساسه های مختلف و همچنین روش محاسبه و تخمین وضعیت نسبت به هدف، متفاوت می باشند. در این رساله با هدف تخمین وضعیت بالگرد چهار ملخه نسبت به هدف، تنها با استفاده از یک دوربین تک چشمی، روشی مبتنی بر فیلتر ذره ای تطبیقی پیشنهاد گردیده است. عملکرد روش پیشنهادی با چند روش موجود مقایسه و نتایج شبیه سازی ارائه گردیده است. همچنین معادلات دینامیکی بالگرد چهار ملخه استخراج و از روش انتگرالی- بک استپینگ جهت کنترل خودکار و بهینه ی بالگرد چهار ملخه استفاده گردیده است.

مساله ی طراحی مسیر یکی از مسائل بنیادین در رباتیک است و الگوریتم ها و روش های مختلفی برای آن ابداع شده که همگی دارای مزایا و معایب خاص خود می باشند. از میان انواع ربات ها، uavها به عنوان دسته مهمی از ربات های متحرک سودمندی خود را در بسیاری از کاربردها نشان داده اند. یکی از منابع غنی ادراک محیط برای ربات ها حسگرهای بینایی یا دوربین ها بخاطر سبکی، کم مصرفی، غیرفعال بودن و پیشرفت روزافزون آنهاست. در عین حال استفاده از این حسگرها محدودیتهایی نیز بهمراه دارد. در زمینه ی پرهیز از برخورد با مانع مبتنی بر بینایی برای uavها، تحقیقات زیادی در جریان است و هنوز روش موثری در این زمینه، بویژه برای محیط های کاملا ناشناخته و بدون استفاده از اهداف با الگوی از پیش دانسته، ابداع نشده است. در این تحقیق، برای یک سناریوی کاربردی، راه حل هندسی موثری پیشنهاد شده که با پردازش و مدیریت نقشه ی بدست آمده از پردازش تصویر خروجی دوربین همراه از محیط کاملا ناشناخته، با محاسبه ی محل برخورد تصویر خطوط 3بعدی گذرنده از نقاط ویژه ی نقشه، بر روی صفحه ی افقی به طراحی مسیر امن جهت پرواز بالگرد می پردازد. قید پرواز حداکثری در مسیر ماموریت است که آن را کاربردی می سازد. در روش پیشنهادی از یک الگوریتم جستجوی مکاشفه ای جهت ارزیابی شاخه های گراف دید کاهش یافته (reduced visibility graph) و یافتن کوتاهترین مسیر برای رسیدن به هدف یا زیرهدف ها استفاده شده است.

ربات سیار بایستی بتواند با کمک یک دوربین، مابین دو خط از پیش تعیین شده، حرکت نماید. پایان نامه ی حاضر، نسخه ی بهبود یافته ی پژوهش دیگری است که با همین موضوع و به عنوان پایان نامه ی کارشناسی ارشد -در گروه کنترل دانشکده ی مهندسی برق دانشگاه تبریز- انجام گرفته است. با وجود موانع موجود در انجام پایان نامه، اقدامات مهمی در جهت بهبود پایان نامه ی پیشین صورت پذیرفت؛ از جمله : بر خلاف پایان نامه ی پیشین، الگوریتم canny مورد استفاده برای تشخیص لبه، عملکرد رضایت بخشی دارد. از فیلتر کالمن توسعه یافته، برای تعقیب خطوط در فریم های متوالی استفاده شده است. محاسبه ی مختصات ربات در دستگاه مختصات جهانی، در هر لحظه، به کمک اطلاعات حاصل از بینایی ماشین امکان پذیر می گردد. یک شاسی جدید برای ربات سیار، طراحی گردیده است و چرخ های جلوی ربات سیار، با چرخ هایی از جنس تفلون، جایگزین گردیده اند. توصیف جامعی از اجزای سخت افزاری ربات سیار و نحوه ی تعامل این اجزا، با نرم افزار simulink® ارائه گردیده است. ساختار کنترلی پیچیده تری، به منظور تعقیب مسیر توسط ربات سیار، ارائه گردیده است. قانون کنترلی پیشنهادی، یک تابع هزینه ی کوادراتیک، متشکل از پیش بینی خطاهای تعقیب و متغیر کنترلی، را مینیمم می نماید. این در حالی است که، کنترل کننده ی pid مورد استفاده در پایان نامه ی پیشین، سیگنال های کنترلی را با توجه به مختصات یک پیکسل مرجع در لبه ی تصویر، اعمال می نمود.

