基于CoaXPress接口的高速串行传输系统设计

CoaXPress是一种新型高速数字图像传输接口标准,适用于各种高速和高带宽图像传输应用。本文设计实现了一种基于CoaXPress接口的高速串行传输系统。针对多路高速串行数据传输、调度、缓存和同步难题,硬件上每个模块设计4路CoaXPress接口,模块以FPGA为核心,采用PCIe3.0×8接口与主控制器进行通信,使用DDR4缓存高速数据;FPGA固件逻辑设计中使用XDMA硬核与主控制器进行通信,使用FDMA完成对DDR4的数据调度,使用GTH收发高速串行数据;采用FIFO缓存同步技术和PXI_TRIG触发总线技术相结合的方法,成功地实现了8个CoaXPress发送模块共32路发送接口之间的同步。最终对CoaXPress接口模块和系统进行了测试,CoaXPress接口的眼图、码速率、误码率、同步精度均满足要求。本文所设计的基于CoaXPress接口的高速串行传输系统工作稳定,性能可靠,已应用于新一代空间飞行器载荷—数传链路测试。

基于脑电的快速序列视觉呈现脑-机接口系统研究进展综述

脑-机接口(BCI)系统建立大脑与外部设备之间的直接交流通路,结合快速序列视觉呈现(RSVP)范式能够实现利用人类视觉系统进行高流通量图像目标检索。近些年来,RSVP-BCI系统在范式编码、脑电(EEG)解码和系统应用方面的研究取得了长足的进步。对范式编码的研究揭示不同范式参数对系统性能的影响,促进提升系统性能;脑电解码的研究在提升算法分类性能的同时推动少训练、零训练样本、多模态等场景下的应用;对RSVP-BCI系统应用的研究实现推动系统走向实际应用并拓宽了应用领域。同时,系统仍面临着迈向实际时可应用领域范围窄、脑电跨域解码难题以及计算机视觉飞速进步带来的挑战。该文对RSVP-BCI近年来的相关研究进展进行了回顾与总结,并对未来的发展方向进行了展望。

基于磁性传感器的低失调温度补偿接口电路设计

面向磁性传感器在物联网(IoT)技术中的广泛应用,该文基于180 nm CMOS工艺设计了一种具有低失调电压,低温度漂移特性的霍尔传感器接口电路。针对霍尔传感器灵敏度的温度漂移特性,该文设计了一种感温电路并与查表法相结合,调节可编程增益放大器(PGA)的增益有效地降低了霍尔传感器的温度系数(TC)。在此基础上,通过在信号主通路中使用相关双采样(CDS)技术,极大程度上消除了霍尔传感器的失调电压。仿真结果表明,在–40°C~125°C温度范围内,霍尔传感器的TC从966.4 ppm/°C减小到了58.1 ppm/°C。信号主通路的流片结果表明,霍尔传感器的失调电压从25 mV左右减小到了4 mV左右,霍尔传感器的非线性误差为0.50%。芯片的总面积为0.69 mm^(2)。

基于级联型扩张状态观测器的直流微电网低压负载接口变换器自抗扰稳压研究

直流微电网负载侧供压稳定是实现新能源电力高水平消纳的重要前提。为维持低压负载侧电压稳定,利用级联型扩张状态观测器提高扰动的估计重构精度与速度,将二阶自抗扰控制技术引入低压侧稳压控制。首先,在考虑扰动存在的低压接口变换器动态模型基础上实现对于稳压控制策略的系统设计。之后,在时域上分析级联型扩张状态观测器对于扰动重估精度的提升效果,利用线性等效框架在复频域上分析系统对于总扰动的抑制性能,以及系统模型不确定下对于动态性能的影响。此外,将Lyapunov理论运用于分析所提稳压控制策略的稳定性,表明该系统在工程上稳定。最后仿真实验验证了所提出稳压策略的正确性与有效性,且对于扰动具有较好的抑制性。

