課題分析了目前國內(nèi)外減搖鰭控制技術的發(fā)展與現(xiàn)狀，重點講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的功能設計與實現(xiàn)方案。 減搖鰭是一種由微機控制的自動化程度很高的船舶減搖裝置。減搖鰭控制系統(tǒng)根據(jù)人為輸入的信號和來自鰭本身的反饋信號，及時輸出不同的控制指令，控制鰭轉(zhuǎn)動到期望的角度，達到減小船舶橫搖的目的。但目前大多數(shù)的減搖鰭控制器使用單片機作為主處理器或者以工控機為基礎開發(fā)而來的，前者集成度不高，穩(wěn)定性也不好，而后者成本較高。因此，課題設計了一款新型的基于ARM嵌入式處理器的嵌入式減搖鰭控制器，解決了上述問題。 該系統(tǒng)主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分組成。硬件平臺主要包括基于飛利浦公司的LPC2290的控制器核心電路和輔助實現(xiàn)控制的驅(qū)動電路；軟件平臺主要是基于ARM的軟件，包括啟動代碼和應用程序；為實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠運行，同時也采取了一些保證系統(tǒng)可靠性的措施。 目前，減搖鰭系統(tǒng)大多采用基于力矩對抗原理的PID控制器。由于船舶橫搖運動的非線性、復雜性、時變性以及海況的不確定性，經(jīng)典PID控制很難獲得令人滿意的控制效果。因此，如何實現(xiàn)PID參數(shù)的自整定就顯得猶為重要。模糊控制事先不需要獲知對象的精確數(shù)學模型，而是基于人類的思維以及經(jīng)驗，用語言規(guī)則描述控制過程，并根據(jù)規(guī)則去調(diào)整控制算法或控制參數(shù)。本論文將模糊控制與PID控制相結(jié)合，實現(xiàn)了無須精確的對象模型，只須將操作人員和專家長期實踐積累的經(jīng)驗知識用控制規(guī)則模型化，然后用模糊推理在線辨識對象特征參數(shù)，實時改變控制策略，便可對PID參數(shù)實現(xiàn)最佳調(diào)整。 研究結(jié)果表明：采用該控制手段能較好的滿足設計要求，開發(fā)的嵌入式減搖鰭控制系統(tǒng)具有設計合理、集成度高、性價比高、性能優(yōu)越、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好、實時性高等優(yōu)點。同時能夠適應減搖鰭控制系統(tǒng)智能化的發(fā)展趨勢，所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價值及意義。
上傳時間： 2013-06-06
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近年來，隨著現(xiàn)代社會對軍用和民用設備需求的不斷擴大及要求的不斷提高，運動目標的識別和跟蹤技術已經(jīng)迅速發(fā)展成為現(xiàn)代信息處理領域中一項非常重要的技術，并在許多領域內(nèi)發(fā)揮著不可替代的作用，但是在面向應用的目標跟蹤系統(tǒng)卻不盡如人意，不能很好的滿足應用的要求。 本文簡述了傳統(tǒng)的基于桌面PC機的目標跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)方法。目標跟蹤具有兩個突出的特點，一是計算數(shù)據(jù)量大，一是對處理速度要求高。傳統(tǒng)上，運動目標跟蹤系統(tǒng)的實現(xiàn)是基于桌面PC機，但工業(yè)應用的快速發(fā)展使傳統(tǒng)的目標跟蹤系統(tǒng)越來越不能滿足應用的需要。 本文提出了一種基于ARM嵌入式平臺的目標跟蹤解決方案。研究了如何將嵌入式平臺和目標跟蹤結(jié)合起來，并對系統(tǒng)的設計思想和設計方法進行了詳述。