在當(dāng)前的電子信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的后PC時代，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計、軍事技術(shù)、商業(yè)文化藝術(shù)、娛樂業(yè)以及人們?nèi)粘Ｉ钪械姆椒矫婷妗Ｅc此同時，PDA因其小巧，功能強(qiáng)大，日益受到人們的青睞。因此，對嵌入式Linux的PDA研究具有非常重要的意義。 本文的研究主要是基于ARM和Linux的PDA軟硬件平臺的開發(fā)。硬件平臺的內(nèi)核模塊采用ARM920T核的S3C2410X嵌入式處理器，外部包含64M的SDRAM和64M的NAND Flash，硬件平臺還集成了液晶、觸摸屏等人機(jī)接口和嵌入式GPS模塊，同時提供了USB主機(jī)、SD卡擴(kuò)展接口。該平臺技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理，功能較完備，整體性、可擴(kuò)充性強(qiáng)，還可以作為其他嵌入式系統(tǒng)硬件開發(fā)的良好平臺和有益借鑒。 在此硬件平臺的基礎(chǔ)上，本文深入探討和解決了Linux操作系統(tǒng)和嵌入式圖形用戶接口移植過程中所面臨的任務(wù)和難題。論文首先研究了硬件平臺下引導(dǎo)Linux啟動的Bootloader的設(shè)計方法和實現(xiàn)過程。然后，給出了Linux2.4內(nèi)核和YAFFS文件系統(tǒng)的啟動分析和移植到硬件平臺的整個過程。并且，在Linux內(nèi)核驅(qū)動模型的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了LCD幀緩沖顯示設(shè)備Framebuffer、觸摸屏、USB驅(qū)動程序的開發(fā)。最后，實現(xiàn)了圖形化用戶接口Qt/E在嵌入式Linux平臺上的移植。通過Linux操作系統(tǒng)和圖形化用戶接口Qt/E等軟件平臺的實現(xiàn)，為PDA平臺提供了良好的圖形化操作系統(tǒng)支持，從而大大減少了PDA產(chǎn)品的開發(fā)難度和開發(fā)周期。 另外，在開發(fā)實現(xiàn)的PDA軟硬件平臺的基礎(chǔ)上給出了—個地圖的顯示以及實現(xiàn)放大、縮小等功能的程序，為綜合應(yīng)用了PDA平臺軟硬件資源提供了—個有用的實例。
標(biāo)簽： ARM PDA 軟硬件 平臺設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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車輛姿態(tài)是車輛控制所需的重要參數(shù)，其測量方法、測量精度與測量系統(tǒng)的性能和成本密切相關(guān)。隨著微處理器技術(shù)與新型傳感器技術(shù)的發(fā)展，利用加速度計、磁阻傳感器和ARM微處理器構(gòu)成基于地球磁場和重力場的捷聯(lián)式姿態(tài)測量系統(tǒng)，已成為許多載體姿態(tài)測量的首選。同時姿態(tài)測量系統(tǒng)住地理勘探、石油甲臺鉆井和機(jī)器人控制方血也有著廣泛的應(yīng)用。 本文研究設(shè)計了一款基于ARM處理器的姿態(tài)測量系統(tǒng)，在保證體積、成本和實時性的前提下，完成載體姿態(tài)角的準(zhǔn)確測量。采用Honeywell公刊的3軸磁阻傳感器HMC1021/1022和ADI公司的2軸加速度計ADXL202以及S3C44BOX ARM7微處理器構(gòu)建捷聯(lián)式姿態(tài)測量系統(tǒng)。磁阻傳感器和加速度計分別感應(yīng)地球磁場和重力場信號，微處理器對檢測到的信號進(jìn)行處理和誤差補(bǔ)償后，解算出的姿念角，最后由LCD顯示或者通過串行通訊接口輸出到上位機(jī)，實現(xiàn)姿態(tài)角的實時準(zhǔn)確測量。 本文詳細(xì)介紹了基于地球磁場和重力場信號進(jìn)行姿態(tài)測量的原理，推導(dǎo)了方向角、俯仰角和橫滾角求解的數(shù)學(xué)模型。完成了姿態(tài)測量系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計與調(diào)試，實現(xiàn)了包括：uC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的移植、加速度數(shù)據(jù)采集、地球磁場數(shù)據(jù)采集和姿態(tài)角解算等系統(tǒng)軟件的設(shè)計，最后對系統(tǒng)測量結(jié)果給出了誤差分析，添加了數(shù)字濾波、橢圓效應(yīng)校正等算法來補(bǔ)償誤差，從而有效提高了系統(tǒng)測量精度。
標(biāo)簽： ARM 姿態(tài)測量 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-07-20
