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本發(fā)明公開了一種基于MEMS傳感器和VLC定位融合的單卡爾曼濾波導(dǎo)航裝置和方法，包括MEMS傳感器、INS模塊、VLC定位模塊、PDR定位模塊和測(cè)姿定位單卡爾曼濾波器模塊；本發(fā)明基于INS慣導(dǎo)機(jī)械編排的誤差方程作為融合濾波器的系統(tǒng)方程，觀測(cè)方程包括VLC定位信息更新、PDR定位信息更新和磁力計(jì)觀測(cè)量更新。融合濾波器輸出VLC接收器的姿態(tài)給VLC定位模塊，輸出PDR設(shè)備的姿態(tài)給PDR定位模塊以校正姿態(tài)的影響。首次在VLC定位領(lǐng)域使用融合測(cè)姿準(zhǔn)確估計(jì)VLC接收器的姿態(tài)信息，主要解決了VLC定位容易受設(shè)備姿態(tài)影響以及在光信號(hào)被遮擋情況下定位不連續(xù)的問題。

本發(fā)明公開了一種基于MEMS傳感器和VLC定位融合的雙卡爾曼濾波導(dǎo)航裝置和方法，包括MEMS傳感器、INS模塊、PDR定位模塊、VLC定位模塊以及測(cè)姿定位雙卡爾曼濾波器；對(duì)于測(cè)姿濾波器，基于慣導(dǎo)機(jī)械編排的誤差方程作為系統(tǒng)方程，觀測(cè)方程包括加速度計(jì)觀測(cè)量更新和磁力計(jì)觀測(cè)量更新，輸出姿態(tài)信息給VLC定位模塊和PDR定位模塊以校正姿態(tài)的影響。對(duì)于定位濾波器，二維平面的位置信息作為系統(tǒng)狀態(tài)向量，基于行人航位推算的誤差方程作為系統(tǒng)方程，而VLC的定位結(jié)果為觀測(cè)方程。本發(fā)明的技術(shù)方案解決VLC定位容易受設(shè)備姿態(tài)影響以及在光信號(hào)被遮擋情況下定位不連續(xù)的問題，消除姿態(tài)對(duì)VLC定位的影響。

光纖激光器和放大器是當(dāng)前國(guó)際上激光領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，光纖激 光器和放大器是現(xiàn)代光通信的產(chǎn)物，是隨著光纖及通信技術(shù)的發(fā)展而 崛起的一門嶄新技術(shù)。由于光纖激光器件與傳統(tǒng)的固體激光器件相比， 具有低閾值、高效率，穩(wěn)定性和耐熱性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、重量輕， 容易實(shí)現(xiàn)、性能價(jià)格比高，易于小型化、易于維護(hù)等明顯優(yōu)勢(shì)，它已 廣泛應(yīng)用于光通信、工業(yè)加工、軍事和國(guó)防、激光醫(yī)療、光纖傳感、 微波產(chǎn)生等諸多領(lǐng)域。