هدف اصلی این مطالعه، بررسی پیاده سازی انواع الگوریتم های شار نوری بر روی نرم افزار و سخت افزار با استفاده از الگوریتم های موجود در بینایی ماشین و پردازش داده های تصویر می باشد. در واقع هدف از پیاده سازی الگوریتم های شار نوری تشخیص حرکت جسم در یک سلسه تصویر متوالی است. از انجا که حجم اطلاعات در پردازش داده های یک تصویر زیاد می باشد، لذا از الگوریتم هایی استفاده شده است که برای پیاده سازی بر روی سخت افزار مناسب و دارای عملکرد خوبی باشند. از جمله الگوریتم هایی که به پیاده سازی انها پرداخته شده است عبارتند از؛ شار نوری به روش lucas_kanade و شار نوری به روش .horn_shunk بنابراین از جمله الگوریتم هایی که در این روش به پیاده سازی ان نیازاست، عملگر کانولوشن می باشد که پیاده سازی انواع ان و مقایسه انها با یکدیگر مورد بررسی قرار گرفته اند. همچنین از دیگر پارامتر هایی که در این روش مورد بررسی قرار گرفته است، انتخاب پنجره ای مناسب برای عملیات کانولوشن و ابعاد ان می باشد. لازم به ذکر است که در این روش با محاسباتی ساده به پیاده سازی الگوریتم فیلتر گوسین به صورت متقارن برای صرفه جویی در اشغال حجم سخت افزار در حوزه ا عداد صحیح پرداخته شده است. از دیگر مواردی که در این روش برای افزایش فرکانس سیستم استفاده شده است، پیاده سازی الگوریتم های تقسیم با استفاده از جداول جستجو بجای استفاده از تقسیم کننده های ترتیبی است.

یکی از زمینه های جذاب و نسبتا جدید در زمینه ارتباطات بی سیم، طراحی پایانه مخابراتی با قابلیت کارکرد همه گیر است. ابزاری که کارهای مختلف ارتباطی را در نقاط مختلف جهان انجام دهد. برای دست یابی به این امر باید فرستنده-گیرنده هایی انعطاف پذیر با قابلیت ساخت در تکنولوژی های مجتمع سازی رایج مانند cmos و bicmos طراحی کرد، که قابلیت پشتیبانی از استانداردهای مختلف را دارا باشند. ساختار گیرنده ی رادیویی آنالوگ شامل تقویت کننده ی کم نویز، میکسر، فیلتر، و نوسان ساز (vco) است. هر کدام از این بلوک ها مشخصه های طراحی مربوط به خود را دارا می باشند. میکسر در گیرنده ها به عنوان طبقه ی دوم بعد از تقویت کننده ی کم نویز (lna) قرار می گیرد. سیگنال تقویت شده توسط lna برای انتقال به فرکانس های پایین (حوالی dc) وارد میکسر می شود. طبقه ی میکسر باید خطیت مطلوبی را دارا باشد. vco نیز به عنوان قسمتی از بلوک تولید کننده ی نوسان، یکی دیگر از ورودی های میکسر را تشکیل می-دهد.کارهای گسترده ای در زمینه ی طراحی بلوک میکسر انجام شده و چالش های متفاوتی برای طراحی وجود دارد. در نهایت حرکت به سمت بلوک هایی با توان، مساحت ونویز تولیدی کمتر وخطیت بالاتر برای ما مطلوب تر می باشد. در این پایاننامه یک میکسر پهن باند فعال برای استانداردهای بی سیم طراحی شده است. این استانداردها شامل ieee802.11a/b، umts، gps،pcs1900 ، bluetooth و uwb هستند. میکسر، در پروسه µm18/0 rf cmos با استفاده از نرم افزار ads شبیه سازی شده است

