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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定位模塊和測姿定位單卡爾曼濾波器模塊；本發(fā)明基于INS慣導(dǎo)機械編排的誤差方程作為融合濾波器的系統(tǒng)方程，觀測方程包括VLC定位信息更新、PDR定位信息更新和磁力計觀測量更新。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)域使用融合測姿準確估計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定位模塊以及測姿定位雙卡爾曼濾波器；對于測姿濾波器，基于慣導(dǎo)機械編排的誤差方程作為系統(tǒng)方程，觀測方程包括加速度計觀測量更新和磁力計觀測量更新，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)影響以及在光信號被遮擋情況下定位不連續(xù)的問題，消除姿態(tài)對VLC定位的影響。

光纖激光器和放大器是當前國際上激光領(lǐng)域的研究熱點，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)簡單緊湊、重量輕， 容易實現(xiàn)、性能價格比高，易于小型化、易于維護等明顯優(yōu)勢，它已 廣泛應(yīng)用于光通信、工業(yè)加工、軍事和國防、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)動方式的仿生視覺圖像傳感器，用于高速場景的拍攝 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破、顯著效益成果轉(zhuǎn)化 二、成果簡介 隨著虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）和混合虛擬增強現(xiàn)實（MR）技術(shù)、自動駕駛、物聯(lián)網(wǎng)以及機器視覺等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，對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動物體的拍攝需求，若提高相機的圖像采集幀率，則需要采用高性能且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，大量的圖像會帶來較大的數(shù)據(jù)冗余，此外，也會面臨功耗高的問題。 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。視網(wǎng)膜中的光感受器可根據(jù)外界光強的變化自適應(yīng)調(diào)節(jié)增益，能夠感知超過 180dB 的光強范圍。另外，視網(wǎng)膜基于事件驅(qū)動式的采集方式，僅輸出場景中光強發(fā)生變化的信息，因而，能夠濾除低頻信息帶來的冗余。在信號處理和傳輸上，采用異步通信的方式，通過神經(jīng)節(jié)細胞將光強信息轉(zhuǎn)換為時空脈沖信號，實現(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)動方式的仿生視覺圖像傳感器，用于高速場景的拍攝。該類傳感器多采用對數(shù)像素電路作為光強探測單元，因其動態(tài)響應(yīng)范圍寬，可隨機讀取。然而，對數(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效應(yīng)晶體管器件(PD- body biased MOSFET，簡稱 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)實現(xiàn)集成光強探測及信號放大于一體的光電器件。該器件可解決對數(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)計成像測試方案并搭建靜態(tài)圖像采集測試系統(tǒng)，實現(xiàn)靜態(tài)顯示，通過 MTALAB 進行圖像恢復(fù)從而實現(xiàn)動態(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)計的芯片實物圖，從上至下分別為環(huán)形結(jié)構(gòu)、條形結(jié)構(gòu)及對數(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個像素的顯微圖。   圖 2 (a) PD-MOS 成像陣列芯片的實物圖，(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 上位機實時顯示效果如圖3所示，可以明顯看出兩根頭發(fā)相交。子圖 (a) 為暗態(tài)時的 100 幀平均灰度圖，子圖 (b) 為暗態(tài)時的曲面圖，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，當輻照度繼續(xù)增加，頭發(fā)的輪廓越來越清晰，當輻照度達到 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)計算機視覺系統(tǒng)的圖像采集方式，生物視覺系統(tǒng)的成像由視野場景中發(fā)生的事件觸發(fā)，且生物視網(wǎng)膜具有寬動態(tài)響應(yīng)范圍、超低功耗以及異步傳輸?shù)忍攸c，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)、自動駕駛以及安防等領(lǐng)域的快速發(fā)展，它們對高速動態(tài)圖像傳感器的需求也日益提升。近些年，針對這些需求，研究人員提出了一種用于采集高速動態(tài)信息的類視網(wǎng)膜相機，成為了一大熱點研究方向。類視網(wǎng)膜相機的工作原理模擬了生物視網(wǎng)膜事件驅(qū)動型的采集方式及異步型的傳輸模式，為動態(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的經(jīng)濟價值。

1. 針對人機交互和人體感知場景開發(fā)智能微波感知識別技術(shù)，實現(xiàn)基于手勢識別和動作識別技術(shù)的交互控制應(yīng)用、基于人體定位跟蹤、呼吸心跳測量、跌倒檢測和身份識別技術(shù)的存在檢測、健康監(jiān)護和安防監(jiān)測應(yīng)用。 2. 采用小尺寸的集成毫米波雷達芯片，精簡硬件設(shè)計，縮小模組尺寸，軟硬件聯(lián)合優(yōu)化減低功耗，集成針對人機交互和人體感知場景設(shè)計的多種功能算法，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構(gòu)和絕緣變壓器的高壓直流 斷路器，該斷路器拓撲包括換流支路、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。每個快速開關(guān)吸能均壓模塊由一個快速開關(guān)、一個避雷器 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。主回路保護開關(guān)單元用于在斷路器成功開斷后保護內(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，PZT陶瓷樣品極易退極化。隨著壓電材料的應(yīng)用范圍的進一步拓展，一些極端條件對壓電陶瓷的應(yīng)用提出了新的挑戰(zhàn)。北京大學(xué)工學(xué)院實驗室利用高居里點的鈧酸鉍-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提高一倍以上。 與壓電能量回收器不同的是，壓電驅(qū)動器是一種利用壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為機械能實現(xiàn)納米級驅(qū)動的器件，壓電驅(qū)動器利用壓電材料的準靜態(tài)逆壓電效應(yīng)實現(xiàn)10微米至100微米的微小位移；同時，還可以利用壓電陶瓷的高溫諧振動效應(yīng)制備高溫壓電馬達。

本項目重點研究面向物聯(lián)網(wǎng)極低功耗微控制器關(guān)鍵技術(shù)，包括寬電壓標準單元和片上存儲器設(shè)計技術(shù)、工藝-電壓-溫度（PVT）偏差檢測技術(shù)與自適應(yīng)動態(tài)電壓和頻率調(diào)節(jié)技術(shù)、快速響應(yīng)的寬負載高效率電源轉(zhuǎn)換技術(shù)、低功耗高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計技術(shù)、極低功耗快速啟動晶體振蕩器技術(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)、低延時訪問存儲策略、納秒級中斷響應(yīng)處理技術(shù)、容錯型自糾錯SRAM 設(shè)計技術(shù)、高精度時鐘基準電路設(shè)計技術(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，PZT陶瓷樣品極易退極化。隨著壓電材料的應(yīng)用范圍的進一步拓展，一些極端條件對壓電陶瓷的應(yīng)用提出了新的挑戰(zhàn)。北京大學(xué)工學(xué)院實驗室利用高居里點的鈧酸鉍 - 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提高一倍以上。 與壓電能量回收器不同的是，壓電驅(qū)動器是一種利用壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為機械能實現(xiàn)納米級驅(qū)動的器件，壓電驅(qū)動器利用壓電材料的準靜態(tài)逆壓電效應(yīng)實現(xiàn)10微米至100微米的微小位移；同時，還可以利用壓電陶瓷的高溫諧振動效應(yīng)制備高溫壓電馬達。

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