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关键词： 异构区块链   嵌入式系统   电网信息   调度系统   共识机制  

摘要： 为了满足嵌入式电网海量信息处理需求,设计基于异构区块链的嵌入式电网信息调度系统。系统采用轻节点层接收嵌入式电网多源异构数据信息并传输到全节点层。硬件部分,设计多源异构数据分析模块以及多源异构数据处理子单元。软件部分,利用共识机制完成信息共识后上传至异构区块链功能层,使用支持向量机融合嵌入式电网多源异构数据。经过融合、分析等处理,以应用层呈现调度结果。实验结果表明,该系统能有效调度嵌入式电网信息,并能降低调度总能耗。

关键词： 嵌入式系统   功耗优化   动态电压频率调节   动态电源管理  

摘要： 本研究探讨了嵌入式系统中的低功耗优化技术，特别关注动态电压频率调节（DVFS）与动态电源管理（DPM）策略。通过一系列实验，本研究验证了这些技术在不同任务负载下的性能表现。结果揭示，在低负载场景中，这些技术能够显著降低功耗，而在高负载场景下，优化潜力较为有限。本研究为嵌入式系统设计者提供了实用的功耗优化指导，以实现更高的能效。

关键词： 光伏发电   机器视觉   实例分割   智能监测系统   嵌入式系统  

摘要： 光伏发电作为清洁能源技术,因其可持续供能的特性,被广泛应用于林区火警监测站、农林气象站等场所。然而,其发电效率易受环境因素影响,尤其是树叶、积雪、鸟粪等异物对光伏组件造成遮挡,可能导致输出功率下降,严重时甚至中断供电,影响设备正常运行。因此,定期清理维护至关重要。针对偏远地区小型光伏系统人工巡检成本高等实际问题,本文设计了一种光伏组件异物监测与响应系统,通过机器视觉方法完成异物检测,可有效改善光伏系统在复杂环境下的自主运维能力。本文主要研究内容如下: （1）构建了涵盖高纬度地区光伏组件积雪遮挡、林区光伏组件树叶遮挡等实际场景的异物数据集。采用GhostNet架构替代YOLOv8的原始骨干网络,构建实例分割模型,通过理论计算与实验测试,本文采用的模型相比原模型参数量减少14.4%,推理过程FLOPs降低20.8%,模型在计算效率提高的同时,可保持良好的检测精度,实现光伏组件表面的阴影、积雪、落叶和鸟粪的分割识别,为智能分级响应策略提供数据支持。 （2）设计不同遮阴工况下的发电功率实验,基于实验数据建立不同类别异物的遮挡比例与最大输出功率的量化关系,并结合异物对发电功率的影响程度及不同的清理方式,将异常遮挡定义为软遮挡、硬遮挡和混合遮挡,并以此制定智能分级响应策略。当硬遮挡面积（Rh%）超过5%时,系统发送警报通知清理;当软遮挡面积（Rs%）超过45%时,系统自动调整光伏组件朝向;当混合遮挡的Rs%大于27%且Rh%大于3%时,系统同时调整舵机并发出警报,以维持光伏组件的发电效率。 （3）搭建基于树莓派的光伏组件异物监测与响应系统,包括图像采集、远程通信和舵机驱动等模块。异物监测方面,优化后的GhostNet-YOLOv8模型部署到由树莓派构建的嵌入式设备中,采用定时采样策略完成异物监测。经测试,推理速度达到1.4s/帧,满足光伏监测需求。针对不同类型的遮挡情况,系统通过舵机自动调整光伏组件朝向,以减少软遮挡影响,并结合远程警报机制对硬遮挡和混合遮挡做出及时响应,确保光伏系统在复杂环境下的稳定运行。 综上,本研究设计并实现了一种适用于小型光伏组件的智能化遮挡检测与响应系统,结合轻量级实例分割模型和智能分级响应策略,实现了计算资源受限环境下的异物快速检测与响应。未来研究可进一步优化推理加速技术,并提升系统在复杂气候环境中的适应性,以推动光伏系统的智能化运维。

