開源硬件與全可編程技術(shù)論壇暨 Xilinx 中國大學(xué)合作十周年慶典于上海順利閉幕的同時也拉開了 2017 開源硬件大賽的帷幕。從2006年設(shè)立中國大學(xué)合作部門開始，Xilinx大學(xué)合作在中國已走過10個春秋，得到了中國高校老師的廣泛認可，也在教育界引發(fā)了“全可編程”技術(shù)的創(chuàng)新潮流。同時我們更與眾多產(chǎn)業(yè)界伙伴合作，共同實現(xiàn)“產(chǎn)、學(xué)、研”的有機結(jié)合，幫助學(xué)生的創(chuàng)新更快地走向?qū)嵱谩c典活動期間，我們特地挑選了來自“全國大學(xué)生智能互聯(lián)創(chuàng)新大賽”，“IBM-Xilinx 首屆異構(gòu)計算大賽”，“2016 OpenHW 開源硬件設(shè)計大賽”等等獲獎作品中挑選了一部分作品，以下由小編帶大家一睹本屆大會所展出的一些精彩設(shè)計吧。

基于Zynq的智能物流系統(tǒng)

北京工業(yè)大學(xué)

作品介紹：項目旨在實現(xiàn)并提供一套校園物流運輸最后一公里的解決方案，即解決大學(xué)校園中物流不能直接到達最終目的地問題。模型起點為以機械臂為主的機械系統(tǒng)，利用圖像識別與深度學(xué)習(xí)技術(shù)掃描物流信息并匹配服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫，而后抓取與放置貨物，完成后發(fā)送信息呼叫以智能車和無人機為主的傳輸系統(tǒng)進行物流交付，用戶通過手機端Android APP驗證可以打開智能車與無人機上的物流箱進行取貨。

作品特點：

基于多機協(xié)同技術(shù)的智能物流系統(tǒng)。機械臂，攝像頭，運輸車，快遞車，無人機、安卓客戶端等設(shè)備間的協(xié)同調(diào)度技術(shù)；

運用圖像識別與深度學(xué)習(xí)技術(shù)的智能分揀系統(tǒng)。識別訂單號，獲取貨物信息，調(diào)度運輸系統(tǒng)；

運用Web Server技術(shù)的智能推送系統(tǒng)。利用C/S三層架構(gòu)模型，串聯(lián)起服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫，移動端；

運用循跡與GPS導(dǎo)航技術(shù)的運輸系統(tǒng)。利用多種傳感設(shè)備實現(xiàn)循跡與GPS導(dǎo)航的穩(wěn)定性。

基于FPGA的多功能多足爬墻機器人

東南大學(xué)

作品介紹：本設(shè)計基于XILINX的Artix-7 FPGA開發(fā)板，該機器人主要應(yīng)用在高樓裂縫檢測、高空環(huán)境參數(shù)測量，高層玻璃清潔等危險系數(shù)較高的高空作業(yè)領(lǐng)域，減小工人作業(yè)的潛在危險。本設(shè)計采用串口無線通信遠程控制機器人，并且在機器人中集成了攝像頭、機械臂、傳感器等外圍設(shè)備，可以實時傳輸墻面情況，溫度、氣壓等數(shù)據(jù)。同時，我們在機器人身上加入了一個機械臂，可以用來進行高空取物，清潔玻璃等活動。

作品特點：

以墻面運動型機器人為切入，打破現(xiàn)有的陸地機器人或者空中機器人的設(shè)計思維；

利用真空負壓原理作為機器人的運動吸附原理，可以達到較大的載重量和較高的穩(wěn)定性；

采用XILINX公司的FPGA為主控板核心，有效實現(xiàn)多路工作并行處理，工作高效快速。

基于Zynq的民航飛機檢測系統(tǒng)

清華大學(xué)

作品介紹：本項目開發(fā)了一套基于Zynq的民航飛機監(jiān)測系統(tǒng)。利用天線接收飛機應(yīng)答機信息，在RTL-SDR模塊將天線信號下變頻到基帶后，經(jīng)過USB線傳輸?shù)絑ynq開發(fā)板并通過軟硬件解碼讀取航班號，速度，高度，位置等信息。我們還在Zynq開發(fā)板上架設(shè)了HTTP服務(wù)器，使用戶能通過瀏覽器觀察到飛機的實時飛行信息。除此以外，我們還結(jié)合氣象雷達對航線信息進行分析并預(yù)測。

