用于植入式医疗设备的低功耗低位逐次逼近型模数转换器

针对植入式医疗设备中关键模块模数转换器(ADC)的超低功耗设计问题,以低功耗的逐次逼近型ADC为基础,提出了低位逐次逼近量化逻辑的模数转换器。量化逻辑主要用于以心电信号为代表的低活动度生物信号,在采用固定分辨率和采样率的情况下,根据信号的变化幅度调整量化次数,以达到降低功耗和压缩数据量的目的,在信号处于基线或缓变间期最少只需要3次量化就可以得到ADC转换结果。采用Global Foundry 0.18m标准CMOS工艺对该ADC进行了电路和版图设计,仿真结果显示,在1.8V的电源电压和1kHz的采样率下,ADC的有效位为9.6b,核心电路平均电流功耗为64～131nA。该低位逐次逼近模数转换器特别适合应用于植入或可穿戴医疗设备中低活动度生物信号的模数转换,在保证量化精度的同时显著降低了ADC的功耗。     

面向医疗数据安全存储的增强混合加密方法

现实生活中病人的电子病历通常由就诊医院统一管理,其电子病历数据也都由医疗电子病历系统集中存储.这种集中式存储方式,在跨医院进行信息共享时会让病人的隐私信息存在泄露的风险.文中从信息安全中的关键技术—数字加密技术入手,分析了经典的对称加密算法（data encryption standard,DES）和非对称加密算法（Rivest-Shamir-Adleman,RSA）,提出了面向医疗数据安全存储增强的混合加密方法.提出改进算法IBDES通过双重加密增强安全强度;提出改进算法EPNRSA在降低RSA加密时间复杂度的同时还保证了加密的安全质量;形成基于IBDES和EPNRSA的医疗数据增强混合加密方法.通过理论分析和仿真实验表明,该方法具有加解密效果好、执行速度快以及安全性高等优点,是面向医疗数据安全存储的一种理想方案.      

植入式传感器系统中无线电能发射线圈的研究

为提高磁共振式无线电能传输系统的工作效率, 提出研究磁通量接收线圈强度的方法。以发射线圈为研究对象, 通过一种形函数对圆形、 矩形线圈进行仿真计算和深入研究。在实际效果区别较大的线圈形状中, 找出最优的线圈设计方法, 使其可在植入式传感器领域更好地应用。研究结果表明, 选取矩形发射线圈可同时在4个内角为4个接收装置供能, 从而大大提高传输效率。     

用于植入式医疗装置的逐次逼近式模数转换器

针对植入式医疗装置对模数转换器(ADC)的超低功耗和高精度要求,提出了一种共模恒定型分段混合编码结构的逐次逼近式模数转换器(SAR-ADC)。该SAR-ADC的电容数模转换器DAC中采用分段混合编码结构,兼具了分段二进制编码的低功耗优势和分段温度计编码的高线性度优势。共模恒定型控制方式具有极低的动态功耗。采用HHNEC 0.35μm CMOS工艺完成了10位共模恒定型分段混合编码SAR-ADC的电路和版图设计。后仿真结果表明:所设计的SARADC的电源电压范围为1.8~3V;在采样率为103 s-1的条件下,其有效位数为9.4位;整个SARADC所消耗的电流仅为60nA,在同等工艺条件下具有更低的功耗;所设计的转换器能够满足心脏起搏器等植入式医疗装置的需求。     

软件工业人才培养中的安全软件教育

The combination of attacks and defects means that today's security problems involving computer and software are frequent,widespread and serious.Thus,producers can suffer serious costs and consequences,so the need for a workforce more skilled in software security is clear.It is very important for us to teach students issues about secure software engineering.This paper provides some ideas from several aspects-security concepts,software security properties,secure software development activities,secure software project management and secure software sustainment which can be a guide for cultivating software talents.     