数模—动模混合仿真系统的接口建模与稳定性分析

为满足现代电力系统实时仿真的发展需求,数模-动模混合仿真系统结合实时数字仿真和物理动态模拟仿真的优点,成为现代电力系统研究的重要仿真方法。接口系统是混合仿真系统设计中的核心与难点。为了深入分析混合仿真系统的稳定性,对接口系统各个组成环节进行建模得到系统开环传递函数,分别根据劳斯判据和奈奎斯特判据研究开环传递函数中不同参数对系统稳定性的影响。理论推导表明接口系统中滤波器截止频率、接口延时和阻抗模拟比对系统的稳定性影响较大,并通过所搭建的混合仿真系统进行实验,实验结果表明不同参数对系统的稳定性影响与理论推导一致。

脑机接口负责任创新研究进展

脑机接口技术的研究与创新包含法律问题、社会问题和伦理问题。虽然脑机接口技术是一种新兴的生物医学工程技术手段,但如何能够确保脑机接口始终走在负责任的创新研究道路上,已经成为社会和学术界重点讨论的话题。鉴于此,本文对脑机接口负责任创新研究现状以及在创新过程中存在的伦理问题进行讨论,并以此为基础,从多个角度分析如何有效控制脑机接口技术创新走在负责任的轨道上,希望能够真正利用该项技术手段为人类谋福祉。

嵌入式服务器软件接口通信容量调节算法仿真

考虑到实际系统中不同用户对通信有着不同的容量需求,为了在有限的频谱资源中获得更大的容量效果,提出一种嵌入式服务器软件接口通信容量调节算法。通过用户的信道增益信息,获取最小蜂窝用户数量。根据吞吐量增量降序排列结果,将排名靠前的蜂窝用户通信容量分配给用户对。将嵌入式服务器软件接口通信容量调节问题,转换为随机网络优化问题,对数据包码长和发送功率联合优化,引入离线算法的思想,提出通信容量调节算法,完成嵌入式服务器软件接口通信容量调节。实验结果表明,所提算法可以有效提升吞吐总量,同时能够有效降低平均等待调节延时,平均等待调节时延保持在30ms以内。

论马斯克的“神经联结”脑机接口

马斯克的神经联结公司试图在瘫痪患者脑中植入脑机接口,让患者利用自己的脑信号控制外部设备,以恢复部分行动能力;他们的研发在技术上确有进步,但原理上并无创新。马斯克还宣称其“联结”技术可望把人工智能与人脑融合起来,将人变为“超人”,难以令人信服。

HGU用户侧接口流量信息传输方法仿真

由于连接不同用户的侧接口过多,导致接口流量信息分配不均衡,造成信息传输时长较长、丢包率高等问题。为解决上述问题,提出HGU用户侧接口流量信息传输方法。通过对家庭网关单元(Home Gateway Unit,HGU)用户侧接口构建无向图和冲突图,确定流量信息传输距离以及各传输链路之间是否互相干扰;以链路流量模型为基础构建业务模型,得到传输链路负载率;在粒子群优化算法中,利用适应度函数更新粒子的位置坐标,实现合理分配网络流量,实现最大效率的传输。实验结果表明,所提方法网络时延始终保持在0.10s以下,整体丢包率控制在30%-45%之间,且具有较高的吞吐量。

脑机接口技术背景下精神完整权的逻辑证成和制度构想

面对脑机接口技术对人的隐私、精神完整性和心理连续性造成的威胁,身体权虽能够提供一定保障,但是尚不足以表彰其特殊性,尤其是对于非侵入式的。隐私权虽然能够保障公民免予心智思想被探知,但是不能兼及改变。思想自由、认知自由和精神自决保障公民寻求主动干预以塑造一个人大脑状态的积极面向有些激进。脑机接口技术对于心智思想的干预,不但直接、严重,甚至可能永远,因此要确立一种精神完整权。不论何种用途、侵入程度、接口类型,该技术研究应用都必须经过告知同意,不得强制以物理力或以隐瞒的方式为之。与为了保障公民心理健康权,强调国家的实现义务不同,精神完整权关涉隐私、身份、自主,聚焦于一种对抗国家不得干预的权能。