关键词： GNSS-RTK   周跳探测   嵌入式系统   数据处理  

摘要： 近年来,由缓慢边坡形变引发的山体滑坡、泥石流、地面坍塌等地质灾害频发,严重威胁人民生命财产安全,边坡稳定性的实时监测成为工程安全领域亟待解决的重要问题。随着全球卫星导航系统(GNSS)技术的迅速发展,尤其是北斗系统(BDS)全球组网的完成,定位精度已达到厘米甚至毫米级,为高精度边坡位移监测提供了坚实的技术支撑。实时动态(RTK)载波相位差分技术作为GNSS高精度定位的核心方法,在边坡位移监测领域展现出显著优势。然而,传统GNSS位移监测系统仍存在数据传输成本高、网络通信依赖性强等局限性,且RTK解算过程中的周跳现象与解算后的定位粗差问题,严重影响了监测精度与系统稳定性。针对上述问题,本文的主要研究工作如下: (1)针对GNSS信号中存在的周跳问题,提出了一种改进的Turbo Edit周跳探测方法。传统Turbo Edit方法通过GF组合与MW组合进行周跳探测,但GF组合的固定阈值易受到高度角-采样率因素的影响,导致周跳误判。为此,本文引入了一种考虑高度角-采样率的自适应阈值模型,结合GF观测值与高度角-采样率的关系对周跳进行探测。实验结果表明,该方法能够有效提高周跳探测稳定性,减少误判率,为高精度位移监测提供了可靠的数据基础。 (2)针对传统GNSS位移监测系统通信成本高、网络通信依赖性强的问题,本文提出了一种GNSS位移监测系统方案。该方案采用基准站结合电台的方式,将GNSS信号传输至监测站,监测站通过实时解码GNSS数据并基于RTK双差载波相位模型在本地解算三维位移信息,最终在Web端实现位移信息的可视化展示。该设计有效降低了通信成本,减少了对网络通信的依赖,为边坡位移监测提供了一种高效、省流的解决方案。 (3)为验证GNSS位移监测系统的定位性能,本研究搭建了实验平台并开展了系统性测试。实验结果表明,本系统所采用的GNSS板卡具备良好的数据接收能力,能够稳定获取高质量的卫星信号。为进一步评估系统性能,实验对比了单系统(GPS、BDS)与组合系统(GPS+BDS)的定位精度。实验数据表明,采用GPS+BDS组合系统作为RTK定位方案时,其定位精度显著优于单一系统,定位精度满足形变监测需求。 (4)针对GNSS位移数据中的粗差问题,本文提出了一种基于IGGⅢ模型结合三次样条插值的数据处理方法。该方法首先利用IGGⅢ模型对原始数据进行粗差检测与剔除;随后通过三次样条插值对剔除粗差后的数据进行填补,确保数据的连续性和完整性。实验结果表明,该方法能够高效剔除粗差并保持数据的完整性,为后续的位移分析与预警提供了可靠的数据基础。

关键词： 嵌入式系统   内存管理   内存池   最先适应算法  

摘要： 为克服嵌入式系统软件应用中因频繁申请和释放内存带来的系统性能瓶颈，弥补现有内存管理机制的不足，提出了一种基于内存池的嵌入式软件内存申请和释放方法。阐述了现有嵌入式系统内存池分配现状，分析了现有内存池数据结构和算法存在的弊端，优化了内存池的数据结构，给出了在内存池中寻找匹配节点和向内存池中归还节点的具体方法。该方法将内存节点采用列编号的方式进行存储，不仅极大提高了内存节点释放的效率，实现了快速内存释放，而且减少了内存碎片的产生。同时，根据项目需要灵活配置每个内存池的容量大小，可以很好地满足嵌入式系统中操作内存空间的各种需求。