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作為交流異步電機(jī)控制的一種方式，矢量控制技術(shù)已成為高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)的首選方案。矢量控制系統(tǒng)中，磁鏈的觀測精度直接影響到系統(tǒng)控制性能的好壞。在轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流能得到完全解耦[1]。一般而言，轉(zhuǎn)子磁鏈觀測有兩種方法:電流模型法和電壓模型法。磁鏈的電流模型觀測法中需要電機(jī)轉(zhuǎn)子時間常數(shù)，而轉(zhuǎn)子時間常數(shù)易受溫度和磁飽和影響。為克服這些缺點(diǎn)，需要對電機(jī)的轉(zhuǎn)子參數(shù)進(jìn)行實時觀測，但這樣將使得系統(tǒng)更加的復(fù)雜。磁鏈的電壓模型觀測法中不含轉(zhuǎn)子參數(shù)，受電機(jī)參數(shù)變化的影響較小。矢量控制計算量大，要求具有一定的實時性，從而對控制芯片的運(yùn)算速度提出了更高的要求。 本文介紹了一種異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，采用了電壓模型觀測器[2]對轉(zhuǎn)子磁鏈進(jìn)行估計，針對積分環(huán)節(jié)的誤差積累和直流漂移問題，采用了一種帶飽和反饋環(huán)節(jié)的積分器[3]來代替電壓模型觀測器中的純積分環(huán)節(jié)。整個算法在tms320f2812 dsp芯片上實現(xiàn)，運(yùn)算速度快，保證了系統(tǒng)具有很好的實時性。
上傳時間： 2013-04-24
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增強(qiáng)現(xiàn)實是一種將虛擬世界和真實環(huán)境相結(jié)合的技術(shù)。它將計算機(jī)繪制的虛擬模型疊加到使用者所看到的真實世界景象中，使用戶可以從虛擬模型中獲得額外的信息，增強(qiáng)了對現(xiàn)實的感知。涉及到的技術(shù)有圖像處理、位置跟蹤、三維注冊等。增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)廣泛應(yīng)用于裝配維修、醫(yī)療研究、軍事領(lǐng)域和商業(yè)應(yīng)用。 第一部分，增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)介紹。該部分首先闡述了增強(qiáng)現(xiàn)實的定義，接著介紹了該項技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，以及在工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域等的應(yīng)用，最后分析了目前AR系統(tǒng)的缺點(diǎn)和不足，得出了在嵌入式增強(qiáng)現(xiàn)實研究具有重要意義。 第二部分，嵌入式硬件環(huán)境的設(shè)計。硬件電路由以下幾部分構(gòu)成：USB控制器用于連接USB攝像頭設(shè)備，液晶顯示驅(qū)動用于控制顯示屏輸出，外圍電路主要有內(nèi)存電路、Flash電路、時鐘電路和RS-232電路等。 第三部分，嵌入式軟件方案的設(shè)計。首先，選用U-boot1.2.0作為Bootloder，特點(diǎn)是U-boot的網(wǎng)絡(luò)功能較強(qiáng)，支持平臺較多。其次，移植Linux2.6.22內(nèi)核作為系統(tǒng)核心，該版本內(nèi)核具有實時性強(qiáng)等特點(diǎn)。再次，用busybox1.9.1構(gòu)建基礎(chǔ)命令環(huán)境，并將轉(zhuǎn)為NandFlash設(shè)計的YAFFS文件系統(tǒng)安裝到開發(fā)板上。最后，在以上的軟件環(huán)境基礎(chǔ)上，開發(fā)了基于OV511芯片的USB設(shè)備驅(qū)動和FrameBuffer顯示驅(qū)動程序。 第四部分，開源視覺處理庫OpenCV的移植。該部分介紹了OpenCV的特性，常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在嵌入式Linux下的編譯選項配置，庫依賴文件安裝，底層文件修改，以及如何編譯、安裝OpenCV。 第五部分，基于OpenCV的攝像頭標(biāo)定程序。該攝像頭標(biāo)定程序是基于張氏標(biāo)定算法的開發(fā)，本文首先闡述了攝像頭標(biāo)定算法的核心內(nèi)容，以及對應(yīng)的OpenCV實現(xiàn)方案，然后給出了攝像頭標(biāo)定程序在平臺運(yùn)行的細(xì)節(jié)和結(jié)果。
標(biāo)簽： OpenCV ARM 增強(qiáng)現(xiàn)實
上傳時間： 2013-07-06