基于CCA融合FFT的SSVEP脑机接口分类算法

为解决多目标刺激范式的稳态视觉诱发电位脑电信号识别准确率低和信息传输率低的问题,提出了一种快速傅里叶变换同典型相关分析相结合的方法,通过快速傅里叶变换将信号训练成对应频率的训练模板,并作为参考信号与实时采集的信号进行典型相关分析来计算频率的识别准确率。6名受试者参与并完成了180组实验,在时间窗口长度为1.5 s的条件下,基于快速傅里叶变换-典型相关分析的稳态视觉诱发电位信号识别算法的平均识别准确率为93.98%,比典型相关分析算法提升了14.75%,信息传输率为62.30 bit·min^(-1),比典型相关分析算法提升了55.63%。实验结果表明,快速傅里叶变换-典型相关分析算法性能更优。

虚拟I/O模块在DCS以太网通信接口模块上的实现

为减少硬件模块的重复开发,在保留原DCS软硬件系统架构不变的基础上,在以太网通信接口模块硬件上虚拟不同的I/O模块。虚拟I/O模块与硬点I/O模块具有一致的输入、输出及参数属性,且组态方式和产物格式一致。同一以太网通信模块上可在不同的虚拟I/O槽位上配置不同的虚拟I/O模块,如Modbus TCP虚拟I/O模块和GOOSE虚拟I/O模块,进而在同一硬件实现不同的通信功能。虚拟I/O模块的使用一方面减少了DCS系统硬件模块的种类,简化备品备件,另一方面也提高了通信扩展的灵活性和便利性。

国家医保接口环境下门诊先诊疗后结算系统的改造及应用

目的 实现门诊患者在国家医保接口环境下的先诊疗后结算系统的改造和应用。方法 基于对医院现有业务流程和接口功能的分析,结合市域级信用体系,对医院信息系统(Hospital Information System,HIS)前台的挂号和结算环节分别调用市域级信用体系的注册和销号接口,实现一次挂号一次结算。配合HIS后台存储的患者状态进行院内流程优化,从而实现先诊疗后结算。结果 实现了在国家医保接口环境下医院门诊患者先诊疗后结算业务流程的重塑,采用先诊疗后结算模式的患者就诊时平均排队次数减少0.52次,平均等候时长缩短6.84 min。结论 通过对HIS的改造,简化了门诊患者就诊流程,并通过引入市域级信用体系保证了市域范围内费用的有效控制,对降低门诊患者在院滞留时间有积极意义,对于国家医保环境下医院门诊优化流程有借鉴意义。

医疗脑机接口技术的法律规制

区别于其他大脑神经技术和传统治疗方法,通过脑机接口技术可以传输、解读和记录神经数据。神经数据经过解码不仅可以反映健康信息,还可以揭露思想隐私。另外,脑机接口技术可以通过刺激直接干预患者的情绪、思想、甚至行为。对于医疗脑机接口技术应该适度规制,需要兼顾生命身体健康权和人性尊严法益,神经数据合理利用和隐私保护。具体规.制路径包括:对医疗脑机接口技术研究进行严格的伦理审查,对脑机接口医疗器械进行特殊的审批监管,对知情同意的履行进行特别的程序保障,对神经数据进行专门的立法保护。

新工科背景下汇编语言与接口技术实践教学改革研究

新工科理念是近年来随着我国工业发展提出的,新工业革命需要以新的工程教育为支撑。因此,社会对工程教育也提出了新的要求。汇编语言与接口技术是一门独特的课程,如何在新工科背景下开展该课程实践教学研究具有重要意义。通过对新工科背景下的汇编语言与接口技术课程的实践教学进行探究,对实践教学内容进行重构,对实践教学过程进行优化,对实践课程教学的考核建立新评价模式等,旨在为一线教师提供新的实践教学思路。

