一种应用于音频的可重构Σ-Δ连续时间调制器

基于180 nm CMOS工艺,设计了一种应用于音频领域的可重构前馈式3阶Σ-Δ连续时间调制器。传统Σ-Δ连续时间调制器只有一种工作模式,而该设计利用可重构的积分器使Σ-Δ连续时间调制器具有高精度和低功耗两种工作模式。此外,采用的加法器提前技术减小了调制器功耗,负电阻补偿技术提高了调制器的SNDR,额外环路延时补偿技术提高了调制器的稳定性。仿真结果表明,在20 kHz信号带宽、1.8 V电源电压下,低功耗模式下调制器的SNDR为94.7 dB,功耗为291μW;高精度模式下调制器的SNDR为108 dB,功耗为436.6μW。

改进的强跟踪UKF在组合导航中的应用研究

针对强跟踪UKF算法与组合导航紧耦合系统模型不匹配、滤波性能不完善及滤波过程中迭代不稳定等问题,提出一种改进的强跟踪UKF滤波算法,根据强跟踪正交性原理,改进渐消矩阵的求解方法,减少滤波周期中的冗余计算,并重构UKF与强跟踪的结合方式,解决UKF与紧耦合模型不匹配的问题,有效提高强跟踪UKF滤波实际应用中的稳定性。将算法应用于紧耦合系统进行仿真验证,实验结果表明,改进的强跟踪UKF滤波算法可以提高系统的实时性和定位精度,增强系统在复杂环境下的稳定性和鲁棒性。

基于导航欺骗的无人机干扰技术研究与设计

近年来,受无人机黑飞造成的安全隐患影响,反无人机技术快速发展。本文介绍了无人机拦截技术分类,并设计了导航诱骗技术,以更有效拦截无人机。该系统核心是欺骗式导航信号产生技术,硬件以DSP+FPGA作为核心处理器,并集成高速D/A转换电路、射频上变频电路等,实际实验表明该系统可以实现对无人机干扰拦截和诱导,是一种值得发展的无人机干扰技术,可以在军民领域推广。

应用于低频无源RFID的低成本2 kbit EEPROM

基于350 nm 2-poly 3-metal EEPROM工艺,设计了一种应用于低频无源RFID的低成本2 kbit EEPROM存储器。在保证存储容量能满足大多数使用场景的情况下,通过优化Dickson电荷泵和读出电路的结构,实现电路版图面积的最小化,从而对整体电路实现低成本设计。优化后的Dickson电荷泵能实现10μs内从3.3 V到16 V的稳定升压,且功耗为334μW;读出电路基于检测NCG器件阈值电压的方式实现存储逻辑值的判别,该方法不需要能提供高精度电流的基准电路和具有高增益的灵敏放大器,有效降低了整体电路的面积。低成本2 kbit EEPROM的工作电压为3.3 V,能实现32位并行输入和1位串行输出,芯片总面积仅为0.14 mm^(2),有效降低了低频无源RFID设计复杂度和制造成本。

基于SOPC的实验室负荷智能监测装置

高校实验室各种实验设备的正常工作离不开电力,对实验室用电设备进行智能化监测和管理十分重要。针对负荷智能监测问题,在非侵入式负荷监测的基础上,利用SOPC技术设计了一个实验室负荷智能监测装置,建立相应的算法模型。采用Matlab仿真算法模型时,能够对数据验证集达到100%识别;监测装置实际调试时,也能对实际工作中5种用电器的31种组合达到100%识别。测试结果表明,监测装置在各种组合情况下都能准确、实时地识别电网中工作的用电器,验证了监测装置在算法设计和硬件实现上的可行性。

一种应用于多阶射频整流器的MPPT技术

多阶射频整流器在射频能量收集系统中起着交流转直流的作用。当射频输入功率偏离某一数值时,多阶射频整流器的功率转换效率(PCE)迅速下降。基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,提出一种最大功率点跟踪(MPPT)方法,使多阶射频整流器能够根据射频输入功率的大小自动配置阶数,从而在较宽的输入范围内保持较高的PCE。将该MPPT方法应用在3阶射频整流器上。结果表明,当工作频率为953 MHz、负载为50 kΩ、输入功率P_(IN)∈(-26.5 dBm,-7.5 dBm)时,该3阶射频整流器的平均PCE可达65%,相比传统3阶射频整流器,提升了约25%。