首先進行了功能分析和總體設計，分析了將嵌入式平臺作為目標跟蹤解決方案的關鍵性問題，包括采用ARM嵌入式平臺的必要性，系統(tǒng)框架的設計，對于嵌入式處理器和操作系統(tǒng)的選擇：然后在總體設計的基礎上完成了系統(tǒng)的設計，包括軟硬件平臺的設計，完成了BootLoader的設計，Linux內(nèi)核的定制，USB攝像頭驅(qū)動程序的設計和OpenCV視覺庫的建立；最后分析了目標跟蹤的過程，利用背景差法實現(xiàn)了運動的檢測，提取了行人的特征，利用Mean-Shift算法實現(xiàn)了對運動目標的跟蹤。 本文提出的基于嵌入式平臺的目標跟蹤系統(tǒng)的應用潛力巨大，有待進一步的研究和探索。在論文最后對研究進行了總結(jié)和展望，提出了未來的研究方向。
標簽： ARM 嵌入式平臺 目標跟蹤系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-27
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隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展和電力電子技術的廣泛應用，電能污染日益嚴重，電能質(zhì)量問題已經(jīng)成為電力部門及電力用戶越來越關注的問題。電能質(zhì)量的各項指標若偏離正常水平過大，會給發(fā)電、輸變電和用電設備帶來不同程度的危害。電能質(zhì)量的好壞直接關系到國民經(jīng)濟的總體效益，因此對電能質(zhì)量進行檢測和分析從而提高和改善電能質(zhì)量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質(zhì)量的基本概念，對各種電能質(zhì)量問題的分類、特征及產(chǎn)生原因和危害作了詳細的闡述。通過對電能質(zhì)量各項指標(供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變)的分析，以傳統(tǒng)的傅立葉變換理論為基礎，針對目前電能質(zhì)量分析的難點即對突變的、暫態(tài)的、非平穩(wěn)的信號的檢測與分類，提出了基于小波變換的暫態(tài)電能質(zhì)量分析方法。利用小波變換模極大值原理檢測信號奇異點作為是否發(fā)生暫態(tài)擾動的判據(jù)，克服了傳統(tǒng)方法中無時域局部性的缺點。 在系統(tǒng)的研究了電能質(zhì)量分析的相關理論和檢測技術的基礎上，針對電能質(zhì)量分析系統(tǒng)中需要支持復雜算法和保持實時性的特殊要求，研制了基于DSP與ARM構(gòu)架的嵌入式電能質(zhì)量分析系統(tǒng)的硬件平臺和軟件系統(tǒng)。重點分析了DSP與ARM的選型依據(jù)、結(jié)構(gòu)特點、具體應用等。并且詳細的介紹了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。隨后，提出了該裝置軟件部分設計思想，其中重點介紹了DSP部分的FFT算法設計、ARM部分的uC/OS-II操作系統(tǒng)移植和MiniGUI圖形界面開發(fā)。最后對論文的主要工作進行了總結(jié)，對以后可深入研究的方向進行了展望。
標簽： DSP ARM 電能質(zhì)量監(jiān)測
上傳時間： 2013-07-10
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隨著21世紀的到來,計算機技術,信息處理技術,半導體技術和網(wǎng)絡技術不斷發(fā)展,人類社會進入了信息化時代。與此同時,無線視頻傳感器網(wǎng)絡也得到了突飛猛進的發(fā)展,成為當今國際上備受關注的熱點研究領域。無線視頻傳感器網(wǎng)絡有著很多的優(yōu)點和十分廣泛的應用前景。在軍事,工業(yè),城市管理和監(jiān)控系統(tǒng)等重要領域都有潛在的使用價值。 無線視頻傳感器網(wǎng)絡有著顯著的特征,例如：網(wǎng)絡節(jié)點能源有限；網(wǎng)絡帶寬有限；對處理速度要求較高等。