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关键词： 可变车道   智能潮汐桩   驱动模块   避障模块   计数模块  

摘要： 随着城市化进程的不断深入,越来越多的人选择在市区工作,市郊居住的生活模式,由此导致高峰时段主干道路双向交通量分布严重不均衡,形成了单向不对称拥堵的"潮汐"交通。实施"潮汐"车道是解决高峰时段交通拥堵最有效可行的措施之一,然而现有的"潮汐车道"在实施过程中,需要大量的交警协管部门进行交通协调,将道路两边的隔离桩等固定;或者是使用汽车将潮汐桩安装。论文提出基于云计算的潮汐车道潮汐桩智能变位系统的硬件设计,即智能潮汐桩,将侦查检测、数据处理、智能控制等融为一体,实现智能交通。

关键词： 数字预失真   线性化   收发机   数字调制  

摘要： 随着通信系统的发展,数据吞吐速率不断增长,即将进行商用的第五代移动通信5G系统速率将高达10Gbps,这对于无线通信系统中的信号带宽也提出了更高的要求。但是在基于频分复用的通信系统中,功率放大器所带来的非线性特性和记忆效应将会引起严重的非线性幅度和相位失真。目前使用数字预失真方案可以很好补偿功率放大器在高效率工作状态下的非线性失真。为满足数字预失真实验平台需求,首先设计了一套基于数字中频的数字预失真硬件平台,并完成相应的软件开发。数字预失真硬件平台支持超过210MHz的DPD信号分析带宽,包括数字基带处理系统,ADC和DAC模块,时钟模块,调制和解调模块等。ADC和DAC模块分别输入和输出中频信号,数据速率为737.28MSPS,转换器分辨率16比特,基于JESD204B协议与数字基带处理系统中的FPGA高速互联。在PC和FPGA之间,基带数据的接收和发送利用网口和TCP/IP协议实现。调制和解调模块完成信号中频和射频之间的变换。系统实测性能良好,符号速率为92.16 Msym/s的16QAM发射信号EVM为0.98%,级联接收解调信号的EVM为1.5862%。其次,在基于数字中频的宽带数字预失真硬件平台上,完成了数字预失真实验验证。实验验证结果表明,100.8MHz的OFDM信号,预失真前测得ACPR为的-35.0dBc,使用记忆多项式模型进行优化后,ACPR为-44.3dBc,此时DPD模型精度NMSE为-34.719dB。最后,为满足5G系统中更大DPD信号带宽的需求,本文设计了一块双通道宽带射频采样子板,并完成了软件调试。该子板包括时钟分配芯片,基于射频采样的双通道的高速ADC和DAC芯片等,采样速率超过2GSPS,分析带宽约1GHz,采用JESD204B串行接口和FPGA连接,串行速率超过10Gbps。测试结果表明该系统支持大于500MHz的带宽。当发射通道和接收通道的信号位于第一奈奎斯特区域时,宽带码率为552.96Msym/s的调制信号的EVM分别为1.8052%和2.344%。

关键词： 硬件设计   智能音箱   MIC阵列   消回声  

摘要： 随着智能音箱的出货量爆发式的增长,智能音箱已深入我们的生活,但智能音箱因其技术的复杂性、跨平台性(智能、音箱),绝不是普通音箱生产厂家可以涉及的.本文从硬件设计的角度出发,阐述了智能音箱在硬件设计时需要注意的事项,如MIC阵列设计、相关器件的选择、消回声的处理等方面,具有实际应用价值.

