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关键词： 有轨电车   电子门栏   控制系统  

摘要： 为防止行人随意进入有轨电车轨道,设计了一种电子门栏系统,对电子门栏的外观与控制系统进行了设计。控制系统结合有轨电车运行位置和行人过道安全时间,运用爬坡算法优化电子门栏系统的开启与关闭,再基于道路宽度对系统设置一定的安全预留时间,实现对电子门栏的精确控制。在有轨电车通行道口设置电子门栏系统,避免了传统门栏或路标指示牌在道路上的阻碍与不便,并结合智能警报系统,既可保障人和车的安全,也可有效缓解电车延误。

关键词： 区块链   电子档案   系统设计  

摘要： 随着信息系统的广泛应用以及各部门对保密性、完整性需求的提升,电子化档案管理系统已经得到了广泛的应用。本文提出了一种基于区块链技术的面向电子档案内容审计的管理系统的设计模型,该系统实现电子档案及上传、审查、监管的流程化管理,利用区块链具有去信任化、点对点传输、去中心化、可追溯等特点,实现不同部门和层级之间电子档案的高效管理。

关键词： 云计算   大型电子政务   集中式   灾难备份系统  

摘要： 由于现有的灾难备份系统及时性和准确率较低,而基于云计算设计大型电子政务集中式灾难备份系统通过政务外网平台搭建GRE的动态路由以及IPSEC VPN,与其他电子政务系统相连接,增加灾难数据恢复模式,数据备份与管理模块,以及介质库管理模块,构建系统云计算平台,实现集中式灾难的备份。实验结果表明,该设计的集中式灾难备份系统应用后,当采集到的信息数量为150个时,错误的信息处理数量最多为10个,准确率较高,并且备份时系统的平均响应时间只需要11.979 s,响应时间较快,具有较好的及时性,可满足设计需求。

关键词： 区块链   电子病历   隐私保护   智能合约  

摘要： 针对中心化存储下个人电子病历共享中存在的单点失效、隐私泄露以及访问不可控等问题,设计了基于区块链的电子病历隐私保护系统。该系统通过链上链下结合存储方式,提高了电子病历的存取速度,通过构建亲友链并进行基于秘密共享的数据分发,解决了病人无法提供私钥时的病历数据重构,设计智能合约实现数据访问的安全授权和高效共享。系统测试结果表明,设计的系统具有正确性和实用性,对推动国家实施智慧医疗进步具有重要意义。

关键词： 电子围栏   物联网   在栏判断   全球定位系统  

摘要： 本文介绍一套基于物联网技术的电子围栏系统,所述电子围栏能获取位置和生命体征信息,并将信息存储在云端的服务器上。应用服务器程序监控位置、体温等数据,判断是否存在异常行为,并对异常情况进行告警。本系统应用物联网技术手段构建的电子围栏提升了畜牧业的科学管理水平。

关键词： 电子技术   主动式传感器   系统设计  

摘要： 受动态节点影响，传统主动式传感器物联网控制运行过程中经常出现各种问题，包括反应速度缓慢、控制效果不佳等，这对系统实际应用极为不利。基于此，文章围绕电子技术的主动式传感器物联网控制系统设计进行探讨，概述传感器技术并对应用范围加以说明，以此为基础从硬件以及软件两种不同的角度出发，对系统结构进行深入分析，通过实验设计网络拓扑结构，完善实验流程并探究，最终结果表明系统输出电压与实际电压之间非常接近。