基于PPP-B2b改正产品的北斗实时精密星历精度分析

实时改正产品对于北斗实时精密定位和定时至关重要,北斗三号通过PPP-B2b信号播发实时轨道和钟差改正产品。为了验证PPP-B2b改正产品恢复的实时精密轨道和钟差的精度,利用接收机获取的PPP-B2b实时轨道和钟差改正产品对广播星历和广播钟差进行改正,然后以GFZ最终产品作为参考,分析评估了北斗三号MEO(medium Earth orbit)卫星和IGSO(inclined geosynchronous orbit)卫星实时精密产品的精度。试验结果表明:BDS-3卫星R方向实时轨道误差RMS值优于0.1215 m,T方向误差RMS值优于0.2922 m,N方向误差RMS值优于0.3605 m,三维RMS值优于0.6402 m;BDS-3卫星实时钟差误差RMS值优于1.6192 ns,STD值优于0.0920 ns。结果表明:PPP-B2b实时改正产品基本可满足BDS-3实时高精度定位和定时的需求。

基于应变迁移率模型对应变沟道AlGaN/GaNHEMT器件电子输运特性的研究

为了进一步提升AlGaN/GaN HEMTs的电流特性,提出了一种在非栅下沟道插入InGaN弛豫层的应变GaN沟道AlGaN/5-nm-GaN/InGaN HEMT(SGC-HEMT)器件结构。通过Sentaurus TCAD仿真研究了SGC-HEMT器件电子输运特性。基于修正的应变迁移率模型,通过改变InGaN弛豫层的In组分调整沟道应变的大小,同时考虑了5-nm-GaN沟道应变和AlGaN势垒层的附加应变,讨论了极化诱导电子气分布与沟道应变的理论关系。仿真结果表明,应变的引入显著增加了器件的漏极饱和电流,当In组分为0.02时,应变GaN(GaNs)沟道层和AlGaN势垒层的拉伸应变为0.225%,SGC-HEMT的漏极饱和电流为0.914 A·mm^(-1),相比传统GaN/AlGaN HEMT的0.701 A·mm^(-1)提高了30.63%;随着沟道拉伸应变的进一步施加,散射机制不断增强,漏极饱和电流和有效迁移率的增长趋于平缓,栅极泄漏也逐渐恶化。此外,由于栅极下方的沟道未施加应变,阈值电压基本不随应变而变化。最后,提取了不同拉伸应变下的有效迁移率,发现随着沟道拉伸应变的增加,低电场区的有效迁移率较高,而高电场区的衰减较慢。对应变沟道GaN HEMT电子输运特性的研究成果有利于进一步提高AlGaN/GaN HEMT的电学性能。

利用伯努利滤波的多目标机动雷达误差配准方法

传统的组网雷达多目标误差配准方法通常假设数据关联关系已知,但在平台机动的情况下,系统同时存在雷达测量偏差和平台姿态角偏差,且雷达观测过程中会受到杂波干扰,导致数据关联尤为困难。针对这一问题,该文提出一种基于伯努利滤波的多目标机动雷达误差配准方法。首先建立系统偏差的量测与状态方程,然后将系统偏差建模成伯努利随机有限集,利用公共坐标系下的原始量测可实现系统偏差在伯努利滤波框架下的递推估计,有效避免了数据关联问题。同时,为了充分利用多目标量测信息,提出一种修正的贪婪量测划分方法,在每个滤波时刻挑选出系统偏差对应的最优量测子集,利用量测子集中的多量测信息实现系统偏差的集中式融合估计,提高了系统偏差的估计精度和收敛速度。仿真实验表明,所提方法能够在数据关联未知的多目标多杂波场景下对雷达测量偏差和平台姿态角偏差进行有效估计,在平台姿态角变化率较低时,所提方法具有较强的适应性。

基于改进特征描述的SLAM动态算法研究

针对原ORB描述符算法匹配精度低、匹配耗时长,动态场景中移动的物体严重影响视觉SLAM系统的定位精度和鲁棒性,以及ORB-SLAM3系统只能构建稀疏点云地图,无法构建稠密地图的问题,提出一种基于BEBLID描述符和目标检测的改进型ORB-SLAM3。在跟踪线程中融合轻量级YOLOv5s动态目标检测网络和动态特征剔除模块,提高系统的定位精度;利用增强高效局部图像描述符BEBLID代替原特征描述算法,与原ORB特征提取方法结合,增强图像的表现力和描述效率,提升特征匹配精度和效率;增加稠密建图线程,根据关键帧与相应位姿完成稠密点云地图的构建。在公开TUM RGB-D数据集上的实验表明,与原ORB-SLAM3相比,本文算法特征匹配精度提高了7%以上;在高动态环境下系统定位精度提高98%以上,在低动态环境下最大提升60%以上,有效提高了系统在动态环境下的定位精度和鲁棒性;并构建了三维稠密点云地图,为后续应用于机器人自主导航、避障和路径规划等工作奠定了基础。

