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采用内嵌时钟控制技术的低功耗双边沿隐形脉冲触发器 Article

Liang GENG,Ji-zhong SHEN,Cong-yuan XU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第9期页码 962-972 doi: 10.1631/FITEE.1500293

摘要：概要：本文提出了一种新颖的采用内嵌时钟控制技术的双边沿隐形脉冲触发器（dual-edge implicit pulse-triggered flip-flop with an embedded clock-gatingscheme, DIFF-CGS），其在脉冲产生模块中采用了基于时钟控制技术的传输门逻辑。该技术在输入信号不变时关闭反相器链，抑制延迟的时钟信号和锁存器中的冗余跳变，从而降低触发器的功耗。基于SMIC 65 nm工艺的后端仿真结果显示，与相关文献中的同类脉冲型触发器相比，在输入信号开关转换率为10%时，本文提出的DIFF-CGS减少了41.39%–56.21%的功耗。所以，DIFF-CGS适用于信号转换频率较低的低功耗超大规模集成电路（very-large-scale integration, VLSI）中。

关键词：低功耗；触发器；隐性；时钟控制技术；双边沿

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基于广域低功耗网络的能源物联网

宋永华,林今,唐明,董树锋

《工程（英文）》 2017年第3卷第4期页码 460-466 doi: 10.1016/J.ENG.2017.04.011

摘要：然而现有的能源信息技术并不能完全适应能源需求侧的运行特点，难以被高效经济地应用于能源互联网的需求侧管控之中，已成为当前能源需求侧技术发展的瓶颈。为了突破这一技术难点，本文提出利用通信领域近年来高速发展的广域低功耗网络（low power wide area network, LPWAN）技术，构造全新的能源物联网，从而为能源互联网需求侧的发展带来了全新的技术突破LPWAN 是一类具有远距离、低功耗、海量接入、低运维成本的通信技术的总称，与Wi-Fi、蓝牙、紫蜂（ZigBee）等局域物联网技术相比真正实现了大区域的低成本覆盖。本文介绍以窄带物联网（narrow band internet of things, NB-IoT）和运程（longrange, LoRa）为代表的LPWAN 技术，提出基于该技术实现的能源物联网体系架构最后，本文展望了能源物联网技术驱动下，能源互联网需求侧的典型应用场景。

关键词：能源物联网广域低功耗网络 NB-IoT LoRa 需求侧

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基于量子点元胞自动机的低能耗、高速度和高效面积时序电路：T型锁存器和计数器研究 Research Article

Mohammad GHOLAMI1,Zaman AMIRZADEH2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第3期页码 457-469 doi: 10.1631/FITEE.2200361

摘要：量子点元胞自动机（QCA）是一种用于实现纳米数字电路的新型纳米技术。这种纳米技术在速度、面积和功耗方面都优于互补金属氧化物半导体（CMOS）技术，并且可以显著改善各种逻辑电路设计。本文提出一种在QCA技术中实现T型锁存器的新方法，该方法利用了QCA在时序和时钟相位上的固有特征，因此，所提单元结构与现有方法相比占用面积更少，功耗更低。与之前的最佳设计相比，该T型锁存器的占用面积减少6.45%，功耗降低44.49%。此外，本文首次设计了基于复位的T型锁存器和具有置位和复位功能的T型锁存器。基于所提T型锁存器，开发了一种新型3位计数器，与之前的最佳设计相比减少2.14%的单元数。在3位计数器的基础上，设计了4位计数器，与之前的设计相比，减少0.51%的单元数和4.16%的截面积。此外还引入两个选择性计数器，分别从0到5和从2到5进行计数。

关键词：量子点元胞自动机（QCA）；量子点；T型锁存器；T型触发器；计数器；选择性计数器；QCADesigner软件；QCAPro软件

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一种针对工艺变化鲁棒性时钟数据恢复应用的宽范围追踪技术 Article

Jun-sheng LV, You LI, Yu-mei ZHOU, Jian-zhong ZHAO, Hai-hua SHEN, Feng ZHANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第5期页码 729-737 doi: 10.1631/FITEE.1500410

摘要：本文提出了一种针对时钟数据恢复电路的宽范围追踪技术。与传统技术相比，本文采用带校准的数字时钟数据恢复控制器，拓展了追踪范围；同时，时钟数据恢复电路对工艺和电源电压的变化不再敏感。为了验证该技术，整个时钟数据恢复电路采用65 nm CMOS工艺实现。测试结果表明在5 Gb/s数据率下，追踪范围大于±6-3。整体接收器拥有良好的抖动容限，且误码率达到了<10-12。