در حالی که بسیاری از سنسورها به طور مستقیم به کنترل کننده ها و ایستگاه های پردازنده وصل می شوند(به طور مثال با استفاده از شبکه های محلی)تعداد فزاینده ای از سنسورها اطلاعات جمع آوری شده را بصورت بی سیم به یک ایستگاه پردازنده مرکزی می فرستند.این نکته از آن جا حایز اهمیت است که بسیاری از کاربرد های شبکه ای به صدها و هزاران گره سنسوری نیازمند است که اغلب در مناطق دوردست و غیرقابل دسترس هستند.بنابراین یک سنسور بی سیم نه تنها دارای یک بخش حسگر است،بلکه هم چنین دارای یک پردازنده(on board) ،بخش ارتباطات و قابلیت ذخیره سازی است.با این پیشرفت،یک گره سنسوری نه تنها مسئول جمع آوری اطلاعات،بلکه هم چنین مسئول تجزیه تحلیل شبکه،ارتباط و ترکیب داده های حسگر و داده های حسگرهای دیگر می باشد.زمانی که تعداد زیادی از سنسورها به صورت هماهنگ با هم یک محیط فیزیکی بزرگ را نظارت می کنند یک شبکه حسگر بی سیم را تشکیل می دهند.گره های سنسوری نه تنها با همدیگر ارتباط برقرار می کنند بلکه با استفاده از رادیوهای بی سیم خود با یک ایستگاه مرکزی نیز ارتباط برقرار می کنند که به آنها اجازه انتشار داده های سنسورشان را به منظور پردازش از راه دور،تجسم،آنالیز،و سیستم های ذخیره سازی را می دهد. به عنوان مثال شکل 1 دو محدوده سنسوری را نشان می دهد که به دو محدوده جغرافیایی مختلف نظارت می کنند.و از طریق اینترنت به ایستگاه مرکزی متصل می شوند. قابلیت های گره های سنسوری در یک شبکه حسگر بی سیم بطور گسترده ای می تواند متفاوت باشد.مثلا گره های سنسوری ساده ممکن است یک پدیده فیزیکی مجزا را نظارت کنند،در حالی که دستگاه های پیچیده تر ممکن است انواع تکنیک های سنجش(آکوستیک،نوری،مغناطیسی) را ترکیب نمایند.آنها هم چنین ممکن است در قابلیت های ارتباطی خود نیز متفاوت باشند.به عنوان مثال با استفاده از الترا سوند،مادون قرمز،یا فرکانس رادیویی با نرخ داده و زمان نهفتگی متفاوت با مرکز ارتباط برقرار کنند..در حالی که سنسور های ساده ممکن است تنها اطلاعات محیط مورد مشاهده را جمع آوری و ارسال کنند،دستگاه های قدرتمند،مثلا دستگاه هایی با قابلیت های بالای پردازش ،انرژی و ذخیره سازی ممکن است پردازش های گران قیمت و توابع تجمعی انجام دهند.چنین دستگاه هایی معمولا مسئولیت های اضافی در یک شبکه حسگر بی سیم (به عنوان مثال تشکیل دهنده ستون فقرات ارتباطات شبکه)که توسط دستگاه های حسگر منابع محدود دیگر برای رسیدن به مثلا ایستگاه پایه انجام دهند.در نهایت برخی دستگاه ها ممکن است دارای فناوری های جانبی اضافی باشند.(به عنوان مثال دارای سیستم gps). که به آنها اجازه می دهد موقعیت شان را به طور دقیق مشخص کنند.با این حال چنین سیستم هایی معمولا توان خیلی زیادی را مصرف می کنندتا در یک شبکه حسگر بی سیم قابلیت تحقق داشته باشند. ساختار گره [1]: گره های حسگر بی سیم عنصر مرکزی در شیکه حسگر بی سیم می باشند.از طریق این گره است که سنجش،پردازش،و ارتباطات انجام می گیرد.این گره اطلاعات را ذخیره می کند و پروتکل های ارتباطی و الگورریتم های پردازش اطلاعات را پیاده سازی می کند.کیفیت،اندازه،و فرکانس اطلاعات سنجش شده می تواند از شبکه استخراج شود و واین پارامترها تحت تاثیر منابع فیزیکی در دسترس گره هستند.بنابراین طراحی و پیاده سازی یک گره حسگر بی سیم یک گام مهم می باشد.هر گره از اجزا سنجش،پردازش،ارتباطات و زیر سیستم های تامین توان تشکیل یافته است(همانند شکل زیر) در چند سال گذشته بسیاری از وسایل وقطعات الکترونیکی با توجه ویژه ای نسبت به توان مصرفی آنها طراحی و ساخته شده اند.برای سیستم های الکترونیکی نظیر سیستم های بی سیم و یا دستگاه های کاشت( در کاربرد های پزشکی,نظامی…) مصرف توان یکی از بحرانی ترین بخش های طراحی می باشد.محدودیت هایی که در مورد مصرف توان داریم پیشرفت های روز افزون در تکنیک های طراحی مدارت با منابع ولتاژ و توان مصرفی کم را می طلبد. مبدل های آنالوگ به دیجیتال مقادیر آنالوگ و پیوسته را به مقادیر گسسته عددی که در پردازش اطلاعات,انتقال اطلاعات و سیستم های کنترل کاربرد دارند تبدیل میکنند.برای طراحی مدارت با توان مصرفی پایین مبدل های آنالوگ به دیجیتال عناصری کلیدی هستند.در این پایان نامه هدف طراحی یک مبدل آنالوگ به دیجیتال sar با توان مصرفی بسیار پایین می باشد که به همراه مدارت جانبی،با تاکید روی بخش مقایسه کننده آن توضیح داده خواهد شد.هدف رسیدن به یک مبدل sar با وضوح 10بیت,سرعت khz 250و توان مصرفی پایین تر از 100uwمی باشد.

حرکت در مسیرهای پیچیده و صعب العبور مسئله ایست که محققین علم رباتیک همواره به آن پرداخته اند. الهام از طبیعت و حرکت خزندگان راهگشای این دغدغه بوده است. در این پروژه علاوه بر پیاده سازی حرکت خزندگان، بینایی ماشین و بهینه سازی مسیر حرکت مد نظر قرار گرفته است. ابتدا یک ربات خزنده طراحی و ساخته شد. سپس بینایی ربات با استفاده از دوربینی که خارج از بدنه نصب گردید، تامین شد. در مرحله بعد تصاویر بدست آمده از محیط با استفاده از تکنیک های بینایی ماشین به یک مدل ریاضی قابل درک برای کامپیوتر تبدیل شد و مسیرهای ممکن ربات از نقطه اولیه تا هدف تولید گردید. برای انتخاب مسیر بهینه از بین مسیرهای بالقوه از الگوریتم کلونی مورچگان استفاده شد. در نهایت پس از تعیین مسیر بهینه نهایی، ربات روی این مسیر به حرکت در می آید. عمده روش های استفاده شده در پروژه های مشابه عبارتند از الگوریتم ژنتیک، شبکه های عصبی، روش d*، a* و basic theta. اغلب روش های بکار رفته، استاتیک هستند. لذا بر آن شدیم با تکیه بر رهیافتی نوین، جهت تولید مسیر و بهینه سازی آن از الگوریتم کلونی مورچگان استفاده کنیم. سرعت بالا در بدست آوردن مسیر بهینه یکی از محاسن این تکنیک است. نتایج نشان داد که پس از قرار گرفتن ربات در محیط آزمایشگاه، پروسه مدلسازی محیط و تولید مسیر طی زمانی در حدود 15 ثانیه به انجام می رسد.