安全存储医疗记录的区块链方法研究

针对医疗信息系统中存在的医疗信息记录存储的安全和隐私保护问题,结合区块链和云存储技术,提出了一个医疗记录安全存储方案.该方案利用区块链来保存医疗记录的公共信息、匿名身份和访问权限,使医疗记录的真实数据加密保存在链下存储结构中,有效实现了病人对个人医疗数据的所有权和访问权限的控制以及对敏感医疗数据的安全存储.     

用于植入式医用芯片的低电压低功耗SAR ADC

为适应植入式医用芯片的使用要求,给出一低电压低功耗逐次逼近型模数转换器(SARADC)的设计。从降低功耗出发,提出了一种新的能量高效开关策略。与传统开关策略相比,电容阵列的平均开关能量减少了68%,电容阵列的面积仅为传统开关策略的50%;采用带校正的动态比较器,在提高精度的同时可以降低功耗;采用异步时钟,省略了高频时钟产生器,进一步降低了功耗。提出的5 Ms-111位SAR ADC采用SMIC 0.18μm CMOS混合信号工艺流片。供电电压低至1 V,功耗仅为0.236 mW,SNDR,SFDR分别达到55.1,68.38 dB。核心面积为650μm×1 000μm,符合植入式系统的要求。     

Evolutionary Cryptography Theory-Based Generating Method for Secure ECs

Ant Colony Optimization(ACO) has the character of positive feedback,distributed searching,and greedy searching.It is applicable to optimization grouping problems.Traditional cryptographic research is mainly based on pure mathematical methods which have complicated theories and algorithm.It seems that there is no relationship between cryptography and ACO.Actually,some problems in cryptography are due to optimization grouping problems that could be improved using an evolutionary algorithm.Therefore,this paper presents a new method of solving secure curve selection problems using ACO.We improved Complex Multiplication(CM)by combining Evolutionary Cryptography Theory with Weber polynomial solutions.We found that ACO makes full use of valid information generated from factorization and allocates computing resource reasonably.It greatly increases the performance of Weber polynomial solutions.Compared with traditional CM,which can only search one root once time,our new method searches all roots of the polynomial once,and the average time needed to search for one root reduces rapidly.The more roots are searched,the more ECs are obtained.     

大功率植入器件经皮传能系统的温度场分析

依据经皮能量传输理论,在罐状变压器的基础上利用有限元软件的磁路耦合功能进行仿真,从而计算经皮变压器铁芯和线圈的损耗和体积生热率,通过电磁场、流固场、温度场的多物理场耦合,对变压器进行温度场分析;提出通过监测次级线圈的温升值进而调整初级线圈的输入功率来实现稳定植入器件的吸收功率的方法,使植入器件功率稳定在32W左右,大大提高了系统的稳定性和可靠性。     

基于CAN总线的车载设备软件升级系统

为了实现对车载设备软件的在线升级,设计了通过CAN总线对车载设备的软件进行升级的系统。在分析了IS0 15765标准和Motorola S-records 16进制文件格式的基础上,设计了系统的网络拓扑结构,实现了软件升级系统的总线协议。最后利用CANoe软件实现了系统的仿真。实验结果表明:设计方案合理,系统稳定,可靠性高。     

面向普适计算设备的软件体系结构

互为目的和手段的通信与计算是面向普适计算设备软件体系结构的核心问题,借鉴嵌入式Internet、网格计算、Jini的实现思想,针对其核心问题提出了一个满足动态和静态双重可配置性的面向普适计算设备的软件体系结构,以及配置和裁剪其内容使其能够运行于特定资源限制和功能性能要求系统的软件开发平台·旨在解决普适计算的设备与其提供服务的多样性与嵌入其中的计算机系统资源受限的矛盾,为普适计算的上层服务提供设备级软件体系结构上的技术保证,实现普适计算设备间互为目的和手段的通信与协作计算·     

Ad Hoc网络安全备选路由机制

提出了一种基于单向哈希链和备选路由机制的增强路由可用性的安全路由改进方法,仿真结果表明,这种机制能够在网络节点动态移动和网络中存在不协作节点的情况下,保证网络具有较低的路由请求次数和较高的数据接收效率。     

