关键词： X射线   CMOS   前端读出电路   CTIA   大动态范围   低噪声   低功耗   可变灵敏度  

摘要： X射线是一种不可见光,具有强穿透性,因此被广泛应用于医学成像、工业检测、安检等领域。随着应用领域不断扩大,应用环境越来越复杂,对于成像质量的要求也越来越高。本文结合实际要求,对应用于X射线图像探测器的前端读出电路进行研究和设计。本文介绍了X射线探测器前端读出电路的发展趋势。随着待测粒子能量范围越来越大,前端读出电路的动态检测范围也在增大,工作速度在增快,但对低能量粒子检测的灵敏度低,输出信号在线性度、功耗和噪声等方面存在不足。为解决该问题,在检测范围大的情况下提高低能量粒子检测的灵敏度,并具有高帧频、高线性度、低功耗和低噪声,本文通过参考国外研究,研究并设计了自适应变化灵敏度的X射线探测器前端读出电路的框架结构。在框架结构中,电容跨阻放大器(Capacitance Trans Impendence Amplifier,CTIA)可实现输出信号的高线性度,相关双采样电路(Correlated Double Sampling,CDS)可用于消除噪声、提高输出信号的信噪比,积分电容控制模块用于实现灵敏度自适应可调。本文基于0.13um CMOS工艺,对前端读出电路进行了电路设计和版图设计,给出了相关设计参数和仿真结果。芯片进行实际流片后,测试结果表明,本文设计的前端读出电路像素阵列为32×16,可以实现自适应可变灵敏度的积分功能。在3.3V电源供电下,工作帧频可达到10KHz,线性度达到99.95%,总功耗为85.4uW,输出摆幅至少达到1.5V,等效噪声电荷约为62.5e-,单个像素尺寸为150um×150um。

关键词： 图像分类   任务调度   移动端   低功耗  

摘要： 近年来,深度学习在图像识别领域迅猛发展,针对不同应用需求的卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)层出不穷。随着移动系统性能的迅速提升,移动用户期望更低响应延迟的图像识别应用。而由于网络状态的不稳定性及网络带宽的限制,简单的将CNN模型部署在云端的计算模式无法保证移动用户体验期望,同时,受限于移动端有限的资源,移动设备也无法满足CNN模型对计算、存储及电量资源的需求。因此,亟须设计一种新的计算模式,使得基于卷积神经网络模型的图像分类任务能够满足用户对快速响应、低能耗及高准确率的期望。本文从CNN模型的能效和分类特点出发,对CNN模型在移动端的部署及图像分类任务的调度进行研究,主要工作如下:1.针对不稳定的网络状态环境导致深度学习模型推理延迟过高的问题,本文面向智能移动终端本地执行图像分类任务的场景,结合不同卷积神经网络模型的分类特点,提出了自适应CNN模型选择策略。该策略首先分析不同模型对图像的分类结果,输入贪心算法构建基于能效的图像分类模型序列,然后将预分类算法进行排列组合形成多种备选分类方案,最后为序列中的每个图像分类模型构建与之对应的预分类模型,并选择性能最优的预分类方案。该策略为不同的图像选择最适合的图像分类模型,实验结果表明,相比于单独使用Inception4,本文提出的自适应模型选择策略推理时间降低15.8%,能耗降低71%,准确率提升7.6%。2.针对在移动端本地执行图像分类任务的延迟高、能耗高问题,结合边缘计算的架构,提出基于边缘服务器的图像识别任务调度策略。首先根据图像在不同卷积神经网络模型和不同设备上的推理时间及能耗,分别在移动端和边缘服务器端部署了轻量级的模型和高准确率的模型。然后根据图像特征对图像识别任务进行调度。该策略将更适合应用于轻量级模型的简单图像分配给本地部署的模型执行推理,将更适合应用于高性能模型的复杂图像分配给边缘服务器端部署的模型执行推理。实验结果显示,相比于在智能移动端本地执行图像分类任务,基于边缘服务器的图像识别任务调度策略的分类准确率提升3.1%,推理时间降低91.6%,能耗降低了92.5%。

关键词： 低功耗   气体超声流量计   超声换能器   峰值采集差值  

摘要： 气体超声流量计因其准确性高,通用性强等特点而广泛应用于蒸汽、储存交接、贸易结算、工业以及民用燃气计量等领域。在工业以及燃气计量领域,测量精度与系统功耗是气体超声流量计的重要指标。为此,本课题主要开展的研究工作如下:根据低功耗选型原则测试了Airmar、嘉康和寿光飞田三对换能器的一致性、灵敏度和超声波接收信号相临峰值区分度。验证了低电压激励超声换能器的可行性并完成超声换能器的选型。设计了一种整流装置,借助流体力学仿真方法优化了整流器的结构尺寸。在低功耗气体超声流量计软件与硬件设计方面,设计了电源模块、超声波发射模块、超声波接收信号处理模块以及软件测量程序。硬件部分在实现测量系统各模块功能的同时重点研究了降低系统平均工作电流的设计方案。软件部分优化了系统的测量流程,确保测量结果精确度,通过增大系统的休眠时间等方式降低系统的功耗。在准确测时方法方面,分析了经典的双阈值触发法和自适应双门限电平法的原理及其在解决错波问题方面的缺陷。通过分析不同流速下采集的接收信号,提出了可以准确识别信号到达时刻的方法:峰值采集差值法。通过实流实验,比较双阈值触发法、自适应双门限电平法以及峰值采集差值法在不同流速下的测量性能。流速大于10m/s时双阈值触发法和自适应双门限电平法错波现象明显,峰值采集差值法在流速为25m/s时仍可获得期望传播时间。基于以上方面,本课题研究了基于MSP430单片机的低功耗气体超声流量计,并进行实流检定实验。最终,在1m/s～25m/s流速范围内测量精度达到1级,测量系统的平均工作电流约为6mA。

