关键词： 低功耗   无线   混合组网   集群型   Mesh  

摘要： 能源互联网低功耗无线技术研究主要是对能源互联网的物理层微功率无线传感网组网技术进行论述，侧重解决能源互联网的最后一公里的网络建设，文章介绍了微功率无线传感网的Mesh组网方式、星型组网方式、集群型无线混合组网方式，其中重点介绍了集群型无线混合组网方案的设计与实现，针对微功率无线传感网感知末端要求低功耗的应用场景，集群型无线混合组网方案能够有效的解决通用无线传感网要求通信效率高、距离远、功耗低等多种优势难以兼备的难题。

关键词： 虚拟化   操作系统   服务器   龙芯   自主化   本土企业   云化  

摘要： 我将从服务器芯片、操作系统、虚拟化等方面介绍我国企业IT云化现状。在服务器芯片方面,大部分国内厂商依然以X86架构为主,少部分企业已经开始应用ARM架构,这两种架构生态相对完善。应用X86架构的本土企业有中科海光、兆芯等;应用ARN架构的本土企业有华为、飞腾等。虽然龙芯中科和申威科技的自主化程度相对较高,但从整体来看,我们还存在很多问题——除软件不成熟外,在生态方面也有不足之处。

关键词： 热电偶传感器   无线传感器节点   低功耗   WSNs   休眠策略   星型拓扑   GD32E230   Si24R1  

摘要： 针对飞行器内部线缆复杂度高、布线困难的问题,提出采用无线通信模式来提高传感器部署的灵活性,减少线缆运输和安装成本;为了最大程度地延长无线传感器节点的使用寿命,对热电偶无线传感器进行了节点低功耗优化设计;硬件方面,基于DPM机制设计了能量分块管理模型,核心处理器采用国产低功耗芯片GD32E230C8T6;软件方面,提出了一种基于星型拓扑结构无线传感器网络的低功耗策略,并基于此策略给出节点剩余能量数学表达式;实验结果表明,此节点处于停机储运状态下的电流低于1μA,待机模式下的电流低于23 mA,证实了所设计的热电偶无线传感器具有低功耗、稳定的特点,能有效延长节点寿命。

关键词： 电路设计   物联网   SoC   超低功耗   电源门控   时钟门控   功耗管理模块  

摘要： 阐述在PULPino SoC平台上进行超低功耗芯片的设计,采用电源门控、时钟门控、功耗管理模块的低功耗设计技术,在各个设计层次上进行功耗优化,从而实现超低功耗的SoC芯片。

关键词： 软件开发环境   精简指令集   RISC   编译器   产业论坛   英特尔   开源   高性能应用  

摘要： 2022年11月30日,第二届滴水湖中国RISC-V产业论坛(下称“滴水湖论坛”)在上海博雅酒店召开,论坛集中推介了11款国产RISC-V芯片,并在产业论坛的压轴环节-圆桌论坛讨论了RISC-V走向高性能应用领域的进阶之路。RISC-V是一种基于精简指令集(RISC)的开源指令集架构,2010年在美国加州大学伯克利分校诞生,该指令集拥有完全开源的编译器、开发工具以及软件开发环境,任何团体或公司均可免费用其进行硬件或软件的开发设计。与授权费昂贵的Arm架构和英特尔的x86架构相比,RISC-V具有模块化、指令数目少、开源、免费等种种优势。

