近年来,随着现代社会对军用和民用设备需求的不断扩大及要求的不断提高,运动目标的识别和跟踪技术已经迅速发展成为现代信息处理领域中一项非常重要的技术,并在许多领域内发挥着不可替代的作用,但是在面向应用的目标跟踪系统却不尽如人意,不能很好的满足应用的要求。 本文简述了传统的基于桌面PC机的目标跟踪系统实现方法。目标跟踪具有两个突出的特点,一是计算数据量大,一是对处理速度要求高。传统上,运动目标跟踪系统的实现是基于桌面PC机,但工业应用的快速发展使传统的目标跟踪系统越来越不能满足应用的需要。 本文提出了一种基于ARM嵌入式平台的目标跟踪解决方案。研究了如何将嵌入式平台和目标跟踪结合起来,并对系统的设计思想和设计方法进行了详述。首先进行了功能分析和总体设计,分析了将嵌入式平台作为目标跟踪解决方案的关键性问题,包括采用ARM嵌入式平台的必要性,系统框架的设计,对于嵌入式处理器和操作系统的选择:然后在总体设计的基础上完成了系统的设计,包括软硬件平台的设计,完成了BootLoader的设计,Linux内核的定制,USB摄像头驱动程序的设计和OpenCV视觉库的建立;最后分析了目标跟踪的过程,利用背景差法实现了运动的检测,提取了行人的特征,利用Mean-Shift算法实现了对运动目标的跟踪。 本文提出的基于嵌入式平台的目标跟踪系统的应用潜力巨大,有待进一步的研究和探索。在论文最后对研究进行了总结和展望,提出了未来的研究方向。
上传时间: 2013-05-27
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水泵效率是反映水泵经济性能和综合性技术指标的参数。随着我国节能减排工作的深入开展,用泵企业要求准确、经常性地测试水泵的效率值,掌握设备的能源利用率和设备自身状况,评估设备运行经济状况的合理程度。目前,国内水泵效率检测仪器的测量精度低、实时性和可靠性较差,现场可操作性差,人机界面不够友好。 本课题是利用ARM嵌入式系统来实现水泵效率检测仪器的研制,旨在开发一种操作简单、便于携带又能满足指导经济运行精度要求的泵效测量装置,将计算机技术、传感器技术、数据采集处理技术、嵌入式系统技术相结合,实现水泵效率检测的同时,也实现了水泵各项主要参数的测试、数据保存、传输及曲线拟合等功能。研究了数据采集与处理、曲线拟合、数据库开发、通信等实现中的重点、难点问题,并采取了有效的硬件和软件抗干扰措施,确保了系统的稳定性和可靠性。 本文以模块化和结构化的思想搭建了基于ARM9的硬件平台,设计了专用模拟电路,研究了嵌入式操作系统WinCE4.2的移植,利用Platform Builder进行了操作系统内核的定制和编译,分析了WinCE4.2 Bootloader的工作原理和架构,根据系统的功能需要和硬件资源分配、设计了设备的Bootloader。 应用层开发使用embedded Visual C++4.0开发工具,集成IDE环境,快速的开发Windows CE应用程序。主要内容包括:开发友好的人机界面、实现仪器的基本功能、显示水泵机组的性能参数、绘制水泵性能曲线并显示和构建水泵性能数据库、实现通信。 在样机试制完成后,对多台水泵进行了试验,试验结果证明本检测仪器具有稳定可靠、测试精度和自动化程度高、管理维护方便的特点,具有较好的技术经济性能。
上传时间: 2013-06-02
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随着计算机网络的广泛应用以及嵌入式技术、图像技术的不断进步,视频监控领域进入了一个快速发展的时期。基于嵌入式技术的视频监控技术作为一种先进的、廉价的视频监控技术,为视频监控设备的开发提供了一种全新解决方案。近年来,采用无线网络技术的视频监控系统由于其更低廉的价格、更灵活的部署方式受到广大视频监控用户的青睐,逐渐成为视频监控技术的发展方向之一。 运动目标检测算法是一种在视频图像检测中经常使用的算法,主要用来发现视频中的运动物体。在视频监控系统中引入运动目标检测算法可使监控系统具备简单的智能功能,即在有运动物体进入监控区域时才传输视频并录像。常用的运动目标检测算法包括帧间差分法和背景差法等。 论文在融合嵌入式技术、运动目标检测技术的基础上,结合视频监控系统在室内及小型办公场所应用的实际需求,提出了一种基于嵌入式技术的无线智能视频监控系统解决方案。该方案的视频监控端采用三星公司基于ARM体系结构的芯片S3C2440A作为处理器,在使用该处理器的硬件板上构建了嵌入式Linux操作系统作为应用程序开发的平台。在视频监控系统的视频监控端应用程序开发中,论文分析了帧间差分法和背景差法的优缺点,并在此基础上实现了两种算法的融合,完成了在视频采集的同时实现对运动物体的检测。系统的PC视频接收端应用程序使用C#语言编写,程序开发中使用了网络编程技术,在Windows操作系统下实现了视频接收、录像及录像播放功能。 实验结果表明,论文设计圆满地完成了功能要求,对基于嵌入式平台的监控系统设计具有很大的参考价值。