关键词： 全球卫星定位系统天线   硬件设计   智能手表   金属表盘  

摘要： 智能手表已经大规模进入消费市场，金属表盘智能手表尤为消费者所欢迎，然而，金属表盘对天线具有屏蔽性，射频电路和PCB设计优化难度大，电磁环境复杂，手表电量有限，金属表盘智能手表标准配备功能GPS的硬件性能很难做好。　　针对以上问题，本论文完成了金属表盘智能手表的高性能GPS硬件设计研究以及实现。主要内容和完成工作如下:　　(1)设计金属表盘智能手表高效GPS天线。利用手表金属表盘接收卫星信号，其下方设计IFA天线，两者之间加入耦合GND，通过HFSS仿真和实际调试，设计成高效GPS天线系统，解除金属表盘屏蔽性，提升接收能力。　　(2)设计精益求精的GPS电路和PCB。确定去掉LNA前置filter，设计最简GPS接收机拓扑，降低其噪声系数，采用ADS仿真，用Source-NF-pull技术完成LNA前级最佳噪声匹配，最后对PCB做设计优化，完成接收机前端电路设计。　　(3)消除或弱化GPS干扰噪声和基带低功耗设计。提出扫描和量化噪声干扰程度的方法，精确锁定噪声，采用硬件技术将干扰噪声消除或压制。基带解调采用CPU解算和MCU解算相结合技术，保证GPS信号质量的同时，达到低功耗目的。　　最终本文研究的可预期成果是完成金属表盘智能手表的高性能GPS硬件设计研究和实现。

关键词： 物联网   硬件平台   MCU   数据接口   嵌入式软件  

摘要： 如今,物联网技术已经延伸到智能家居、数字医疗、智能交通和智慧城市等众多领域,物联网通过对传感、网络、通信等技术的整合将物理世界的感知传递给计算机系统,实现物理信息和人类自然感知的融合,其核心即信息服务。然而,在不同的需求领域,存在着多样性的物联网硬件,现有的物联网系统需要针对于不同应用进行特定地硬件开发。因此,一个通用性的物联网硬件平台能对物联网方案的开发及应用带来很大便捷。本课题针对现有物联网开发平台所存在的实现复杂、开发成本高等缺点,运用互联网软件的开发方式与开发思维,提出了一种集多种数据传输方式与云平台分析反馈于一身的面向物联网的硬件平台。该平台由双中心硬件终端及其嵌入式软件和数据接口构成。平台利用多样的数据接口,可裁剪式的接入不同通信协议的物联网设备;硬件终端由中心控制MCU和数据处理MCU及外围模块组成,中心控制MCU负责整个硬件平台的任务调度,数据处理MCU对底层数据进行分析与计算后,将数据传送至中心控制MCU,由中心控制MCU通过网络通信模块将分析结果转发至其他物联网设备或物联网云平台;中心控制MCU亦可接受云平台反馈的信息,并对其进行分析,再将命令下发至接入该硬件平台的不同模块。同时,平台中的嵌入式软件代码或协议可由云端发送指令进行更新,实现可在线升级的硬件平台,大大降低了物联网开发的时间、人力资源和经济成本,提高开发效率。本文分别从硬件电路与接口设计、嵌入式软件设计两大主要方面详细描述了该硬件平台的软硬件设计思路和解决方案。其中硬件实现包括控制单元、数据处理单元和通信接口等多个模块,嵌入式软件的实现包括数据处理分析、指令上传下发和自身在线升级等模块。经过对平台的整体测试,它能够完整地实现预期需求,并且表现出优良的性能,在部署环境中稳定地运行。随着该平台的正常运行,本文所设计的物联网硬件平台方案的社会价值和现实意义得到了充分印证。