基于事件驅(qū)動(dòng)方式的仿生視覺圖像傳感器，用于高速場(chǎng)景的拍攝 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破、顯著效益成果轉(zhuǎn)化 二、成果簡(jiǎn)介 隨著虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和混合虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（MR）技術(shù)、自動(dòng)駕駛、物聯(lián)網(wǎng)以及機(jī)器視覺等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，對(duì)圖像傳感器的采集速度提出了更高的要求。傳統(tǒng)基于“幀”掃描形式的CMOS 或 CCD 圖像傳感器較難滿足高速運(yùn)動(dòng)物體的拍攝需求，若提高相機(jī)的圖像采集幀率，則需要采用高性能且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，大量的圖像會(huì)帶來(lái)較大的數(shù)據(jù)冗余，此外，也會(huì)面臨功耗高的問題。 相比于傳統(tǒng)的光電和圖像傳感器，生物視網(wǎng)膜具有許多不可比擬的優(yōu)勢(shì)。視網(wǎng)膜中的光感受器可根據(jù)外界光強(qiáng)的變化自適應(yīng)調(diào)節(jié)增益，能夠感知超過(guò) 180dB 的光強(qiáng)范圍。另外，視網(wǎng)膜基于事件驅(qū)動(dòng)式的采集方式，僅輸出場(chǎng)景中光強(qiáng)發(fā)生變化的信息，因而，能夠?yàn)V除低頻信息帶來(lái)的冗余。在信號(hào)處理和傳輸上，采用異步通信的方式，通過(guò)神經(jīng)節(jié)細(xì)胞將光強(qiáng)信息轉(zhuǎn)換為時(shí)空脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)低功耗。 受到生物視網(wǎng)膜的啟發(fā)，研究人員提出了基于事件驅(qū)動(dòng)方式的仿生視覺圖像傳感器，用于高速場(chǎng)景的拍攝。該類傳感器多采用對(duì)數(shù)像素電路作為光強(qiáng)探測(cè)單元，因其動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍寬，可隨機(jī)讀取。然而，對(duì)數(shù)電路在弱光環(huán)境下靈敏度低，幾乎沒有光響應(yīng)，即仍然無(wú)法模仿視網(wǎng)膜弱光下的高靈敏度，除此之外，其輸出受到 (Fixed Pattern Noise，F(xiàn)PN)的影響，降低了圖像質(zhì)量。 我們提出了一種兼容 CMOS 工藝的光敏二極管體偏置場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件(PD- body biased MOSFET，簡(jiǎn)稱 PD-MOS)，其結(jié)構(gòu)圖和等效電路如圖 1所示。 利用 PD 的感光特性以及 MOSFET 的正向襯底偏置效應(yīng)實(shí)現(xiàn)集成光強(qiáng)探測(cè)及信號(hào)放大于一體的光電器件。該器件可解決對(duì)數(shù)電路在弱光下靈敏度低的問題，并且提出了一種明暗傳感器的方案以降低噪聲。設(shè)計(jì)成像測(cè)試方案并搭建靜態(tài)圖像采集測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示，通過(guò) MTALAB 進(jìn)行圖像恢復(fù)從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)圖像顯示功能。   圖 1 (a) PD-MOS 器件結(jié)構(gòu)及其 (b) 等效電路圖 經(jīng)過(guò)商用 180nm CMOS 工藝流程制備后的器件概貌如圖 2 所示，圖 (a) 為三種不同像素設(shè)計(jì)的芯片實(shí)物圖，從上至下分別為環(huán)形結(jié)構(gòu)、條形結(jié)構(gòu)及對(duì)數(shù)像素電路，將其中的環(huán)形結(jié)構(gòu)在顯微鏡下放大觀察可看到圖 (b) 所示的形貌，圖 (c) 為4個(gè)像素的顯微圖。   圖 2 (a) PD-MOS 成像陣列芯片的實(shí)物圖，(b) 環(huán)形結(jié)構(gòu)芯片在顯微鏡下的放大圖以及 (c) 環(huán)形結(jié)構(gòu)像素放大圖 上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示效果如圖3所示，可以明顯看出兩根頭發(fā)相交。子圖 (a) 為暗態(tài)時(shí)的 100 幀平均灰度圖，子圖 (b) 為暗態(tài)時(shí)的曲面圖，子圖 (c) (e) (g) (i) 為光態(tài)下的圖，子圖 (d) (f) (h) (j) 為光態(tài)下的圖像數(shù)據(jù)減去暗態(tài)下圖像數(shù)據(jù)的降噪圖，可以發(fā)現(xiàn)在30nw/cm2 輻照度下已經(jīng)出現(xiàn)頭發(fā)的輪廓，當(dāng)輻照度繼續(xù)增加，頭發(fā)的輪廓越來(lái)越清晰，當(dāng)輻照度達(dá)到 3mw/cm2，仍然可以看到頭發(fā)的輪廓。   圖 3 陣列芯片采集的圖像 不同于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的圖像采集方式，生物視覺系統(tǒng)的成像由視野場(chǎng)景中發(fā)生的事件觸發(fā)，且生物視網(wǎng)膜具有寬動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍、超低功耗以及異步傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，這為仿生視覺系統(tǒng)的研究提供了全新的思路。隨著物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛以及安防等領(lǐng)域的快速發(fā)展，它們對(duì)高速動(dòng)態(tài)圖像傳感器的需求也日益提升。近些年，針對(duì)這些需求，研究人員提出了一種用于采集高速動(dòng)態(tài)信息的類視網(wǎng)膜相機(jī)，成為了一大熱點(diǎn)研究方向。類視網(wǎng)膜相機(jī)的工作原理模擬了生物視網(wǎng)膜事件驅(qū)動(dòng)型的采集方式及異步型的傳輸模式，為動(dòng)態(tài)視覺成像提供了硬件基礎(chǔ)。綜上，該類傳感器的研究具有十分重要的科研意義和深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1. 針對(duì)人機(jī)交互和人體感知場(chǎng)景開發(fā)智能微波感知識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于手勢(shì)識(shí)別和動(dòng)作識(shí)別技術(shù)的交互控制應(yīng)用、基于人體定位跟蹤、呼吸心跳測(cè)量、跌倒檢測(cè)和身份識(shí)別技術(shù)的存在檢測(cè)、健康監(jiān)護(hù)和安防監(jiān)測(cè)應(yīng)用。 2. 采用小尺寸的集成毫米波雷達(dá)芯片，精簡(jiǎn)硬件設(shè)計(jì)，縮小模組尺寸，軟硬件聯(lián)合優(yōu)化減低功耗，集成針對(duì)人機(jī)交互和人體感知場(chǎng)景設(shè)計(jì)的多種功能算法，打造小尺寸、低成本、低功耗、多功能的新型通用傳感器。

