关键词： 多模式无线通信技术   低功耗应急通信设备   通信可靠性  

摘要： 纵观近年频繁出现的自然灾害和紧急事件,小型化、低耗能的应急通讯设备逐渐显露其重要地位。本文专门关注多模式无线通讯技术在该设备中的应用。其主要目标是利用集成各种无线通讯方式,在变化复杂的应急环境中保持稳定通讯连接。通过实验和模拟分析相结合的方法,设计并测试出一款融合低耗能蓝牙、Wi-Fi和长距离通讯(LoRa)的多模式通讯模块。利用多模式设计,在复杂环境下提高了设备的通讯可靠性,尤其在城市崩溃和偏远山区场景,系统能依据信号质量和耗能需求,自我调整切换模式。同时,在考虑了通信频段, 功耗和体积因素后,提出了一种功率管理策略,有效延长了设备的作业时间与使用寿命。研究结果表明,该多模式无线通信技术在应急通信领域具备明显的优势,为提高应急响应速度与效率提供了切实可行的技术支持。

关键词： WIA-PA监控网络   数据分片   低功耗管理  

摘要： 针对油田WIA-PA监控网络中的数据传输和能量管理问题,提出了一种集成数据分片与低功耗管理的创新设计。通过采用自适应分片算法和动态功耗管理策略,研究实现了在复杂油田环境中高效、可靠的数据传输与能量优化。仿真测试结果显示,系统在高负载条件下的平均传输延迟保持在52m以内,数据包投递成功率超过98%,且节点能耗较传统方案降低了30%。研究成果表明,该设计能够显著提升油田监控网络的稳定性、可靠性和能效,为油田无线网络的优化提供了有效方案。

关键词： 油水两相流   流量   超声换能器   充电时间测量单元   低功耗   回波   时差法  

摘要： 基于超声波时差测量流量的方法具有非接触、易安装、不改变流体的运动状态等优点,被广泛应用于油田井下流体流速测量分析领域,能够实时测量流体流速,准确分析管道中流体流量的变化。针对传统的超声波流量计功耗高、电路复杂的缺点,根据超声波时差法测量流量的原理,结合井下高温测量环境,以及未来测井仪器低功耗、小型化的需求,以dsPIC33EV为主控芯片,设计了一种低功耗、小型化的井下超声波流量测量系统。该系统利用dsPIC33EV的充电时间测量单元CTMU(Charging Time Measurement Unit),实现声波传播时差与流量的高精度测量与计算。室内实验平台测试数据表明,该文设计的井下超声波流量测量系统测量相对误差为±7.2%,典型功耗为20mW,技术指标满足生产井流量监测需求。

关键词： 嵌入式系统   GD32F470VGT6   EXMC   NAND Flash   数据存储  

摘要： 针对飞行器嵌入式系统对低功耗、高效数据存储解决方案的需求,设计并实现了一种基于GD32微控制器的存储系统,以解决传统基于FPGA的存储系统在高成本、高功耗和技术依赖方面的局限性。本研究采用GD32F470VGT6作为主控单元,结合EXMC接口连接外部存储器NAND Flash,利用USBHS进行数据通信。描述了NAND Flash坏块管理和存储逻辑以及低功耗模式管理。测试结果表明,在执行存储操作时,存储器功耗约为70 mA,平均存储速率达到10.6 MB/s,并且传输数据准确无误。

关键词： 片上变压器   数字隔离器   编解码   脉冲调制   高速率   低延时   高可靠性   低功耗  

摘要： 文中利用层叠式微型片上变压器的隔离传输方式设计了一种应用于隔离驱动电路的数字隔离器编解码方案。针对现有隔离器主流编解码方案中射频调制功耗过高和脉冲调制速率限制及可靠性问题,文中采用单双脉冲编解码技术降低功耗并优化编解码方式。相较于传统单双脉冲解码方式,将解码电路中采样脉冲信号改为边沿触发信号可提高可靠性,信号传输速率提升近两倍,降低了延时时间,并可结合刷新计时电路和看门狗电路实现数字隔离器的可靠传输。实验结果表明,在新设计下,数字信号可实现DC~90 Mbit·s^(-1)的隔离传输,编解码整体静态功耗为0.574 mA,动态功耗为0.257 mA·(Mbit·s^(-1))^(-1),延时时间小于18 ns,脉宽失真小于2 ns。