关键词： 临近空间   太阳能无人机   飞行控制计算机   硬件设计   软件开发  

摘要： 临近空间太阳能无人机是近年来较为热门的一项技术，其具有巨大的军事和民用应用潜力，目前该领域尚有待研究，作为无人机的核心设备之一，飞控计算机是无人机研究中关键的一环。　　本文对目前国内外临近空间太阳能无人机的研究现状，以及目前在国内外飞控系统中采用的各种飞控计算机架构展开了深入的调研，分析了飞控计算机的功能需求，根据飞控计算机所需的功能总结出飞控计算机所应具有的硬件外设以及通信接口，从而设计出飞控计算机的整体硬件架构。　　本文所设计的飞控计算机采用DSP-FPGA架构，DSP作为主处理器，执行飞行控制任务，FPGA作为协处理器，主要用于进行接口扩展。飞控计算机具有的外设主要有:NAND Flash、DDR2SDRAM、SPI Flash等存储器，RS232、RS485、RS422、CAN等通信接口，ADC、GPIO、以及PWM等硬件外设。DSP芯片外接NAND Flash、DDR2SDRAM以及SPI Flash存储器，通过EMIFA接口与FPGA芯片进行通信。FPGA芯片扩展了多路SPI模块以及UART模块，经过外设芯片的转换后，实现了多路RS422接口、RS485接口、CAN接口以及ADC模拟采样通道，由此确定出飞控计算机的整体硬件架构。　　根据所设计的硬件架构，将飞控计算机硬件设计分为五部分:电源电路、DSP外围电路、存储器电路、FPGA外围电路、外设及外设接口电路，对每一部分电路经过分析论证后完成器件选型，并设计出飞控计算机的电路原理图以及电路板。　　针对FPGA软件，采用模块化的设计方法，将软件分为接口模块、寄存器读写模块、SPI模块、UART模块、ADC采集模块、中断管理组合逻辑六部分，完成了对所有模块的代码编写。针对DSP软件设计，采用分层设计的方法，将软件分成应用层、操作系统层以及驱动层分别进行开发，设计了应用层软件的大体框柴，并完成了驱动层代码的移植和编写。　　最后，对FPGA软件所扩展的SPI接口和UART接口进行了仿真测试，验证了FPGA软件代码逻辑正确;对飞控计算机电路板进行了硬件调试，验证了各部分外设芯片均能正常工作，各部分通信接口均能实现正常通信。　　本文所设计的飞控计算机架构一方面满足了功能需求，另一方面还具有灵活的可扩展性，可以轻易地扩展出多路不同的通信接口，此外，其还具有低功耗、体积小等优势，为未来进一步探索临近空间太阳能无人机飞控系统打下了一定的基础。

关键词： L型LED   裸眼立体   硬件  

摘要： 近年来立体效果显示得到快速发展,但几乎都是通过佩戴可穿戴设备来实现,体验过程中都无法让更多的使用者同步进行,而本文中用L型LED裸眼立体影院可以实现多人同步观看并且有一种身临其境的感觉。普通LED屏幕看起来或许刺眼、或许闪烁、或许有颗粒感,都不能产生立体感,虽然用投影机也能搭建L型幕,但实施出来的效果不佳且后期维护费用很高。本文主要将详细介绍搭建L型LED构造裸眼立体影院的技术细节及实施流程。主要包括LED灯选型及各主要参数对视觉对最终效果影响,LED支架和封装技术主要考虑因素和方向,LED电源系统该具有的特征,图形处理系统各部分所需数量计算过程推演,计算部分都依据成功案例北京2022冬奥会和冬残奥会延庆赛区L型LED裸眼立体影院规格参数来计算, L型影院结构形式L型LED影院的建设调试流程。用该方式搭建出的L型LED幕视觉上立体、色温舒服、亮度友好,能让参观者体验到一场视觉的饕餮盛宴。读者可以在此基础之上,搭建四折幕、五折幕等影院。

关键词： 文物展柜   微环境测控系统   硬件设计   软件开发   预防性保护  

摘要： 文物的老化和消亡是不可逆转的自然规律，但人们可以通过改善文物储存的环境来延缓文物的老化速率。影响馆藏文物长期保存的主要因素包括温湿度、光照、有害气体和有害生物，因此本文研发设计了展柜微环境多参数测控系统，通过监测展柜内影响文物存储的温湿度等环境变量，同时控制湿度量，确保文物储藏环境符合管理需求，以达到对文物预防性保护的目的。　　本文所述系统通过自行设计仪器并利用温湿度传感器、光照传感器、紫外传感器、VOC传感器和CO2传感器获取展柜内相对应的参数，通过LoRa组网方案将参数发送至电脑端进行管理，同时利用改进的集中控湿方案对展柜内湿度进行调控。　　本文以STM32系列单片机为核心，研究设计开发了多参数测控仪和气量分配执行器，完成了两类仪器的硬件设计和软件设计。完成了仪器通信的设计，并对系统模块进行了模块功能调试和总体测控效果调试，实测表明系统可实时高效的监测展柜内温湿度、光照、紫外、VOC和CO2信息，并对展柜内湿度进行及时的调控。　　本文系统既可以实时监测展柜内影响文物保存的环境参数，又可及时调控展柜内湿度。系统可监测光照度范围0-2000Lux，紫外照度范围0-200uw/cm2，VOC气体范围1ppb-50ppm，CO2气体范围0-2000pmm，湿度调控范围在30％RH-70％RH之间。系统仪器体积较小，可方便的布置在展柜内解决因展柜柜底或柜顶空间不足无法放置湿度调控仪器的问题，有效的提供了文物预防性监测手段，可广泛应用于文物预防性保护中。

