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关键词： 电源转换   重型设备   开关稳压器   工作电压范围   电子系统设计   温度变化范围   瞬态电压   器件要求   可用空间   输出电压  

摘要： 卡车、汽车和重型设备环境对任何类型的电源转换器件要求都是非常苛刻的。宽工作电压范围加之很大的瞬态电压和宽温度变化范围,所有这些因素使可靠的电子系统设计变得非常有挑战性。使设计时须考虑的因素更加复杂的是,有些应用要求将电源转换器件安装在引擎罩内,因而要求很高的温度额定值。同时,由于电子组件数量不断增加,所以可用空间也在不断缩小,从而由于空间限制而使高效率转换变得至关重要了。

关键词： 热模拟   电子系统设计   印刷电路板   解算器   中都   单元格   网格化   用户界面   模拟技术   交错网格  

摘要： 通过使用热模拟软件,可以对一些极具挑战性的应用进行热建模,而在过去对此类应用根本无法解决在电子系统设计中,热性能在元件、电路板和系统层面上的重要性与日俱增。尽管电子系统已经变得更加高效节能,但依然还存在将更多电子电路和功能压缩进更小的印刷电路板的需求,这会导致大量热量的聚集。这种情况在许多应用中都存在,移动设备就是其中一例。在移动设备中,

关键词： 海洋光学   船载高光谱成像光谱仪   电子系统   软件设计   现场可编程门阵列  

摘要： 光学方法是海洋精细化研究的重要手段，海洋光学在空间上可以分为海面、水体和海底三个层面。其中，海面光学研究开展的最广泛和深入，目前普遍采用高光谱方法研究海面可见光波段特性，利用机载高分辨率成像光谱仪进行数据采集。机载成像光谱仪一般有着较高的分辨率、精度以及高速的采样帧率，同样其成本也居高不下。　　本论文设计了一套船载高光谱成像光谱仪的电子系统，该系统针对船载平台运动速度慢及海洋探测方面的特点进行了低成本优化设计。平台运动速度慢的特点使系统对采样帧率要求并不高。而海洋探测目标光场强度一般较弱的特点，使系统需要有较高的感光能力，对动态范围有着较高的要求。设计中让传感器工作在较低的采样帧率下，以此来增长信号的积分时间以获取充足的曝光。为了提升光谱仪系统的光谱分辨率，对图像传感器的像元进行了合并使用。　　该电子系统选用Aptina公司的高灵敏度单色CMOS面阵图像传感器MT9P031来捕捉光谱信息。选用型号为EP4CE55F23I7的FPGA为核心，控制整个系统的工作运行，完成像素数据信号的采集、运算处理和传输通信。FPGA外部配带SDRAM来实现海量光谱数据的缓存。FPGA内部集成了NiosⅡ软核，在其上使用了μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统来支持Nichestack TCP/IP协议栈以实现网络通信功能。捕获到的光谱图像可以通过系统自带的液晶屏模块实时显示，也可以通过以太网或者串口将其送入上位机。使用LabVIEW编写上位机软件，实时的还原出捕捉到的光谱图像。

