随着量子计算机的发展,传统加密算法受到严重的威胁。为了对抗量子攻击,同态加密技术引起了关注,其中环错误学习(RLWE)的加密方案具有加密效率高、硬件实现简单等优点,在硬件加密上具有巨大的潜力。本文提出并实现了一种RLWE加解密电路,采用了费马数变换、访存优化和分时复用等方法。实验结果表明,在同等安全参数集下,所提出的RLWE加解密电路的硬件资源效率分别可达到6.01和12.03。

针对舰载光电侦察设备中业务数据到指控席间传输距离远, 易受干扰等问题和保密性要求, 设计了一种基于赛灵思 Aritx-7系列 FPGA的 GTP收发器的光纤传输系统。实现了 1路 HD-SDI接口可见光高清视频、1路 CameraLink接口红外视频和 1路 RS422接口光电操控指令数据通过一根光纤传输。发送部分设计了状态机, 通过分时复用, 实现并行数据转串行发送; 接收部分, 利用 DDR3和 FIFO缓存, 实现了业务数据从光纤通道到原视频接口和 RS422接口的还原。实验结果表明, 该传输系统可以满足视频和操控指令信息的远距离传输, 视频清晰, 操控灵敏。对其他业务数据的传输具备一定的参考价值。

针对新型虚拟LED显示屏提出一种基于平滑滤波器的虚拟显示模型和控制方法，该方法与传统方法相比能在降低数据带宽的条件下提高虚拟显示的灰度等级。分析了户外发光二极管显示屏(LED)的显示原理，指出提高LED显示器分辨率和灰度是提升其显示效果最直接的方法。介绍了传统虚拟显示的实现及控制原理和存在的问题，然后针对目前的虚拟LED显示屏提出一种虚拟显示的建模及控制方法，再用模拟和实验验证该方法的可行性及效果，最后与传统的虚拟显示建模及控制方法做对比。实验结果表明，使用本文提出的建模和控制方法呈现的图像清晰，图像细节不流失，准确地还原了图像原来真实的情况。本文提出的虚拟显示建模和控制方法能够准确还原图像信息，可以用于新型的虚拟LED显示屏。

交互多模型(IMM)与去偏转换量测卡尔曼滤波(DCMKF)相结合的去偏转换量测IMM(DCM-IMM)算法是一种常用的机动目标跟踪算法。但该算法运算复杂, 计算量大, 用软件方法实现难以满足实际工程应用中实时性高的要求。首先, 本设计将DCM-IMM算法拆解为标量运算; 然后, 采用块的设计思想, 利用现场可编程门阵列(FPGA)的并行流水线机制, 对模块内部的运算单元进行分时复用和优化, 实现了浮点DCM-IMM算法的硬件设计, 解决了采用传统的软件方法实现过程中存在实时性难以满足的问题; 最后, 通过Matlab和Quartus Ⅱ仿真, 验证了本设计的优越性。

为了有效减小多轴光纤陀螺组合的功耗、体积和重量，实现光纤陀螺组合的微小型化，应用分时复用技术，提出了一种基于3×3耦合器，工作在850 nm短波长的光纤陀螺分时复用组合结构。分析了陀螺输出数据处理方法，得到了分时复用光纤陀螺组合的相对极限零偏稳定性。建立了分时复用光纤陀螺切换模型，揭示了分时复用导致光纤陀螺轴向切换必然存在一个过渡过程，分析了过渡过程对陀螺组合静态、动态特性的影响。结果显示，光纤陀螺组合的相对零偏稳定性是传感方法的2.1倍，最大输入信号检测带宽为1.1 kHz,标度因数的不对称性和非线性度均小于50×10-6。最后，通过仿真进行了实验验证，结果表明，该技术可以用于中低精度微小型多轴光纤陀螺组合中。

针对当前嵌入式领域中多路视频采集显示系统的问题, 提出了一种基于FPGA的新方案。给出了系统的组成结构, 详细分析了设计原理和关键性问题。使用状态转移机实现了I2C总线协议和TFT-LCD控制时序信号的产生,基于分时复用技术实现了对多路视频信号采集的同步,利用双SRAM切换技术解决了读写显示缓存的冲突问题,采用组帧技术完成了隔行扫描到逐行扫描的变换。经工程化验证, 系统具有采集显示效果好、成本小、功耗低等优点。

利用倾斜放置于光镊光路中的旋转玻片对激光束进行斩波可以实现分时复用多光阱。详细讨论了光镊光路中引入玻片后,光阱位置的变化随玻片位置、厚度以及倾斜角度等因素的变化关系。设计了可以加载不同厚度玻片的8孔转盘,通过直流电机带动转盘旋转实现玻片对激光束的机械斩波,进而获得分时复用多光阱。利用分时复用多光阱实现了两个、三个不同大小聚苯乙烯小球的稳定捕获,通过改变玻片倾角可以改变光阱之间的距离,实现对捕获小球距离的控制。给出了分时复用多光阱的初步结果,从实验上证实了方法的可行性。