摘要： 0背景随着科技的飞速发展，可穿戴设备已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。从智能手表到智能手环，再到智能眼镜，这些设备不仅丰富了我们的生活方式，还为我们提供了便捷的健康监测和数据追踪功能。然而，作为便携式设备，可穿戴设备面临着电池续航能力的严峻挑战。如何在保证设备性能的同时，延长电池使用寿命，成为可穿戴设备设计的一大难题。低功耗SoC(System on Chip)设计的出现，为可穿戴设备的发展带来了新的机遇。通过高度集成和优化的设计，低功耗SoC能够显著降低设备的功耗，从而延长电池使用时间，提升用户体验。此外，低功耗SoC还具有体积小、重量轻等优点，非常适合可穿戴设备的形态需求。本文旨在探讨低功耗SoC设计在可穿戴设备中的创新实践。我们将从系统级、体系结构级以及寄存器传输级与逻辑/门级三个层面，深入剖析低功耗SoC设计的关键技术。同时，我们还将分析典型低功耗SoC产品在可穿戴设备中的应用，并总结其创新点。

关键词： VLAST   反符合探测器   数据采集系统   USB3.0   多线程   FPGA  

摘要： 反符合探测器（anti coincidence detector, ACD）是甚大面积伽马射线空间望远镜（very large area gamma-ray space telescope, VLAST）的一部分，为充分测试探测器的功能和性能，并兼容未来多版本探测器的升级与评估，需要设计具有一定灵活性的数据采集系统。本文针对ACD的需求设计并实现了基于USB 3.0规范的数据采集系统，包括USB相关的硬件设计、FPGA逻辑设计和上位机软件设计。软件系统作为该设计的核心，使用Python 3.11实现，应用多线程技术灵活配置系统中接入的USB设备数量并进行设备控制和数据传输。该系统已应用在反符合探测器原理样机中，并在欧洲核子研究中心（European organization for nuclear research, CERN）进行了束流实验。实验结果表明，该数据采集系统在长时间实验下工作正常，运行稳定，符合探测器测试需求。

关键词： 单通道语音降噪   非平稳噪声   语音活动检测   先验信噪比   帧-频动态平滑因子  

摘要： 综采工作面语音对讲系统面临严重的非平稳噪声干扰。在功耗限制条件下，实现对讲系统的超低信噪比语音去噪，是确保工作面语音信息正确传输的核心技术之一。基于IMCRA算法，提出一种面向综采工作面语音特点的非平稳噪声去除方法MIMCRA。其中，针对先验信噪比估计延迟导致的非平稳噪声估计不准的问题，引入改进两步噪声去除方法。即利用前一帧的先验信噪比和当前帧的纯净语音来滚动估计当前帧的先验信噪比和下一帧的纯净语音，实现了先验信噪比实时估计。针对固定平滑因子对含噪功率谱进行平滑处理容易引起噪声过估计，从而导致语音信息难以提取的问题，引入帧-频动态平滑因子调节机制。以平滑功率谱密度和噪声功率谱密度的最小均方差为依据，对含噪语音的功率谱实现动态平滑处理。针对信噪比过低，噪声去除不彻底的问题，提出一种面向弱语音分量保护的噪声存在概率检测机制。根据2k～4kHz频率范围内，噪声与弱语音能量分布的统计特性差别，对去噪后的信号再进行噪声检测，并消除存在的残余噪声。对比实验结果表明：当输入语音信噪比在[-5，10]dB范围时，本文算法与IMCRA算法相比，分段信噪比提高约3dB，分段误差降低约0.3，对数谱距离降低约0.2。特别当语音信噪比为-5dB时，本文算法仍然能将分段信噪比提高到-2.7995dB，表明算法对超低信噪比含噪语音有较强的去噪能力。本文算法在郑煤机最新研发的综采工作面对讲系统中实现了低功耗部署，芯片功耗约16.5mW～66mW；处理32ms帧长的语音帧耗时约16ms，达到实时性要求。