关键词： 通信系统   电子电路   电路故障   获取技术  

摘要： 利用传统获取技术对船舶通信系统故障进行获取时,准确性较低。针对上述问题,提出1种基于神经网络的船舶通信系统低功耗电子电路故障准确获取技术。该技术主要分为3步:第一,构建BP神经网络结构;第二,确定电子电路故障学习样本;第三,训练学习样本,将样本输入到BP神经网络结构当中,获取电子电路故障。结果表明:本次研究的基于神经网络的故障获取技术比基于小波变换信号处理的电子电路故障获取技术和基于粒子群的电子电路故障获取技术的准确率分别提高了9%和13%。

关键词： Java   线程   多线程技术   线程同步  

摘要： 作为应用率较高的下载方案,多线程下载技术将多线程优点充分发挥了出来,利用多线程基于相同时间下的下载请求,分割处理下载数据,各线程对应相应的下载内容,最后共同组成数据文件,由此可使下载效率得到显著的提升。多线程下载技术在多个下载器中有着广泛的运用,包括QQ旋风、迅雷等。该研究针对计算机Java多线程下载技术进行了分析,并开展实例分析,借助Runnable接口,对乌龟和兔子赛跑的过程、结局开展模拟研究。

关键词： 潜器   浮力调节系统   低功耗   控制策略  

摘要： 针对潜器浮力调节系统功耗较高、严重制约潜器续航里程的问题,以剖面浮标为例分析了潜器上浮和下潜的工作过程,发现了上浮过程功耗远大于下潜过程的现象,提出了一种上浮过程的低功耗控制策略。首先推导了柱塞泵额定转速运行时电机输出转矩与海水压强的函数关系式。采用Matlab/Simulink建立了无刷直流电机的速度闭环控制仿真模型,通过对仿真数据进行回归分析,分别获得了电机启动功耗和稳定运行功率关于输入转矩的关系式;然后在考虑海水密度随深度变化的条件下,推导出总功耗与调节次数的函数关系式。最后通过对总功耗函数进行数值求解,发现总功耗与调节次数呈非线性关系。计算结果表明4km潜器上浮过程调节16次时系统功耗最低,比传统调节一次时节约能量78.883J,理论上节约能量48.3%。

关键词： 近红外   工作时间   低功耗   STM32F407  

摘要： 针对便携式近红外光谱仪持续工作时间短和功耗问题,设计了一套近红外光谱仪的低功耗系统。系统包含光源能量可调模块、DS18B20温度传感器、电源与电池充电模块;采用STM32F407为核心主控芯片,根据STM32系列低功耗特性,结合光谱仪、上位机与外设的特点,设计了系统的休眠模式、停止模式和待机模式3种低功耗工作模式。通过对样机的性能测试和功耗试验,表明该系统光谱稳定性好、基线稳定,满足近红外系统性能要求,与未采取低功耗设计的系统比较可以延长工作时间3～4小时。

关键词： 社区金融   IOS   JSON   多线程   缓存  

摘要： 随着移动互联网的兴起和智能终端平台的普及,人们对移动理财的需求越来越大,然而市场上并没有一款简单易用、功能广泛的在线理财App产品。对此,文中基于"产学研"的需要提出社区金融App项目,完成基本UI的设计与实现,功能模块API的开发、分析前后端数据交互、JSON解析等。实验重点研究和解决了多线程和缓存框架的选取和代码实现的问题。首先分析了并发操作可能存在的问题,以及多线程技术是如何予以解决的,具体讨论了GCD框架的优势和工作原理;然后分析了缓存对App的重要性以及不同缓存策略的适用场景和工作流程;最后在实际项目中组合使用不同的缓存策略完成所需要的功能。阐述了未来开发的重点在于统一两大移动平台,并指出了未来App开发的重点在于混合App的开发。

关键词： 处理器   CPCI总线   硬件平台  

摘要： 基于龙芯处理器的硬件平台设计包括机箱及机箱内的背板、多个功能模块和至少一块面板,背板为使用无源器件的印制板,并采用CPCI总线接口设计;功能模块包括主控模块、业务/功能扩展模块、串口扩展模块、显控模块和电源模块:机箱内所有数据线均通过印制板直接连接:各功能模块通过连接器或转接板与背板连接;面板通过相应的接插件与背板连接,并配置有与各功能模块对应的多个对外接口。该硬件平台主要基于国产化处理器和国产化操作系统进行设计.以进一步提升国产化平台的运行速度、图像显示、常用软件开发平台适配等性能,具有功能扩展性强,性能稳定,方便维护等优点。