关键词： 印制电路板   缺陷检测   自动光学检测   图像处理   极性元器件  

摘要： 随着新一代信息技术的高速发展及其与制造业的深度融合,智能制造进入了由点到面的历史新阶段。印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)作为电子设备中最为基本的组成部分,是智能制造快速发展的重要基石。元器件缺陷检测是电路板装配(Printed Circuit Board Assembly,PCBA)制程中的一个关键且必要的环节。尤其是对于具有装配方向要求的极性元器件,后期的检测可以很大程度上降低由于元器件短路引发的生命财产安全。由于产业的迅速发展,传统的人工目检(Manual Visual Inspection,MVI)和电检测(In Circuit Test,ICT)方案已经无法满足当前的市场需求,自动光学检测(Automated Optical Inspection,AOI)方案由于其具有高性能,不接触等优势,逐渐成为PCB缺陷检测领域的主要解决方案。本文针对插装式PCB上的极性元器件装配缺陷检测展开研究,基于视觉方案设计了一个低成本、快速且具有较高性能的AOI系统,主要完成的工作内容如下:(1)设计及搭建极性元器件装配缺陷检测的实验平台。根据产线应用需求确立了系统的总体框架;对图像采集关键设备进行选型;通过前期调研及照度实验,确定了系统的光源类型及设备的箱体结构。(2)针对以电解电容为典型的圆面元器件极性检测需求,提出了一种基于极坐标转换和SVM(Support Vector Machine)融合的电容极性检测算法。本文基于传统图像算法和机器学习分别开发了检测方案。实验表明,这两类方案在检测精度和耗时上各占优势。为了均衡精度和耗时,本文进一步地将两类算法进行检测流程上的融合,提出了基于极坐标转换和SVM融合的电容极性检测算法。(3)针对插座、二极管等矩面元器件,提出基于2-范数的对称区域奇异度对比法。该算法通过将待测元器件图与模板图进行对称区域的奇异度比较从而确定极性。由实验表明,该算法面对形态、颜色、尺寸各异的插座,甚至二极管等不同类别的矩面元器件均展现了极强的通用性,并且具有较高的检测精度。(4)开发了软件操作平台并在PCBA车间进行了实地测试。根据实际需求,设计了简洁的操作界面和高集成度的功能模块,便于一线工人操作。在测试阶段,对PCBA生产线中8个批次的产品进行抽检,共计检测PCB板5360张,元器件198110颗。由实验数据表明,PCB匹配、元器件定位、极性检测的平均准确率分别为99.85%、98.96%、99.64%,总体准确率达到了98.46%,总体漏查率为0.03%。