作品特點：

通過對USB電視接收器進行破解，實現(xiàn)對1090MHz頻段飛機應(yīng)答機信號的接收；

在Zynq開發(fā)板上進行Linux操作系統(tǒng)移植和部分信號處理的硬件化，使整套系統(tǒng)能脫離電腦運行；

使用搭建HTTP服務(wù)器，實現(xiàn)在移動設(shè)備上的可視化的遠程界面；

結(jié)合氣象雷達數(shù)據(jù)分析飛機運行情況。

室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境自主導(dǎo)航巡檢機器人

南昌大學(xué)

作品介紹：自主導(dǎo)航巡檢機器人是一款集傳感器技術(shù)，規(guī)劃與決策以及人工智能等多功能于一體，并能夠自主完成復(fù)雜環(huán)境的導(dǎo)航和路徑規(guī)劃等任務(wù)的機器人系統(tǒng)。

作品特點：

多傳感器融合構(gòu)建地圖

利用環(huán)境彩色圖和深度圖構(gòu)建環(huán)境柵格地圖

計算柵格地圖的觀測概率提出隱馬爾科夫模型的下一個最佳視點的路徑規(guī)劃

超聲波和近紅外融合的互補濾波測距法提供機器人相應(yīng)的保護機制

無線電指紋與視覺組合定位

采用無線電指紋與視覺組合的定位算法，解決了視覺定位的累計誤差問題。

提出投影格拉斯曼判別分析算法，通過格拉斯曼流形上的投影尺度，構(gòu)建離散程度函數(shù)，得到信號投影的最佳投影空間。

醫(yī)學(xué)超聲成像算法異構(gòu)加速

華南理工大學(xué)

作品介紹：本次展示的項目為IBM-Xilinx 首屆異構(gòu)計算大賽一等獎作品《醫(yī)學(xué)超聲成像算法異構(gòu)加速》。通過使用超能云提供的異構(gòu)加速技術(shù)，把復(fù)雜的超聲成像算法計算從計算機的大腦CPU移植到了FPGA芯片中。FPGA可以并行處理幾十組甚至幾百組計算，輕松地完成把超聲回聲信號轉(zhuǎn)換成超聲圖像的任務(wù)。在我們的競賽項目中，使用FPGA計算成像比使用CPU計算成像整整快了30倍！

作品特點：

使用了IBM最新推出的SuperVessel異構(gòu)計算平臺，該平臺提供了穩(wěn)定易用的FPGA與CPU的異構(gòu)計算能力；

在基于CAPI的異構(gòu)計算平臺上實現(xiàn)經(jīng)典的醫(yī)學(xué)超聲成像算法Delay and Sum算法，獲得接近30倍的加速比，有助于該算法的實時實現(xiàn)；

通過軟件終端 – 網(wǎng)絡(luò) – SuperVessel平臺三層架構(gòu)，實現(xiàn)了DAS算法的云計算應(yīng)用方案

基于zynq的帶快速運算異構(gòu)微服務(wù)器及其在氣象數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

東南大學(xué)

作品介紹：本次“基于zynq的帶快速運算異構(gòu)微服務(wù)器”由東南大學(xué)計算機學(xué)院研發(fā)，該微服務(wù)器系統(tǒng)由 “帶快速運算的微服務(wù)器子系統(tǒng)”和 “基于層疊架構(gòu)多ZYNQ快速運算子系統(tǒng)”組成。帶有快速運算的微服務(wù)器子系統(tǒng)運行在一塊帶有Zynq-7000的Zynq開發(fā)板上。該系統(tǒng)首先被用于氣象數(shù)據(jù)處理中快速處理氣象水文信息報文，繪制氣象水文信息等值線圖以及快速生成歷史衛(wèi)星云圖的特征值，用于實時查詢相似氣象云圖?！盎趜ynq的帶快速運算異構(gòu)微服務(wù)器”還可廣泛運用于需要大量數(shù)據(jù)運算和需要便攜式微服務(wù)器的各種領(lǐng)域。

作品特點：

FPGA部分負責(zé)小規(guī)模算法的加速運算，ARM搭建了Web服務(wù)器系統(tǒng)對外發(fā)布有關(guān)信息;

研發(fā)了基于Zynq的4-8塊層疊架構(gòu)，ARM部分負責(zé)數(shù)據(jù)通信和任務(wù)分配，F(xiàn)PGA部分負責(zé)大數(shù)據(jù)量的快速運算;