محاسبات توابع پایه همچون تابع لگاریتمی، نمایی، مثلثاتی، 1/x و ...، که در dsp، پردازنده¬های گرافیکی، سیستم های مخابراتی و ... به کار برده می شود، بسیار مورد استفاده قرار می¬گیرد. از اینرو محاسبه سریع و دقیق این توابع تاثیر زیادی بر روی عملکرد این سیستم¬ها دارد. اگر چه این توابع با استفاده از نرم-افزارهایی با دقت بالا قابل محاسبه هستند ولی در بیشتر کاربردهایی که به محاسبه متعدد این توابع نیاز است این نرم افزارها بسیار کند عمل می کنند، از اینرو پیاده¬سازی این توابع و حتی توابع ترکیبی به صورت سخت-افزاری نسبت به تحلیل نرم افزاری بویژه با پیشرفت تکنولوژی vlsi مورد توجه قرار گرفته است. پیاده¬سازی سخت¬افزاری بر حسب پارامترهای مورد نیاز با الگوریتم¬های مختلف صورت می گیرد. در این پایان نامه سعی می¬شود الگوریتم ها و روش های محاسبه توابع به صورت سخت افزار بررسی و مقایسه شوند سپس با انتخاب الگوریتم (بهینه) تقریب چندجمله ای تکه ای و با اعمال شرط پیوستگی در نقاط مرزی بین دو بازه مجاور بعضی از ضرایب را برای دو بازه مجاور یکسان در نظر می گیریم و این باعث می شود میزان حافظه مورد نیاز برای ذخیره ضرایب کاهش یابد، در آخر بلوک¬هایی برای محاسبه مستقیم توابع پایه بر اساس این تکنیک بر روی fpga پیاده¬سازی می نماییم.

امروزه نیاز به استفاده از اسکنرهای سه بعدی در کاربردهای مختلف نظیر کنترل کیفیت، مهندسی معکوس و طراحی و تولید به کمک کامپیوتر در حال گسترش است. در بین روش های متعدد فاصله سنجی و بازسازی سه بعدی، روش مثلث بندی، از جمله رایج ترین روش ها می باشد و در این پایان نامه از این روش برای جمع آوری داده ابعادی از سطح اجسام استفاده شده است. برای پیاده سازی دستگاه اسکنر، ابتدا یک میز 4 درجه آزادی به همراه یک میز گردان (مجموعاً 5 درجه آزادی) طراحی و ساخته شد. دیود لیزری و دوربین روی head اسکنر با 4 درجه آزادی (جهت مینیمم سازی انسداد)، تعبیه شد. رزولوشن حرکتی 1 میکرونی در محورهای خطی و رزولوشن 20 ثانیه کمانی برای محور دورانی head، ادامه چکیده پایان نامه... و 2 ثانیه کمانی برای میز گردان حاصل گردید. پس از مدل کردن و کالیبراسیون دوربین با استفاده از الگوی صفحه ای کالیبراسیون، پارامترهای دوربین بدست آمده و ارتباط بین مختصات نقاط روی جسم و پیکسل های سنسور آرایه ای، محاسبه می گردد. در انتها ابر نقاط از سطوح جسم جمع آوری شده و با استفاده از نرم افزار نوشته شده برای اسکنر، به mesh سه بعدی با فرمت stl تبدیل می شود. با surface کردن stl خروجی اسکنر، در نرم افزارهای طراحی سه بعدی (نظیر catia) و تبدیل آن به فرمت های استاندارد، فایل نهایی برای import کردن در پرینترها و یا دستگاه های فرز، آماده خواهد بود.

روش ارائه شده در این پایان نامه دارای بار محاسباتی کم می باشد و در عین حال از جمله دقیق ترین الگوریتم هایی است که در این زمینه ارائه شده است. جهت امتحان عملکرد الگوریتم از سیگنال های ecg موجود در بانک mit/bih arrhythmia database استفاده شده و نتایج حاصل از شبیه سازی نرم افزاری دقت بالای %99.7 را به ثبت رسانده است. پیاده سازی سخت افزاری بر روی fpga صورت گرفته است. به دلیل سادگی الگوریتم، سطح سخت افزاری و تعداد گیت های استفاده شده بسیار پایین می باشد. الگوریتم بر اساس معماری direct form برای فیلترهای مربوط به ویولت پیاده سازی گشته است. گزارشات حاصل از شبیه سازی مصرف حدود %14 از گیت ها و عناصر منطقی موجود در ابزار altera cycloneii را نشان می دهد.

مسیریابی بهینه اساس راه اندازی ربات های خودکار می باشد. با توجه به اینکه مسیریابی کلاسیک تنها بر روی حل مسئله مسیریابی در محیط هایی با موانع ثابت و از قبل مشخص تعریف شده بود، پژوهشگران در سال های اخیر تلاش های زیادی را در توسعه و بکارگیری الگوریتم های مسیریابی در محیط های نامشخص برای ربات های خودکار متحرک انجام داده اند. سنسورهای مبتنی بر بینایی ماشین در ربات های متحرک مزیت هایی زیادی را از جمله قابل دسترس بودن، هزینه کم و مصرف کم انرژی را دارا می باشند و به همین دلیل در پیمایش محیط های ناشناخته همواره بیشتر از بقیه سنسورها مورد توجه پژوهشگران واقع شده اند. در این پایان نامه روش جدیدی برای حل بهینه مسئله مسیریابی با استفاده از بینایی ماشین در محیط های ناشناخته ارائه شده است. روش مورد نظر ابتدا یک الگوریتم پیشنهادی برای بدست آوردن عمق و در نهایت موقعیت یابی ربات در محیط با استفاده از دوربین تک چشمی ارائه کرده است که برای این کار اطلاعات عمق را از روی میزان تأثیر فوکوس بر روی نواحی مختلف تصویر بدست آورده و بکار می گیرد. در ادامه یک روش جدید برای تهیه نقشه محیط ارائه شده است و سپس الگوریتم مسیریابی با استفاده از گراف محیط که از مرحله قبل بدست آمده، مسیریابی می کند. در نهایت نیز روشی برای مشارکت ربات های پرنده همکار در بکارگیری و به اشتراک گذاری اطلاعات جمع آوری شده از الگوریتم های مذکور، بیان شده است تا فرآیند مسیریابی به بهینه ترین صورت و به طور اشتراکی انجام پذیرد.