Simple Method for Realizing Weil Theorem in Secure ECC Generation

How to quickly compute the number of points on an Elliptic Curve(EC) has been a longstanding challenge.The computational complexity of the algorithm usually employed makes it highly inefficient.Unlike the general EC,a simple method called the Weil theorem can be used to compute the order of an EC characterized by a small prime number,such as the Kobltiz EC characterized by two.The fifteen secure ECs recommended by the National Institute of Standards and Technology(NIST) Digital Signature Standard contain five Koblitz ECs whose maximum base domain reaches 571 bits.Experimental results show that the computation speed decreases for base domains exceeding 600 bits.In this paper,we propose a simple method that combines the Weil theorem with Pascals triangle,which greatly reduces the computational complexity.We have validated the performance of this method for base fields ranging from 2~(100) to 2~(1000).Furthermore,this new method can be generalized to any ECs characterized by any small prime number.     

基于CAN-FD总线的车载网络安全通信

以数据加密和入侵检测为基础,建立了一种基于灵活数据速率控制器局域网络的汽车通信网络信息安全方法.提出了包括安全传输、安全启动、时间同步与密钥分配的汽车网络安全通信协议,并通过建立网络仿真模型验证安全协议的有效性.搭建了基于硬件实例的安全通信节点,测试硬件节点的实际通信性能和加密性能.最后针对汽车通信网络潜在的攻击方式,以Dolev-Yao入侵模型攻击和拒绝服务攻击为测试方法,对安全通信模型进行了安全性攻击测试和入侵检测功能验证,确定了网络入侵检测的判定指标.测试结果验证了该方法的安全性和可用性.     

基于模糊数学的安全多播批量密钥更新方法

提出一种基于模糊数学的批量密钥更新方法,当时钟间隔到来时,综合考虑成员变动数量、成员变动率及时间间隔等各种因素以确定是否更新。仿真试验表明,该方法相对于固定间隔密钥更新方法在密钥更新性能上有所提高,而且具有更好的灵活性,能适应各种多播应用的需求。     

一种基于混沌的多路保密通信方案

时空混沌因其具有复杂度高,伪随机性好,宽频谱的特点,在保密通信领域受到极大的关注.本文以单向耦合映象格子模型作为加密手段,实现多路通信,并对各路信息对参数不匹配的敏感性和具有信道噪声的情形进行了讨论.     

一种基于混沌调制的保密通信方法

提出一种适合较大动态范围信息信号均混沌调制通讯方法，由于该方法允许较大幅度的信息信号，从而提高了通信的安全性。在接收端，用一个由自适应线性神经元(Adaline)构成的控制器来维持收发系统的混沌同步，并通过检测Adaline权值的变化规律恢复出信息信号。以蔡氏电路为例进行了数值模拟，结果表明该方法是可行的。     

一种通用软件框架的研究方法

本体系结构是一个软件行业非常值得研究的课题,研究了2种通用开放的软件体系结构,主要介绍了国内外典型的软件体系结构及其应用原理。     

可降解高分子材料在心血管治疗植介入器械中的应用

可降解心血管治疗植介入器械已经成为医疗器械开发中的热点。生物医学材料是可降解心血管治疗植介入器械的核心。总结了相关可降解高分子材料的化学物理性质以及降解特性,讨论了可降解心血管植介入器械预期功能与材料性质的关系,并指出了未来可降解医用高分子材料面临的挑战与发展方向。     

一种无线植入式神经控制信号传输的数据编码方法

文中提出了一种新的数据编码传送方法.在外部模块用脉宽调制的方法将需要传送的数据进行编码,通过BPSK调制和解调方式传送到体内模块后使用时钟检测器、时钟分频器、脉冲宽度计数器以及脉冲逻辑判决器进行解码.这样体内模块和体外模块可以工作在不同时钟,使得电路的设计和验证大为简化.该方法已经成功应用于植入式无线神经信号获取系统的板级电路中,波形测试的结果显示了该方法的可行性.