基于CF-CNN-LSTM模型的滑坡易发性评价

针对滑坡灾害样本选择以及深度学习模型中的长期依赖、梯度消失、退化等问题,提出了一种结合确定性系数法(certainty factor,CF)、卷积神经网络(convolution neural network,CNN)模型和长短期记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)模型的CF-CNN-LSTM深度学习模型。以广西壮族自治区梧州市辖区为研究区,选取高程、坡度和坡向等13种滑坡评价因子,采用CF-CNN-LSTM模型对研究区进行滑坡易发性评价,并与CNN模型、LSTM模型、循环神经网络模型和逻辑回归模型进行对比,利用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic,ROC)、整体准确率等6种方法对模型预测精度进行评估。结果表明:CF-CNN-LSTM模型的ROC曲线的曲线下面积(area under curve,AUC)值为0.953,高于其它单一模型,同时其它5项评估指标均优于单一模型,证明CF-CNN-LSTM模型具有更高的精度,可用于梧州市辖区的滑坡易发性评价工作,能够对该区域的滑坡风险管理提供科学的建议。

自适应特征融合的加权响应孪生网络跟踪算法

针对复杂场景下跟踪器难以提取丰富的特征信息导致出现漂移或者跟踪丢失的问题,提出了一种基于自适应特征融合的加权响应目标跟踪算法。首先,使用改进的VGG16网络来提高判别能力;其次,采用残差语义嵌入模块,将深层语义信息引入浅层特征;然后,将浅层特征响应和深层特征响应进行加权融合,提高定位精度和判别能力。实验结果表明,相比基准算法,所提算法在OTB2015和VOT2017数据集上的跟踪成功率和精度等评价指标均获得提升。

基于双目深度筛选的ORB-SLAM3算法

针对ORB-SLAM3算法中特征点存在易丢失、精度低,进而导致双目在复杂场景下运动轨迹误差大的问题,本文设计了一种改进的ORB-SLAM3算法。首先,在ORB特征匹配算法中引入自适应角点检测技术,增加特征点的采集数量,并采用光流法跟踪图像特征,提高关键帧的创建成功率;其次,以特征点为中心,作区域搜索,提高实时性;然后,采用双向左右一致性检验筛选最优视差,应用Prosac算法去除误匹配点对;最后,结合深度信息对关键帧进行筛选,提高关键帧的质量,优化相机位姿。采用KITTI和EuRoc数据集进行了试验,验证了改进算法在绝对轨迹误差上具有良好的优化效果。

基于加法树压缩和乘数编码优化的乘法器设计

定点乘法器是现代信号处理常用的运算单元之一,其整体性能直接决定了系统的竞争力。为了乘法器的计算效率,设计了一种新型高能效有符号数乘法器,使用基4-Booth编码,减少了一半的部分积;另外使用直接求相反数的方法代替传统的取反加一求相反数的方法,使得部分积阵列比特数减少且形状规整,易于压缩。提出的3-2压缩器和半加器相混合的新型树型压缩结构硬件资源开销优化明显,对比现有的乘法器异或门数量下降了14%,二选一选择器数量下降了31%,总面积减少了50%,计算效率大大提高。

基于Innovus混合放置的布局规划方法优化

随着集成电路后端设计中宏单元数量增多,传统布局规划方法效率低且耗时,而自动布局规划的混合放置(MP)技术存在物理规则违例数量多、电压降大和功耗高等问题。针对传统方式和MP方式的不足,提出了一种优化的MP布局规划方法,通过控制宏单元通道空间和标准单元密度大小、固定边界宏单元位置及脚本修复TSMC芯片集成检查(TCIC)违例的方法解决MP技术存在的问题。研究结果表明,优化的MP方式保留了MP技术的性能、功耗和面积(PPA)优势,且相比于传统方式布线长度优化了28%,时序违例优化了65%,功耗优化了609%。该方案可为多宏单元大规模设计的布局规划提供参考。