关键词： 线路   三维线路场景模型   多线程并行   视点预测   模型分页调度   模型动态更新  

摘要： 真实精细的大规模线路三维场景的构建与动态更新是实现铁、公路三维设计和数字孪生的基础。然而,精细真实的线路模型必然导致建模耗时骤增,大幅占用计算机内存。虽然有学者基于细节层次技术对大规模的线路精细模型进行简化和分层,但是大多采用串行方式构建线路分层模型,建模效率低;此外,现有研究以块状分布模型为主要研究对象,将模型划分为规则矩形块后进行分页调度,这种方法并不适用于呈条带状分布的线路三维模型;而且现有线路结构物模型更新效率有待提高。对此,本文提出了适用于条带状分布的线路三维模型的分页分层方法,并基于多线程技术,并行快速构建多层级线路结构物三维模型;实现了线路结构物分页分层模型的视相关动态调度;构建了基于页码的线路最小影响域,研究了最小影响域内线路分页分层模型的多线程并行实时更新方法,推动了大规模线路三维模型快速构建、实时交互和动态更新技术的发展。主要研究内容如下:(1)针对线路三维模型呈条带状分布的特点,本文提出了“里程-结构物”线路模型分页方法,参考美国建筑师协会对LOD的标准基定义对线路结构物模型进行细节层级划分。并以此为基础,采用多线程技术,设计多个独立线程,同时并行构建不同细节层级的线路结构物三维模型,提高了线路结构物模型建模计算的效率。(2)基于埃尔米特视点轨迹预测,提出了线路分页分层模型页码范围和细节层级的自动计算方法,据此进行地形模型的视相关快速动态裁剪与修补,同时根据所预测的下一帧视点到目标模型的距离动态修改线路模型分页数据库最大页数,最后将拟加载的线路分页分层模型数据加入到场景的渲染队列中进行预编译,避免不必要的内存资源占用,提高了线路三维模型实时渲染的流畅度。(3)针对所构建线路三维模型分页组织的特点,提出了基于页码的线路最小影响域确定原则,采用多线程技术,在多个线程中并行动态更新线路最小影响域内各个细节层级的线路结构物分页模型;并在更新过程中,建立了多个线程动态启动机制和分页模型数据地址动态修改方法,保证在避免线程冲突和模型跳突的同时,大大缩减了模型动态更新用时。(4)运用上述理论和方法,基于Osg Earth、Open Scene Graph,利用C++编程语言开发了道路线路三维可视化设计平台。以湖南省境内的某条规划设计里程约为65km的高速公路为测试用例。构建线路结构物分页分层模型时平均耗时4s;在进行线路方案修改时,线路结构物三维模型的平均更新速度约为13km/s;浏览过程中,场景和模型的实时渲染平均帧速率为59.83fps。经过实验测试,本平台可应用于工程实际线路设计,积极推动道路三维可视化设计的发展。图63幅,表10个,参考文献60篇

关键词： 可见光动态视觉传感器   红外动态视觉传感器   低功耗   伪电阻开关电路   尖峰扫描仲裁器   地址-事件表示  

摘要： 生物视觉系统所具有的感知、学习和适应的能力,为现代仿生学科工程的研究和实现提供了最现实的参考范式。其在认知理解过程中表现出异步独立工作、大规模并行、事件驱动、超稀疏表示和高速高效等特点。受此视觉机制的启发,动态视觉传感器通过对视网膜杆状细胞、视神经和视觉中枢三层结构的模拟还原,模拟人眼视觉系统高时空分辨率的感知能力。动态视觉传感器与传统CMOS图像传感器相比,具有大动态范围、低功耗、低数据量和快速响应等优点。但是,在一些特殊应用场景下,例如黑夜、雨雾天气等,本就缺乏细节成像信息的动态视觉传感器性能将大打折扣。而红外成像,则具有全天候工作、灵敏度高、抗干扰能力强等优势,能够弥补动态视觉传感器这一不足。 基于此,本文设计了一款红外动态视觉传感器。红外动态视觉传感器由像素电路阵列、线或电路、二叉树仲裁电路、基于地址-事件表示的尖峰扫描仲裁电路、编码电路、电源电路、低功耗控制电路和红外焦平面阵列组成。红外焦平面阵列接收光强产生光电流,由像素电路阵列进行电流-电压转换、放大和比较,最后通过线或电路、仲裁电路和编码电路实现数据有序读出。本文首先对课题组先前的研究成果可见光动态视觉传感器进行了测试板设计和芯片测试验证,发现泄漏电流噪声、读出速度和工作温度对可见光动态视觉传感器成像质量具有较大影响;然后根据红外成像特性和可见光动态视觉传感器存在的问题提出红外动态视觉传感器设计方案。本文设计的红外动态视觉传感器芯片具有如下几个特点:(1)具有自适应低功耗控制模式,有效降低像素电路功耗;(2)采用基于伪电阻开关电路的开关电容放大器,消除泄露电流造成的假事件;(3)采用基于地址-事件表示的尖峰扫描仲裁器,提高芯片的数据吞吐量;(4)优化像素电路设计,使其最小检测电流低至10f A,满足像素电路光电流-电压转换的需要。 本文采用0.18μm CMOS图像传感器工艺对红外动态视觉传感器芯片的子模块电路及整体电路进行了仿真验证,并设计了芯片版图。仿真结果表明,本芯片的动态范围为120d B,数据吞吐量为50Meps,具有低功耗工作模式,单个像素平均静态功耗为1.47μW。