由此可見,傳統(tǒng)的視頻編碼標準無法應用于無線視頻傳感器網(wǎng)絡。MPEG-4,H.263,H.264等視頻編碼標準,全是基于運動估計補償實現(xiàn)的,計算量十分巨大,在能量,存儲空間和處理能力均有限的節(jié)點難以實現(xiàn)這類高復雜度的編碼算法。 本文針對無線視頻傳感器網(wǎng)絡對視頻編碼算法的具體需求,提出一種基于運動檢測的低復雜度視頻編碼算法。該算法只對當前編碼幀中的運動對象進行編碼,并且以面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)輸出碼流。實驗結(jié)果表明,與H.264全I幀編碼相比,本文提出的算法編碼速度提高了約3倍,編碼性能提高了約2dB。與H.264基本檔次相比,雖然編碼性能略有下降,但是編碼速度平均提高了8倍左右。因此,本文提出的算法可以在編碼效率和編碼速度之間獲得很好的折衷,在一定程度上可以滿足無線視頻傳感器網(wǎng)絡的需求。 本文選用ALDVK_270作為硬件實驗平臺。在分析算法結(jié)構(gòu)的同時,結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的特點,從算法,內(nèi)存,高級語言和匯編語言等幾個方面提出優(yōu)化方案,最終在ARM嵌入式平臺下實現(xiàn)了面向無線視頻傳感器網(wǎng)絡的低復雜度視頻編碼算法。測試結(jié)果表明,與優(yōu)化前相比,優(yōu)化后的編碼速度有了很大的提高,對于CIF格式的監(jiān)控視頻序列能夠滿足實時處理的要求。
標簽： ARM 無線視頻 傳感器網(wǎng)絡 復雜度
上傳時間： 2013-07-26
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隨著人們對軟件產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高,軟件測試技術得到越來越多的重視和應用。本文深入研究嵌入式軟件的測試技術,并將研究成果應用到測試實踐中。論文的主要工作有： 嵌入式軟件作為一種特殊的軟件,符合軟件的大多數(shù)特征,要研究嵌入式軟件測試就必須先了解軟件測試。本文研究了軟件測試基本理論和通用測試技術,對當前國內(nèi)外軟件測試研究現(xiàn)狀和熱點做了綜合分析,為下一步研究工作打下了測試理論基礎。同時,針對嵌入式系統(tǒng)軟件的特點,研究了針對于嵌入式系統(tǒng)的軟件測試技術,分析了嵌入式系統(tǒng)軟件的特征及測試要求。 構(gòu)建了針對嵌入式系統(tǒng)軟件測試的完備的測試策略是本文的重點之一。它旨在建立符合嵌入式系統(tǒng)軟件特性的測試策略。包括測試模型的建立、單元測試、軟件集成測試、軟件與硬件集成測試、系統(tǒng)測試、確認測試及回歸測試。通過對嵌入式系統(tǒng)軟件測試的研究,實現(xiàn)了對嵌入式系統(tǒng)軟件測試策略的優(yōu)化。 在對建立嵌入式系統(tǒng)軟件測試環(huán)境的研究中,應用了交叉開發(fā)測試環(huán)境的概念并研究了基于駐留監(jiān)控軟件、指令集模擬器以及基于JTAG的調(diào)試代理的交叉測試方法。最后搭建了基于ARM-Linux的嵌入式系統(tǒng)軟件測試環(huán)境。 依據(jù)嵌入式系統(tǒng)軟件測試的策略并根據(jù)語言學習系統(tǒng)的特點進行了有針對性的測試。在針對語言學習系統(tǒng)進行的軟件測試設計和測試實施全過程中,驗證了所提出的測試策略和測試模型,確保語言學習系統(tǒng)的軟件質(zhì)量的同時提高了測試效率。
標簽： ARMLinux 嵌入式系統(tǒng) 軟件測試
上傳時間： 2013-04-24