关键词： 雏鹅舍   无线多点   LoRa   低功耗   远程监测  

摘要： 为了降低雏鹅舍环境监测成本,解决监测设备布线、传输距离受限、功耗大难题,全天候、全方位掌握雏鹅舍温湿度、NH_(3)浓度变化特征,试验采用LoRa星型拓扑结构进行无线分布式组网,以“一主多从”的形式部署,传感器以STC8G型号单片机为核心,搭载温湿度、NH_(3)传感器模块及充电模块;数据经由传感器-传感器采集端-汇聚端传输至云平台服务器。结果表明:雏鹅舍温湿度空间分布不均匀,24 h内2个雏鹅舍温度分别为25.4~31.0℃、25.2~30.2℃,相对湿度分别为70.1%~88.3%、70.8%~94.0%;NH_(3)最高浓度分别为1.08 mg/m^(3)、1.02 mg/m^(3),均低于国家标准(10 mg/m^(3))。雏鹅舍环境无线多点远程监测系统精准度高,NH_(3)传感器平均相对误差为1.85%,温度、湿度平均绝对误差分别为0.28℃、0.54%。系统实现了无线多点环境监测,通过Web端、手机端远程监测,可实现长时监测、调控及预警;温湿度传感器平均丢包率为1.63%,NH_(3)传感器平均丢包率为4.83%,可低功耗持续运行725 h。在黑龙江省某养殖场3个雏鹅舍进行了系统测试,结果表明系统控制鹅舍环境指标并可快速完成时空分布特性分析。说明该系统可应于雏鹅舍智能化管理。

关键词： 度量   可信根   信任链   龙芯处理器  

摘要： 传统的可信计算平台大多采用PCIE密码卡或贴片式密码模块提供可信服务,无法解决控制电路暴漏等诸多问题,随着国产处理器技术的成熟,龙芯中科将密码模块以IP核形式置入处理器内部,形成了一系列安全处理器。基于龙芯处理器的内置硬件模块研发与之配套的可信软件实现可信根与信任链,能够提升国产平台的安全水平,实现芯片级可信安全能力。同时我国的可信标准正在对标TPM2.0逐步更新,具有增强授权、灵活策略等特点。本文遵循新版可信密码模块标准基于龙芯处理器内置硬件密码模块提出了一种可信根与信任链的软件设计,利用处理器的内部硬件设计实现可信计算,降低成本的同时又增强了可信管理的灵活性,并在LS3A4000计算平台上实现验证,结果表明该设计在增强计算平台安全能力的同时具有良好的实用性,适用于通用的龙芯平台,且具备较高的密码运算性能,满足计算平台的多并发应用需求。

关键词： 低功耗   移近量   LoRa   无线传感  

摘要： 针对煤矿巷道等恶劣环境下顶底板移近量监测难题,采用激光相位测距技术,设计了一种低功耗无线激光移近量传感器。通过实验研究,该传感器实现了高精度测量,误差控制在3 mm以内,有效提升了测量准确性。同时,传感器在低功耗模式下整机功耗降至5 mW以内,显著延长了使用寿命。采用LoRa无线传输技术和WaveMesh网络,实现远距离自组网,方便安装使用。实验结果表明,该传感器具有高精度测量、低能耗工作和无线自组网通信等优势,可广泛适用于矿山巷道顶底板移近量监测中。

关键词： 神经信号采集IC   低功耗   小面积   低噪声放大器   带通滤波器   比较器  

摘要： 随着神经科学的发展,降低单位通道所消耗的功耗和硅面积成为设计多通道植入式神经接口电路的关键。提出了一种在通道内使用低功耗比较器将模拟信号转化为带有神经动作电位(AP)特征的数字信号的方式来降低单位通道的功耗和面积,所提出的原型电路包括低噪声放大器、带通滤波器和比较器,在中芯国际(SMIC)0.18μm CMOS标准工艺下设计和制造,核心电路面积为0.039 mm^(2)。在实验室测试环境中,电路的中频增益为63.2 dB,在0.3~10 kHz带宽范围内的总等效输入噪声为6.1μVrms,噪声效率因子(NEF)为2.2,该电路能够识别18μVPP的信号,在1.8 V电源电压下的功耗仅为1.66μW。