基于数据挖掘的科技情报采集分析平台设计与实现

论文面向大数据时代数据快速更新迭代的特征,分析了科技情报研究领域面临的挑战,论证了自动化数据采集分析平台的重要性和设计需求。结合科技情报研究的一般流程,基于数据挖掘和人工智能技术,给出了自动化采集分析平台的总体设计方法,并从数据采集、清洗、分类、呈现、汇编等方面分模块详细介绍了实现方法,结合测试给出了使用效果。测试表明,设计的平台能够有效降低科技情报研究人员的工作量,准确率和稳定性满足应用需求,极大提高科技信息检索分析的工作效率,同时具有较好的应用场景拓展前景。

面向智能城市配电线路在线监测的物联网传感终端

面向智能城市感知需求,设计了用于电网线路健康状态监测的多参数NBIoT传感监测终端。终端以STM32L低功耗嵌入式系统为核心,基于由DS18B20测温芯片、DHT11感湿器件、BH1750光照检测芯片、LSM303DLHC微加速度计、L3G4200微陀螺仪组成的传感器阵列监测线路多参数,并通过NBIoT BC95模块和UDP协议实现物联网传输。监测设备能够实时传感电网环境的温湿度、光照度、振动倾覆状态等,并与云服务器交互。测试表明,该终端在未来城市输电监管应用中具有实用价值。

SpaceWire网络层协议分析与应用研究

本文的研究对象是SpaceWire网络层协议.通过分析欧空局(ESA)SpaceWire产品和美国航空航天学会(AIAA)SpaceWire专题年会成果,概述了国内外SpaceWire技术特别是其组网技术的发展和应用现状.根据欧空局最新版规范ECSS-E-ST-50-12C,详细分析了SpaceWire网络层结构,包括路由方式和寻址方式,其中重点阐述了蛀洞路由器、区域逻辑寻址的工作原理.在此理论基础上,给出了基于FPGA单芯片、以交叉矩阵为核心、带有通用主机接口的无阻塞4端口SpaceWire路由器设计方案.本文最后还通过比较SpaceWire与Ethernet协议的异同,论证了二者在高层协议和应用软件方面的兼容性,得出结论:可以将Ethernet网络的软件资源移植到SpaceWire上.

SpaceWire接口三轴加速度计设计

为了提升加速度计的传输速率,加强传输的稳定性,设计了一种带有SpaceWire接口的三轴加速度计。给出了构建基于FPGA的通用性强的SOPC和NIOS II程序的设计方法,详细分析了SpaceWire母体协议DS解码方案的不足,研究并实现了一种新型DS解码算法,介绍了为增强三轴加速度计的可配置能力和通用性而开发的支持SpaceWire RMAP高层协议的函数库。最后与SpaceWire路由器、网络管理器搭建了试验网络,验证了本设计的加速度采集功能和多个加速度计之间的通信功能,证明本设计所采集的加速度数据的准确有效,设计的硬件和软件符合ECSS-E-ST-50-12C/51C/52C规范。

应用于极致边缘计算场景的卷积神经网络加速器架构设计

针对卷积神经网络在极致边缘计算(UEC)场景应用中的性能和功耗需求,该文针对场景中16 Bit量化位宽的网络模型提出一种不依赖外部存储的卷积神经网络(CNN)加速器架构,该架构基本结构设计为基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的多核CNN全流水加速器。在此基础上,实现了该加速器的层内映射与层间融合优化。然后,通过构建资源评估模型在理论上完成架构中的计算资源与存储资源评估,并在该理论模型指导下,通过设计空间探索来最大化资源使用率与计算效率,进而充分挖掘加速器在计算资源约束条件下的峰值算力。最后,以纳型无人机(UAV)自主快速人体检测UEC场景为例,通过实验完成了加速器架构性能验证与分析。结果表明,在实现基于单步多框目标检测(SSD)的人体检测神经网络推理中,加速器在100 MHz和25 MHz主频下分别实现了帧率为137和34的推理速度,对应功耗分别为0.514 W和0.263 W,满足纳型无人机自主计算这种典型UEC场景对图像实时处理的性能与功耗需求。