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指紋識別是在指紋圖像上找到指紋的特征，通過計算機模糊比較的方法，把兩個指紋的特征模板進行比較，計算出它們的相似程度，最終得到兩個指紋的匹配結(jié)果。本文對現(xiàn)已存在的多種指紋識別算法進行編程比較，并對細化算法提出改進。同時采用基于ARM7TDMI內(nèi)核的32位處理器S3C44B0作為主控制器，半導體電容傳感器FPS200作為指紋數(shù)據(jù)采集設備，構(gòu)建了自動指紋識別系統(tǒng)。論文完成主要工作如下： 1、指紋采集模塊的設計：根據(jù)FPS200的相關寄存器資源和管腳特性，完成指紋傳感器FPS200的電路設計；研究FPS200主要寄存器的功能和圖像采集方式，給出FPS200在三種工作方式下的工作流程，并且對三種工作模式進行分析。 2、指紋識別算法研究：通過對現(xiàn)已存在的多種圖像預處理算法進行編程實現(xiàn)和對比研究發(fā)現(xiàn)，細化后的圖像多存在短線、斷線、毛刺等干擾以及細化不徹底的現(xiàn)象，為此提出了新的修復算法：分析目標點周圍紋線的走向趨勢，選擇去除或者保留周圍的相連點，較好地解決了細化不徹底的問題；再對細化后的圖像采用方形模板進行紋線跟蹤，去除偽特征點，克服了逐步遞進的紋線跟蹤算法過于復雜、不易實現(xiàn)等問題。 3、采用Sansung公司基于ARM7TDMI內(nèi)核的32位RISC處理器S3C44B0，構(gòu)建了自動指紋識別系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括電源管理部分、指紋圖像采集模塊、存儲器模塊、JTAG調(diào)試接口以及與外設連接的串行接口。硬件部分主要完成指紋采集模塊接口的設計與開發(fā)，軟件部分主要完成指紋圖像采集程序、指紋識別算法程序和串口通信程序的開發(fā)，此外還通過串口實現(xiàn)指紋數(shù)據(jù)上傳到上位機，在VB環(huán)境下實現(xiàn)了簡易的人機交互軟件，提供指紋圖像的直觀顯示，用于對指紋識別程序進行測試，并對測試結(jié)果進行了分析。
上傳時間： 2013-05-22
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心血管系統(tǒng)疾病是現(xiàn)今世界上發(fā)病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wavealtemans,TWA)作為一種非穩(wěn)態(tài)的心電變異性現(xiàn)象，是指心電T波段振幅、形態(tài)甚至極性逐拍交替變化。大量研究表明，TWA與室性心律失常、心臟性猝死等有直接密切的關系，已成為一種無創(chuàng)獨立性預測指標。隨著數(shù)字信號處理技術和計算機技術的迅速發(fā)展，微伏級的TWA已經(jīng)可以被檢出，并且精度越來越高。本文以T波交替檢測為中心，基于ARM給出了T波交替檢測技術原理性樣機的硬件及軟件，實現(xiàn)實時監(jiān)護的目的。 在TWA檢測研究中，需要對心電信號進行預處理，即信號去噪和特征點檢測。小波分析以其多分辨率的特性和表征時頻兩域信號局部特征的能力成為我們選取的心電信號自動分析手段。文中采用小波變換將原始心電信號分解為不同頻段的細節(jié)信號，根據(jù)三種主要噪聲的不同能量分布，采用自適應閾值和軟硬閾值折衷處理策略用閾值濾波方法對原始信號進行去噪處理：同時基于心電信號的特征點R峰對應于Mexican-hat小波變換的極值點，因此我們使用Mexican-hat小波檢測R峰，通過附加檢測方案確保了位置的準確性，并根據(jù)需要提出了T波矩陣提取方法。 隨后文章介紹了T波交替的產(chǎn)生機理及研究進展，分別從臨床應用和檢測方法上展現(xiàn)了目前TWA的發(fā)展進程，并利用了譜分析法、相關分析法和移動平均修正算法分別從時域和頻域?qū)σ恍颖緮?shù)據(jù)進行T波交替檢測。在檢測中譜分析法抗噪能力較強，但作為一種頻域檢測方法，無法檢測非穩(wěn)態(tài)TWA信號，而相關分析法受呼吸、噪聲影響較大，數(shù)據(jù)要求較高，因此可以在譜分析檢測為陽性TWA基礎上，再對信號進行相關分析，從而克服自身算法缺陷，確定交替幅度和時間段。