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非常見(jiàn)問(wèn)題第219期：智能邊緣傳感器需要新電源概念[電源技術(shù)][工業(yè)自動(dòng)化]

　　摘要　　本文介紹了智能邊緣傳感器的不同實(shí)現(xiàn)示例，以及如何選擇和調(diào)整電源管理解決方案以提供理想解決方案。本文還探討了目前可用的一些傳感器解決方案。

發(fā)表于：6/24/2024

恩智浦MCX微控制器增強(qiáng)移動(dòng)機(jī)器人的電機(jī)控制能力[人工智能][工業(yè)自動(dòng)化]

　　移動(dòng)機(jī)器人的卓越性能、平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)和可靠運(yùn)行離不開(kāi)高效精確的電機(jī)控制。機(jī)器人的自主性和復(fù)雜性不斷提高，非常需要能夠處理復(fù)雜電機(jī)控制和其他任務(wù)的高級(jí)微控制器。恩智浦新一代MCX微控制器產(chǎn)品組合具有先進(jìn)的外設(shè)，可幫助開(kāi)發(fā)人員優(yōu)化移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)中的電機(jī)控制。

發(fā)表于：6/24/2024

基于衛(wèi)星雙向時(shí)間比對(duì)的無(wú)中心站間時(shí)間同步[通信與網(wǎng)絡(luò)][航空航天]

針對(duì)多站分布式協(xié)同站間高精度時(shí)間同步關(guān)鍵問(wèn)題，在詳細(xì)介紹衛(wèi)星雙向時(shí)間比對(duì)的基本原理和精度分析基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種無(wú)中心多站衛(wèi)星雙向比對(duì)邏輯架構(gòu)和多站時(shí)間同步處理算法，充分考慮硬件資源約束，并提供時(shí)差測(cè)量數(shù)據(jù)冗余，避免了因某個(gè)站故障造成的全系統(tǒng)時(shí)間同步功能失效，提高系統(tǒng)時(shí)間同步的魯棒性和靈活性。基于精密單點(diǎn)定位技術(shù)進(jìn)行了異地遠(yuǎn)程衛(wèi)星雙向時(shí)間同步精度驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果表明時(shí)間同步精度優(yōu)于6 ns。

發(fā)表于：6/24/2024

強(qiáng)干擾與通道誤差條件下弱信號(hào)DOA估計(jì)的實(shí)驗(yàn)研究[通信與網(wǎng)絡(luò)][航空航天]

在實(shí)際測(cè)向系統(tǒng)中，當(dāng)弱信號(hào)和強(qiáng)干擾空間臨近時(shí)，空間譜測(cè)向系統(tǒng)僅能對(duì)強(qiáng)干擾進(jìn)行波達(dá)方向（Direction of Arrival，DOA）估計(jì)，弱信號(hào)DOA估計(jì)性能下降甚至失效。針對(duì)這一問(wèn)題，研究了空間譜擴(kuò)展噪聲子空間算法結(jié)合通道幅相誤差校正，在強(qiáng)干擾抑制條件下對(duì)弱信號(hào)進(jìn)行DOA估計(jì)的方法。該方法對(duì)采樣信號(hào)的噪聲協(xié)方差進(jìn)行去加權(quán)處理，并對(duì)空間譜擴(kuò)展噪聲子空間算法的空間譜導(dǎo)向矢量進(jìn)行修正。基于通用軟件無(wú)線(xiàn)電外設(shè)（Universal Software Radio Peripheral，USRP）和印刷偶極子線(xiàn)形天線(xiàn)陣構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明空間譜擴(kuò)展噪聲子空間算法結(jié)合改進(jìn)的通道幅相誤差校正方法，能對(duì)臨近干擾源進(jìn)行空間譜抑制的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)弱信號(hào)的DOA估計(jì)。

發(fā)表于：6/24/2024

基于FPGA的光譜儀動(dòng)態(tài)基線(xiàn)補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)[通信與網(wǎng)絡(luò)][工業(yè)自動(dòng)化]

