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抗恶劣环境可穿戴计算机研究

作　者: 吴川宁
导　师: 陈东义
学　校: 重庆大学
专　业: 检测技术和自动化装置
关键词: 可穿戴计算机抗恶劣环境加固设计参考模型
分类号: TP338
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

可穿戴计算机(Wearable Computer)是一种新型的个人移动计算系统,拥有广阔的应用前景。在目前复杂设备安装、维修,物流,消防及数字化单兵系统等典型应用领域中,只有具备了宽温、抗震、防水、抗电磁干扰等基本的抗恶劣环境性能之后,可穿戴计算机才能真正实用化,并充分发挥作用。可穿戴计算机的抗恶劣环境问题与传统的加固计算机既有共性也有区别,这方面的研究对可穿戴计算机的硬件研发有实际的指导意义,对于加快可穿戴计算机产业化有实际的促进作用。可穿戴计算机抗恶劣环境研究属于硬件研究中针对某个特别属性层面的研究。相对于其他计算机系统,可穿戴计算机的抗恶劣环境问题有其特殊性。文章从应用出发,就可穿戴计算机的抗恶劣环境问题的特殊性展开分析。可穿戴计算机拥有特殊的使用环境,不同的应用所面临的恶劣环境也不尽相同,可穿戴计算机特殊的穿戴形式会对其抗恶劣环境问题产生直接和间接的影响。文章把影响可穿戴计算机抗恶劣环境指标的因素之间的关系抽象出来,提出一个应用于特定领域的,以某一任务为中心的可穿戴计算机主机抗恶劣环境指标的描述模型。模型旨在提出一个确定某可穿戴计算机抗恶劣环境指标的方法。遵循这个方法,在国家工业环境相关标准的基础上提出针对复杂设备维修的可穿戴计算机抗恶劣环境指标,这些指标包括温度指标、机械性能指标、防尘防水指标、抗腐蚀指标和电磁兼容指标,这些指标应具有满足恶劣环境需求的必要性和技术上的可行性。文章还进一步探讨了如何设计可穿戴计算机来满足上述抗恶劣环境要求。为可穿戴计算机量身定造的,既满足小型化又具有抗恶劣环境特性的器件较少,因此考虑采用商用现货(COTS)的基础上进行设计加固的方法来实现抗恶劣环境设计。研究各个抗恶劣环境指标对应的关键器件(瓶颈器件),通过对器件的选型和简单的改进来实现基本的加固,提出供参考的设计原则或设计改进方案。本文将设计问题分为热设计,低温设计,机械性能设计,密封设计和电磁兼容性设计五个部分来阐述。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 可穿戴计算机的产生  8
  1.2 可穿戴计算机的定义  8-10
  1.3 可穿戴计算机硬件研究层次  10-11
  1.4 可穿戴计算机研究现状  11-13
  1.5 可穿戴计算机抗恶劣环境研究现状  13-15
2 可穿戴计算机抗恶劣环境的特殊问题  15-21
  2.1 引言  15
  2.2 特殊的使用环境  15-16
  2.3 典型应用的抗恶劣环境需求  16-17
  2.4 自身资源受限对抗恶劣环境的约束  17-19
  2.5 可穿戴计算机抗恶劣环境指标描述  19-21
3 可穿戴计算机抗恶劣环境指标分析  21-32
  3.1 宽温指标分析  22-23
    3.1.1 便携式产品气候环境国家标准  22
    3.1.2 气候环境的人因考虑  22-23
    3.1.3 参考温度指标  23
  3.2 机械性能指标分析  23-25
    3.2.1 便携式产品机械环境国家标准  23-24
    3.2.2 机械环境的人因分析  24-25
    3.2.3 机械性能指标  25
  3.3 防尘防水指标分析  25-26
  3.4 抗腐蚀指标分析  26
  3.5 电磁兼容性指标分析  26-31
    3.5.1 可穿戴计算机的电磁骚扰(对外界)  27-29
    3.5.2 可穿戴计算机抗电磁干扰(受外界)  29-31
  3.6 小结  31-32
4 可穿戴计算机抗恶劣环境分析与设计  32-54
  4.1 热设计  32-38
    4.1.1 CPU 芯片散热分析  32-34
    4.1.2 热管散热效能分析  34-35
    4.1.3 整机散热方案分析  35-38
  4.2 低温设计  38
    4.2.1 主机低温设计  38
    4.2.2 头戴系统低温分析  38
  4.3 机械性能设计  38-39
  4.4 密封设计  39-42
  4.5 电磁兼容设计  42-54
    4.5.1 敏感设备和骚扰源的三种耦合方式  42-44
    4.5.2 PCB 和电缆的干扰滤波  44-46
    4.5.3 电缆共模辐射的估算和抑制  46-47
    4.5.4 PCB 走线和扁平电缆的差模分析  47-49
    4.5.5 串扰的抑制  49-50
    4.5.6 PCB 地线面设计  50-52
    4.5.7 布局设计  52-54
5 总结与展望  54-56
  5.1 论文总结  54
  5.2 工作总结  54-55
  5.3 展望  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-59
附:A. 作者在攻读硕士学位期间论文的发表情况  59-60

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