基于可進化硬件的傳感器基礎(chǔ)研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對傳感器智能化的要求越來越高。一方面，對信息采集精度和處理速度的提高要求傳感器具有結(jié)構(gòu)上的動態(tài)特性對采集的大量無用或冗余的信息能進一步加以有效預(yù)處理，從而提高傳感器的性能。另一方面，在特殊的條件或極端環(huán)境下，要使傳感器電路擁有更高的穩(wěn)定性和容錯能力，迫切需要傳感器電路本身能夠在不受外力的參與和支持下自適應(yīng)調(diào)整電路結(jié)構(gòu)，自行進化修復(fù)所遭受的損壞和老化，保證其能夠持續(xù)良好的工作。 一個解決的辦法，是將基于

2、可編程器件和進化算法的可進化硬件思想用于傳感器電路的自動進化設(shè)計和自適應(yīng)重構(gòu)研究之中，研究一種新型的智能化傳感器——可進化傳感器。目前國內(nèi)外對該問題的研究非常少，本文針對傳感器及關(guān)鍵部件濾波器電路的可進化研究進行了初步探討，完成了以下工作： 1．將常規(guī)傳感器基本特性和可進化硬件原理相融合，提出可進化傳感器的基本構(gòu)架；結(jié)合遺傳算法層次性編碼的特性，設(shè)計了一種適合傳感器電路進化的層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。 2．用遺傳算法模擬進化了

3、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，實現(xiàn)特定的輸入輸出響應(yīng)關(guān)系，達到預(yù)期目標(biāo)，取得了較為理想的結(jié)果。同時，對進化過程適應(yīng)度和結(jié)果進行了分析，揭示了遺傳算法在硬件電路進化設(shè)計中的特點和需要改進之處，對本文模擬電路的進化及算法設(shè)計具有良好的借鑒意義。 3．針對濾波器電路在傳感器中的重要作用，通過改進的最優(yōu)保留的遺傳算法進化出二階有源濾波器各種形式的電路。實驗證明，能夠用層次化設(shè)計方法有效設(shè)計出較符合要求的模擬電路濾波器。同時，使用元件標(biāo)稱值對