ISBN: (纸本)9787040427332

ISBN: (纸本)9787308153799

关键词： 动作电位检测   动作电位识别   快速原型   微电子神经桥   微电子肌电桥  

摘要： 瘫痪肢体运动功能的重建是极具挑战的医学难题。利用电子系统替代受损神经组织,重建运动神经元通路,进而重建运动功能的方法为该问题的解决提供了新的思路。该方法被称为“微电子神经桥”。基于项目组前期在“微电子神经桥”领域所做研究,本文主要涉及用于脊髓神经损伤后功能重建的“微电子神经桥”以及用于脑卒中后偏瘫患者肢体运动功能重建的“微电子肌电桥”,研究内容包括：1)神经元胞外探测仿真信号的生成算法。仿真信号生成是进行相关神经信号处理算法的基础。2)胞外探测中神经元动作电位的检测算法。在此基础上,进行动作电位识别的相关研究。动作电位的检测与识别是“微电子神经桥”进行选择性激励的基础。3)基于分立器件和集成电路,进行了“微电子神经桥”相关原型系统的设计,包括神经信号探测电路、功能性电刺激电路、无线／有线神经信号采集电路、功能电刺激信号生成电路、小型微电子神经桥实验箱、快速原型算法验证平台,以及实时动作电位检测与识别电路。4)基于分立器件和集成电路,进行了“微电子肌电桥”相关原型系统的设计,包括双通道微电子肌电桥原型系统以及用于手部运动功能重建的微电子肌电桥系统。其中,双通道微电子肌电桥原型系统目前已经通过相关检测,处于临床科学实验阶段。本文共分为7章,第1章绪论对造成肢体瘫痪的病因进行分析,重点介绍脊髓损伤与脑卒中。之后对项目组前期的工作进行了总结。第2章至第五章研究“微电子神经桥”的相关电路与系统。其中,第2章介绍“微电子神经桥”涉及的神经生物学基础,综述治疗脊髓损伤的生物学方法,并介绍“微电子神经桥”的原理。第3章介绍“微电子神经桥”所采用的神经信号探测与激励方法,以及其系统设计与信号处理流程。第4章主要介绍“微电子神经桥”训练阶段的信号处理核心技术：动作电位检测与识别。首先研究胞外探测仿真神经信号的生成方法。对于动作电位检测问题,首先从传统的幅度阂值法开始研究,分析造成传统幅度阈值法误检率高的原因。在此基础上,提出基于幅度阈值与动态一阶前向差分阈值的检测算法。最终,结合时域特征筛选,使算法的平均灵敏度达到99.27%,平均特异度达到98.60%。对于动作电位的识别问题,首先研究基于时域信息、K-L变换和离散小波变换的三种特征提取方法。并通过基于正态性检验(Lilliefors检验)和概率密度函数估计(Parzen窗估计)的两种特征提取方法,进行特征属性约减。通过可分性测度,确定以基于离散小波变换所获得的特征作为识别依据。在此基础上,利用基于马氏距离的K均值聚类算法,获得高达99.29%的平均分类正确率。并初步研究利用自组织映射进行类别数确定以及初始聚类中心选取的问题。第5章主要涉及与“微电子神经桥”相关的原型系统设计。包括神经信号探测电路、功能性电刺激电路、无线／有线神经信号采集电路、任意波形生成电路和小型微电子神经桥实验箱。重点介绍基于ARM CortexA8+TMS320C64x+MSP430F5336硬件构架的快速原型系统实现,并将其应用于“微电子神经桥”桥接阶段的实时处理算法的快速验证。利用三倍交叉验证,桥接阶段算法的平均灵敏度,特异度以及识别正确率分别达到99.43%,97.13%和92.58%。最终以Hercules安全微控制器为目标硬件,实现了经过快速原型平台验证的实时信号处理算法。第6章初步涉及用于脑卒中后偏瘫运动功能重建的“微电子肌电桥”相关原理以及原型系统设计,包括双通道微电子肌电桥原型系统以及用于手部运动功能重建的微电子肌电桥系统。涉及肌电信号探测电路设计,高压、隔离、任意波形功能性电刺激电路设计,相关信号处理算法,虚拟现实系统设计以及应用于临床时安全性方面的考虑。文章的最后对全文进行总结,并提出需要进一步解决的问题。本文所涉及的创新点：1)设计一种基于幅度与动态一阶前向差分阈值的动作电位检测新算法,利用加州理工大学提供的数据库进行测试,该算法的平均灵敏度与特异度分别达到99.45%与97.21%。2)设计一种利用滑动窗口与极差判别以及中值估计的神经信号背景噪声估计算法。相比于Donoho与Johnstone等人所提出的算法,该算法在100Hz放电频率下估计精度提高了3倍。3)设计两种离散小波变换后的特征选择方法：(1)利用Lilliefors检验以及层次化选择的方法进行特征系数选择,(2)利用Parzen窗估计,即核密度估计的方法进行特征系数选择。在本文所用的可分性测度下,证明本文所提出的特征选择方法优于基于时域特征提取以及基于Karhunen-Loeve变换的特征提取方法。4)将自组织映射应用于动态聚类的初始值确定以及类别数确定。5)基于Matlab R2013a以后版本所提供的板级支持包,设计了以Beagleboard-xm以及Simulink为核心的算法快速验证平台。实现了动作电位检测与识别算法的快速原型设