上传时间: 2013-06-11
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随着电力系统的迅速发展和电力电子技术的广泛应用,电能污染日益严重,电能质量问题已经成为电力部门及电力用户越来越关注的问题。电能质量的各项指标若偏离正常水平过大,会给发电、输变电和用电设备带来不同程度的危害。电能质量的好坏直接关系到国民经济的总体效益,因此对电能质量进行检测和分析从而提高和改善电能质量具有非常重要的意义。 本文首先介绍了电能质量的基本概念,对各种电能质量问题的分类、特征及产生原因和危害作了详细的阐述。通过对电能质量各项指标(供电电压偏差、频率偏差、公用电网谐波、三相电压不平衡度、电压波动与闪变)的分析,以传统的傅立叶变换理论为基础,针对目前电能质量分析的难点即对突变的、暂态的、非平稳的信号的检测与分类,提出了基于小波变换的暂态电能质量分析方法。利用小波变换模极大值原理检测信号奇异点作为是否发生暂态扰动的判据,克服了传统方法中无时域局部性的缺点。 在系统的研究了电能质量分析的相关理论和检测技术的基础上,针对电能质量分析系统中需要支持复杂算法和保持实时性的特殊要求,研制了基于DSP与ARM构架的嵌入式电能质量分析系统的硬件平台和软件系统。重点分析了DSP与ARM的选型依据、结构特点、具体应用等。并且详细的介绍了硬件平台的各部分组成和电路原理图。随后,提出了该装置软件部分设计思想,其中重点介绍了DSP部分的FFT算法设计、ARM部分的uC/OS-II操作系统移植和MiniGUI图形界面开发。最后对论文的主要工作进行了总结,对以后可深入研究的方向进行了展望。
上传时间: 2013-07-10
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发动机的燃油系统是发动机的关键部分,直接影响着发动机的动力性能、经济性能和使用性能,其中喷油泵是该系统中至关重要的部件,是燃油系统的核心,而喷油泵试验台是检测和调整发动机喷油泵所必需的关键设备。 喷油泵实验系统被广泛应用在教学、科研及生产部门,成为我国喷油泵研究与制造水平的关键。传统的实验系统多属于简单机电式的,效率和自动化程度较低。近年来出现的一些实验系统结合了现代计算机技术,在性能和功能上有所增强,但在硬件和软件方面还存在着结构复杂,可靠性、稳定性差等问题,且此类系统通常只能在实验室进行研究,难以实时的在现场进行检测,难以方便的应用于工业生产、维修的厂况,也不能满足科学研究及生产制造等方面的要求。 本论文将喷油泵实验系统与计算机及嵌入式技术有机结合起来,充分发挥嵌入式系统实时性强、功能专一的特点,研制了一种基于ARM-Linux的喷油泵实验系统。系统采用Samsung公司性价比较高的ARM9芯片S3C2410A为硬件核心,移植嵌入式Linux作为操作系统,编写应用程序,开发了友好的人机交互界面,具有体积小、重量轻、功耗低、操作简单、可靠性高等特点,对于我国的教学、科研及工业生产具有重大意义。 文中首先简要介绍了喷油泵实验系统的发展现状、嵌入式系统的基本定义以及本课题所要研究的内容和意义,然后在对系统的需求进行分析的基础上,给出了系统的总体方案设计,并进一步分块探讨了:系统的硬件设计;系统软件设计(详细阐述了将嵌入式Linux操作系统移植到ARM微处理器S3C2410A上的过程);应用程序设计。最后对本文所开发的实验系统进行了调试并对后续工作做了展望。结果证明,此喷油泵实验系统运行稳定,性能可靠,能够方便快速的应用于教学实验、科学研究以及生产实践中,是性能优良的喷油泵实验系统。
上传时间: 2013-06-08