关键词： RV1126   手势识别   嵌入式系统   YOLOv8n  

摘要： 随着智能感知技术的快速迭代,基于视觉交互的肢体动作解析技术在医疗复健、工业自动化、混合现实交互等场景中展现出重要应用价值。 当前手部动作辨识系统仍面临:环境背景和光线干扰较大导致系统在实时响应和识别准确率方面难以满足实际应用需求。本研究针对上述问题,提出一种基于YOLOv8n架构的RV1126移动端手势检测系统,构建了面向自然交互场景的动态手势识别模型在提高检测精度的同时略微降低计算复杂度,主要创新工作体现在: 首先,本研究构建了一个包含10000张样本的专用手势图像库,该数据集充分涵盖了复杂背景和光照环境等实际场景要素,大幅提升了算法的环境适应能力。此外,通过实施旋转、缩放、色彩变换等数据增强策略进一步扩充样本规模,并在自建数据集和公开数据集上开展对比实验,结果表明改进后的算法具有显著的性能提升。 其次为了有效进行手势识别,提出了SA-YOLOv8n(Sobel Attention-YOLOv8n)模型,用于手势识别检测。该模型可以自动识别手势动作和类别首先,将YOLOv8n模型的C2f模块与Sobel边缘检测算法相结合,设计了C2F＿EGIF模块,该模块增强特征图的手势与背景关注能力,提升了特征表达效果。其次,基于通道和空间辅助特征融合的思想,引入CBAM注意力机制和重构Concat模块提升了模型的检测精度。实验结果表明,SA-YOLOv8n模型的检测精度以1.5%的提升优于YOLOv8n且均优于其它主流的目标检测模型。 最后根据设备功能需要设计了嵌入式硬件系统。然后针对原始开发板体积庞大、操作系统和外设冗余等问题,本文对开发板重新设计,同时,裁剪内核精简操作系统去除不用外设,减少操作系统对内存的占用。随后详细分析了图像数据从图像传感器到算法模型输入层的前期处理流程。并通过量化方法精简网络模型,进一步优化了在嵌入式系统中部署的算法模型性能,最后设计软件将推理结果在LCD上显示。经测试,本系统在RV1126嵌入式平台上的检测速度可达33帧每秒,成功实现了嵌入式手势识别场景中的精准且实时的检测,具备极高的实际应用能力。 图[56]表[17]参[80]

关键词： 机械手移动平台   触摸屏   5G   MODBUS TCP   嵌入式系统  

摘要： 针对机械手操控的空间限制、监控分离及操作复杂性问题，文章提出无线可视化移动机械手平台控制系统。采用工业触摸屏与无线模块集成上位机，STM32嵌入式系统(RT-Thread)作为下位机，控制移动平台及机械手。通过摇杆远程操控，并将控制界面与视频监控集成于同一触摸屏，实时观测运动状态与环境。5G通信模块构建高速低延时通道，保障控制指令与高清视频流稳定传输。该系统实现了远程精准控制，适用于危险作业、设备巡检及柔性制造等场景，具备显著工程价值。

关键词： 功率放大器   健康度管理   嵌入式系统  

摘要： 功率放大器的研究在电子领域中具有重要意义。在射频领域,功率放大器作为射频前端的关键组件,其设计和性能直接影响整个系统的效能,当前功放整机方案设计呈现出与数字信号处理、嵌入式等技术相结合的趋势。为了保证功放的稳定、正常工作,以及对功放故障的预防保护,有必要对功放进行健康度管理。功率放大器的健康度管理,包括对整个各层级重要功能模块、关键电路和核心器件等被管理对象的工作状态的监测和控制。本文主要对功率信号源与功率放大器的健康度管理进行研究。 设计了一款工作频段为6-18GHz的功率信号源,完成了锁相环模块、内外参考模块、电源管理模块,以及功率信号源射频板与电源板的原理图与PCB的设计。根据测试结果,功率信号源的典型相位噪声为-84.89dBc/Hz@10k Hz、-94.36dBc/Hz@100k Hz、-114.49dBc/Hz@1MHz、-133.27dBc/Hz@10MHz,杂散抑制大于60dBc,谐波抑制大于40dBc,输出功率大于0dBm,同时具备锁定检测和频率控制的功能,满足了作为功放系统输入端使用及健康度管理的需求。 对一款工作频段为6-18GHz的功放整机进行健康度管理设计。功放的待管理指标如下:在6-18GHz的工作频段中,功率放大器的饱和输出功率不低于47dBm,增益不低于46dB,功率平坦度不超过±2.5dB,二次谐波的抑制能力达到20dBc,三次谐波的抑制达到30.51dBc,输入驻波比不超过1.8,而输出驻波比则不超过2.5。针对功放以上各类关键指标进行监测保护,根据常见故障进行了保护、上报功能设计。结合嵌入式系统的处理方法,完成了健康度管理控制模块的软硬件设计,实现了功放整机上电流程的规范,以及关键参数监测、检波模块、增益衰减模块、风控模块等多个模块功能。根据实验验证,功放健康度管理功能经过测试,均能够满足功放控制、监测、保护的需求。