線(xiàn)陣型CMOS光電圖像傳感器具有靈敏度高、光譜響應(yīng)范圍大、功耗低、體積小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于便攜式光譜儀的開(kāi)發(fā)中。為解決由CMOS圖像傳感器暗電流變大而造成的光譜儀基線(xiàn)漂移問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種基于FPGA的光譜儀動(dòng)態(tài)基線(xiàn)補(bǔ)償系統(tǒng)。系統(tǒng)利用傳感器預(yù)留像素計(jì)算得到該幀圖像的基線(xiàn)值并進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，使用高性能運(yùn)算放大器、差分放大器設(shè)計(jì)電壓跟隨電路、基線(xiàn)補(bǔ)償電路和單端轉(zhuǎn)差分電路對(duì)CMOS模擬信號(hào)進(jìn)行處理并進(jìn)行高速A/D轉(zhuǎn)換，選用精密DAC芯片實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反饋基線(xiàn)補(bǔ)償值。最終測(cè)試結(jié)果表明，隨著積分時(shí)間的不斷增加，該設(shè)計(jì)始終能使光譜數(shù)據(jù)保持一個(gè)較低的基線(xiàn)水平。系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)靈活、光譜采集準(zhǔn)確、基線(xiàn)控制效果良好，比較適合檢測(cè)微弱光譜信號(hào)。

發(fā)表于：6/24/2024

基于FPGA的便攜心電智能診斷加速器及優(yōu)化選芯方案[模擬設(shè)計(jì)][醫(yī)療電子]

心電圖（electrocardiogram， ECG）是診斷與心臟相關(guān)疾病的關(guān)鍵工具，可穿戴心電監(jiān)護(hù)儀Holter是院外檢測(cè)的重要手段，小型化、便攜性、實(shí)時(shí)檢測(cè)是優(yōu)化方向。人工智能技術(shù)應(yīng)用于包括心電診斷的各個(gè)領(lǐng)域，但存在參數(shù)量大、難于小型化、計(jì)算速度慢的問(wèn)題，不滿(mǎn)足便攜心電監(jiān)護(hù)儀的要求，而可編程邏輯門(mén)器件（Field-Programmable Gate Array， FPGA）有并行加速的特性。在A(yíng)I智能算法硬件化的工程應(yīng)用上，存在成本、速度、資源利用率的權(quán)衡，需要進(jìn)行科學(xué)的芯片選型。開(kāi)發(fā)了一種基于1D-CNN的、用于心電診斷的BeatNet ，對(duì)于4分類(lèi)的檢測(cè)任務(wù)，該模型具有98.5% 的分類(lèi)準(zhǔn)確率。

發(fā)表于：6/24/2024

寬帶多波束星載相控陣天線(xiàn)技術(shù)[微波|射頻][通信網(wǎng)絡(luò)]

為了滿(mǎn)足星載Ka波段相控陣天線(xiàn)瞬時(shí)工作帶寬大、同時(shí)多波束的需求，設(shè)計(jì)了一種基于子陣內(nèi)相移和子陣間延遲的寬帶模擬多波束相控陣天線(xiàn)。設(shè)計(jì)的28×28單元陣列分為4個(gè)子陣列結(jié)構(gòu)，子陣列內(nèi)的每個(gè)單元使用移相器，子陣列之間使用延遲線(xiàn)。這種移相器和延遲線(xiàn)的組合控制方案可以實(shí)現(xiàn)相控陣天線(xiàn)的寬帶廣角掃描。仿真結(jié)果表明，在800 MHz的瞬時(shí)工作帶寬和±54°的掃描角下，所提出的天線(xiàn)的指向精度偏差不超過(guò)0.4°，增益惡化不超過(guò)0.5 dB。同時(shí)，采用封裝天線(xiàn)（AiP）架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了天線(xiàn)的輕薄化、集成化，適用于寬帶多波束星載相控陣天線(xiàn)的設(shè)計(jì)。

發(fā)表于：6/24/2024

Ku波段800 W氮化鎵高線(xiàn)性固態(tài)功放研制[微波|射頻][通信網(wǎng)絡(luò)]