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随着网络、通信和微电子技术的快速发展和人民物质生活水平的提高,视频监控系统以其直观、方便和信息内容丰富的特点而被广泛的应用。本文利用ARM+DSP的双核结构,对基于ARM+DSP嵌入式的视频监控系统进行了设计和研究。 本系统大致分成两部分-DSP图像采集处理部分和ARM实时控制应用部分两部分。子系统分别选用TMS320DM642和AT91RM9200作为两部分的主控芯片,利用它们各自的优势在系统中发挥不同的功能。 DSP的图像采集处理部分通过CCD摄像头对特定的区域采集视频图像,并由视频解码芯片进行视频解码处理。处理后的数字视频信号放入DSP内通过视频运动检测算法进行图像处理,以掌握是否有异常的情况发生。如果有异常情况发生,则立刻由DSP向ARM实时控制应用部分施加中断信号,并将识别处理后的结果全部发送过去。 ARM的实时控制应用部分实现对DSP图像采集处理部分的实时控制,实现支持Linux平台的硬件架构,实现网口、串口和USB等接口用于数据传输,实现图像的显示和友好的人机界而等等。ARM实时控制应用部分本身不参与图像识别和处理相关的算法实现,而只是配合DSP将图像处理的结果显示出来,并在恰当的时机触发外部控制器实现一定的对外控制功能。 基于ARM+DSP架构的视频监控系统的设计思想与实现原理,本系统分为控制模块和视频处理模块,二者独立开发和调试,通过HPI并行方式连接,提高了软硬件任务的模块化程度,增加了系统的稳定性、可靠性和灵活性,符合嵌入式视频监控的功能要求,可以面对日益复杂的视频应用。本文还介绍了基于AT91RM9200处理器子系统开发板的底层BootLoader程序的开发和对Linux操作系统移植的过程。最后论文在设计并实现的基础上对系统的改进提出了一些新的方法和建议。
上传时间: 2013-06-19
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核能谱仪中的数据采集系统,集核探测技术、电子技术、计算机技术为一体,以多道脉冲幅度分析器为核心部件,能够快速、准确地提取出核素的相关信息及参数。现已于勘探、建材放射性检测及环境放射性监测等领域得到广泛应用。随着嵌入式技术的发展,以32位ARM为核心的微控制器已被引入进来,提高了数据采集的速度和精度,同时嵌入式操作系统的引入也为功能扩展、系统集成提供了高效的开发平台。 本论文介绍的核数据采集系统即以ARM微控制器LPC2148和实时操作系统μC/OS-II为平台,谱数据采集为基本功能,在此基础上扩展GPS和GPRS模块,可实现GPS信息和核信号的实时、同步接收,保存和显示,并可将采集的数据通过GPRS网络及时传到采集中心进行谱数据处理和GPS差分定位,为野外多点测量及远程监测提供了有效的手段。 课题以教育部的高等学校博士学科点专项科研基金项目“基于3GS技术的便携式核地球物理数据采集系统研究(项目编号:20040616014)”为依托,本人在已有研究成果的基础上,进行了相关改进和系统集成: (1)选用轨对轨运算放大器,改进了峰值检测电路,增大了脉冲峰值的测量精度。 (2)数据采集系统以32位ARM微控制器LPC2148为核心,外围电路带有LCD显示,系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。 (3)实现了核数据采集系统对GPS、GPRS的集成。 (4)完成嵌入式μC/OS-II操作系统在LPC2148上的移植、操作系统的搭建,及各功能模块的设计与集成。
上传时间: 2013-04-24
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随着光通信技术的不断发展,光纤的需求量大幅增加,光纤测量仪器也随之迅速发展起来,其中光时域反射仪(OTDR)受到广泛重视。光时域反射仪是八十年代发展起来的新型光纤故障测试设备,其主要用途是能够找出光纤的断点,并进行故障定位。光时域反射仪具有非破坏性测量、功能齐全、安全性好、使用方便等优点,在工程上得到广泛应用。目前,该领域主要被国外产品垄断且价格昂贵。在这一背景下,国内企业开展OTDR的研制和开发,以降低成本,改进技术,占领光纤测试领域的市场成为当务之急。 本论文首先简要介绍了光时域反射仪的历史和现状,并阐述了光纤测量技术涉及的光学原理,以及光时域反射仪的基本工作原理。在理论分析部分之后,基于对系统的特点及开发资源的考虑,提出基于嵌入式系统的光时域反射仪解决方案。在此基础上,详细介绍了以ARM为控制核心、DSP为运算核心的系统总体硬件结构;讨论了采用ARM9内核的S3C2410处理器的软件解决方案;着重说明了Linux嵌入式操作系统的选取与移植、bootloader的引导以及根文件系统的制作。最后重点论述了图形用户系统(GUI)的选取以及QtopiaCore的移植和开发过程。 本文所设计的光纤测量系统具有测量准确、可靠性高等特点。实验表明,该系统能够根据国际标准完成对光纤的衰减和长度等指标的检测。