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現(xiàn)階段，中國的自動售貨行業(yè)蓬勃發(fā)展。作為自動服務(wù)的核心部件，基于單片機(jī)的紙幣識別系統(tǒng)已經(jīng)越來越不能滿足市場需求。 本文對基于uClinux操作系統(tǒng)和S3C4510B的紙幣識別系統(tǒng)的各個方面進(jìn)行了研究。研究表明，紙幣識別系統(tǒng)要求能滿足硬實時性，但uClinux操作系統(tǒng)的實時性不強(qiáng)。由于uClinux功能強(qiáng)大，免費(fèi)且資源豐富，如能成功改進(jìn)本紙幣識別系統(tǒng)的實時性，紙幣識別系統(tǒng)將在成本，性能和功能性等方面有更大的優(yōu)勢，所以對實時性進(jìn)行改進(jìn)將非常有意義。 在本紙幣識別系統(tǒng)中，紙幣特征采集子系統(tǒng)對實時性要求很高，需要滿足硬實時的要求，所以是否能滿足該子系統(tǒng)的實時性的要求，將是本紙幣識別系統(tǒng)能否很好工作的關(guān)鍵所在。通過對當(dāng)前多種uClinux實時性改進(jìn)方案進(jìn)行了解和研究，參考了RTAI和RTLinux的工作原理，提出了基于uClinux操作系統(tǒng)和S3C4510B的紙幣識別系統(tǒng)的實時性改進(jìn)方案。紙幣特征采集子系統(tǒng)主要依靠碼盤光耦產(chǎn)生的反饋信號生成硬件中斷，然后通過處理該中斷，實現(xiàn)對紙幣特征的采集。在本文提出的方案中，為了提高系統(tǒng)對硬件中斷的反應(yīng)速度，避開uClinux對中斷的慢處理，在操作系統(tǒng)與硬件之間建立了一個特殊的硬件抽象層來管理中斷，并將紙幣特征采集功能與操作系統(tǒng)剝離，放入一個單獨(dú)的處理單元。通過這樣的處理，使得中斷產(chǎn)生時，硬件抽象層暫停uClinux操作系統(tǒng)的運(yùn)行，直接將中斷交由紙幣特征采集處理單元處理，實時的完成紙幣特征數(shù)據(jù)的采集。
標(biāo)簽： uClinux ARM 識別系統(tǒng) 實時性
上傳時間： 2013-05-24
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本文介紹了通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器研究的背景意義和目前國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，并詳細(xì)敘述了所選方案的設(shè)計過程。本協(xié)議轉(zhuǎn)換器的豐控制芯片采用了基于ARM7內(nèi)核的32位微控制芯片LPC2212，提供了高速穩(wěn)定的硬件平臺。操作系統(tǒng)采用實時嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，工作穩(wěn)定，實時性強(qiáng)，移植方便。 本文的豐要內(nèi)容如下：整體的設(shè)計思路，結(jié)構(gòu)組成；系統(tǒng)硬件的設(shè)計，豐要包括網(wǎng)絡(luò)接口電路，USB接口電路，以及串口擴(kuò)展電路；TCP/IP協(xié)議，豐要包括TCP協(xié)議，IP協(xié)議，ARP協(xié)議等；USB協(xié)議，豐要包括USB設(shè)備構(gòu)架，USB數(shù)據(jù)流模型；串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和 USB 數(shù)據(jù)以及太網(wǎng)數(shù)據(jù)和 USB 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)串口數(shù)據(jù)；嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，豐要包括信號量，消息郵箱，消息隊列等；操作系統(tǒng)的移植，豐要包括與處理器相關(guān)的文件的改寫。整個系統(tǒng)的硬件和底層軟件部分已經(jīng)完成，經(jīng)串口調(diào)試軟件、USB總線監(jiān)測軟件以及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測軟件進(jìn)行實際的收發(fā)數(shù)據(jù)實驗，驗證了方案的合理性。 在USB和以太網(wǎng)驅(qū)動程序的編寫中，查閱了大量的相關(guān)資料。對于USB協(xié)議，重點(diǎn)分析了USB協(xié)議的架構(gòu)和數(shù)據(jù)流模型。對于TCP/IP協(xié)議，仔細(xì)分析了其封裝和分用，分析了TCP協(xié)議、IP協(xié)議、ARP協(xié)議的原理及程序的實現(xiàn)。對于操作系統(tǒng)的移植，給出了具體的實現(xiàn)步驟，并給出了豐要的代碼。
標(biāo)簽： ARM 環(huán)境 通訊協(xié)議 轉(zhuǎn)換器
上傳時間： 2013-06-10
