基于实用拜占庭容错算法的H-PBFT算法

在区块链技术与物联网领域结合的场景中存在着资源消耗高、吞吐量低、安全性差的问题。针对上述问题提出一种基于等级的实用拜占庭容错算法(Hierarchy-based Practical Byzantine Fault Tolerance,H-PBFT),通过引入信用分级协议对节点评分划分等级,降低了拜占庭节点在系统中作恶的可能性,提高共识节点的安全连接率;此外,本文改进了共识机制的结构,以减少系统通信消耗量为基础,优化了一致性协议和视图转换协议,解决了物联网系统中资源消耗随节点数增加呈现指数级增长的问题。通过搭建超级账本仿真平台进行实验分析,结果表明:在同等条件下H-PBFT比传统实用拜占庭容错算法的延迟性降低了21%,吞吐量性能提高了26%,具有较好的安全性和较低的资源消耗。

基于Simple Thresholding和CUSUM联合算法的L波段太阳射电流量可观测频段分析

L波段太阳射电爆发是导航系统不稳定的潜在影响因素,通过L波段内精密太阳射电流量的监测可以实时发现太阳射电爆发干扰导航事件,为此,云南天文台拟建立一个L波段多频点太阳射电监测系统。无线电环境的有效评估对于该监测系统观测数据的稳定获取至关重要。介绍了监测平台的无线电监测准备研究,通过对云南天文台L波段无线电环境进行100 h的测试,提出一种基于Simple Thresholding算法和CUSUM(Cumulative Sum)算法的改进阈值算法,遴选出介于北斗B1,B2和B3频点,全球定位系统L1和L2频点之间7个5 MHz无线电干扰较少的无线电通带,分别为1551~1555 MHz,1596~1600 MHz,1161~1165 MHz,1221~1225 MHz,1246~1250 MHz,1291~1295 MHz和1231~1235 MHz,其洁净率分别为98.329%,98.301%,98.315%,98.335%,98.224%,97.650%和98.260%,均符合太阳观测需求,为下一步接收机的设计和信号处理提供了依据。

一种基于Chebyshev混沌映射和CRT的ZigBee网络匿名认证方案

针对ZigBee网络信任中心不完全可靠、入网时缺乏身份认证等问题,提出了一种基于Chebyshev混沌映射和中国剩余定理(CRT,Chinese remainder theorem)的ZigBee网络匿名认证方案。该方案不仅能实现匿名身份的双向认证,还可以保障ZigBee网络结构动态变化时密钥分发的安全;其主要基于一个ZigBee与NB-IoT的无线异构网关,使服务器能够通过该网关对网络中的节点进行有效的管理。从安全性分析以及与其他相关文献对比结果可以看出,所提方案具有更高的安全性,还具有匿名性、不可链接性。此外,实验结果表明所提方案在计算开销上较其他方案有更大的优势。

一种便携式肌电信号(EMG)提取方法及其电路实现

基于生物电特别是肌电信号(EMG)的人机接口研究是目前国内外人-计算机接口技术研究领域的热点之一。研制一种信噪比高、耗电少、体积小、成本低的肌电信号提取电路是该项研究的重要内容。本文首创了一种新的表面电极贴片方式,以及相应的隔离技术、信号拾取方法和滤波的方法。可在低功耗和小体积的条件下实现人体表面高内阻情况下微弱的肌电信号的检测。本方法为这类便携式的人-计算机接口技术的研究提供了一种有效的手段。

新工科建设背景下“数字电路与逻辑设计”课程教学研究

"新工科"建设要求我国高校培养工程实践能力和创新能力强,具备国际竞争力的高素质复合型人才.作者分析了计算机及相关专业的"数字电路与逻辑设计"课程教学中存在的"与工程实际脱钩","学习积极性不高"和"自主实践不足"等主要问题及其成因,阐述了教学改革的必要性.作者针对这些问题,在新工科理念指导下提出了一套包括优化教学内容,项目化教学、翻转课堂和改革考核方式等方法的综合性教改措施.实践证明,这套教改方法能够激发学生的学习兴趣,促进学生动手能力、创新能力和综合素质的提高.