در این پژوهش یک چارچوب مطمئن برای ناوبری تیم ربات های پرنده برای انجام مأموریت جستجوی محیط به منظور تشخیص و موقعیت یابی اهداف معرفی می شود. ربات های پرنده استفاده شده در این پروژه از نوع ربات های پرنده کوچک هستند و تنها سنسور بازخوردی آنها برای دریافت اطلاعات محیط، سنسور بینایی ساده یا تک چشمی است. ربات ها به صورت همکار و تیمی به انجام مأموریت می پردازند. ربات ها با استفاده از سیستم ارتباطی بی سیم بر روی پروتکل ieee 802.11 به اشتراک اطلاعات دریافتی خود از محیط در بین یکدیگر می پردازند. این سیستم از نوع غیر متمرکز بوده به همین دلیل هر ربات دارای سیستم پردازشی مجزایی برای خود می باشد. محیط مورد جستجو به صورت ناشناخته فرض شده است که دارای موانع شبه ساختار گونه می باشد. ربات ها در حین حرکت موقعیت خود را به صورت محلی و بر اساس نقطه شروع حرکت خود تخمین می زنند و همچنین نقشه ای از محیط به صورت ترکیبی از حالت گراف و گرید بندی ارائه می دهند. روش جستجو ارائه شده به صورت جستجوی سلولی است. اهداف به صورت ثابت فرض شده است و برای تشخیص آنها از روش haar-training استفاده شده است، به این صورت که یک پایگاه داده از مشخصات اهداف بر اساس ویژگی های haar ایجاد می شود و ربات ها بر اساس این پایگاه داده در تصاویر گرفته شده از محیط به تشخیص هدف می پردازند.

در این رساله یک سنسور تصویر cmos هوشمند جهت استفاده در درون کپسولهای آندوسکوپی بی سیم wce طراحی و تشریح شده است. معماری پیشنهادی با فراهم ساختن امکان پردازش تصاویر در داخل کپسول آندوسکوپی بی سیم، از ارسال تصاویر بدون اطلاعات توسط مدار rf جلوگیری بعمل آورده و توان مصرفی را بشدت کاهش می-دهد. این تکنیک علاوه بر کاهش توان مصرفی موجبات تشخیص بلادرنگ (real-time) بیماری را امکان پذیر می-سازد. این عملکرد در تحقق نسلهای بعدی کپسولهای آندوسکوپی بی سیم که دارای اندامهای رباتیک خواهند بود می تواند تابع تعیین کننده ای بشمار آید. جهت پیاده سازی سنسور تصویر cmos از ساختار مد جریانی پیکسل فعال aps استفاده شده است. برخلاف ساختارهای مرسوم در این رساله یک روش جدید جهت پیاده سازی مد جریانی پیکسلها ارایه شده است. ساختار پیشنهادی با تمرکز بر اهمیت رنگ قرمز در تشخیص بیماریهای خونی، دارای حساسیت بالا و crosstalk بسیار پایین می باشد. ساختار فتودیود pd پیشنهادی با استفاده از خاصیت چاه دفن شده (deep n-well) تحقق پیدا کرده است. این ساختار برای اولین بار در پروسه استاندار cmos ارایه شده و نتایج بسیار مطلوبی در مقایسه با معماری های مرسوم از خود نشان داده است. جهت هوشمند سازی سنسور تصویر از پردازش محلی در هر پیکسل بهره گرفته شده است. هر پیکسل مجهز به مدار drs جهت حذف نویز و offset بوده و خروجی جریان آنها براحتی امکان جمع و تفریق مقادیر پیکسلها را مهیا می سازد. دو کنترلر عصبی- فازی مرسوم به anfis وظیفه جستجو و پردازش تصاویر حاصل از پیکسلها را بر عهده دارند. هر anfis ، 427 ناحیه در هر تصویر را جهت یافتن بیماری و عارضه پردازش نموده و سپس در مورد مشکوک و غیر مشکوک به بیماری بودن هر تصویر اعلام نظر می نماید. در این صورت تنها تصاویری جهت ارسال در اختیار مدار rf قرار می گیرند که مشکوک به بیماری باشند. تمامی بلوکهای ذکر شده در پروسه استاندارد 0.18µm1p6m cmos-rf tsmc طراحی و پیاده سازی شده اند. جهت شبیه سازی خواص اپتوالکترونیکی pd پیشنهادی، ساختار ارایه شده، توسط نرم افزار سیلواکو silvaco tcad شبیه سازی شده و اطلاعات مداری آن به نرم افزار hspice الحاق شده است. layout مدارات و pd ها توسط نرم افزار cadence تحقق یافته و پس از استخراج پارامترهای پارازیتیکی توسط نرم افزار assura ، جهت شبیه سازی نهایی به محیطhspice اضافه گردیده اند. توان مصرفی سنسور تصویر پیشنهادی فقط 338 میکرووات حاصل گشته است که در مقایسه با ساختارهای مرسوم تقریباً به 0.1 رسیده است. فضای اشغالی بر روی تراشه 5.53×5.53 mm2 بدست آمده است و این در حالیست که سنسور تصویر دارای ضریب پوشش fill- factor در حدود 24 درصد می باشد.

