【摘 要】
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多功能野外红外相机具有实时视频传输、远程控制、数据采集等功能,已在动物保护和林业监控领域得到广泛应用。但随着物种识别、数据采集、远程传输等功能的增加,相机功耗不断上升,使多功能野外红外相机无法满足长续航要求,研究人员需要频繁更换电池,出现易维护性不足、实用性不足、经济性不足等问题。同时,红外相机智能化、网络化的新要求,使得对多功能野外红外相机的低功耗研究与设计愈加重要,低功耗设计已成为当前野外红外
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多功能野外红外相机具有实时视频传输、远程控制、数据采集等功能,已在动物保护和林业监控领域得到广泛应用。但随着物种识别、数据采集、远程传输等功能的增加,相机功耗不断上升,使多功能野外红外相机无法满足长续航要求,研究人员需要频繁更换电池,出现易维护性不足、实用性不足、经济性不足等问题。同时,红外相机智能化、网络化的新要求,使得对多功能野外红外相机的低功耗研究与设计愈加重要,低功耗设计已成为当前野外红外相机的研究热点。本文通过研究多功能红外相机功耗问题,完成了低功耗野外红外相机设计,降低了相机平均功耗,延长了相机工作时间,提高了相机实用性。利用多电源域设计实现合理的电源网络划分,降低静态功耗;通过自适应电压调节（Adaptive Voltage Scaling,AVS）、动态电压调节（Dynamic Voltage Scaling,DVS）技术降低动态功耗;通过优化电源管理控制器实现灵活的上下电控制;通过多工作模式设计,优化相机工作流程。主要研究与设计内容包括以下方面:1.低功耗野外红外相机方案设计:对多功能红外相机整体方案以及各模块进行功耗分析,设计低功耗多功能野外红外相机总体方案:包括低功耗控制系统、低功耗高低速通信系统、低功耗环境感知系统;根据相机使用需求设计休眠、触发拍摄、数据采集、远程控制等工作模式,设计相机异常状态判断、处理方法。2.基于多电源域和AVS的低功耗控制系统设计:利用多电源域设计实现控制系统上下电时序控制,通过闭环等效模型仿真及实际功耗测量,模拟与测试了自适应电压调节技术对控制系统的动静态功耗优化效果。3.基于功耗自调节的低功耗高低速通信系统设计:根据相机通信情况,通过调整供电电压、参考电压或配置寄存器,实现多工作模式设计,并优化现有高低速网络工作流程,提高带宽资源、功耗利用率,降低动态功耗。4.基于DVS的低功耗环境感知系统设计:利用多电源域实现各传感模块的独立电源管理,引入图像传感器动态电压调节、红外模块误触发抑制机制,设计温湿度、气压传感器采样精度可选的低功耗工作流程,实现更灵活的功耗控制。5.功耗测试与续航评估:对本文设计的低功耗多功能野外红外相机进行了详细测试与分析。通过低功耗设计,本文所述相机实现了低功耗拍摄、低功耗通信、低功耗环境感知、高转换率电能供给,有效降低了动静态功耗,提高了续航能力。
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