关键词：时钟数据恢复；数字滤波器；相位插值器

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BORON：面向普适计算的超轻量低功耗加密设计 Article

Gaurav BANSOD,Narayan PISHAROTY,Abhijit PATIL

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第3期页码 317-331 doi: 10.1631/FITEE.1500415

摘要：我们提出一种超轻量，紧凑且低功耗的分组密码：BORON。BORON是一种替换、互换网络，运行于64位纯文本上，支持128位或80位密钥长度。与轻量加密LED相比，BORON具有更低的功耗水平；与现有SP网络加密相比，BORON具有更高的吞吐量。本文还展示了BORON的安全性分析及其作为超轻量紧凑型加密的性能。

关键词：轻量密码；SP网络；分组密码；物联网；加密；嵌入式安全

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具有执行器饱和的分段仿射系统基于事件的H∞控制 Research Articles

蒋永豪,吴炜,楼旭阳,江正仙,崔宝同

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第5期页码 615-766 doi: 10.1631/FITEE.1900601

摘要：针对具有执行器饱和的离散时间分段仿射系统，提出一种事件触发控制器设计方法。考虑饱和信息，提出一种新的事件触发策略，该策略能节省通信资源。基于分段李雅普诺夫函数，推导出基于线性矩阵不等式的可行性条件。

关键词：事件触发控制；分段仿射系统；线性矩阵不等式；执行器饱和；H∞性能

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一类Lipschitz非线性系统的事件触发动态输出反馈控制 Research Article

刘智倩,楼旭阳,贾佳佳

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第11期页码 1684-1699 doi: 10.1631/FITEE.2100552

摘要：

本文研究一类Lipschitz非线性系统的动态输出反馈控制问题。首先，针对该系统设计了一个连续时间控制器，并且给出了系统稳定的充分条件。其次，针对该Lipschitz非线性系统提出一种新的事件触发机制，在该触发机制中引入了新的事件触发条件，并构建了事件触发控制下的闭环混杂系统。在混杂系统框架下建立了闭环系统稳定的充分条件。

关键词： Lipschitz非线性系统；动态输出反馈控制；事件触发控制；全局渐近稳定

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一种非侵入式的基于功耗的可编程逻辑控制器异常检测方案 Article

Yu-jun XIAO, Wen-yuan XU, Zhen-hua JIA, Zhuo-ran MA, Dong-lian QI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第4期页码 519-534 doi: 10.1631/FITEE.1601540

摘要：工业控制系统广泛应用于关键基础设施的建设中，关系到国计民生，因此，攻击者越来越多地将其作为攻击目标，并造成严重的破坏。可编程逻辑控制器（Programmable logic controller, PLC）作为工业控制系统中的核心组件，能够直接控制现场设备，一旦PLC中运行了恶意程序，则可能直接造成重大财产损失甚至是人员伤亡基于上述背景，本文提出了一种非侵入式的基于功耗的PLC异常检测方案。该方案通过分析PLC运行时的功耗变化来检测PLC中是否运行异常程序，分为功耗信息获取与功耗分析两部分。采集功耗信息是通过在PLC的供电线上串入一个电阻实现的，当PLC运行时，测量电阻两端的电压即可获取CPU的功耗信息。，通过比较测量到的功耗信息与预测的功耗信息，可以确定当前PLC中运行的程序是否为正常程序。

关键词：工业控制系统；可编程逻辑控制器；边信道；异常检测；基于长短记忆单元的神经网络模型

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适用于智简IoT网络的基于背向散射超低功耗软件无线电设计 Research Article

董慧鑫1,匡伟1,肖菲2,刘立海3,向峰4,王巍1,何建华5

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第1期页码 19-30 doi: 10.1631/FITEE.2100321

摘要：近年来，对智能和简化、为众多小型化设备提供超低功耗的通信物联网（IoT）的需求激增。尽管科研人员已开始为这些网络设计通信协议，但缺乏一个低功耗、高能效软件无线电（SDR）开发平台实现快速实施和实验评估。本文率先尝试实现一种超低功耗SDR平台，可满足超低功耗甚至无源物联网节点的通信研发需求。为实现这个目标，将μW级背向散射通信技术有效集成到SDR平台，避免使用高耗能有源射频前端器件。

关键词：背向散射；超低功耗软件无线电；IoT网络

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不对称时变状态约束下非线性系统自适应有限时间事件触发控制 Research Article