به عنوان یک اصل کلی، کنترل کیفیت در هر خط تولید یکی از مهمترین پروسه های تولید و جزء لاینفک هر سیستم تولیدی می باشد. این پروسه در خطوط تولید کاشی سرامیکی شامل تشخیص عیوب کاشی و درجه بندی آن بر اساس استانداردهای موجود می باشد. این عیوب شامل عیوب فیزیکی از قبیل نسبت ابعاد، ترک و شکستگی، تحدب و تقعر و همچنین عیوب ظاهری از قبیل طیف رنگ، کیفیت طرح و چاپ، کیفیت لعاب می باشد. در حال حاضر به دلیل پیچیدگی های ذاتی عمل کنترل کیفیت و همچنین تغییرات متناوب ویژگی های محصول تولیدی، این عمل به صورت چشمی و توسط نیروی انسانی انجام می پذیرد. بکارگیری نیروی انسانی در این پروسه به دلیل خطاهای انسانی و خستگی پذیری موجب افزایش خطای پروسه می گردد و این پروسه را به ضعیف ترین حلقه زنجیره تولید تبدیل می نماید. هدف از این پایان نامه طراحی، ساخت و کنترل سیستمی می باشد که جایگزین نیروی انسانی در پروسه کنترل کیفیت گردد. در این پایان نامه ابتدا پیشینه تحقیق مربوطه انجام خواهد گرفت. سپس با استفاده از تکنیک های بینایی ماشین و الگوریتم های هوش مصنوعی ، سیستمی ویژه تشخیص، مانیتورینگ و اندازه گیری عیوب موجود طراحی و ساخته و کنترل می گردد . در نهایت با تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده و همچنین استاندارد های موجود در این صنعت، کاشی های تولیدی درجه بندی گردیده و جهت بسته بندی به ادامه خط تولید ارائه می گردد.

در این پایان نامه رهیافتی برای تشخیص خودکار نوع مدولاسیون های دیجیتال بر اساس مفاهیم هوش مصنوعی ارائه شده است. جهت تشخیص نوع مدولاسیون بکار رفته در سیگنال های مخابراتی دو روش وجود دارد: "تئوری آشکار سازی" و "تشخیص الگو یا استخراج ویژگی ها". رهیافت موجود در این پایان نامه بر اساس روش تشخیص الگو با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی ارائه شده است و توانایی تشخیص مدولاسیون های پرکاربرد bask، bfsk، bpsk، qask، qfsk، qpsk، 16qam و 64qam را دارد. شبکه ی عصبی مورد استفاده در این روش بر اساس شبکه-های پرسپترون 3 لایه طراحی شده و شبیه سازی با استفاده از نرم افزار matlab صورت گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی نرم افزاری دقت تشخیص بیش از ?90 را نشان می دهد. پیاده سازی شبکه عصبی مذکور به صورت سخت افزاری بر روی fpga انجام شده است. گزارشات حاصل از شبیه سازی مصرف حدود ?13 از گیت ها و عناصر منطقی موجود در ابزار altera cycloneii را نشان می دهد.

اهمیت اعمال رمزنگاری به منظور برقراری امنیت، در تبادل داده های الکترونیکی رابطه ای ضروری را در سالهای اخیر بوجود آورده است. امروزه میلیونها کاربر، حجم زیادی از اطلاعات را در زمینه های مختلف تولید و مبادله می کنند. بنابراین تهدیدهای ویژه ای از منظر امنیت برای این اطلاعات وجود خواهد داشت. استفاده از استاندارد رمزنگاری پیشرفته یکی از بهترین روش های حفاظت از این اطلاعات است. معیارهای تعیین شده برای انتخاب این الگوریتم شامل امنیت بالا، حجم پایین حافظه مورد نیاز، انعطاف پذیری، امکان پیاده سازی مناسب سخت افزاری و نرم افزاری و سادگی الگوریتم است. پیاده سازی این الگوریتم با سرعت بالا بر روی سخت افزار همواره در بررسی ها و تحقیقات مورد توجه بوده است و تا کنون از روش های بسیاری برای تحقق بخشیدن به آن استفاده شده است. هرچند الگوریتمaes دارای ریاضیات قدرتمندی است، اما در برابر حملات سخت افزاری، به ویژه حملات تحلیل توان آسیب پذیر می باشد. در بعضی از کارهای انجام شده راه هایی برای از بین بردن ارتباط مابین متن ورودی و مصرف توان و یا یافتن راهی برای مخفی کردن مصرف توان مدار رمزنگاری معرفی شده است. در مقالات دیگر روش هایی برای مقاوم سازی الگوریتم رمزنگاری مطرح شده است. یکی از بهترین روش ها با نام ماسک گذاری شناخته شده است. ماسک گذاری از آنجا که امنیت را در سطح بسیار خوبی افزایش می دهد و بدون اصلاح تکنولوژی سخت افزار قابل پیاده سازی است، روشی جالب توجه برای مقابله با حملات است. در این پایان نامه ابتدا کارهایی که تا کنون برای پیاده سازی الگوریتم انجام شده بیان گردیده و ضمن استفاده از ماسک گذاری برای مقاوم سازی در برابر حملات، روش هایی برای افزایش سرعت و کاهش فضای مصرفی اعمال می گردد.

