关键词： 目标跟踪   云台控制   卡尔曼滤波   自动对焦   多线程  

摘要： 针对飞行速度快,空间跨度大,观察视角变化大的飞机起降过程,提出了一种基于视觉的远距飞机目标跟踪方法。该方法在没有雷达、对焦传感器等硬件的情况下,仅需要对摄像机的采集画面进行图像分析,通过对分析结果的进一步处理,实现对云台和变焦镜头的实时控制,使得飞机目标在起降过程中始终保持在摄像机的图像中心,同时大大降低了成本。为此,首先对相机成像规律、变焦镜头变焦规律进行建模。然后,采用YOLOv4目标检测算法对飞机进行目标检测,并对目标进行图像分析,得到目标在相机中的几何规律和位置关系。在此基础上,采用图像清晰度评价方法对变焦镜头进行自动变焦、自动对焦控制,并基于卡尔曼滤波器对云台的跟踪控制进行了优化。理论分析与实验结果表明,在没有雷达、对焦传感器等硬件的情况下,基于视觉的远距飞机目标跟踪方法可以使飞机目标始终保持在图像中心。

关键词： 共源共栅间接补偿   密勒补偿   运算放大器   高增益   大带宽  

摘要： 大学生创新创业训练计划项目深入研究分析了传统两级互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)运算放大电路,并提出了一种基于共源共栅间接补偿结构的CMOS高性能运算放大器。该放大器能够克服因传统密勒补偿电容过大而导致带宽过低的难题。项目计划采用中芯国际180 nm 1.8 V CMOS工艺和华大九天的电子设计自动化(Electronic Design Automation,EDA)软件进行设计。最终结果显示:在TT工艺角和25℃情况下功耗1.64 mW,单位增益带宽为377.71 MHz,相位裕度为82.87°,开环增益82.35 dB,等效输入噪声172.02 nV/√Hz@1kHz。

关键词： 边缘智能   任务时效性   任务调度   能耗   多核系统   CBTP策略  

摘要： 在嵌入式实时系统中,边缘智能技术显著提升了计算性能.然而,确保任务时效性、提高效率、降低能耗和系统阻塞仍然是关键研究领域.本研究专注于同质多核系统的任务调度问题,提出了一种名为“基于相关性的任务分区节能调度策略”(CBTP)的节能调度策略.CBTP通过深度分析任务之间的依赖关系,为它们分配最优处理器,减少资源争用和阻塞.为了实现高效的并发访问,采用了多处理器堆栈资源协议(MSRP)和高性能的分区最早截止优先调度算法(P-EDF).同时,CBTP引入了双速节能机制,结合动态电压和频率调整(DVFS)来灵活调整任务的执行速度.实验结果表明,CBTP策略明显优于传统方法,显著降低了系统阻塞和能耗,验证了其在同质多核系统中的卓越性和有效性.这项研究提供了一种新的视角,旨在边缘计算环境下来提升实时系统的调度性能,同时提高调度的能源效率.

关键词： RPI处理器   检定仪   心率信号   导联选择   衰减电路  

摘要： 探究基于RPI微处理器的便携式低功耗心电图机计量检定仪系统的设计要点,并对其基本功能和检定性能进行测试。该检定仪的硬件部分以RPI处理器为核心,通过USB口、GPIO口等与D/A转换器、信号调节模块、信号叠加模块等进行通信,将处理后的信号送入被检设备中;软件部分包含被检设备选择界面和检定项目选择界面,可获取波形、频率、幅值等数字信号,支持衰减电路、叠加电路以及输出导联的选择。从测试情况看,该检定仪系统操作界面简洁,人机交互友好,在不同条件下输出心率信号的精度均满足国家计量规程中的精度要求。

关键词： 图像传感器   可编程增益放大器   低功耗   开关电容  

摘要： 为了降低超大面阵CMOS图像传感器芯片的平均功耗,基于开关电容放大器的工作机理,提出了一种针对图像传感器前端信号采集与放大模块功耗降低的方法。研究图像传感器光电信号的建立特征,分析信号稳定与偏置电流之间的动态关系,提出以信号高效建立为目标的动态低功耗偏置方法。针对功耗与速度的矛盾问题,提出采用跟随数模转换器(Digital-to-analog converter, DAC)的预置电压改进方法,在降低功耗的同时,提升了速度和精度。该方法已成功应用于一款3.3 V 55 nm CMOS工艺的2 048×2 048阵列规模CMOS图像传感器,完成了具体电路设计与后端物理实现。考虑寄生参数的后仿真验证结果表明,输出电压建立精度为12 bit,输出最大摆幅可到1.6 V,在500帧/秒的高速应用下,单列功耗仅有15.2μW,同时可实现1~4倍的可编程增益,与传统固定偏置方法比较,功耗降低了40%,为高速低功耗的高端超大面阵CMOS图像传感器的设计提供了理论基础。