本發(fā)明公開了一種基于快速斥力機(jī)構(gòu)和絕緣變壓器的高壓直流 斷路器，該斷路器拓?fù)浒〒Q流支路、主斷路器支路、快速開關(guān)供能 單元、主回路電抗器單元和主回路隔離開關(guān)單元。換流支路為一條 LC 振蕩支路。主斷路器支路由可調(diào)電抗器和若干快速開關(guān)吸能均壓模塊 串聯(lián)構(gòu)成。每個(gè)快速開關(guān)吸能均壓模塊由一個(gè)快速開關(guān)、一個(gè)避雷器 和一條 RC 均壓支路并聯(lián)組成。快速開關(guān)供能單元保證快速開關(guān)動(dòng)作 的快速性和協(xié)同性。主回路電抗器單元用于降低故障電流上升率。主回路保護(hù)開關(guān)單元用于在斷路器成功開斷后保護(hù)內(nèi)部元件。本發(fā)明基 于快速斥

傳統(tǒng)PZT壓電陶瓷應(yīng)用廣泛，但在居里溫度較低，環(huán)境溫度較高時(shí)，PZT陶瓷樣品極易退極化。隨著壓電材料的應(yīng)用范圍的進(jìn)一步拓展，一些極端條件對(duì)壓電陶瓷的應(yīng)用提出了新的挑戰(zhàn)。北京大學(xué)工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室利用高居里點(diǎn)的鈧酸鉍-鈦酸鉛壓電陶瓷制備了基于d31模式和d33模式的應(yīng)用于高溫環(huán)境中的壓電振動(dòng)能量回收器，器件可以穩(wěn)定地工作在150℃以上的高溫環(huán)境中。高溫下由于電疇被活化，器件的壓電系數(shù)和相應(yīng)的輸出功率比室溫時(shí)提高一倍以上。 與壓電能量回收器不同的是，壓電驅(qū)動(dòng)器是一種利用壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能實(shí)現(xiàn)納米級(jí)驅(qū)動(dòng)的器件，壓電驅(qū)動(dòng)器利用壓電材料的準(zhǔn)靜態(tài)逆壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)10微米至100微米的微小位移；同時(shí)，還可以利用壓電陶瓷的高溫諧振動(dòng)效應(yīng)制備高溫壓電馬達(dá)。