تشخیص چهره، امروزه یکی از مهمترین زمینه های تحقیقاتی در بینایی ماشین است، که کاربردهای فروانی در سیستم های کنترل امنیتی ، نظارت ویدیوئی وتشخیص هویت اشخاص دارد. برای تشخیص صورت سریع و همزمان نیازمند پیاده سازی آن به صورت سخت افزاری هستیم. روش های بسیاری تاکنون برای تشخیص صورت پیشنهاد داده شده اند اما دقت کم و سرعت پردازش پایین تصاویر دو مشکل اصلی پیاده سازی سخت افزاری روش های تشخیص چهره می باشند. بنابراین برخی از این الگوریتم ها مناسب پیاده سازی سخت افزاری نیستند. هدف ما در این پایانامه این است که با انتخاب الگوریتم مناسب و با استفاده از روشهای بهینه پیاده سازی ، این الگوریتم را بر روی fpgaپیاده سازی کنیم ، تا به یک تشخیص صورت، با دقت بالا و سریع برسیم.

در این پایان نامه سعی شده است که روشی برای یافتن خط سیر برای پرنده¬های بدون سرنشین در محیط شناخته شده بهبود داده شود. برای یافتن خط سیر از الگوریتم rrt* به همراه کنترلر lqr برای اولین بار برای یک ربات پرنده با فضای حالت 12 بعدی استفاده شده، و نشان داده شده است که الگوریتم برخلاف آنچه که تاکنون پنداشته می¬شد، بیشتر از حساسیت به معیار سنجش فاصله، به معیار هزینه حساس است. و نیز با انتخاب هزینه¬ی اقلیدسی برای کمینه سازی، و هزینه¬ی lqr به عنوان سنجه¬ی فاصله سعی شده که کوتاه¬ترین مسیر در کوتاه¬ترین زمان ممکن یافته شود. همچنین نشان داده شده است که انتخاب فقط مکان به عنوان نمونه¬ی تصادفی برای نمونه برداری از فضا، باعث کاهش سریعتر طول مسیر به مقدار بهینه می¬شود. در این پایان¬نامه از مدل کوادروتور "دراگان فلایر" به عنوان ربات پرنده¬ی بدون سرنشین برای شبیه سازی¬ها استفاده شده است. همچنین برای کنترل پرنده به منظور تعقیب خط سیر طراحی شده، از کنترلر lqr استفاده شده، و نشان داده شده است که پرنده با تقریب بسیار خوبی مسیر را دنبال خواهد کرد. در کلیه مراحل این پایان¬نامه برای شبیه سازی¬ها از نرم افزار matlab r2012b استفاده شده است.

تحلیل رفتن سیگنال در مخابرات دیجیتال به دلایل نویز، تداخلات و... ، عمل انتقال اطلاعات را با مشکل مواجه می سازد. بنابراین اطلاعات خام خود را پیش از ارسال، توسط یک کد پیش گیری از خطا، کدگزاری می کنیم. کد های reed-solomon مثالی از این کد ها می باشند که قابلیت فراوانی در شناسایی و اصلاح خطاهای انبوه دارند و می توان گفت پرکاربردترین کدینگ کانال دیجیتال می باشند.این کد ها در لوازم ذخیره سازی مانند cd ها، dvdها، bd ها، dat ها، کاست ها و بارکدها استفاده می شوند. همین طور در hdtv و dvb ، dtv و مدم های پرسرعت نظیر adsl و xdsl نیز کاربرد دارد. هدف ما در این پروژه پیاده سازی الگوریتم کدینگ rs بر روی تراشه های fpga می باشد.

امروزه شناسایی خودکار هدف در بسیاری از زمینه های نظامی، حمل و نقل شهری، صنعتی و... کاربردهای فراوانی دارد. در هواپیماهایی که دارای سیستم تشخیص خودکار هدف هستند، هواپیما می تواند به صورت خودکار مسیر حرکتی خود را متناسب با هدف مورد نظر تعیین کند. هدف اصلی از این مطالعه، بکارگیری الگوریتم مسیریابی لوکاس-کندی و بهبود خطای پیشرو-بازگشت پذیر، اعمال فیلتر واریانس و طبقه بندی باینری نتایج جهت دستیابی به مدل هدف و همچنین بهبود نتایج حاصل از مسیریابی و شناسایی توسط سیستم یادگیری p-n، می باشد. از چالش های مطرح در این زمینه می توان به شناسایی هدف مورد نظر توسط هواپیما علی رغم قرارگیری آن در زوایای مختلف، فیلترینگ تصاویر حاوی نویزهای ناشی از پس زمینه و همچنین حفظ وضعیتی پایدار در ردیابی هدف، اشاره کرد درحالی که حرکت دوربین و تغییر مقیاس تصویر همواره به سیستم اعمال می شود. بهبود سرعت، کاهش زمان و خطای پردازش، همزمان بودن اطلاعات دریافتی و عکس العمل سیستم، از مهم ترین نتایج بدست آمده در این پایان نامه می باشد.

