Enfoque de clasificación y diagnóstico de fallas utilizando FFT-CNN para procesador CORDIC basado en FPGA
Autores: Xie, Yu; Chen, He; Zhuang, Yin; Xie, Yizhuang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Enfoque de clasificación y diagnóstico de fallas utilizando FFT-CNN para procesador CORDIC basado en FPGA
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Procesamiento de señales digitales
Sistemas de comunicación
Procesadores CORDIC basados en FPGA
Errores suaves
Clasificación de fallas
Redes Neuronales Convolucionales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 44
Citaciones: Sin citaciones
Dentro del ámbito del procesamiento digital de señales y sistemas de comunicación, los procesadores CORDIC (Computadora Digital de Rotación de Coordenadas) basados en FPGA desempeñan roles fundamentales, aplicados en cálculos trigonométricos y operaciones vectoriales. Sin embargo, los errores suaves se han convertido en una de las principales amenazas en aplicaciones basadas en FPGA de alta confiabilidad, pudiendo degradar el rendimiento y causar fallos en el sistema. Este documento propone un método de clasificación y diagnóstico de fallas para procesadores CORDIC basados en FPGA, aprovechando la Transformada Rápida de Fourier (FFT) y las Redes Neuronales Convolucionales (CNN). El enfoque implica la construcción de conjuntos de datos de clasificación de fallas, optimizando la extracción de características a través de FFT para acortar el tiempo de diagnóstico y mejorar la precisión diagnóstica, y empleando CNN para el entrenamiento y prueba de diagnóstico de fallas. Se prueban diferentes arquitecturas de CNN para explorar y construir el clasificador de fallas óptimo. Los resultados experimentales que abarcan simulación e implementación demuestran la precisión y eficiencia mejoradas en la clasificación y diagnóstico de fallas. El método propuesto proporciona una predicción de fallas con una precisión de más del 98.6% y tiene el potencial de mejorar la confiabilidad y el rendimiento de los sistemas de circuitos CORDIC basados en FPGA, superando métodos de diagnóstico de fallas tradicionales como la Suma de Cuadrados (SoS).
Descripción
Dentro del ámbito del procesamiento digital de señales y sistemas de comunicación, los procesadores CORDIC (Computadora Digital de Rotación de Coordenadas) basados en FPGA desempeñan roles fundamentales, aplicados en cálculos trigonométricos y operaciones vectoriales. Sin embargo, los errores suaves se han convertido en una de las principales amenazas en aplicaciones basadas en FPGA de alta confiabilidad, pudiendo degradar el rendimiento y causar fallos en el sistema. Este documento propone un método de clasificación y diagnóstico de fallas para procesadores CORDIC basados en FPGA, aprovechando la Transformada Rápida de Fourier (FFT) y las Redes Neuronales Convolucionales (CNN). El enfoque implica la construcción de conjuntos de datos de clasificación de fallas, optimizando la extracción de características a través de FFT para acortar el tiempo de diagnóstico y mejorar la precisión diagnóstica, y empleando CNN para el entrenamiento y prueba de diagnóstico de fallas. Se prueban diferentes arquitecturas de CNN para explorar y construir el clasificador de fallas óptimo. Los resultados experimentales que abarcan simulación e implementación demuestran la precisión y eficiencia mejoradas en la clasificación y diagnóstico de fallas. El método propuesto proporciona una predicción de fallas con una precisión de más del 98.6% y tiene el potencial de mejorar la confiabilidad y el rendimiento de los sistemas de circuitos CORDIC basados en FPGA, superando métodos de diagnóstico de fallas tradicionales como la Suma de Cuadrados (SoS).