关键词： 微型卫星   综合电子   数据   标准  

摘要： 卫星综合电子系统，是一个对信息的采集、处理、分配和存储的系统，是一个在苛刻空间限制条件下，对密集性很高且复杂的航天电子系统进行信息和功能综合的系统。综合电子系统与卫星结构机构、热控、姿轨控、能源系统构成卫星平台，设计水平很大程度上决定了微型卫星的平台性能，而卫星平台化技术是一个国家空间技术成熟与否的标志。综合电子系统作为微型卫星总体级的系统，是卫星的电总体和信息中枢，对卫星的运行起到重要的支柱作用。 本文对微型卫星综合电子系统进行了功能综合和数据综合研究。从功能综合角度提出了微型卫星模块化开放式系统体系、总线体系和软件体系。从数据综合角度阐述了卫星数据技术标准的发展，并根据微型卫星应用特点，选用了国际空间数据系统咨询委员会（CCSDS）常规在轨系统（COS）数据标准实现数据综合。 立足国内工业基础，按照集成模块化综合电子体系（IMA）对SAST50微型卫星综合电子系统进行了设计，包括综合电子系统标准模块划分、遥测、遥控、信息流、软件、供电、结构、数据标准化和标准模块设计，实现了功能综合和数据综合，具有开放性、通用性，体现了模块化综合电子技术优越性。 微型卫星综合电子系统产品按照宇航要求进行了测试、系统对接和验收级产品试验，测试结果表明技术指标符合研制要求，为SAST50平台研制奠定了坚实的基础，具有工程应用价值。

关键词： 专业学位硕士   CDIO   电子系统设计自动化   课程改革  

摘要： 针对电子类专业学位硕士研究生教学目标,将教学过程的参与者划分为教师、基础组(学生)、项目组(学生)、高年级组(学生)四个群体。基于CDIO理念设置电子系统设计自动化课程教学环节,通过各教学群体的相互协作,完成技能测试、分组、基础培训、项目构思、项目实施的全过程,探索工程应用类高层次专门人才的新型培养模式。

关键词： 综合电子   抗辐照   容错   手机卫星  

摘要： 随着卫星向微型化,高性能,商业化的快速发展,越来越多的元器件替代传统的高等级抗辐照器件广泛应用到航天器的设计中,大大降低了航天飞行器的研发成本,同时其成熟的开发平台也大大缩短了飞行器研发时间。然而传统商用电子元器件面对空间辐射环境的影响时,特别是对于单粒子事件所引起的状态位翻转并没有有效的防护措施。本文基于手机卫星星载综合电子系统的设计,软件上使用CFCSS(Control Flow Checking by Software Signatures),多线程冗余以及存储器三模备份加固的方法实现了软件的检错与纠错技术;硬件上使用硬件看门狗电路和多模冗余备份的系统设计,使得系统可靠性有了明显的提升,其具体内容如下:首先归纳并分析了广泛使用的双机冗余备份的容错模式,并引入系统可靠性分析模型以及Markov随机过程的基础理论,对双机冗余系统进行可靠性建模,最后同单机系统进行比较分析结果显示,双机冗余系统平均系统寿命提高了50%。然后基于软加固的方法,设计并实现了C语言平台下CFCSS分支跳转加固算法,通过故障注入实验,该设计能及时检测出错误并通过重复执行的方式进行恢复;同时设计了Android系统多线程检错回卷恢复的调度机制;AVR芯片非易失存储器中三模冗余的纠错恢复设计,通过仿真分析证明该设计有效提高了系统的可靠性。文章最后具体介绍了手机卫星星载综合电子系统的设计及其工作模式。并针对双冗余通信备份、星载计算机程序在轨更新以及星载计算机可靠性备份进行了重点介绍。通过仿真分析以及在轨实验数据,证明了手机卫星星载综合电子系统加固性设计保证卫星可靠运行。

关键词： 电子系统设计   模块化   综合性   实验箱   ARM+FPGA  

摘要： 本论文在综合比较市场上现有电子系统实验装置优缺点的基础上,采用模块化理念,以ARM+FPGA为核心,研制涵盖模拟、数字、EDA、单片机等多方面知识和技术的综合电子系统实验箱,满足多门课程的实验需要。模块化的设计可以使学生自主选择模块构建综合电子系统,有利于实验设备的不断升级,学生在学习过程中不断自主创新。本论文通过查阅国内外相关文献,对国内外相关产品进行调研,研制开发基于Cortex-M4高性能微处理器内核和4代大容量FPGA可编程逻辑器件为核心的模块化综合电子系统实验箱。主要研究工作如下:1、实验箱方案论证、比较,关键芯片的选型。2、设计制作模块硬件电路。实验箱模块设计包括MPU模块和FPGA模块两大核心模块设计以及按键显示模块、高速D/A模块、高速A/D模块、音频放大滤波模块、音频功放模块、串行接口模块和通信接口模块等外围模块设计。3、完成微处理器主程序设计和可编程逻辑器件硬件逻辑描述符设计工作,实现数字化语音存储回放、DDS信号发生器、高速数据采集和基于CAN总线的分布式温度检测等综合性系统开发。最后,对整篇论文的研究工作进行了总结,分析了综合电子系统实验箱的优势与不足并在此基础上对以后的发展做出了展望。