介紹了一種Ku波段800 W氮化鎵（GaN）高線(xiàn)性度固態(tài)功放的工程實(shí)現(xiàn)。使用32片GaN功率芯片，采用微帶Gysel功分器與波導(dǎo)功分/合成網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式進(jìn)行功率合成，功放在750 MHz的工作頻帶內(nèi)連續(xù)波飽和輸出功率大于850 W。采用射頻預(yù)失真線(xiàn)性化技術(shù)優(yōu)化氮化鎵功放線(xiàn)性度，功放三階互調(diào)指標(biāo)改善幅度大于5 dB，優(yōu)于-32 dBc。功放選擇帶熱管的翅片散熱器的強(qiáng)制風(fēng)冷方案，提高了散熱器的換熱效率，散熱性能良好。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功放芯片管殼溫度，自動(dòng)配置散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了功放的自適應(yīng)熱管理，在降低功放功耗的同時(shí)，減小了產(chǎn)品噪聲。功放配置了完善的控保功能，技術(shù)狀態(tài)穩(wěn)定。由兩臺(tái)功放組成了1備1組件系統(tǒng)，可靠性及實(shí)用性滿(mǎn)足工程使用要求，適用于測(cè)控、通信、廣電等領(lǐng)域的微波發(fā)射系統(tǒng)。

發(fā)表于：6/24/2024

海洋環(huán)境下基于增強(qiáng)YOLOv7的垃圾目標(biāo)檢測(cè)[模擬設(shè)計(jì)][工業(yè)自動(dòng)化]

針對(duì)海洋垃圾識(shí)別任務(wù)在實(shí)際應(yīng)用中模型準(zhǔn)確率不高的問(wèn)題，提出一種基于優(yōu)化YOLOv7的海洋垃圾識(shí)別算法。在圖像增強(qiáng)部分，基于概率UIE的框架，通過(guò)添加eSE注意力減少特征信息的丟失。在損失函數(shù)部分，在IoU損失函數(shù)的基礎(chǔ)上引入兩層注意力機(jī)制的損失函數(shù)，將其與EIoU損失函數(shù)融合進(jìn)一步提升模型的泛化能力。將該算法應(yīng)用于海洋垃圾檢測(cè)任務(wù)，并在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集上對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。在YOLOTrashCan兩個(gè)數(shù)據(jù)集上的平均精度均值指標(biāo)分別達(dá)到69.5%、63.5%，相較于YOLOv7算法分別提升6%、1.6%。整體實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所構(gòu)建的算法能有效提升海洋垃圾檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

發(fā)表于：6/24/2024

面向三維場(chǎng)景動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的可視化工具設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[模擬設(shè)計(jì)][工業(yè)自動(dòng)化]

可視化工具能改善三維設(shè)計(jì)領(lǐng)域中工作復(fù)雜繁瑣的問(wèn)題，但現(xiàn)有工具較少同時(shí)兼顧動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與低編程門(mén)檻要求。面向設(shè)計(jì)師群體，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)可視化工具，關(guān)注三維場(chǎng)景中的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)內(nèi)容。使用基于任務(wù)價(jià)值、影響力以及緊迫度的動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度算法，改善關(guān)鍵視覺(jué)效果的響應(yīng)延遲問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)及運(yùn)行結(jié)果表明，調(diào)度算法能優(yōu)化關(guān)鍵任務(wù)執(zhí)行，可視化工具有助于簡(jiǎn)易快捷地進(jìn)行三維場(chǎng)景設(shè)計(jì)。

發(fā)表于：6/24/2024

基于Vivaldi的超寬帶低剖面天線(xiàn)設(shè)計(jì)[通信與網(wǎng)絡(luò)][通信網(wǎng)絡(luò)]

針對(duì)超寬帶小型化雷達(dá)系統(tǒng)的需求背景，設(shè)計(jì)了一款通過(guò)交趾耦合形成天線(xiàn)間緊耦合結(jié)構(gòu)的超寬帶低剖面陣列天線(xiàn)。該陣列天線(xiàn)單元首先在傳統(tǒng)Vivaldi天線(xiàn)結(jié)構(gòu)上增設(shè)了一對(duì)帶圓形腔體的弧形槽，從而使傳統(tǒng)Vivaldi天線(xiàn)頂端呈現(xiàn)類(lèi)似偶極子輻射結(jié)構(gòu)的形態(tài)；然后通過(guò)采用交趾耦合結(jié)構(gòu)起到天線(xiàn)間緊耦合作用，明顯降低了天線(xiàn)的整體剖面高度；接下來(lái)在天線(xiàn)單元上層引入介質(zhì)匹配層，進(jìn)一步改善了匹配效果。仿真結(jié)果表明：設(shè)計(jì)的陣列天線(xiàn)在2.5~15 GHz工作頻段內(nèi)，其駐波比均小于2，12×12天線(xiàn)陣列最大增益大于20 dB，陣列天線(xiàn)單元剖面高度僅為15 mm（0.125倍低頻波長(zhǎng)）。因此，設(shè)計(jì)的天線(xiàn)在保證超寬帶性能下還大大降低了天線(xiàn)的剖面高度，具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)表于：6/24/2024