关键词： 有源电感   独立调谐   低功耗   低噪声  

摘要： 对传统电流复用结构有源电感进行改进，提出了一款具有低功耗、低噪声和电感值相对于Q值可独立调节的有源电感(LPLN-AI)。它主要由带有电压调谐端的增益增强型共源（CS）-共栅（CG）组合晶体管负跨导器(NT)、CS正跨导器（PT）、噪声抑制支路以及有源反馈放大器构成。其中，NT和PT以电流复用方式连接，既可实现电感特性、降低功耗，又可提高Q值；进一步地，在CG PT的栅端引入的噪声抑制支路减小了噪声；再者，有源反馈放大器嵌入到PT与NT之间的反馈路径中，进一步提高了Q值并补偿因电感值的调谐导致的Q值的变化。该LPLN-AI的上述电路拓扑结构，使得它不但在同一频率下电感值可以相对Q值独立调节，而且在不同工作频率下各个Q峰值可以保持基本不变，同时也具有较低的功耗与噪声。基于0.18 μm CMOS工艺进行验证，结果表明：在2.75 GHz下，电感值可在258 nH到469 nH范围内进行调谐，调谐率为83.7%，而Q值仅变化1.4%；在2.1 GHz、2.5 GHz和3.2 GHz的不同频率下，Q峰值分别高达327、329和328，而变化率仅为0.3%；在1 GHz和2.75 GHz下，噪声分别为2.99 nV/√Hz和1.74 nV/√Hz;直流功耗为0.96 mW。

关键词： 低功耗   物联网   云平台   抽水蓄能   施工期   安全监测  

摘要： 抽水蓄能电站大坝施工期间需要及时准确掌握施工环境中位移、倾斜、应力、应变、渗压渗流等物理量的变化，然而施工期监测过程中有供电、通讯不稳定、测点数目不固定等问题，并且施工期内可能出现的电缆损坏、设备损坏等异常情况。通过研究物联网、短距离无线通讯、云平台、低功耗管理、故障检测等技术手段实现全套的大坝施工期水工安全监测系统，监测系统由混合式采集模块、Lora通讯网关、云平台组成，可以有效解决大坝施工期监测遇到的问题，适合在大坝施工期自动化监测中实际应用。

关键词： 时空叙事   场景   建构   多线程   《流浪地球2》  

摘要： 电影《流浪地球2》作为2023年上映的中国科幻电影,延续了《流浪地球》的故事背景,讲述了人类为应对太阳即将毁灭的危机,决定将地球迁移至半人马座α的计划。本文通过分析电影中场景设置的空间叙事策略和多线程的时间叙事策略,探讨其在构建宏大叙事框架、塑造人物形象中的作用,以期为未来中国科幻电影的发展提供有借鉴价值的思考。

关键词： 嵌入式软件信息   扩展语义接口自动机模型   最小二乘支持向量机   时序异常检测   长短期记忆网络  

摘要： 针对低功耗嵌入式软件信息时序突发异常问题,提出一种时序突发异常检测方法。建立扩展语义接口自动机模型,对低功耗嵌入式软件信息展开分析,学习构件之间的交互与通信行为;通过最小二乘支持向量机方法,检测软件信息时序中存在的离群点,提高异常检测精度;建立长短期记忆(LSTM)网络模型,根据设定的阈值实现低功耗嵌入式软件信息时序突发异常检测。实验结果表明,所提方法可有效检测软件信息时序的状态和迁移变化情况,同时在检测精度和效率方面表现出良好的性能。

关键词： 传感器   无线供电   低功耗  

摘要： 近年来,道路塌陷和桥梁坍塌时有发生,预测桥梁健康度成为越来越迫切的需求。本文根据目前技术发展现状,从理论上对预埋式传感器的供电、结果读取及整套系统的运行操作过程进行了分析,提出了可行的路桥健康监测方案,并探讨了与其他监测技术的叠加应用,以期为设备研发、生产单位及道路运营养护单位提供参考。

关键词： 二次雷达   信号相参增强转发   周期开关   小型化   低功耗  

摘要： 利用二次雷达原理设计了一种搭载于被测导弹、火箭弹的增程测量设备。提出了信号相参增强转发和周期开关2种措施,并进行仿真和试验。结果表明,可在不对雷达做任何改动的前提下,保证对目标全程的测速和测距性能,实现全弹道稳定跟踪。设备小型化和低功耗,满足弹载平台安装和使用要求。

关键词： RC振荡器   低功耗   温度补偿   电流修调  

摘要： 为了降低温度对MCU时钟频率的影响以及减小MCU的功耗,基于0.18μm标准CMOS工艺,设计了一种低功耗RC振荡器。该振荡器采用PTAT(Proportional To Absolute Temperature)电流和CTAT(Complementary To Absolute Temperature)电流相加给电容充电,对振荡器的频率进行温度补偿,降低温度对输出振荡频率的影响;采用低功耗亚阈值运算放大器代替传统比较器,极大降低了振荡器的功耗;设计电流修调电路,提高了振荡器输出频率的精度。该振荡器的供电电压为1.8 V,工艺角为TT时,输出振荡频率为231 kHz,静态工作电流为9.6μA;在温度变化为-25~125℃时,频率变化范围在1%以内,温度系数为5.9×10^(-5)℃^(-1),最大工作电流仅为12μA;在电源电压变化0.1 V时,频率变化范围在1.8 kHz以内。