关键词： 红外图像处理   SoC芯片   非制冷红外探测系统   低功耗  

摘要： 非制冷红外成像技术具有非常广泛的应用前景。但是,目前非制冷红外成像芯片存在非均匀校正、图像细节增强和条纹噪声等亟待解决的问题。论文提出并设计一种面向非制冷红外成像的图像处理专用SoC芯片,芯片集成了一个CPU、两个DSP处理器和一个红外图像处理专用加速器,单芯片可实现非制冷低功耗红外图像的非均匀校正、图像滤波、直方图均衡、数字图像细节增强、条纹消除和目标检测跟踪等实时图像处理。同时,研究开发了面向芯片应用的非制冷低功耗红外图像处理算法。采用65-nm CMOS工艺实现了非制冷红外图像专用处理SoC芯片,实现了基于非制冷红外成像芯片和图像处理SoC芯片的小型低功耗非制冷红外成像系统。测试结果表明成像系统可以实现清晰的非制冷红外成像、目标检测及目标跟踪等功能,系统功耗小于2 W,体积相比传统的系统减小了50%,满足对体积、功耗、性能要求比较高的系统的应用需求,具有较高的工程应用价值和前景。

关键词： 状态监测传感器网络   低功耗通信   传感器网络节点   路由节点   周期性睡眠   数据分组  

摘要： 为了实现输电线路监测的功耗低、寿命长、绿色发展的目的,提出大规模输电线路状态监测传感器网络周期性低功耗通信技术方案。依据网络中传感器网络组网特征以及节点运行状态转换特点,设置睡眠定时器,以周期性运行方式使传感器网络通信节点在初始化、睡眠、激活状态间转换,通信节点在输电线路状态监测数据无传递需求时进入睡眠状态,节省通信功耗;传感器网络汇聚(sink)节点利用梯度创建上行路由,通过源路由的方式创建下行路由,以跳数和剩余能量为依据进行上、下行路由数据分组传递,降低节点功耗,延长通信运行时间。实验显示,大规模输电线路状态监测传感器网络应用该技术方案后,通信功耗明显降低,运行时间明显延长,且不会影响监测传感器网络的数据传输性能,延长了监测传感器网络的使用寿命。

关键词： 传感器   低功耗   轨对轨   亚阈值技术   失调电压  

摘要： 为适应传感器系统向微型化发展的趋势,设计了一种低功耗运算放大器。放大器偏置电路以共源共栅电流镜结构为基础,输出稳定偏置电流;轨对轨输入级利用亚阈值技术,保证其跨导恒定;输出级采用电流镜结构,实现AB类工作;在求和电路和输出级之间添加电容电阻串联支路,对输出晶体管控制信号进行补偿。利用0.18μm工艺库对电路进行设计,在3 V电源电压、25℃条件下进行仿真,放大器低频增益为95 dB,单位增益带宽为6.15 kHz,输入失调电压小于45μV,在-40~85℃温度区间内,失调温漂为320 nV/℃,消耗功率始终低于2.28μW。目前该芯片已成功流片,实际测量芯片消耗功率为3.15μW。结果表明,该放大器能够满足传感器系统所要求的低功耗目标。

关键词： 低功耗   高性能   栅压自举采样开关  

摘要： 提出了一种基于TSMC 40 nm/0.9 V CMOS工艺设计的适用于音频范围的低功耗高性能栅压自举采样开关电路。通过PMOS晶体管的衬底和漏极相连接代替了时钟放大模块,极大降低了电路整体的功耗。在输入端增加了一个NMOS晶体管,随着开关时钟的开启/关闭,通过抑制核心采样晶体管的体效应,可以有效提高开关线性度。鉴于音频信号的范围,选用频率为19.53 kHz、幅值为0.3 V的正弦波信号进行10 MHz采样频率的高速采样仿真,与传统结构相比,有效位数(ENOB)、信噪比(SNR)、无杂散动态范围(SFDR)和总谐波失真(THD)四项性能指标分别提升了5.5%、3.7%、13.8%和5.4%,并且功耗降低了36.8%。