本項(xiàng)目重點(diǎn)研究面向物聯(lián)網(wǎng)極低功耗微控制器關(guān)鍵技術(shù)，包括寬電壓標(biāo)準(zhǔn)單元和片上存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)技術(shù)、工藝-電壓-溫度（PVT）偏差檢測(cè)技術(shù)與自適應(yīng)動(dòng)態(tài)電壓和頻率調(diào)節(jié)技術(shù)、快速響應(yīng)的寬負(fù)載高效率電源轉(zhuǎn)換技術(shù)、低功耗高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)技術(shù)、極低功耗快速啟動(dòng)晶體振蕩器技術(shù)；面向工業(yè)控制微控制器關(guān)鍵技術(shù)，包括高可靠處理器架構(gòu)、低延時(shí)訪問存儲(chǔ)策略、納秒級(jí)中斷響應(yīng)處理技術(shù)、容錯(cuò)型自糾錯(cuò)SRAM 設(shè)計(jì)技術(shù)、高精度時(shí)鐘基準(zhǔn)電路設(shè)計(jì)技術(shù)。

傳統(tǒng)PZT壓電陶瓷應(yīng)用廣泛，但在居里溫度較低，環(huán)境溫度較高時(shí)，PZT陶瓷樣品極易退極化。隨著壓電材料的應(yīng)用范圍的進(jìn)一步拓展，一些極端條件對(duì)壓電陶瓷的應(yīng)用提出了新的挑戰(zhàn)。北京大學(xué)工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室利用高居里點(diǎn)的鈧酸鉍 - 鈦酸鉛壓電陶瓷制備了基于 d31模式和d33模式的應(yīng)用于高溫環(huán)境中的壓電振動(dòng)能量回收器，器件可以穩(wěn)定地工作在 150℃以上的高溫環(huán)境中。高溫下由于電疇被活化，器件的壓電系數(shù)和相應(yīng)的輸出功率比室溫時(shí)提高一倍以上。 與壓電能量回收器不同的是，壓電驅(qū)動(dòng)器是一種利用壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能實(shí)現(xiàn)納米級(jí)驅(qū)動(dòng)的器件，壓電驅(qū)動(dòng)器利用壓電材料的準(zhǔn)靜態(tài)逆壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)10微米至100微米的微小位移；同時(shí)，還可以利用壓電陶瓷的高溫諧振動(dòng)效應(yīng)制備高溫壓電馬達(dá)。

本實(shí)用新型公開了一種用于熒光檢測(cè)器的成像輔助調(diào)節(jié)焦距和位置系統(tǒng)，包括校準(zhǔn)平臺(tái)、聚焦于熒光收集物鏡、激發(fā)光源、透鏡、二向色鏡、長(zhǎng)通濾光片、光電檢測(cè)器、攝像裝置和電腦，攝像裝置通過(guò)鐵架和光電檢測(cè)器固裝在一起，使該攝像裝置成像的中心位置和光電檢測(cè)器前方的小孔重合，所述長(zhǎng)通濾光片位于光電檢測(cè)器上方，在長(zhǎng)通濾光片上方設(shè)置二向色鏡，其上方設(shè)置聚焦與熒光收集物鏡，在聚焦與熒光收集物上方設(shè)置校準(zhǔn)平臺(tái)，校準(zhǔn)平臺(tái)上設(shè)置輔助光源，所述輔助光源的光線通過(guò)聚焦與熒光收集物鏡、二向色鏡、長(zhǎng)通濾光片，將微通道的像投射在光電檢測(cè)器前的小孔所處的平面上。 成果亮點(diǎn) 技術(shù)特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，不受所用微流控芯片形狀的限制。