现代高精度逐次逼近式数模转换器使用中的几个问题

采用开关电容阵列技术、激光修正技术和低电压低电流的CMOS工艺生产的高精度逐次逼近式模数转换器已经进入到很多常见的信号处理系统中。但是这些新技术的引入也带来了使用上的新问题。针对这些新技术带来的问题展开讨论,对如何通过改进新型高精度逐次逼近式模数转换器的输入缓冲、基准源、重复性和输出总线缓冲,提高采集系统的精度和信噪比等问题,提出了相应的解决方法和技术。

一种基于肌电信号的动作起始时刻识别方法

提出一种提取尺侧腕屈肌表面肌电信号的短时统计特性,并将此特性预处理后作为自组织人工神经网络输入来判断运动状态,进而实现实时识别人体特定动作起始时刻的方法。用这种方法识别特定动作的运动起始时刻,省去了动作电位在肌纤维内传递以及肌纤维内部C a2+和ATP化学反应的时间,大大提高了人-计算机接口的时间效率。最后分析了特定动作误判出现的原因和解决办法。实验结果证明本文方法速度快、可靠性高,可在军事和竞技体育等领域得到广泛应用。

基于DDS算法的12导联心电信号发生器设计

心电信号发生器是研发智能心电仪器的关键设备,心率连续可变是心电信号发生器研究的难点。提出了一种用DDS(direct digital frequently synthesis)算法合成心率连续可变的多导联心电信号的方法,并在基于ARM的嵌入式实时操作系统uC/OS-II上用软件实现了该方法。首先证明了用软件实现DDS算法产生心电信号的可行性;针对心电信号的频率特点给出了算法的基本参数;并根据DDS算法思想给出了一种查找表(LUT)长度调整的方法;最后分析了本方法误差的主要来源,通过理论推导得出系统误差为26×10-6。实验结果证明本方法行之有效,具有理论和实际意义。

利用数模转换器R-2R梯形网络

数模转换器的核心是一个精密 R- 2 R梯形网络 ,根据电路理论灵活运用 DAC中的梯形网络 ,可以用DAC实现新的功能。给出了灵活运用 DAC梯形网络的两种方法。

以“微机原理”为核心的嵌入式课程体系建设

移动互联网时代,旧有的以8086/8088和MCS-51为对象的微机硬件类课程无法满足产业发展的需求,出现了授课内容过时、重复且不成体系的问题。但ARM v7和v8为代表的RISC架构内核在嵌入式微控制器和微处理器两个领域的同时兴起,为微机硬件类课程教学改革提供了难得的契机,提出了一套以"微机原理"课程教学内容改革为核心,采用ARM为统一教学对象的嵌入式课程体系建设的思路和方法,并介绍了该方案在云南大学信息学院实施所取得的效果。

AD603在振动信号采集系统中的应用

本文介绍了ADI公司的电压控制增益低噪声、宽带放大器AD603的原理、特点及其在振动信号采集系统中应用的电路设计方法。

“新工科”建设背景下“虚拟仪器”课程综合实验教学初探

虚拟仪器技术具有高度的灵活性和易用性,是电类专业"新工科"建设的重要着手点。当前许多专业都开设了"虚拟仪器"课程,但学生专业背景的巨大差异,导致了该课程的实验不易找到所有学生都能够理解的测试、控制对象和实验平台。硬件实验的缺失,使学生难以建立虚拟仪器系统的概念。针对电子类专业学生的实际情况,本文提出了一套基于"电子技术"背景知识和模块化硬件的虚拟仪器综合实验方案。实践结果表明,虚拟仪器综合实验符合"新工科"人才培养思路,提高了电子类学生运用专业知识构建电子系统的能力。

用Microchip智能传感器方案构建高性能的生物电信号采集系统前端模块

模拟隔离是传统生物电信号采集系统中必不可少的一部分。它耗电多,成本高并可能造成信号失真。是心电、肌电等相关仪器不能便携化和家用化的重要原因。本文提出一种基于Microchip公司智能传感方案的数字隔离方法,该方法为这些生物电信相关仪器的便携化提供了一条有效的途径。