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是一種新型器件,它將門陣列的通用結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場可編程的特性結(jié)合于一體.如今,FPGA系列器件已成為最受歡迎的器件之一.隨著FPGA器件的廣泛應(yīng)用,它在數(shù)字系統(tǒng)中的作用日益變得重要,它所要求的準(zhǔn)確性也變得更高.因此,對FPGA器件的故障測試和故障診斷方法進(jìn)行更全面的研究具有重要意義.隨著集成電路規(guī)模的迅速膨脹,電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜,使大量的故障不可測.所以,人們把視線轉(zhuǎn)向了可測性設(shè)計(DFT)問題.可測性設(shè)計的提出為解決測試問題開辟了新的有效途徑,而邊界掃描測試方法(BST)是其中一個重要的技術(shù).本文闡述了FPGA系列器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),邊界掃描測試相關(guān)的基本概念與基本理論,給出利用布爾矩陣?yán)碚摻⒌倪吔鐠呙铚y試過程的數(shù)學(xué)描述和數(shù)學(xué)模型.論文中主要討論了邊界掃描測試中的測試優(yōu)化問題,給出解決兩類優(yōu)化問題的現(xiàn)有算法,對它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比,并且提出對兩種現(xiàn)有算法的改進(jìn),比較了改進(jìn)前后優(yōu)化算法的性能.最后總結(jié)了利用邊界掃描測試FPGA的具體過程.
上傳時間： 2013-08-06
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隨著新的控制算法的應(yīng)用和電子技術(shù)的發(fā)展，移動機(jī)器人正朝著高速度、高精度、開放化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，對控制系統(tǒng)也提出了更高的要求。移動機(jī)器人要實現(xiàn)高速度、高精度的位置控制和軌跡跟蹤，必須依賴先進(jìn)的控制策略和優(yōu)良的運(yùn)動控制系統(tǒng)。 導(dǎo)航是移動機(jī)器人最具挑戰(zhàn)性的能力之一，機(jī)器人感知、定位、認(rèn)知及運(yùn)動控制的性能是決定導(dǎo)航成功的關(guān)鍵因素。根據(jù)課題“仿生導(dǎo)航系統(tǒng)”的要求，本文選擇“主控制器+運(yùn)動控制器+英特網(wǎng)遠(yuǎn)程無線監(jiān)控”結(jié)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)航移動機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計。首先分析導(dǎo)航移動機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)，建立機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型，最后詳細(xì)闡述控制系統(tǒng)的全部開發(fā)過程，包括控制系統(tǒng)需求分析、總體設(shè)計、功能模塊的劃分及軟硬件的設(shè)計與實現(xiàn)，并對無線通信及英特網(wǎng)通訊做了一些基礎(chǔ)研究，開發(fā)了無線通訊模塊軟件和上位機(jī)軟件。 在控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計方面，主要包括基于 LPC2138 的主控制單元、基于HCTL-1100 的運(yùn)動控制單元、基于 6N137 的光電隔離單元、基于 LMD18200 的功率放大單元、傳感器接口單元及上位機(jī)無線通訊單元的電路設(shè)計。軟件方面，在μC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)的多任務(wù)環(huán)境下，利用其任務(wù)調(diào)度功能，合理地協(xié)調(diào)和組織了控制系統(tǒng)的各項硬件資源，提高了整個系統(tǒng)的實時性和可靠性。上位機(jī)采用的無線通訊、Internet 通訊以及可視化監(jiān)控程序界面，讓用戶可以方便直觀地遠(yuǎn)程觀察和控制機(jī)器人。 該控制系統(tǒng)的研制為仿生傳感器性能測試提供了一個良好的實驗平臺，經(jīng)過實驗，驗證了系統(tǒng)的可行性，系統(tǒng)的各項功能及控制精度滿足設(shè)計要求。
標(biāo)簽： ARM 導(dǎo)航 移動 機(jī)器人控制
上傳時間： 2013-05-22