关键词： 手机定位   系统   采样频率   零中频   DSP  

摘要： 近些年来,随着互联网的快速发展,人类已进入信息化社会,网络生活已经成为了我们社会生活的重要组成部分。随着突飞猛进的科技发展和科技创新,以及人们对手机性能的进一步需求,智能手机的发展也是日新月异。手机互联网俨然已经成为了当前世界发展最快、市场潜力最大、前景最好的业务。随着手机互联网的全面铺开,与手机相关的技术服务也在不断的发展和完善。由于人们对信息的及时性和位置性的需求也愈加强烈,基于位置的服务(Location Based Services,LBS)已经成为了移动通信领域发展的一大热点,并且已经广泛应用于社会的各个行业。目前,LBS已广泛应用于交通管理、紧急医疗、企业管理、物流管理等领域,充分满足了人们日常生活的需求。论文选题背景源自当前人们日常生活的便利需求,基于移动互联网向手机提供信息资源和基础服务,再结合移动通讯、互联网络、空间定位、位置信息、大数据等多种信息技术,利用移动互联网络服务平台进行数据更新和交互,最终使用户可以通过空间定位来获取到相应的服务。本项目以软件无线电为理论基础,结合TI公司近年推出的Key Stone II四核强性能片上系统(System-on-a-Chip,So C)架构芯片,把数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)以及AD936X作为主要硬件平台,设计出了一种比较安全可靠和精确的手机定位系统。相对于以往的定位设备,本课题设计出来定位服务将更为精确,同时不干扰手机通信。本文主要完成了整个单板的系统设计、需求分析、芯片选型以及整个电路的设计和测试等一系列工作,完成了低成本的,低功耗以及性能稳定的手机定位硬件设备的研发并生产销售。

关键词： 万兆以太网   FPGA   协议转换   硬件设计   信号完整性  

摘要： 目前人们根据不同的需求制定了不同的通信协议,并且随着技术的发展,数据传输量逐渐增多,数据处理的复杂程度逐渐提高,在不同协议下对数据进行高速传输也提出了更高的要求。这就需要设计专用的高速协议转换设备来完成这一目的,因此针对以太网万兆数据传输的研究也显得很有必要。在初步了解万兆以太网发展历程和协议转换的实现原理后,选择用FPGA为载体,围绕协议转换中以太网的万兆高速传输技术进行研究。在掌握了以太网传输和协议转换原理以及系统硬件开发设计流程的基础上,设计一种基于Xilinx公司Kintex-7系列FPGA芯片的万兆协议转换系统的硬件平台。该平台包括数据收发和协议转换,可以完成数据的万兆传输和在自定义协议与以太网协议之间进行转换。本论文的研究内容包括:(1)本文采用GTX或LVDS等传输技术,构建了一套万兆协议转换硬件平台。针对万兆的传输要求,对FPGA结构进行了深入的分析研究。数据转换依靠硬件,依靠合适的电路设计。本文结合实际应用设计出完整的万兆协议转换系统的硬件方案。(2)本文基于目前以太网协议转换的高速传输技术研究现状,提出了在以太网协议与自定义协议之间转换快捷的关键技术。经过分析提出了基于FPGA进行的协议转换,完成数据的拆包、拼帧和复接,最后经GTX模块快速输出。(3)本文基于信号完整性理论,对硬件平台进行了信号完整性研究与分析。采用Cadence软件工具进行PCB设计,应用了多层电路板的布局方法和高速数字信号的布线策略,提取拓扑结构,并对关键信号进行仿真。最后应用网络测试仪进行硬件测试。