最后對影響檢測結(jié)果的因素進行討論研究，從而降低檢測誤差。 文章還設計了T波交替檢測技術原理性樣機的關鍵部分電路和軟件框架。硬件部分圍繞ARM核的Samsung S3C44BOX為核心，設計了該樣機的關鍵電路，包括采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊(外部存儲電路、通信接口電路等)。其中在采集模塊中針對心電信號是微弱信號并且干擾大的特點，采用了具有高共模抑制比和高輸入阻抗的分級放大電路，有效的提取了信號分量：A/D轉(zhuǎn)換電路保證了信號量化的高精度。利用USB接口芯片和刪內(nèi)部異步串行通訊實現(xiàn)系統(tǒng)與外界聯(lián)系。系統(tǒng)軟件中首先介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境，然后給出了心電信號分析及處理程序設計流程圖及實現(xiàn)，使它們共同完成系統(tǒng)的軟件監(jiān)護功能。
上傳時間： 2013-07-27
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傳統(tǒng)的家電采用各自獨立的工作模式，不同家電之間無法通信，這樣就不能有效地安排各種家電協(xié)同工作，容易造成浪費。同時它們無法自動獲取外界的信息，人們無法對其進行遠程操作，難以滿足現(xiàn)代生活的需求。所以開發(fā)智能化的家電及其控制系統(tǒng)己成為當前的研究熱點。 傳統(tǒng)的電話只能進行語音通信，它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺點。近年來，以ARM為代表的高性能專用微處理器的出現(xiàn)，以及Linux、Windows CE等操作系統(tǒng)的完善，使嵌入式技術迅速發(fā)展，這為智能IP電話的研發(fā)提供了軟硬件基礎。 現(xiàn)階段家庭網(wǎng)關接入互聯(lián)網(wǎng)的方式主要為有線接入，因為這種方式網(wǎng)絡性能比無線隱定，延時性相對要小，用它來遠程控制智能家電比無線網(wǎng)要安全可靠。要實現(xiàn)智能家電的網(wǎng)絡化，如果采用PC機進行直接進行控制，或者讓每臺家電接入網(wǎng)絡，這樣成本很高，不利于一般家庭的普及。 為此，筆者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系統(tǒng)的IP電話作為家電的控制中心，智能家電采用ARM9芯片和linux2.4操作系統(tǒng)。各個智能家電與IP電話采用串口進行通信，IP電話采用網(wǎng)口與因特網(wǎng)通信。這樣可以大量的降低成本，而且通信方式比PLC和藍牙通訊技術更安全可靠。 本文以IP電話與智能家電互聯(lián)為切入點，結(jié)合ARM、嵌入式Linux和網(wǎng)絡技術，設計出一種較為完善的IP電話與智能家電的控制系統(tǒng)。采用這種方式，使智能家電集電腦、電信和消費類電子產(chǎn)品的特征于一體，讓家電具有信息的獲取、加工、傳遞等功能，提供全方位的信息交換，幫助家電與外部保持信息交流暢通，這樣可以優(yōu)化人們的生活方式，節(jié)約能源費用資金。 筆者完成了系統(tǒng)硬件和軟件設計，并進行了調(diào)試，驗證了所設計系統(tǒng)的有效性和實用性。并力爭將其拓展成為完善的智能家電控制系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-04-24