زعفران به عنوان یک محصول صادراتی و مهم در ایران همواره مورد توجه بوده است. در سال های اخیر به دلیل دشواری های برداشت این محصول، تلاش هایی برای دست یابی به برداشت مکانیکی این محصول صورت گرفته است. این تلاش ها در برش محصول تا اندازه ای موفق بوده اند. ماشین ساخته شده توسط حسن-پور(1392) نمونه ای از آن هاست. اما برای برداشت این محصول در مزرعه تشخیص زعفران قبل از انجام برش می باشد. در این تحقیق روش های موجود برای تشخیص گل زعفران مورد بررسی قرار گرفته و بر روی ماشین حسن پور نصب گردید و عملکرد آن مورد ارزیابی قرار گرفت. دو نوع سیستم تشخیص یکی بر اساس حسگر-های رنگ و دیگری براساس دوربین و سامانه بینایی رایانه ای مورد ارزیابی قرار گرفتند. در نهایت استفاده از سامانه بینایی رایانه ای به عنوان روش تشخیص مناسب انتخاب شد. الگوریتم تشخیص گل و تمایز دادن آن از سایر اجزای یک تصویر توسعه داده شد. بعد از بدست آمدن الگوریتم تفکیک گل، این سامانه در حالت بلادرنگ و داخل مزرعه زعفران در شهر مرند مورد ارزیابی قرار گرفت. این سامانه بینایی قادر بود گل های زعفران را در داخل مزرعه در حین حرکت ماشین تشخیص دهد. سپس مدار کنترل شامل الگوریتم مکان یابی گل و سپس صدور فرمان به میکروکنترلر به عنوان یک پالس و در نهایت به کار افتادن تیغه ها توسط دستور میکروکنترلر توسعه داده شد. سیستم فرمان نیز مورد تست قرار گرفت. کل سامانه در مزرعه شبیه سازی شده و با استفاده از گل های زعفران مصنوعی مورد ارزیابی قرار گرفتند. در این شبیه سازی زمان گرفتن عکس تا عمل کردن تیغه ها 2 ثانیه به طول انجامید. با توجه به زمان بدست آمده محل دقیق قرار گیری دوربین محاسبه شد

چکیده: مکانیزم های موازی بدلیل دقت، سفتی، تکرارپذیری، تحمل نسبت بار به وزن بالا، در صنعت محبوبیت یافته اند. تضمین دقت حرکتی این نوع رباتها، نیازمند اندازه گیری موقعیت و جهت گیری سکوی متحرک ربات در فضای کاری آن، به کمک یک ابزار اندازه گیری خارجی، جهت انجام پروسه کالیبراسیون سینماتیکی ربات می باشد. از میان انواع ابزارها و روشهای متداول اندازه گیری موقعیت و جهت گیری رباتها، استفاده از علم بینایی ماشین، دارای مزایا و اولویتهایی نظیر هزینه کم و کاربرد آسان می باشد. از این رو در این تحقیق، برای اندازهگیری مذکور، یک سامانه اندازه گیری بر پایه علم بینایی ماشین طراحی و مورد استفاده قرار گرفته است. ابزار آزمایشگاهی مورد استفاده در این پژوهش یک دوربین استریو می باشد که به رایانه متصل بوده و تصویربرداری از طریق نرم افزاری مربوط به دوربین انجام می شود. هم چنین پردازش اطلاعات، شامل استخراج ویژگی، تطابق استریو و دنبال کردن تصاویر در دو موقعیت مختلفِ هدف و در نهایت کسب ماتریس چرخش و بردار جابجایی بین دو موقعیت مختلف سکوی متحرک ربات در محیط نرم افزاری متلب پیاده سازی شده است. پروسه کالیبراسیونِ دوربین به جهت کسب پارامترهای ذاتی و خارجی، در جعبه ابزار کالیبراسیون دوربین در محیط نرم افزار متلب انجام شده است. از چند پاره خط به عنوان ویژگی، برای شناسایی تصویر و استخراج اطلاعات موقعیت و جهت گیری آن استفاده شده و به این منظور از یک هدف با نشانه مثلثی ادامه چکیده: استفاده شده است. سپس با جابجایی سکوی متحرک و موقعیت دهی آن در فواصل مختلفی نسبت به دوربین(با فواصل و زوایای مختلف) تصویربرداری انجام شده و مراحل پردازش تصویر در سامانه طراحی شده، انجام شده است و ماتریس دوران و بردار جابجایی هر جفت موقعیت دلخواه نسبت به هم به دست آمده است. برای بررسی صحت و دقت روش اندازه گیری استفاده شده در این پژوهش، از دو موقعیت کاملا مشخص سکوی متحرک که قبلا توسط گیجهای اندازه گیری تنظیم شده اند و در آنها موقعیت و جهت گیری سکو مشخص است، به روش انتخاب شده در این پژوهش، عکس برداری شده و پس از پردازش اطلاعات، مقدار اختلاف روش اندازه گیری حاضر بدست آمده است که نتیجه، 74/1 میلی متر(برای جابجایی) و 32/2 درجه(برای چرخش) را نشان می دهد، و این خطا، برای روش بینایی ماشین، یک نتیجه نسبتا خوب می باشد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.