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開關(guān)磁阻電機(jī)是電機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，既具有結(jié)構(gòu)簡單堅固、成本低、容錯能力強(qiáng)，耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，又在高度發(fā)展的電力電子和微機(jī)控制技術(shù)的支持下獲得了良好的可控性能，目前己經(jīng)在多個工業(yè)部門得到應(yīng)用。因此，開關(guān)磁阻電機(jī)在驅(qū)動調(diào)速領(lǐng)域有著良好的發(fā)展前景。本論文在對前人成果的廣泛了解和研究基礎(chǔ)上，以philip公司生產(chǎn)的LPC2101為主控芯片，充分利用其高速運(yùn)算能力和面向電機(jī)控制的高效控制能力，設(shè)計并制作了SRM控制器與系統(tǒng)軟件。本文以開關(guān)磁阻電機(jī)的調(diào)速控制策略及其控制實現(xiàn)方法為主要研究內(nèi)容，對開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型、功率變換器技術(shù)、控制策略、控制方案的實現(xiàn)進(jìn)行了全面深入的研究。 全文的研究工作分為五個部分，第一部分介紹了開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及基本工作原理，綜述了開關(guān)磁阻電機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、特點(diǎn)及研究動向，總結(jié)了開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)存在的技術(shù)問題，提出了本文的研究目的和主要研究內(nèi)容。 第二部分引用并討論了SR電動機(jī)的基本數(shù)學(xué)模型和準(zhǔn)線性數(shù)學(xué)模型，然后基于此重點(diǎn)分析了與電動機(jī)運(yùn)行特性密切相關(guān)的相電流波形與轉(zhuǎn)子角位移的函數(shù)關(guān)系，最后根據(jù)課題所關(guān)心的控制系統(tǒng)設(shè)計，在理論分析的基礎(chǔ)上提出了SR電動機(jī)控制方案并進(jìn)行了原理性分析，對SR電動機(jī)各個運(yùn)行階段的特點(diǎn)進(jìn)行分析并初步提出控制方案。 第三部分對SR電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)說明，主要包括以LPC2101為核心的控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計，根據(jù)SR電機(jī)的控制特點(diǎn)，盡可能地開發(fā)了LPC2101的硬件資源和軟件資源，使控制系統(tǒng)具有很高的控制精度和靈活性，然后對功率變換器進(jìn)行了設(shè)計和制作，分析了各種主電路形式的優(yōu)缺點(diǎn)，采用了新型IGBT功率管作為主開關(guān)元器件，使功率變換器結(jié)構(gòu)得到簡化，設(shè)計了IGBT的功率驅(qū)動電路，并專門設(shè)計了電壓鉗位電路和諸如過壓、過流保護(hù)等保護(hù)單元，保證了整個系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，然后分析了SR電動機(jī)控制系統(tǒng)位置傳感器檢測電路設(shè)計、電流及電壓斬波電路設(shè)計、電流檢測及保護(hù)電路設(shè)計等。 第四部分主要介紹了系統(tǒng)的總體控制思想，分析了各個運(yùn)行階段的控制策略，對控制策略的軟件實現(xiàn)進(jìn)行了設(shè)計，并給出了軟件實現(xiàn)的具體流程圖，直觀地體現(xiàn)了軟件編程思想。最后，對系統(tǒng)進(jìn)行了實驗研究及分析。目前，該控制系統(tǒng)已調(diào)試完畢，基本實現(xiàn)預(yù)期功能。 本文對以ARM為控制核心的開關(guān)磁阻電動機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，得出了基于有位置傳感器檢測的控制方案。針對SR電機(jī)的控制特點(diǎn)，充分利用了ARM的硬件資源，采用PID數(shù)字調(diào)節(jié)，發(fā)出相通斷信號和PWM信號，并和電流、電壓等保護(hù)信號相結(jié)合，實現(xiàn)對主功率元件的通斷控制。并且設(shè)計了相應(yīng)的外圍硬件檢測、保護(hù)、控制及人機(jī)接口電路，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高；系統(tǒng)的控制軟件設(shè)計，采用模塊化的程序設(shè)計方法，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可讀性及可維護(hù)性，實現(xiàn)了一種電壓斬波和電流斬波控制相結(jié)合的控制方式;結(jié)合系統(tǒng)的硬件設(shè)計，開發(fā)了相應(yīng)的軟件模塊，使系統(tǒng)具有完善的保護(hù)和控制性能。 本系統(tǒng)經(jīng)過試驗，調(diào)速范圍可達(dá)100～2000轉(zhuǎn)/分，效率較高，性能優(yōu)良，驗證了控制思想和控制方法的正確性。