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心血管疾病是當今世界危害人類健康的頭號殺手，主要由高血壓和動態(tài)粥樣硬化等病癥引起，早期這些病癥不明顯，但是一些相關的參數(shù)都己發(fā)生變化。因此通過檢測這些參數(shù)就可以及早診斷出心血管疾病的潛在危險，也可以評估病人的病況和預示疾病的程度。因此若能及時檢查這些參數(shù)就可以及早診斷出心血管疾病的潛在危險，為其預防和治療爭取了寶貴的時間。大量的臨床實測結(jié)果證實，脈搏波的波形特征與心血管疾病密切相關。因此，系統(tǒng)通過檢測脈搏信號來檢測心血管參數(shù)。 便攜式醫(yī)療儀器具有很大的市場，醫(yī)療儀器已從傳統(tǒng)的PC和工業(yè)控制計算機轉(zhuǎn)向嵌入式計算機系統(tǒng)。隨著微處理器運算能力的增加，ARM微處理器及其優(yōu)越的性能必將成為心血管檢測系統(tǒng)的的主要平臺。本系統(tǒng)采用三星ARM920作為處理器，通過脈搏傳感器采集脈搏信號，并基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)來實現(xiàn)。系統(tǒng)可實時顯示脈搏波波形，選擇顯示心血管參數(shù)。本論文詳細闡述了如何通過檢測脈搏波來計算心血管參數(shù)；具體分析了系統(tǒng)的硬件平臺；主要論述了軟件的實現(xiàn)，包括bootload的移植，嵌入式Linux系統(tǒng)的移植，驅(qū)動程序的移植；應用程序的編寫；基于QT的圖形界面開發(fā)。采用高性能的ARM處理器作為系統(tǒng)的控制核心，不但能實時檢測到脈搏信號，并對信號進行分析處理，而且集成了豐富的外設接口，有利于整個系統(tǒng)的集成。進一步提高通過脈搏波信號計算心血管參數(shù)的精度，系統(tǒng)的集成化和小型化，對參數(shù)異常處理的進一步處理是今后工作的發(fā)展趨勢。 隨著醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展，心血管疾病的預防和治療急需解決，心血管檢測系統(tǒng)具有廣闊的市場空間，不僅適合臨床使用，也適合普通家庭的應用。
上傳時間： 2013-04-24
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自“9.11”后，隨著人們對安防需求的升級，門禁控制系統(tǒng)得到日益廣泛的應用，不斷提高門禁系統(tǒng)的安全性成為研究的重要課題。第四代門禁系統(tǒng)結(jié)合了人體生物特征識別技術，利用人體本身具有的物理特征(如指紋、虹膜、臉型、掌紋等)或行為特征(如步態(tài)、簽名等)來確定人的身份，取代或加強傳統(tǒng)的身份識別方法。 論文采用掌形識別為控制方案，基于ARM920T內(nèi)核的EP9315芯片為門禁系統(tǒng)CPU，設計和調(diào)試了系統(tǒng)的硬件平臺。 論文研究了掌形識別算法，進行了三方面的工作。 首先研究了掌形中的手形特征，提出了一種基于骨架特征的手形識別算法，很好的克服了手指旋轉(zhuǎn)給識別帶來的干擾。 然后研究了掌形中的掌紋特征，通過系列圖像處理，分離出手掌的三條主線，提取主線端點，并在主線上等間隔采樣，利用端點和采樣點進行匹配，擁有很高的識別率。 最后結(jié)合手形與掌紋特征，實現(xiàn)掌形識別。依據(jù)手形特征對掌形庫進行粗分類，利用掌紋特征進行匹配，算法擁有很快的識別速度與穩(wěn)定較高的識別率。對分類規(guī)則提出了新思路與方法。 論文還提出了基于ARM的門禁系統(tǒng)方案。成功設計了以基于ARM920T內(nèi)核的EP9315芯片為CPU的最小系統(tǒng)，設計PCB圖并制板，最后調(diào)試了系統(tǒng)的底層電路。 論文的研究設計工作，通過提高掌形識別算法的識別率，達到了提高門禁系統(tǒng)安全性的目的；ARM平臺的設計與調(diào)試，在工程實際中有參考價值。
標簽： ARM 識別 系統(tǒng)研究 門禁
上傳時間： 2013-04-24
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