关键词： 水下目标识别   轻量化   YOLOv8   嵌入式系统   自动化  

摘要： 在水下目标识别任务中提出高精度、轻量化、实时性好的自动识别方法对军事安全、海洋资源开发等领域具有重要意义。本文针对模拟水雷目标建立了数据集,并对YOLOv8模型进行了轻量化改进,最后设计了基于机器学习的水下目标智能识别系统。 首先针对市面上没有水雷目标数据集的问题,制作了4种水雷目标模型,对水雷模型进行水下图像采集,并进行人工高精度标记。针对水下光学成像受到散射和吸收作用导致对比度低,成像模糊问题。通过ACE图像增强技术,自适应提升对比度,使图像颜色更均匀,改善图像质量。为了提升数据集的抗干扰性和泛化能力。在数据集中使用多种图像预处理技术,并且添加了大量海洋环境噪声图片。此方法为模型高精度识别提供了有效的数据集。 其次为了实现水下目标的高精度,轻量化识别,本文设计了基于注意力机制的轻量化YOLOv8水下目标识别算法。在主干网络中使用SPDconv模块替换标准卷积模块,提高计算效率。加入PSA注意力机制,在通道和空间维度上进行特征的极化滤波和增强,提升像素级预测精度。引入SCDown下采样机制,通过将空间和通道的操作解耦,降低了计算成本。使用MPDIoU损失函数,加速边界框收敛速度,提高边界框回归的准确率。在RUOD和URPC2020数据集上,SPSM-YOLOv8相比基线模型,检测精度达到87.3%和76.4%,参数量和计算量分别下降4.3%、4.9%,每秒检测帧数达到210帧。在自制水雷目标Target Data数据集中推理,识别精度达到了98%。满足水下目标检测算法的高精度及边缘部署轻量化和实时性要求。 最后针对嵌入式水雷目标识别系统精度低,实时性差,自动化程度低的问题。设计了一套待载式的水雷目标识别系统。首先为了使相机清晰的拍摄目标图像,设计了自适应激光照明模块。系统能根据背景亮度及水深自动调节照明光源亮度。为了使各个模块正常工作,设计了STM32控制板卡。其次为了在边缘计算机上完成计算,Jetson加载了轻量化改进的SPSM-YOLOv8模型。最后为了完成目标位置信息报告,设计了标记装置。当系统识别到目标时,标记装置自动脱离,浮出水面,利用北斗卫星发送位置信息。经过现场实验,软硬件联调测试,各项功能正常。能够针对水雷目标进行识别。室内统计识别精度达到91%,室外统计识别精度达到85%,帧频可达到20Hz。表明此水下目标智能识别系统能够对水雷目标进行高精度,实时性,自动化识别。

关键词： 物联网   无线通信技术   嵌入式系统   MQTT协议   智慧展厅  

摘要： 阐述传统的数字展厅存在手动控制多媒体设备运行的问题，影响游客的体验。为此，基于Wi-Fi物联网无线通信技术设计一种智慧展厅控制系统。该系统实现了对展厅投影仪、视频播放器、灯光等设备的远程实时控制，并监控设备运行状态，实现设备运行数据的实时采集、分析及用于能效优化和预测性维护的处理，支持更智能的决策和管理。