標(biāo)簽： ARM 開關(guān)磁阻 電機(jī)驅(qū)動 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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嵌入式人臉識別系統(tǒng)建立在嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式硬件系統(tǒng)平臺之上,具有起點(diǎn)高、概念新、實用性強(qiáng)等特點(diǎn)。它涉及嵌入式硬件設(shè)計、嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、人臉識別算法等領(lǐng)域的研究；嵌入式人臉識別系統(tǒng)攜帶方便、安裝快捷、機(jī)動性強(qiáng),可廣泛應(yīng)用于各類門禁系統(tǒng)、戶外機(jī)動布控的實時監(jiān)測等特殊場合,因此對嵌入式人臉識別的研究工作具有突出的理論意義和廣泛的應(yīng)用前景。 本文是上海市經(jīng)委創(chuàng)新研究項目《射頻識別RFID系統(tǒng)-自動識別和記錄人群的身份》(編號：04-11-2)與上海市科委AM基金項目《基于ARM和RFID芯片的自組織安全監(jiān)控系統(tǒng)的研制》(編號：0512)的主要研究內(nèi)容之一。論文從構(gòu)建自動人臉識別系統(tǒng)所需解決的若干關(guān)鍵問題入手,重點(diǎn)探討了基于嵌入式ARM微處理器的實時人臉檢測、關(guān)鍵特征定位、高效的人臉特征描述、魯棒的人臉識別分類器及自動人臉識別系統(tǒng)設(shè)計等問題的研究。論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)表現(xiàn)在以下方面： 1實現(xiàn)了結(jié)合膚色校驗的Haar特征級聯(lián)分類器嵌入式實時人臉檢測,提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯(lián)分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法。 復(fù)雜背景中的人臉檢測是自動人臉識別系統(tǒng)首先要解決的關(guān)鍵問題,通過對基于膚色模型和基于Haar特征級聯(lián)強(qiáng)分類器的人臉檢測算法的分析研究,綜合兩個算法的優(yōu)點(diǎn),提出了基于膚色模型校驗和Haar特征級聯(lián)強(qiáng)分類器的嵌入式實時人臉檢測算法。實驗結(jié)果表明,該算法不僅解決了復(fù)雜背景中的類膚色和類人臉結(jié)構(gòu)問題,而且具有較高的檢測率和較快的檢測速度,同時對光照、尺度等變化條件下的人臉檢測也具有較強(qiáng)的魯棒性。 人眼檢測與瞳孔定位在人臉歸一化和有效人臉特征抽取等方面起著非常重要的作用,為了快速檢測人眼并精確定位人眼瞳孔中心,論文提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯(lián)分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法,首先利用人眼檢測分類器在人臉區(qū)域內(nèi)完成對人眼位置的檢測,然后通過對檢測到的人眼進(jìn)行遮罩掩磨、簡單圖像形態(tài)學(xué)變換及橢圓擬合實現(xiàn)瞳孔中心的精確定位。測試結(jié)果表明該算法只需幾百毫秒便能完成人眼檢測與瞳孔中心定位整個過程,在保證檢測速度較快的同時,還能確保較高的定位精度。 2 針對傳統(tǒng)線性判別分析法存在的小樣本問題(sss),通過調(diào)整Fisher判別準(zhǔn)則,實現(xiàn)了自適應(yīng)線性判別分析算法及相應(yīng)的人臉識別方法人臉識別中的小樣本問題使線性判別分析算法的類內(nèi)散布矩陣發(fā)生嚴(yán)重退化,導(dǎo)致問題無法求解。本文在人臉識別小樣本問題的基礎(chǔ)上,通過調(diào)整Fisher判別準(zhǔn)則,利用類間散布矩陣的補(bǔ)空間巧妙地避開類內(nèi)散布矩陣的求逆運(yùn)算,通過訓(xùn)練集每類樣本的樣本數(shù)信息自適應(yīng)改變調(diào)整參數(shù),實現(xiàn)了自適應(yīng)線性判別分析算法,實驗結(jié)果表明,該算法能有效解決人臉識別中的小樣本問題。 3 提出了基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取算法,有效地解決了Gabor特征抽取維數(shù)過高的問題。 Gabor小波對圖像的光照、尺度變化具有較強(qiáng)魯棒性,是一種良好的人臉特征表征方法。