从实例出发谈信号调理电路的设计方法

理想运算放大器的概念和设计方法是"模拟电子技术基础"课程的重要内容,但该课程对非理想的运算放大器的分析和设计方法讲解不足,导致仪器仪表专业学生在后续专业课程中很难运用非理想运算放大器设计信号调理电路。本文提出一个完整的设计实例,弥补学生在这方面知识缺陷。通过实例介绍了非理想运算放大器设计中的一系列问题和解决方法,以及所设计电路在Arduino单片机平台上测试的结果。

用MAX1672设计便携式设备电源

本文以MAX1672为例介绍了升/降压DC-DC转换器的基本原理,针对应用中可能出现的各种问题提出了解决的方法,最后提出了一个用MAX1672设计的便携仪器电源。

一种基于AMI系统的无线三相智能电表的设计

介绍了一种基于高级计量系统(AMI)设计思路,并且详细描述了由STM32F103VDT、CC2530以及CS5463等芯片构成智能电表的设计方法。首先介绍了AMI及其对于未来智能电表的重要影响,然后提出了一种基于AMI系统的无线三相智能电表的设计方法。该三相智能电表设计包括:由新型高精度电能计量芯片CS5463构成的对电网电压、电流、功率等参数进行测量,并进一步实现电能计量功能的方法;使用ARM Cortex-M3内核的微控制器STM32F103VD,构成测量数据处理、存储和传输系统的方法;以及采用集成了协议栈的ZigBee芯片CC2530构建的无线数据传输通信系统,传递计量数据的方法。最后还展示了采用本方法构建的新一代无线三相智能电表设计的原型机及其测量结果。

基于脑电信号的人机交互实验平台的设计和应用

基于脑电信号(electroencephalogram,EEG)的人机接口研究是目前国内外研究热点之一,本文针对脑电信号在强噪声背景下微弱的特点,讨论了基于脑电信号的低功耗、移动式、开放接口的人机交互实验平台系统的设计方法和应用。综合利用先进的硬件和软件滤波技术、隔离技术、高速通用串行接口技术以及虚拟仪器技术来提高平台各方面的性能。将此平台用于脑电诱发信号提取得到了满意的结果,从而为基于脑电信号的开放性人机交互平台的实现提供了新的思路,为脑电信号的研究带来了方便。

GSM&GPRS在无线抄表系统中的应用与比较

合理地将GSM的SMS短信业务和GPRS分组数据业务用于远程无线水表抄表系统,不但可以对用户用水量进行有效的实时监控,而且成本较低,可靠性高。以无线抄表系统为基础,描述了系统数据传输常用的GSM短信业务和GPRS分组数据业务,以两者的技术复杂性、实现方法、费用、延时等进行对比,结果表明GSM适合通信频率低,数据量小,且对延时不敏感的场合;GPRS适合通信频率高,数据量大,实时性高的场合。结合无线抄表系统的特点,设计了大多时间采用GPRS模式而网络繁忙时采用SMS模式的数据传输方案,并通过软件控制,实现自动切换。结果表明该方案比采用单一方案费用更低,数据的可靠性几乎可达100%。

800～975 MHz太阳射电数字观测终端的设计与实现

位于云南天文台风凰山本部的10m太阳射电望远镜是中国太阳射电物理界重要的观测设备之一,其设计之初,800～975 MHz频段受到移动电话的严重干扰,不能正常工作,因此缺失这一频段的观测资料.近年来,随着微波和数字器件性能的提升以及移动电话工作频段的改变,使得这一重要频段的观测变得可行.针对800～975 MHz频段的太阳射电天文信号,提出了一种基于现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）和千兆以太网的实时采集与处理方法.在数据采集和处理过程中,系统采用流水线方式,得到了太阳射电信号的实时频谱图;采用硬件描述语言Verilog实现了千兆以太网的数据传输,提高了传输效率;另外本系统采用分时传输机制,完成千兆以太网的UDP数据包的传输.最后还对所得数据进行了误差分析和结果分析,证明了本文提出的实时信号采集、分析和传输方法的正确性和可靠性.