0引言
当前所使用的嵌入式系统设计资源有限、对操作系统的可靠性要求很高，且功耗较大、处理器的抗干扰能力较弱。因此需要对嵌入式系统进行能耗控制和调度，在采用嵌入式系统进行能耗调度过程控制中，受到外部环境热噪声的干扰较大，控制性能不好，研究嵌入式系统能耗调度过程控制的抗干扰算法和系统设计具有重要意义[1]。嵌入式系统的核心是多类型的嵌入式芯片，嵌入式处理器通过CPU中板卡集成到芯片中，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化的发展[2,3]，同时还具有很高的效率和可靠性。嵌入式系统的能耗过程控制的抗干扰滤波设计关系到嵌入式系统的稳定性和抗干扰性，传统方法中采用自相关匹配滤波方法进行抗干扰设计，对热噪声的宽频带干扰的滤波效果不佳[4]。针对上述问题，本文提出一种基于粒子滤波互相关匹配的嵌入式系统能耗过程控制的抗干扰滤波系统模型，首先分析嵌入式系统能耗过程控制模型[5,6]，提取影响控制精度的热噪声干扰信号模型，设计基于粒子滤波的互相关匹配滤波器，实现对嵌入式系统能耗过程控制的抗干扰滤波算法的改进，最后进行仿真实验，验证了本文算法和模型的有效性能。
1嵌入式系统的能耗过程控制系统模型与问题描述
1.1系统模型设计
嵌入式系统的能耗过程控制模型是整个系统应用的核心，嵌入式系统的能耗过程控制程序的稳定性和抗干扰性为整个系统的性能提出要求，为系统和系统内部的设计提供了指引原则。嵌入式系统的能耗过程控硬件结构图1所示。基于嵌入式系统的能耗过程控制在硬件上采用2种设计方法：（1）用MUX101程控开关控制MPEG-4中的AD8021芯片进行反馈电阻控制实现远程Linux网络监控信息放大；（2）选用程控放大器VCA810，由DSP控制其控制电压达到调整放大倍数的目的。
1.2嵌入式系统的能耗控制问题描述
嵌入式系统能耗过程控制模块由嵌入式系统能耗需求分析，嵌入式系统能耗建模，嵌入式系统能耗优化三部分组成。(1)嵌入式系统能耗需求分析：对于系统能耗进行基于原始状态的需求与应用分析，为系统能耗的管理与优化提供最原始的数据支持。嵌入式系统能耗需求分析模块如图2所示。从图2看出，嵌入式系统能耗需求分析模块通过传感器将系统中的各种能耗需求信息进行收集，然后通过执行器对各种数据进行处理，并适时与各分系统交互，达到最佳效果。(2)嵌入式系统能耗建模模块：在能耗分析的基础上，通过建模方法对影响系统能耗的多参量进行模型参数拟定，通过模型映射，实现对于参量的详细分析，嵌入式系统能耗建模模块如图3所示。(3)嵌入式系统能耗优化模块：在能耗建模分析基础上，对能耗进行优化管理，嵌入式系统能耗优化模块如图4所示。分析上述过程可见，采用嵌入式系统进行能耗调度过程控制中，受到外部环境热噪声的干扰较大，控制性能不好，因此需要进行抗干扰滤波设计。
2抗干扰滤波模型及算法实现
在上述系统模型设计的基础上，进行抗干扰滤波算法设计，传统方法采用自相关匹配滤波方法进行抗干扰设计，对热噪声的宽频带干扰的滤波效果不佳。为了克服传统方法的缺陷，本文提出一种基于粒子滤波互相关匹配的嵌入式系统能耗过程控制的抗干扰滤波系统模型。
3仿真实验与性能测试
为了测试本文算法在实现嵌入式系统能耗控制抗干扰滤波中的性能，进行仿真实验。仿真实验进程中，据不同配置的计算机作为多任务多处理器嵌入式内核任务调度平台，进行能耗过程控制，程序开发中，宿主机安装了Windows7系统，模拟100个系统请求任务，本文采用均方根误差RMSE来评价控制过程中的抗干扰性能，基于上述仿真实验环境和参数设计，进行嵌入式系统的能耗过程控制仿真实验，得到采用本文的抗干扰滤波设计和传统方法的控制误差对比结果如图5所示。从图可见，采用本文方法进行抗干扰滤波设计，能有效实现热噪声的宽频带干扰的滤波，提高对嵌入式系统能耗过程控制的精度，均方根误差RMSE较小，达到一定迭代步数后误差为零。
4结论
本文提出一种基于粒子滤波互相关匹配的嵌入式系统能耗过程控制的抗干扰滤波系统模型，首先分析嵌入式系统能耗过程控制模型，提取影响控制精度的热噪声干扰信号模型，设计基于粒子滤波的互相关匹配滤波器，提高控制精度，仿真结果表明，采用本文算法能有效实现热噪声的宽频带干扰的滤波，提高对嵌入式系统能耗过程控制的精度，降低误差。
作者：王磊 冯茜 单位：华北理工大学组织部 华北理工大学机械工程学院