关键词： 脊髓损伤   运动功能重建   微电子神经桥   脊髓硬膜外电刺激   脊髓神经信号   刺激电极   植入式手术  

摘要： 脊髓损伤（Spinal Cord Injury,SCI）是由车祸、高空坠落、疾病、运动等原因引起的脊髓结构与功能的损伤,导致患者出现感觉和运动功能障碍等一系列并发症。至今,脊髓损伤的治疗依然是医学中尚未解决的世界难题之一。恢复脊髓损伤患者的运动能力,尤其是行走站立能力,可以极大地提高脊髓损伤患者的生活质量。在临床治疗中,脊髓硬膜外电刺激（Epidural Spinal Cord Stimulation,ESCS）是一种有潜力的恢复脊髓损伤后运动功能的方法。本课题组于2004年提出了“微电子神经桥”方法用于脊髓损伤后的运动功能恢复,即通过电子信息系统恢复受损脊髓神经信号的通信。本论文基于“微电子神经桥”方法,通过电子系统设计和动物实验来研究恢复脊髓损伤后下肢运动功能的方法。 本论文设计了用于硬膜外脊髓刺激和脊髓神经信号探测的电子系统,并在脊髓损伤大鼠模型中开展了植入式动物实验研究,使脊髓损伤大鼠恢复了站立及下肢伸屈功能。本论文的主要研究内容如下: （1）设计了一种确定脊髓损伤动物下肢肌肉运动功能重建的硬膜外定位的实验方法。本论文设计了一种用于确定脊髓损伤大鼠硬膜外脊髓电刺激位点的高密度柔性阵列电极,通过该电极遍历刺激大鼠T12～L2椎骨水平节段脊髓,并在刺激过程中记录诱发的大鼠双侧下肢（股外侧肌、半腱肌、胫骨前肌和腓肠肌）肌电信号以评价硬膜外刺激效果。确定了大鼠股外侧肌和腓肠肌的刺激位点,分析了不同脊髓节段的刺激效果。同时,在脊髓损伤大鼠下肢肌肉的硬膜外刺激运动区域中,研究了刺激强度、频率与目标肌肉刺激响应之间的关系。除了小动物模型大鼠外,我们还将确定刺激位点方法应用在大动物模型五指山猪上,确定了五指山猪的下肢硬膜外刺激节段。 （2）设计和研制了用于脊髓损伤大鼠的完全植入式8通道硬膜外脊髓电刺激系统,并进行了长期动物实验研究。设计的植入式ESCS系统包括可植入式脉冲发生器、植入式刺激电极、体外供电模块和基于手机的控制应用。植入体内的电路尺寸为25×25 mm2,刺激参数可通过手机应用进行设置。通过体外供电模块可以向体内的可植入式脉冲发生器充电。可植入式脉冲发生器使用氧化锆陶瓷封装并植入脊髓损伤大鼠体内。总结了固定刺激电极、可植入式脉冲发生器的植入手术方法。在两个月的植入式硬膜外刺激实验中,系统可正常工作,脊髓损伤大鼠下肢肌肉可被激活。 （3）结合大鼠减重训练跑台,在清醒的脊髓损伤大鼠模型中开展了ESCS实验。首先确定了清醒大鼠在减重训练跑台的固定方法,接着为使脊髓损伤大鼠通过ESCS产生更多的运动动作,设计了多通道（22通道）体外硬膜外刺激器和高密度（44位点）植入式刺激电极,通过硬膜外刺激实现了脊髓损伤大鼠在减重跑台上的站立和下肢伸屈等功能。通过行为学分析和肌电刺激响应评价了大鼠ESCS的效果。 （4）设计了脊髓信号探测系统及微电子神经桥原型系统,并开展了动物实验。设计了小型化的脊髓神经信号探测系统,系统包含8个探测通道,每个通道具有16 k Hz采样率,神经信号可通过Wi Fi模块传输至上位机。在动物实验中采集了大鼠脊髓神经信号。接着基于本研究设计的探测系统,设计了微电子神经桥原型系统,在动物实验中,验证了所设计系统的有效性。

关键词： 微纳卫星   测试系统   自动化   支持向量机   PXI  

摘要： 随着航天技术的不断发展,微纳卫星以其成本低、周期快、可批量化制造等特点成为航天领域的热门之一。微纳卫星电子系统统主要包括微纳卫星中电源、星务、热控等分系统,设计水平很大程度上决定了微纳卫星的平台性能。微纳卫星电子系统测试系统是确保卫星工程质量的重要技术手段,是卫星可靠性的核心,在卫星研制过程中至关重要。随着微纳卫星批量化制造技术的日益成熟,微纳卫星系统和功能日益复杂,自动化、高集成度以及高效率的卫星地面测试系统需求日益迫切。 针对传统卫星测试系统存在的通用性差、智能化低、自动化流程不完整等问题,本文在深入调研和分析国内外测试系统方案的基础上,针对微纳卫星电子系统,开发了一套自动化测试系统,包含智能故障诊断、测试系统硬件搭建和自动化测试软件设计等。本文的研究对于微纳卫星的批量化制造与应用具有重要的意义。 (1)在深入分析微纳卫星故障原因的基础上,设计了基于数据驱动的支持向量机多分类器作为自动化测试系统的故障诊断算法,通过特征参数提取、核函数设计与交叉寻优过程构建最优故障分类模型,实现测试过程中的卫星故障精准定位。 (2)在分析国内外测试系统现状的基础上,针对微纳卫星电子系统测试系统需求,完成了测试系统的总体设计。选择PXI总线作为测试总线,设计了由PXI测试系统、外部设备与卫星组成的自动化测试平台,实现微纳卫星环境输入驱动与系统信息采集功能等,为自动化测试系统软件设计提供了硬件基础。 (3)针对卫星自动化测试需求,首先设计了基于脚本配置的测试指令与系统参数动态解析技术,使用动态解析技术实现测试软件的测试指令集动态载入、信息显示界面的动态配置、系统信息的动态解析,然后完成了测试软件的自动测试、故障诊断、本地储存、外部设备控制功能,最后提出相应的测试流程。 (4)基于本文的设计方案设计完成了自动化测试系统,并对自动化测试系统所设计的功能进行了验证,证明了本文设计的系统的可行性与准确性。