一种6倍无源增益低OSR低功耗的二阶NS SAR ADC

针对一阶噪声整形(NS)往往需要增加功耗而以较高的过采样比(OSR)来实现较高的有效位数(ENOB),提出了一种低OSR、低功耗的二阶无源NS SAR ADC。该无源NS模块较高的无源增益可以更好地抑制比较器的噪声;其残差电压是通过开关MOS阵列复用积分电容实现采样,从而无需额外的残差采样电容,避免了残差采样电容清零和残差采样时kT/C噪声的产生,因此减小了总的kT/C噪声。180 nm CMOS工艺仿真结果表明,在不使用数字校准的情况下,所设计的10位二阶无源NS SAR ADC电路以100 kS/s的采样率和5的OSR,实现了13.5位ENOB,电路功耗仅为6.98μW。

基于天牛须种群算法的整周模糊度解算算法

如何快速、准确地固定整周模糊度是载波相位测量中的一个关键问题。为了提高整周模糊度搜索速率,提出了一种基于天牛须种群算法(beetle antennae colony search, BACS)的整周模糊度解算算法。通过与BAS算法、BAS-Nadam算法、LAMBDA算法以及MLAMBDA算法进行解算速率、稳定性的对比实验,在三维模糊度解算时,BACS算法在与LAMBDA和MLAMBDA算法解算成功率相当的情况下,能利用更少的时间搜索到模糊度最优解。为了验证BACS算法在高维模糊度解算以及工程解算情况下是否适用,进行了高维模糊度解算的实验以及单频单GPS系统下BACS算法的应用实验。分析及实验表明,BACS算法能很好保证高维模糊度解算的实时性和鲁棒性,对于12维模糊度解算,平均解算时间0.068 s,解算成功率为92%,对于低维模糊度解算,解算速率更快,解算成功率更高。在单频单GPS系统工程解算中,x、y、z方向定位精度分别为±0.008、±0.01、±0.01 m,能达到厘米级精度定位。

基于QPSO-LSTM模型的电离层TEC预测

针对单一LSTM模型的电离层TEC短期预报存在参数调整和性能优化困难导致预测精度低的问题,结合量子粒子群算法(Quantum Particle Swarm Optimization,QPSO)和LSTM模型,通过量子粒子群算法自适应确定最优解,优化LSTM模型的参数配置,并利用该模型预测2014年和2018年共三个时段的低、中、高纬度提前5 d的电离层TEC,对地磁活动的平静期和扰动期的电离层TEC预测精度进行实验分析.结果表明,经过QPSO优化的LSTM模型对TEC进行连续5 d预测时,相对于单一LSTM模型,QPSO-LSTM模型在太阳活动低年均方根误差最多降低了0.34 TECU,而相对精度最多提高了2.68%,而在太阳活动高年,低纬度地区均方根误差最多下降了0.68 TECU,而相对精度在高纬度地区最多提高了2.36%.从不同的角度对比分析发现,QPSOLSTM模型的预测精度均优于单一LSTM模型.

灰色马尔科夫Verhulst动态模型在滑坡形变预测中的应用

为解决陈旧信息和波动性数据造成的传统灰色Verhulst模型预测精度较低的问题,提出一种利用滑动窗口和马尔科夫模型对原始灰色Verhulst模型改进的方法。通过长度可变的滑动窗口来实现数据的动态更新,使得灰色Verhulst动态模型的预测值更加接近最新的变化趋势。之后利用马尔科夫模型对得到的灰色Verhulst动态模型预测值进行修正,提高了模型的预测精度。实验结果表明,灰色马尔科夫Verhulst动态模型在滑坡形变预测中的预测平均相对误差相比于传统的灰色Verhulst模型降低了69. 6%,均方根差比降低了0. 39,小误差概率提高了0. 166 7。对于波动性较大的滑坡监测数据,灰色马尔科夫Verhulst动态模型预测精度优于传统灰色Verhulst模型。

晶圆激光切割技术的研究进展

综述了半导体领域晶圆切割技术的发展进程,介绍了刀片切割技术、传统激光切割技术、新型激光切割技术及整形激光切割技术的特点、工作原理和优缺点以及国内外使用晶圆切割技术获得的研究成果及其应用前景。与刀片切割技术相比,激光切割技术具有切割质量好、切割速度快等优点。详细介绍了以进一步改善晶圆切割质量和提高切割速度为目的的几类整形激光切割技术,包括微水导激光切割技术、隐形切割技术、多焦点光束切割、"线聚焦"切割、平顶光束切割和多光束切割等。随着技术的不断完善、切割设备的不断成熟,整形激光切割技术在未来的晶圆切割领域将具有广阔的应用前景。