魏岩1,罗均2,严怀成3,王曰英2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第12期页码 1551-1684 doi: 10.1631/FITEE.2000692

摘要：研究了状态约束下多输入多输出不确定非线性系统的自适应有限时间事件触发控制问题。为防止系统状态违反非对称时变约束，建立tan型非线性映射函数，将所考虑的系统转化为等价无约束系统。在虚拟控制信号中引入光滑切换函数，以避免传统有限时间动态面控制方法在零附近的奇异现象。同时，采用模糊逻辑系统补偿未知非线性函数。引入合适的事件触发机制确定何时控制律更新。最后，通过仿真实例验证了所设计控制方法的有效性。

关键词：事件触发控制；非线性映射；自适应模糊控制；有限时间；状态约束

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基于三角模算子的情景感知RPL新算法 Research Article

曹亚楠1,原豪2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第12期页码 1551-1684 doi: 10.1631/FITEE.2000658

摘要：低功耗有损网络路由协议（RPL）由因特网工程任务组设计，主要适用于通信条件复杂、环境恶劣的低功耗有损网络。为进一步提高低功耗有损网络性能，本文提出一种基于三角模算子的情景感知RPL新算法（CAR-TMO）。

关键词：三角模算子；隶属度函数；情景感知；低功耗有损网络路由协议（RPL）；路由度量

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低成本PCR微反应器阵列的温度测量与控制技术

李现明,张玉林,李建田

《中国工程科学》 2007年第9卷第7期页码 76-81

摘要：

设计了一种用于聚合酶链式反应的低成本微反应器，其内部无微加热器、微传感器。针对这种低成本的微反应器，提出了一种温度测量与控制方案，其特点是将各反应器温度的集中控制与分散控制有机结合，能够同时完成上百只微反应器快速、准确的温度循环。重点阐述了温度传感器负荷效应的提取与补偿、动态误差补偿、微反应器温度间接测量误差评定、微反应器温度串级控制策略。

关键词：微反应器测量控制聚合酶链式反应

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基于分布式事件触发策略的异构非线性多智能体系统包含控制 Research Articles

孙雅妮,邹文成,郭健,向峥嵘

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第1期页码 1-140 doi: 10.1631/FITEE.2000034

摘要：研究分布式事件触发策略下高阶异构非线性多智能体系统包含控制问题。为实现包含控制目标并减少智能体间的通讯损耗，采用反推控制法、李雅普诺夫函数分析法和神经网络，提出一种分布式事件触发控制策略。为避免对状态误差的连续监测，将事件触发情形的结论推广到自触发控制情形。所提控制协议和触发规则确保每个智能体的输出能在一定误差范围内收敛到有多个领导者信号组成的凸包中。

关键词：多智能体系统；分布式事件触发控制；包含控制；异构非线性系统；Zeno现象

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CAN总线时间触发机制的实现

吕伟杰,,刘鲁源,王毅新

《中国工程科学》 2005年第7卷第9期页码 40-43

摘要：

分析了CAN总线的时间触发机制，基于8052单片机和CAN控制器SJA1000设计了时间触发机制的实现方案，给出了网络中基本周期中可传输的最大消息数目及可调度分析方法。以汽车引擎控制系统为例进行的实验结果表明，利用CAN总线时间触发机制不仅可以有效地管理消息的传输，而且提高了总线带宽利用率。

关键词：时间触发时间同步 CAN总线分布式控制系统

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冲突场景下基于事件触发的多车协同控制与实验验证 Research Article

胡展溢1,乔英俊2,3,李星宇1,黄晋1,贾一帆1,钟志华2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第11期页码 1700-1713 doi: 10.1631/FITEE.2100504

摘要：

队列系统在提高交通吞吐量和道路安全方面极具潜力，其被广泛用于高速公路上智能网联汽车的协同控制。受队列控制的启发，虚拟队列可以极大地简化冲突场景下智能网联多车系统的协同行驶。针对这一问题，本文提出一种基于事件触发的鲁棒控制方法，在保证时变不确定性条件下虚拟队列系统稳定性的同时，减少通信资源的利用。本文解析地证明了闭环系统的一致有界性、一致最终有界性和队列稳定性。本文所设计的触发条件考虑了边界信息的不确定性，使阈值估计更加合理。仿真和实验结果表明，该方法可以在多车协作的同时大大减少数据传输。阈值的选取影响跟踪能力和通信负担，其优化方法值得在今后的研究中探索。

关键词：智能网联汽车；事件触发控制；非线性不确定性动力学；冲突区域