关键词： 物联网   长短期记忆网络   识别   电参数测量  

摘要： 非侵入式用电器识别是实现泛在电力物联网客户侧智能感知的关键技术。针对现有非侵入式用电器识别系统计算复杂度过高,不利于产业化的问题,提出了一种基于长短期记忆网络的低成本、低功耗、高精度且可应用于嵌入式微控制器的非侵入式用电器识别算法和系统。首先,对总线上的电流进行同步采集;其次,利用所提出的多参数的检测方法判断出用电器的投切事件;再次,利用长短期记忆网络,对投切时间点前后变化的数据进行识别,得到投切事件的用电器种类;最后,结合累积和判断出当前的用电器的种类和数量。仿真和实测结果表明,只需要针对单个用电器进行少量数据的训练,即可在嵌入式微控制器系统中对组合用电器实现高达99.6%的平均识别准确度,且系统功耗小于1.5 W。这种算法可进一步应用于统计各个用电器的投切时间点、使用时长和功耗总和等工作情况,为智能电网提供精细化的用户用电信息,并为电网能源管理和优化提供重要参考。

关键词： 函数式编程   理实一体化   全过程考核   金课   龙芯  

摘要： 总结基于函数式编程的编译原理课程改革历程,针对当前编译原理实验教学与当前国产化平台联系不紧密等问题,基于函数式编程提出一种使用龙芯Loong Arch指令架构改造实验体系的构想,并基于此讨论建设编译原理理实一体化“金课”的方法。

关键词： 反熔丝FPGA   隔离电路   电荷泵   快速启动   低功耗  

摘要： 提出了一种适用于反熔丝FPGA的快速启动低功耗的片上电荷泵电路.该电路基于Dickson电荷泵结构,通过高频时钟信号来启动电荷泵,提高启动速度;电荷泵输出稳定后,通过低频时钟信号来维持电荷泵输出,降低电路功耗.通过增加零伏电路实现了高电压与低电压之间的隔离,解决了反熔丝FPGA对电荷泵不同工作模式下的输出需求.Spectre结果显示,在2.5 V的工作电压下、整体电路全负载的条件下,启动时间13.5μs,稳定输出电压5.43 V,启动电流1.06mA,工作电流184μA.启动时间比参考文献快了36.5μs,相当于3.7倍,功耗仅仅增加了35%.用0.18μm CMOS工艺流片,电路编程成功并且功能正确,结果表明了此结构的可行性和实用性.

关键词： 卷积神经网络   电网巡检   图像识别   循环展开   平衡剪枝   批处理   遗传算法   参数优化  

摘要： 针对计算机平台在图像处理过程中面临的高能耗问题,研究了电网巡检故障图像识别的低功耗神经网络加速方法.采用直接映射方式将卷积层与全连接层的计算分别映射至独立的计算核心,提出了针对图像处理过程不同阶段的优化方案,实现了不同运算层次与硬件资源之间的匹配,并通过遗传算法得到了神经网络的并行优化参数.结果表明,优化后的LetNet-5与AlexNet卷积神经网络运行能效分别为优化前的1.94倍和1.8倍,单张图片的平均处理速度约为原来的4~5倍和2~3倍.

关键词： SRAM   近似   编码   超低压  

摘要： 提出了一种面向可容错应用的低功耗SRAM架构。通过对输入数据进行预编码,提出的SRAM架构实现了以较小的精度损失降低SRAM电路功耗。设计了一种单端的8管SRAM单元。该8管单元采用读缓冲结构,提升了读稳定性。采用打破反馈环技术,提升了写能力。以该8管单元作为存储单元的近似SRAM电路能够在超低压下稳定工作。在40 nm CMOS工艺下对电路进行仿真。结果表明,该8管单元具有良好的稳定性和极低的功耗。因此,以该8管单元作为存储单元的近似SRAM电路具有非常低的功耗。在0.5 V电源电压和相同工作频率下,该近似SRAM电路的功耗比采用传统6管单元的SRAM电路功耗降低了59.86%。

关键词： 强化学习   近端策略优化   泛化优势估计   多线程  

摘要： 近端策略优化(proximal policy optimization, PPO)是从一个已知的分布附近来采样估计另一个分布,通过用新策略在老策略的附近学习来实现优化的,其中老策略作为新策略的近似分布。【目的】针对PPO算法在强化学习中学习效率及收敛性不够好的问题,提出一种改进的PPO算法。【方法】首先提出一种新损失函数来更新PPO算法中的网络参数,采用泛化优势估计(generalized dominance estimation, GAE)对优势函数进行描述;然后采用类似异步优势演员-评论家(asynchronous actor-critic, A3C)算法中的多线程策略来训练智能体;最后设计新的参数更新方式来实现对主副两种网络中的参数更新。【结果】本方法能够使智能体更快地完成学习训练,其训练过程中收敛性更好;由于多线程,其算法的训练速度会比常规的PPO算法至少快5倍。【结论】改进的PPO算法其性能更好,这为后续强化学习算法的研究提供了新思路。