上传时间: 2013-04-24
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心血管系统疾病是现今世界上发病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wavealtemans,TWA)作为一种非稳态的心电变异性现象,是指心电T波段振幅、形态甚至极性逐拍交替变化。大量研究表明,TWA与室性心律失常、心脏性猝死等有直接密切的关系,已成为一种无创独立性预测指标。随着数字信号处理技术和计算机技术的迅速发展,微伏级的TWA已经可以被检出,并且精度越来越高。本文以T波交替检测为中心,基于ARM给出了T波交替检测技术原理性样机的硬件及软件,实现实时监护的目的。 在TWA检测研究中,需要对心电信号进行预处理,即信号去噪和特征点检测。小波分析以其多分辨率的特性和表征时频两域信号局部特征的能力成为我们选取的心电信号自动分析手段。文中采用小波变换将原始心电信号分解为不同频段的细节信号,根据三种主要噪声的不同能量分布,采用自适应阈值和软硬阈值折衷处理策略用阈值滤波方法对原始信号进行去噪处理:同时基于心电信号的特征点R峰对应于Mexican-hat小波变换的极值点,因此我们使用Mexican-hat小波检测R峰,通过附加检测方案确保了位置的准确性,并根据需要提出了T波矩阵提取方法。 随后文章介绍了T波交替的产生机理及研究进展,分别从临床应用和检测方法上展现了目前TWA的发展进程,并利用了谱分析法、相关分析法和移动平均修正算法分别从时域和频域对一些样本数据进行T波交替检测。在检测中谱分析法抗噪能力较强,但作为一种频域检测方法,无法检测非稳态TWA信号,而相关分析法受呼吸、噪声影响较大,数据要求较高,因此可以在谱分析检测为阳性TWA基础上,再对信号进行相关分析,从而克服自身算法缺陷,确定交替幅度和时间段。最后对影响检测结果的因素进行讨论研究,从而降低检测误差。 文章还设计了T波交替检测技术原理性样机的关键部分电路和软件框架。硬件部分围绕ARM核的Samsung S3C44BOX为核心,设计了该样机的关键电路,包括采集模块、数据处理模块(外部存储电路、通信接口电路等)。其中在采集模块中针对心电信号是微弱信号并且干扰大的特点,采用了具有高共模抑制比和高输入阻抗的分级放大电路,有效的提取了信号分量:A/D转换电路保证了信号量化的高精度。利用USB接口芯片和删内部异步串行通讯实现系统与外界联系。系统软件中首先介绍了系统的软件开发环境,然后给出了心电信号分析及处理程序设计流程图及实现,使它们共同完成系统的软件监护功能。
上传时间: 2013-07-27
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车辆姿态是车辆控制所需的重要参数,其测量方法、测量精度与测量系统的性能和成本密切相关。随着微处理器技术与新型传感器技术的发展,利用加速度计、磁阻传感器和ARM微处理器构成基于地球磁场和重力场的捷联式姿态测量系统,已成为许多载体姿态测量的首选。同时姿态测量系统住地理勘探、石油甲台钻井和机器人控制方血也有着广泛的应用。 本文研究设计了一款基于ARM处理器的姿态测量系统,在保证体积、成本和实时性的前提下,完成载体姿态角的准确测量。采用Honeywell公刊的3轴磁阻传感器HMC1021/1022和ADI公司的2轴加速度计ADXL202以及S3C44BOX ARM7微处理器构建捷联式姿态测量系统。磁阻传感器和加速度计分别感应地球磁场和重力场信号,微处理器对检测到的信号进行处理和误差补偿后,解算出的姿念角,最后由LCD显示或者通过串行通讯接口输出到上位机,实现姿态角的实时准确测量。 本文详细介绍了基于地球磁场和重力场信号进行姿态测量的原理,推导了方向角、俯仰角和横滚角求解的数学模型。完成了姿态测量系统硬件电路的设计与调试,实现了包括:uC/OS-Ⅱ操作系统的移植、加速度数据采集、地球磁场数据采集和姿态角解算等系统软件的设计,最后对系统测量结果给出了误差分析,添加了数字滤波、椭圆效应校正等算法来补偿误差,从而有效提高了系统测量精度。
上传时间: 2013-07-20
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