关键词： 网络编码   水声网络   边缘存储   状态转移   可靠传输  

摘要： 由于复杂多变的水下环境,水声通信网络的传输效率一直受限于声波的长传播时延和十分有限的节点能量。自2000年,网络编码的提出创造性地将编码和路由有机结合,指出网络信息流可以被处理/压缩,从而可进一步提升网络吞吐量。网络编码技术应用于水下通信后,与水声网络天然的广播特点相结合,不仅提高了水声网络总吞吐量,并且在提高传输可靠性、减少时延等方面也有着显著的优势,改善了水声通信网络的传输效率,提高了网络节点的能量利用率。本文在分析了水下多路径网络编码的传输模型后,针对目标节点接收线性独立分组不足,解码失败造成的能量、时延浪费问题,提出了利用边缘节点的存储资源换取解码概率提升的方案。同时针对边缘节点传输更多数据,能量消耗更快的情况,提出了一种基于汇聚节点反馈,使节点能够根据信道丢包率进行自适应状态转换的方案,在保证传输效率的同时,尽可能地降低边缘节点群的能量消耗,延长网络生命周期。文章在理论与实验两方面均证明了所提方案的有效性。为了进一步提升水声多跳网络的传输可靠性,本文分析研究了多种基于网络编码的可靠性传输方案,在此基础上提出了一种基于网络编码的、结合备用节点重传,并动态调整编码冗余度的可靠传输方案。每一跳中继节点均要在解码成功后再向下一跳转发,如果未达到解码条件,优先选择从与当前节点距离更近的备用节点处重传,以此降低传播时延;如果节点通信范围内没有备用节点或者备用节点重传后仍然无法解码,原发送节点就会根据反馈信号内容,动态调整编码的冗余度来适应信道丢包率变化,减少重传,从而降低时延;当信道状况良好时,发送节点又动态降低编码冗余度,来减少额外的能量消耗。多种传输方案的仿真实验结果对比表明,本文所提出的备用节点混合重传方案在时延与能耗方面均具有良好的效果。

关键词： 图像传感器   读出电路   时钟锁定   小计数区间   单斜坡模数转换器  

摘要： 近年来图像传感器由于具有重量轻、体积小、集成度高以及分辨率高等优势，在各行各业中得到了广泛的应用。图像传感器主要由探测器、像素阵列、行逻辑电路、偏置电路、时钟产生电路以及读出电路（readoutcircuit，ROIC）组成。在衡量图像传感器的功耗时，读出电路的功耗是至关重要的。由于传统读出电路中所采用的单斜坡模数转换器（SingleSlopeAnalogtoDigitalConverter，SSADC）功耗较高，因此会导致读出电路具有较大的功耗，直接影响芯片最终的成像质量与使用寿命。如何降低图像传感器读出电路的功耗，成为降低图像传感器功耗的关键。　　本文提出基于时钟锁定的低功耗图像传感器读出电路的设计方案。首先，针对传统读出电路中SSADC功耗较高的问题，提出了一种基于时钟锁定方式的可缩短计数区间的ADC逻辑结构。该ADC逻辑结构将计数区间划分为多段小区间，根据二分法，对信号值大小进行预判，进而确定翻转点所在的小区间，计数器从小区间起始点开始，计数持续至比较器翻转点处。该结构使得有效计数区间大幅缩短，可减少计数脉冲个数，降低动态功耗。　　其次，在划分小区间时，采用时钟信号来控制小区间的分布，而不是通过对电压的等分来形成多段小区间。由此可以通过控制时钟相位来确定小区间分布，相比于SAR-RampADC以及两步式SSADC，有效避免了由于信号切换以及失调电压引起的量化误差，从而实现了更加精准的量化。　　再次，基于Simulink模型，对所提出的基于时钟锁定的低功耗读出电路进行功能性验证。仿真结果表明，本文提出的计数区间时钟锁定的方式可以有效地降低由于计数脉冲数目增加所引起的动态功耗。　　最后，基于Cadence平台以及0.18μm标准CMOS图像传感器工艺完成了基于时钟锁定的低功耗读出电路的设计，通过与传统单斜坡ADC的平均功耗比较，验证了基于时钟锁定方式的ADC逻辑结构的有效性。该结构在数字域的最大平均功耗为传统单斜坡ADC动态功耗的35%，且仍具备优化余量。