但維數(shù)過高的Gabor特征造成應(yīng)用系統(tǒng)的維數(shù)災(zāi)難,為解決Gabor特征的維數(shù)災(zāi)難問題,論文第四章提出了基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取算法,該算法不僅有效地降低了人臉特征向量維數(shù),縮小了人臉特征庫的規(guī)模,同時降低了核心算法的時間和空間復(fù)雜度,而且具有與傳統(tǒng)Gabor特征抽取算法同樣的魯棒性。 4 結(jié)合有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取、自適應(yīng)線性判別分析算法和基于支持向量機(jī)分類策略,提出并實現(xiàn)了基于支持向量機(jī)的嵌入式人臉識別和嵌入式人像比對系統(tǒng)支持向量機(jī)通過引入核技巧對訓(xùn)練樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)構(gòu)造最小化錯分風(fēng)險的最優(yōu)分類超平面,不僅具有強(qiáng)大的非線性和高維處理能力,而且具有更強(qiáng)的泛化能力。本文研究了支持向量機(jī)的多類分類策略和訓(xùn)練方法,并結(jié)合論文中提出的基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征提取算法、自適應(yīng)線性判別分析算法,首次在基于Windows CE操作系統(tǒng)的嵌入式ARM平臺中實現(xiàn)了具有較強(qiáng)魯棒性的嵌入式自動人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng)。 5 提出并初步實現(xiàn)了基于客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)模型的遠(yuǎn)距離人臉識別方案為解決嵌入式人臉識別系統(tǒng)在海量人臉庫中進(jìn)行識別的難題,論文提出并初步實現(xiàn)了基于客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)模型的嵌入式遠(yuǎn)距離人臉識別方案。 客戶機(jī)(嵌入式平臺)完成對人臉圖像的檢測、歸一化處理和人臉特征提取,然后通過無線網(wǎng)絡(luò)將提取后的人臉特征數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器端,由服務(wù)器在海量人臉庫中完成人臉識別,并將識別后的結(jié)果通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇蛻魴C(jī)顯示輸出,從而實現(xiàn)基于客戶機(jī)/服務(wù)器無線網(wǎng)絡(luò)模型的嵌入式遠(yuǎn)距離人臉識別方案。 6 結(jié)合我們開發(fā)的基于ARM的嵌入式自動人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng),從系統(tǒng)設(shè)計的角度探討了在嵌入式系統(tǒng)中進(jìn)行人臉識別應(yīng)用設(shè)計的思路及應(yīng)該注意的問題雖然嵌入式人臉識別系統(tǒng)的性能很大程度上取決于高效的人臉特征描述和魯棒的人臉識別核心算法。但是,嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計思想對嵌入式人臉識別系統(tǒng)的性能影響同樣值得重視。本文第六章重點(diǎn)闡述了嵌入式自動人臉識別應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計思路,并結(jié)合我們自主開發(fā)的嵌入式自動人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng)從系統(tǒng)設(shè)計的角度探討了嵌入式人臉識別應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)該注意的關(guān)鍵技術(shù)問題。 結(jié)合本文提出的算法我們在PC上完成對人臉識別分類器的訓(xùn)練,然后在嵌入式ARM開發(fā)平臺上實現(xiàn)了嵌入式自動人臉識別、嵌入式人像比對兩個便攜式人員身份認(rèn)證系統(tǒng),經(jīng)測試運(yùn)行效果良好。所提出的人臉識別算法不僅具有一定的理論參考價值,而且對于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、AFR應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)也具有一定的借鑒意義。
標(biāo)簽： ARM 架構(gòu) 嵌入式 人臉識別
上傳時間： 2013-05-18
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