基于脑电图的脑机接口技术在脑卒中患者上肢运动功能康复中的应用

背景:目前的康复方案对脑卒中后遗症的干预已取得不错的疗效,但治疗周期较长且人工成本较高。脑机接口技术通过特殊设备提取大脑神经活动信号,并将此信号转换处理为计算机可以识别的指令,可用于脑卒中后遗症的治疗。目的:分析和总结近些年脑机接口技术在脑卒中患者上肢运动功能康复中的应用,探讨脑机接口技术在脑卒中患者上肢功能康复中的临床应用价值。方法:以“脑卒中、脑电图、脑机接口、上肢、虚拟现实技术、功能性电刺激、外骨骼”为中文检索词,在中国知网进行相关文献检索;以“stroke、brain-computer interface、computer assistance、upper limb、virtual reality technology、functional electrical stimulation、exoskeleton”为英文检索词,在PubMed数据库进行相关文献检索,检索时间范围为2000-2022年。结果与结论:脑机接口对脑卒中患者上肢运动功能恢复具有良好的应用前景,并且被证明可以产生常规治疗无法实现的效果,非常值得进一步研究和推广,但是其机制尚未被完全阐释清楚。同时从脑机接口系统采集患者脑电信号的角度来看,准确地解码上肢运动的所有自由度以提供灵活和自然的控制能力仍然是一个挑战。未来的研究应该集中在阐明脑机接口技术促进脑卒中上肢运动恢复的特定神经机制,并确定脑机接口与外接设备相结合等康复方案,以促进脑卒中患者上肢运动功能恢复。

专题导读:脑机接口

当前,脑机接口已进入技术爆发期,各国政府、科研机构和企业都已加速布局,以抢占全球脑科学竞争战略高地。在新一轮科技革命和产业变革重构全球创新版图的大背景下,脑机接口成为我国重点关注和布局的技术突破口。在“十四五”规划中,我国将脑机接口列为重点研发方向之一,北京、上海等地率先响应国家政策,出台诸多行动方案,为行业发展明重点、指方向。随着相关政策和行动方案陆续出台,我国脑机接口在产业生态、技术创新、人才培养等方面呈现良好发展态势。

脑机接口都选用了哪些化学材料

2月20日,美国企业家马斯克表示,他旗下的脑机接口公司“神经连接”在完成首例人类大脑设备植入手术后,首位受试者“似乎已完全康复,没有出现不良反应。受试者只需思考就可以在电脑屏幕上移动鼠标”。此次实验对于人类无疑具有重要意义。

运动想象脑机接口的判别迁移特征学习与分类

为了解决不同时间采集的运动想象脑电数据之间存在的分布差异,避免跨时段使用前长时间的重校准步骤,提出了一种基于判别迁移特征学习(discriminative transfer feature learning,DTFL)的运动想象分类方法。DTFL通过联合匹配源域和目标域之间的边缘分布和类条件分布来减少域间的差异,同时最大化类间距离和最小化类内距离来保留类判别信息,从而提升对运动想象的分类性能。基于DTFL的运动想象分类方法无需目标域脑电样本的类别信息,可以有效避免长时间的校准。在脑机接口竞赛数据集上的实验结果表明,DTFL显著优于其他迁移学习方法,有效缓解跨域分布的不一致性,提高了运动想象的分类正确率。

近10年脑机接口技术用于康复医学领域的可视化分析

目的分析近10年脑机接口技术应用于康复领域的相关研究。方法检索2013年1月至2023年8月中国知网和Web of Science核心合集中有关脑机接口技术用于康复领域的文献。应用CiteSpace 6.2.R4软件进行可视化分析并绘制知识图谱。结果共纳入1582篇文献,其中中文文献506篇,英文文献1076篇。中英文年发文量均呈上升趋势。英文文献中,中国为发文量最多的国家,美国中心性最高。中文高产作者为明东,高产机构为天津大学。英文高产作者为Birbaumer N、Jochumsen M,高产机构为图宾根大学。中英文研究热点包括运动想象、脑卒中、脑电信号等。聚类结果显示,相关研究主要聚集于基础研究、疾病、功能以及联合应用4个方面。脑机接口联合运动想象、外骨骼康复机器人、功能性电刺激、虚拟现实等在脑卒中后的应用占较大比例。结论脑机接口应用于康复医学领域相关研究的热度总体呈上升趋势。未来可持续关注脑机接口技术在脑卒中、脊髓损伤、肌萎缩侧索硬化症患者中的应用。神经可塑性和信号解码等基础研究值得国内学者关注。