基于可進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)化算法的可進(jìn)化硬件思想用于傳感器電路的自動進(jìn)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(jìn)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(jìn)化研究進(jìn)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(jìn)化硬件原理相融合，提出可進(jìn)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(jìn)化的層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。 2．用遺傳算法模擬進(jìn)化了

3、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，實(shí)現(xiàn)特定的輸入輸出響應(yīng)關(guān)系，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，取得了較為理想的結(jié)果。同時，對進(jìn)化過程適應(yīng)度和結(jié)果進(jìn)行了分析，揭示了遺傳算法在硬件電路進(jìn)化設(shè)計中的特點(diǎn)和需要改進(jìn)之處，對本文模擬電路的進(jìn)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(jìn)的最優(yōu)保留的遺傳算法進(jìn)化出二階有源濾波器各種形式的電路。實(shí)驗(yàn)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