关键词： 低调制深度   低功率   自适应抗噪   超高频射频识别技术  

摘要： 超高频射频识别技术(radio frequency identification,简称RFID)是目前RFID发展的主流,但是传统的RFID幅度调制(amplitude shift keying,简称ASK)解调器在应对低调制深度的射频输入信号时难以实现精准解调.针对这种情况,该文基于GJB7377.1B标准系统的超高频RFID ASK解调器,设计了一个由包络检测、低通滤波、放大器和比较器组成的低功耗、自适应抗噪ASK解调器.与传统的RFID ASK解调器相比,使用了迟滞放大器来实现低调制深度下的精准解调,使用了偏置电路来降低功耗,并使用了迟滞单元来抗噪.经过测试和验证,该RFID ASK解调器可以在2.31%的最小调制深度下解调信号,其功耗仅为421.63 nW,且在射频信号(radio frequency,简称RF)加入噪声的情况下也能实现精准解调.

关键词： 行人定位   低功耗   LSTM   场景分类   Sage-Husa算法  

摘要： 针对基于GNSS/INS的足绑式行人定位系统,提出一种基于场景分类的低功耗定位方案,以解决室外复杂环境下的行人定位精度差与系统功耗高的问题。该方案采集GNSS和温湿度传感器信息,使用长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)对典型的几种室外场景进行分类并针对不同场景调整微控制单元的时钟频率。此外,该方案提出一种基于改进的Sage-Husa方法来减小GNSS异常值对定位结果的影响。实验结果表明本文方案的场景分类准确率达到了97.64%,系统功耗仅有193.074 mW,相比传统的零速更新(Zero Velocity Update,ZUPT)、GNSS、GNSS/INS组合与Sage-Husa方法,本文方案均方根定位误差降低了83.15%、42.88%、21.91%和11.49%。因此,本文方案能够在系统低功耗条件下改善室外行人的定位精度。

关键词： Sigma-Delta调制器   斩波稳定技术   多位量化   低功耗   高精度  

摘要： 为了解决模数转换器高精度、低功耗的问题,采用斩波稳定技术消除运放失调与电路噪声,使用多位量化架构技术优化电路性能,结合逐次逼近模数转换器(SAR ADC)功耗低、速度快的特点与Σ-Δ模数转换器(Sigma-Delta ADC)高精度的优势,提出了一种SAR Sigma-Delta混合型调制器.该调制器电路采用smic 180 nm CMOS工艺进行实现,在1.8V输入条件下,信号带宽为1 kHz,采样率为0.512MHz,输出信号的最大信噪比(SNR)达到115.05 dB,无杂散动态范围(SFDR)达到120.09 dB,有效位数为18.8 bits,面积仅为0.81mm^(2),功耗低至1.09mW.

关键词： 无动力设备   RTK   低功耗  

摘要： 为拓宽RTK高精度定位技术的应用范围,解决无动力设备管理等问题,本文研究并设计了一套低功耗高精度定位系统,该系统可以实现RTK厘米级定位,整机选用低功耗的定位模块、4G模块和MCU,并使用一种自动休眠机制以延长续航时间,在有限的体积和电池容量下实现了长达20天的持续工作。设计的配套上位机可以查看装置的实时位置信息。系统完全独立运行,可以灵活应用在各种设备上,实现对车辆、无人机、无动力设备或人员的持续定位。

关键词： 远距离无线电(LoRa)   分布式光伏电站   低功耗通信网络  

摘要： 随着分布式光伏电站的规模不断扩大,低功耗、高效的通信网络架构成为主要需求。远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)技术为分布式光伏电站的通信提供了理想解决方案。文章提出一种基于LoRa技术的分布式光伏电站低功耗通信网络架构,从整体架构设计、LoRa网络的组网方式、通信协议数据帧结构、无线自组网按需距离向量(Ad-hoc On-demand Distance Vector,AODV)路由算法及混合加密机制等方面进行详细阐述。通过实验测试,验证了该架构在提高数据传输效率、降低功耗及扩展信号覆盖范围方面的显著优势。