“电子复兴计划”奏响射频“协奏曲”

当前的战争逐渐从以重装平台为中心的网络战时代过渡到以蜂群、分布式杀伤、马赛克等为特征的新型网络战时代,小型化、智能化、无人化、具备自适应能力的平台的比重日益增大,这类应用系统对整合射频载荷的需求更加急迫,必然要求微系统技术能够发展到与之相匹配的水平。因此,一旦美国实现以电子复兴计划为代表的微系统技术突破,将继续保持其军事优势。

面向复杂混合信号的CPCI专用测试系统及其自动校准方法

面向多通道复杂混合信号的快速精确自动化测试需求,设计并实现了具有在线实时自动校准功能的CPCI总线专用组合测试系统。基于标准的CPCI总线J1/J2接口和扩展的后IO接口设计了专用信号调理模块和通用数据采集模块硬件,基于FPGA设计了测量转换时序与控制逻辑,基于Lab VIEW环境开发了自动测试软件。基于Matlab研究了自适应的分段拟合校准算法,实现了系统在线实时自动校准,校准后直流、交流、频率测量精度误差分别达到1‰、2%和0.1‰。测试结果表明,基于分段三次多项式拟合的自动校准方法能够快速有效降低系统非线性导致的测量误差,整套系统满足面向密集信号的快速装备测试需求。

空间光通信中光源相干参数对接收光强影响研究

空间光通信中,光源空间相干度变化会对光信号的传输造成影响,使接收端处的入射光场发生变化。本文综合考虑了光源相干参数变化引起的平均接收光强及光强闪烁指数的变化,给出了基于部分相干光源的接收光强概率分布模型。仿真研究结果表明,光源相干参数增大对接收光强的影响近似于相同条件下大气湍流强度增强的结果。随着光源相干参数的增大,平均接收光强下降,接收光强的概率分布曲线向光强较小的一侧偏移,且随着偏移量的增加,接收光强会更加集中的分布在平均接收光强两侧,使得接收光强的概率峰值增大。空间光通信中,考虑光源空间相干度变化条件下,所获得的接收光强概率分布对接收系统的冗余设计具有一定的实用价值。

基于同步调理编码的复杂信号组合测量机制研究与实现

论文面向航天测试应用,分析了160种不同参数被测信号的属性特征,在此基础上提出了信号调理环节与信号测量环节去耦合的组合测量机制及其硬件实现。针对被测信号和测试电路的适配控制问题,提出了组合调理控制编码,并基于Verilog HDL语言在FPGA上通过逻辑实现了调理编码的解析和调理电路的控制,确保了硬件电路的实时在线软件可配置。文章最后以多种信号的测试为例,给出了测试曲线和误差数据。实验结果表明,该同步调理编码机制能够有效应对高密度、多通道、多种类信号的并发测量。

基于单片TMR磁传感器的非侵入电流监测微系统

提出一种仅需单片单轴隧穿磁阻传感器且无需磁芯结构的低成本、非侵入式电流监测微系统。研究论证了磁阻传感器测量线缆电流的基本原理和关键点;设计了具备电缆限位功能的组合式结构,在确保磁场-电流传递关系可靠性的同时,避免了对传统聚磁结构及传感阵列的依赖,确保了测量的便捷和结构简单;设计了高集成度、低功耗的微系统硬件,并基于软件实现了精确测量和校准算法。基于工频市电的电气线路规范搭建了测试环境,开展了性能测试。结果表明,研制的电流监测微系统具有较高的线性度和重复性,在0~8 A测量范围内最大误差为1.5%,可达到国标0.5级标准,具有较好的长期稳定性和抗邻线电流干扰能力,适用于多数居民用电监测场景。