基于排序分組碼本的糾錯(cuò)譯碼優(yōu)化算法[通信與網(wǎng)絡(luò)][通信網(wǎng)絡(luò)]

針對(duì)基于猜測(cè)隨機(jī)加性噪聲的通用糾錯(cuò)譯碼算法中碼本容量大、譯碼速度慢的問(wèn)題，提出一種基于排序分組碼本的糾錯(cuò)譯碼優(yōu)化算法。對(duì)待譯碼序列分段，按照信息位碼重大小對(duì)各碼段進(jìn)行排序，再按照碼重值對(duì)碼段進(jìn)行分組，產(chǎn)生每組的碼本，以組的形式進(jìn)行譯碼。經(jīng)仿真驗(yàn)證表明，優(yōu)化算法譯碼速度相比于噪聲猜測(cè)譯碼算法提升了一倍，誤碼性能與極大似然譯碼算法性能基本一致，驗(yàn)證了算法有效性。

發(fā)表于：6/24/2024

基于LabWindows/CVI的飛機(jī)油量系統(tǒng)故障檢測(cè)和修理[嵌入式技術(shù)][航空航天]

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)直升機(jī)油量采集和顯示系統(tǒng)的排故方式多采用系統(tǒng)聯(lián)試，不能快速準(zhǔn)確地定位故障。基于LabWindows/CVI設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了油量系統(tǒng)故障診斷測(cè)試程序，既可以單獨(dú)測(cè)試系統(tǒng)中某一個(gè)部件，又可以系統(tǒng)聯(lián)試。通過(guò)對(duì)串行數(shù)據(jù)的分析，均可以快速判定油量信號(hào)變換器或油量指示器的故障情況。該診斷方法易實(shí)現(xiàn)，有助于彌補(bǔ)現(xiàn)階段直升機(jī)油量系統(tǒng)故障檢測(cè)和修理手段的不足，具有一定的應(yīng)用前景。

發(fā)表于：6/24/2024

基于FPGA的電磁繼電器在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[嵌入式技術(shù)][工業(yè)自動(dòng)化]

電磁繼電器在現(xiàn)代國(guó)防軍事、工業(yè)自動(dòng)化以及交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域應(yīng)用廣泛，當(dāng)系統(tǒng)中的電磁繼電器發(fā)生失效時(shí)將影響整個(gè)電氣系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。為了提高電氣系統(tǒng)的可靠性，需要檢測(cè)繼電器的特性參數(shù)，以評(píng)估其工作性能并提高其穩(wěn)定性。針對(duì)電磁繼電器觸點(diǎn)易失效問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套基于FPGA的電磁繼電器在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)。采用鐵路繼電器作為試品，分析繼電器的各項(xiàng)特性參數(shù)，并選取能反映其觸點(diǎn)退化程度的時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。這種能夠應(yīng)用于多型號(hào)繼電器的便攜式在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)檢測(cè)繼電器吸合和釋放過(guò)程中的電壓變化波形并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，為后續(xù)繼電器的性能狀態(tài)評(píng)估提供了數(shù)據(jù)支撐，也為電磁繼電器的維修維護(hù)提供了參考數(shù)據(jù)。

發(fā)表于：6/24/2024

基于RISC-V的硬件管理控制器設(shè)計(jì)[嵌入式技術(shù)][工業(yè)自動(dòng)化]

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，基于硬件的管理模式實(shí)現(xiàn)智能化管理具有重要意義。基于RISC-V核心設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種硬件管理控制芯片，利用網(wǎng)絡(luò)通信工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的有效管理。基于UVM驗(yàn)證方法學(xué)構(gòu)建驗(yàn)證平臺(tái)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，基于FPGA構(gòu)建芯片原型驗(yàn)證平臺(tái)與上位機(jī)進(jìn)行協(xié)同驗(yàn)證與穩(wěn)定性測(cè)試。物理設(shè)計(jì)采用40 nm工藝，設(shè)計(jì)頻率為250 MHz。

發(fā)表于：6/24/2024