子系統(tǒng)通過千兆網(wǎng)互連，并與PC機連接，共同構(gòu)成氣象信息處理的完整架構(gòu)

基于Zynq的圖像識別系統(tǒng)設(shè)計

桂林理工大學(xué)博文管理學(xué)院

作品介紹：比賽以第一人稱視角（FPV）遙控操作飛行器，完成指定飛行與圖像識別及拍攝任務(wù)、數(shù)據(jù)回傳及保存數(shù)據(jù)任務(wù)。飛控通過PID算法實現(xiàn)無人機飛行姿態(tài)控制和高度控制。圖像識別模塊采用Xilinx Zynq-70100全可編程系統(tǒng)級芯片的嵌入式開發(fā)板，在Linux系統(tǒng)下開發(fā)基于OPENCV視覺庫的圖像識別及拍攝保存算法，完成圖像識別并拍攝保存圖片任務(wù)。

作品特點：

采用Xilinx Zynq-7010 芯片開發(fā)板作為圖像處理單元，芯片功能強大，運行穩(wěn)定，可以完全勝任圖像識別任務(wù)；

開發(fā)板具有便攜性， 在Zynq開發(fā)板上進行Linux操作系統(tǒng)移植和部分信號處理的硬件化，使整套系統(tǒng)能脫離電腦運行，搭載在四軸飛行器上可以隨時隨地識別指定目標，機動性強。

一種高效的基于整幀丟失的錯誤隱藏方法的FPGA實現(xiàn)

中山大學(xué)

作品介紹：本次項目比較了目前最主流的幀拷貝（FC）、基于塊的向量外插方法（BMVE）、基于像素級的向量外插方法（PMVE）、基于混合的向量外插方法（HMVE）、MV-OBEC這些方法和本項目的基于優(yōu)先級的方向性交叉平均濾波（或者使用高斯濾波）的向量外插方法。通過比較這些方法對很多序列的PSNR和SSIM的結(jié)果，可以看出本項目的算法的優(yōu)越性。尤其是在運動十分劇烈的情況下，本算法的優(yōu)越性更加得以體現(xiàn)。同時采用了FPGA做硬件加速做成易用的IP，使得本算法的實用性和商用性大大提高。

作品特點：

使用中值濾波補全參考幀的向量場;

基于優(yōu)先級的向量外插錯誤隱藏算法；

最近最優(yōu)鄰居匹配策略；

提出了方向性交叉平均濾波器；

雙Zig-Zag濾波路徑；

把錯誤隱藏封裝成了易用的IP。

基于虛擬體驗的環(huán)境感知無人車

揚州大學(xué)

作品介紹：本無人車以百度地圖規(guī)劃的線路為作業(yè)路徑，通過慣性導(dǎo)航實現(xiàn)自動巡航，并實時傳輸定位信息至移動監(jiān)控端以實現(xiàn)地圖定位；設(shè)計雷達侵入傳感系統(tǒng)，通過獨立ZigBee節(jié)點傳輸感知信息，以無人車為中繼節(jié)點，傳回移動監(jiān)控端后，傳輸至云平臺，可供用戶查看；此外，通過智能手套控制無人車，配合地圖預(yù)置任務(wù)實現(xiàn)對傳感器節(jié)點的回收和放置，可通過虛擬控制手柄控制攝像頭，并傳回視頻信息至移動終端。本項目支持語音識別、控制與人機交互功能。

作品特點：

基于云地圖的路徑規(guī)劃；

基于AHRS的慣性導(dǎo)航；

結(jié)合AR的遠程控制；

低成本的無中繼數(shù)據(jù)采集。

基于Zynq電腦鼠的陸空互聯(lián)系統(tǒng)

成都信息工程大學(xué)

作品介紹：借助Xilinx公司推出的FPGA+ARM的異構(gòu)處理平臺ZYNQ系列芯片,利用無人機、電腦鼠和PC端分別模擬車載無人機、載人車和終端處理器。無人機在高視點對道路（迷宮）進行圖像捕捉，并圖傳至終端；終端處理器還原出實際路況無線發(fā)送給載人車；載人車通過車載傳感器和終端發(fā)送的信息實現(xiàn)實時探測未知道路、規(guī)劃最優(yōu)路徑、避開危險區(qū)域等功能。

作品特點：

無人機檢測與圖像處理；

自動路徑規(guī)劃；

大范圍區(qū)域隔離。