关键词： 压电能量   低功耗   能量采集   阻抗匹配  

摘要： 在非连续随机压电能量采集系统中,为了避免环境能量较低时采集电路仍然工作并消耗能量的问题,本文设计了一种具有电路状态控制的低功耗压电能量采集电路。当压电能量采集器(PZT)产生的电压大于设定门槛电压时,DC-DC开关变换器开始工作并进行阻抗相匹配,实现压电能量采集电路以最大功率输出,当PZT产生的电压小于设定门槛电压时,DC-DC开关变换器停止工作,进入休眠模式,减小电路功耗以提高压电能量采集效率。

关键词： 物联网   低功耗   数据预测   自回归   粒子滤波  

摘要： 为了降低无线传感器网络的功耗,本文利用传感器采集数据通常具有较强的连续性和自相关性的特点,采用基于时域窗口的时间序列递进自回归结合粒子滤波的预测方法来准确预测数据的线性与非线性变化,减少传输数据量。同时,系统采用可配置的误差阈值,以控制数据收发端的数值误差,保证采集数据的准确性。使用LoRa无线通信协议进行园区车辆监测数据传输实验,结果表明,系统传输数据与真实数据基本一致,且具有较高的准确率,当数据传输减少50%时,均方误差可控制在0.45以下。本文方法有利于降低数据采集系统的整体功耗。

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： 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。

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： 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： 农田监测   LoRaWAN   MQTT   低功耗  

摘要： 针对农田监测出现的系统覆盖范围小、对蜂窝信号要求高、系统成本高等问题,设计了一种基于LoRaWAN的农田环境监测系统。该系统终端以STM32L051为主控芯片,利用传感器采集农田环境数据,并将数据通过LoRaWAN传输到网关,网关将数据转发到MQTT服务器,再通过可视化云监测平台进行显示,形成一种覆盖范围广、功耗低的远距离农田环境监测系统。该系统对蜂窝信号要求低,可以极大地降低系统的投入成本,非常适合户外大规模农田环境的监测。

关键词： 奇异值分解插值算法   信号去噪   低功耗自供电机械设备   特征提取   故障检测  

摘要： 异常的温度变化和振动都会导致低功耗自供电机械设备故障,为了提高设备运行的安全性和稳定性,提出了基于奇异值分解插值(SVDI)的低功耗自供电机械设备故障检测方法。利用改进后的小波去噪方法对低功耗自供电机械设备的运行信号做去噪处理,采用SVDI算法提取机械设备运行信号的特征,构建低功耗自供电机械设备的故障状态集合,将机械设备运行信号特征与故障状态集合中存在的故障对比,完成低功耗自供电机械设备故障检测。实验结果表明,所提方法的信号质量高、检测性能好且错分代价低,保障了低功耗自供电机械设备的稳定运行。

关键词： 成像声呐   接收电路   单电源   低功耗   小体积  

摘要： 为了满足便携式成像声呐硬件电路低功耗、小体积的要求,针对接收部分提出一种设计方案,实现48路声呐回波信号的调理和采集。在实现电路性能的基础上,一方面采用单电源的工作模式,降低接收电路的功耗;另一方面设计并优化接收信号链路和电路拓扑结构,减小接收电路PCB尺寸,最终降低整机的功耗和体积。通过仿真和测试,验证了该接收电路的可行性。

关键词： MCU   外围电路   主控板   检测板   功能验证   低功耗  

摘要： 微控制单元(MCU)作为物联网I仪表的核心控制部件,对它稳定、可靠的要求也越来越高。仪表i印l刷电路板如电源控制、串口收发、液晶显示(LCD)、传感器输入/输出(/O)接口、闪存等功能由MCU及其外围电路的耦合实现。本文在Ke载体,设计了以MCU为核心,包含电源切换、串口异步收发传输(UART)、LCD、74LS148编I码器等外围电路。在检测板中烧录验证程序,通过调试,实现了主控板的MCU各外围电路.的功能验证。结果表明,串口、LCD、传感器/O接口、低功耗等各项功能均为ok状态,主控板电源在MCU处于低功耗模式下的功耗为324μW,在百微瓦最大功耗要求范围内;LCD可快速定位检测正常与否,提高物联网仪表良品生产效率。