关键词： 软X射线能段偏振探测   Topmetal-M2   数据在线处理   eMMC   远程更新   小型载荷  

摘要： 软X射线能段(1-10ke V)偏振探测在探索目标源模型(黑洞等致密星体、磁场形态和辐射机制等)和相对论喷流等天文现象的科学研究中有重要意义。软X射线微结构气体像素探测单元根据“光电效应”原理设计而成,完成探测的物理过程分为气体与光电子相互作用、电离与漂移、电子雪崩和电子收集。由华中师范大学像素实验室(PLAC)自研的具有电子收集能力的Topmetal-M2,是基于国产华虹宏力(GSMC)130nm CMOS双阱工艺的一款大尺寸阵列式像素探测芯片,该芯片是完成X射线偏振探测的关键技术。用于X射线偏振探测的近地轨道立方星,主要由太阳能电池板、推进器、天线、特定载荷等组成。其中,用于X射线偏振天文观测的特定载荷,主要由微结构气体型探测器及其读出电子学系统组成。探测器整体由金属铍窗、气体倍增微通道板GMCP、高灵敏度硅像素芯片Topmetal-M2、陶瓷底座等构成,具有响应时间迅速、便于改造研究、抗辐射等优点。本文主要设计X射线偏振探测载荷原型机读出电子学系统,其包括Topmetal-M2像素芯片数据采集板、FPGA主控板、基于A7504N高压模块的高压板。本文完成的工作分为以下几个方面:1.设计了一个软X射线偏振探测小型载荷电子学的硬件系统。其包括用于采集Topmetal-M2能量输出通道数据的顶层PCB板;搭配FPGA、以太网PHY、FLASH、eMMC、CAN等电子器件控制载荷功能运行的主控PCB板;使用A7504n模块提供高压电场的底层PCB板。各模块的启动和配置信息均可通过上位机平台通信传输,其中CAN总线的指令传输速率为1Mb/s,UDP的数据回传速率为3MB/s。2.设计了数据处理算法。探测单元数据无压缩情况下在轨运行时的数据量为288GB/day,通信传输带宽无法达到要求,因此需进行数据在线处理,以减少传输数据量。该算法模块包括JESD204B输出数据拼接、帧头处理、有效数据筛选、多通道缓存输出;其最终有效数据压缩后传输速率为3.41MB/s。3.设计了一个星上高容量、高容错存储系统模块。本文结合eMMC5.0协议,完成eMMC器件的初始化、读写操作,设计的BOOT启动块很好的解决载荷掉电关机情况。并将存储模块的顶层封装成FIFO接口,方便模块间的调用和后期维护。4.针对系统远程更新的需求和辐射防护需求,设计了一个基于FLASH的远程更新功能,以FPGA作为主控,配合UDP通信方式,完成配置文件的写入和上电自主读取配置,取代了传统JTAG方案,提高配置便利性。考虑太空环境下,人工维修和debug较为困难,固件层面上增加异或累加操作,提高写入配置文件数据准确性,并采用Multi Boot FLASH分区方案,配置文件发生错误时,载荷可以继续运行,保证了小型载荷的稳定运行。本文设计的小型载荷原型机,在地面经过X光、alpha源长时间辐照测试,系统运行鲁棒性良好,Topmetal-M2以每帧2.56ms的扫描速率成功探测并绘制不同能量不同角度的偏振径迹,并且存储系统中读写速率分别达到9.65MB/s、8.75MB/s,满足数据传输指标。