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关键词： 人脸检测   人头检测   Adaboost算法   SVM算法   嵌入式系统  

摘要： 地下空间所具有的相对封闭性、空气无法自然流通以及人流量大等特点,使得地下空间的热环境主要依靠空调、通风等设备来营造,如何使空调、通风等设备的运行具有最佳的费效比,环境参数的实时获取是设备高效运行不可或缺的手段。为此,开展了地下空间环境实时监控研究,研发了一种基于嵌入式技术和计算机视觉处理技术的实时监控系统,该系统能够实时采集地下空间的主要环境参数和人流量等数据,为地下空间空调、通风等设备实施高效运行策略提供了现场依据和数据支撑。完成的主要工作如下:(1)地下空间环境实时监控系统的方案设计与软硬件平台的搭建。在调研地下空间环境监控需求的基础上,分析对比了现有监控系统的优缺点,确立了地下空间环境实时监控系统的总体方案,并根据总体方案进行了软、硬件平台的搭建。(2)数据采集子系统和数据处理子系统的研究与实现。在NodeMCU平台上实现了多环境参数的采集,并通过MQTT协议将采集到的多个环境参数发布到物联网平台;在ARM平台上利用Linux下的V4L2视频采集接口,通过编写V4L2应用程序来控制和设置USB摄像头的视频采集及相关参数,实现了地下空间的图像视频数据采集。将采集的图像视频数据分别采用人脸特征和人头部特征的相关算法进行人流量的实时统计,人脸特征检测采用了haar-like特征结合Adaboost算法的方式实现;人头部特征检测采用了HOG特征结合SVM算法实现。通过两种算法对人流量统计结果的比较,人脸特征检测分类器检测率为81%,而人头部特征检测分类器检测率为74%。在大量实验基础上对基于人脸特征的算法进行了改进,改进后的人流量统计的准确率达到了95.6%。(3)Web服务器系统的设计与搭建。首先移植BOA服务器,通过移植CGIC库以及编写CGI应用程序来扩展服务器功能,其次设计HTML网页并将CGI应用程序加载到网页源码中,实现多个环境参数、图像、视频数据在浏览器上的查询与显示功能。测试实验表明,研发的地下空间环境实时监控系统能实时采集地下空间的主要环境参数和人流量等数据,满足地下空间环境实时监控要求。

关键词： 密码技术   量子密码  

摘要： 随着信息化、智能化技术深入扩展到社会生活的方方面面,特别是在以5G为代表的新一代网络环境中,大数据、云计算、虚拟化、物联网、人工智能等新兴信息技术不断推动应用领域持续拓展深化,人类社会智能化时代正在全面开启。伴随着万物互联进程日益展开,信息安全风险危机也逐步增加。网络安全与信息安全形势向全域安全发展,强信任、强安全、强可控、强防护成为必然要求,而密码是解决网络安全与信息安全最可靠、最有效的核心手段,在身份认证、安全隔离、信息加密、完整性保护和抗抵赖性等网络信息关键技术方面发挥着不可替代的重要作

关键词： 万物互联   计算机专业   嵌入式系统   教学内容  

摘要： 在万物互联时代,嵌入式系统得到广泛应用,嵌入式系统课程在计算机专业逐步演变成核心重要课程。嵌入式系统课程是一门软硬协同设计的课程,知识面较为广阔,尤其是对计算机专业学生的硬件知识储备提出了更高要求,以至于学生难易掌握嵌入式的重要知识。为此,本文梳理了嵌入式系统课程的重要知识,探索该课程教学内容的模块化设计方法,能够让计算机专业学生全面、系统的掌握嵌入式系统的基本知识、技术原理和设计方法,具备嵌入式系统初步开发能力。

关键词： 嵌入式系统   Linux   数据采集  

摘要： 重离子加速器实现了人控高速重离子束,有助于人们对微观认识,在核物理及相关学科具有重要位置;同时重离子加速器在医学、农业、航空航天等领域也发挥着不可替代的作用。但对于重加速器的观察和检测需要大约有进千个诊断设备,如显示屏、轮廓网格、光束损耗监测器以及更多的设备需要控制和读出,如此多的前端设备加入到控制系统中是非常困难的。针对这一问题,国际上提出了各种各样的解决方法,如欧洲核子研究中心加速器控制小组开发的FESA等,但它是专门应用在CERA前端计算机上的实时软件,同时因为不开源等原因,其他的重离子加速装置在使用这种实时软件时会产生较高的成本。本文基于此提出一种开源的基于嵌入式系统的前端软件框架。该前端软件框架一方面实现了代码的重用,节省了大量的开发时间;另一方面方便了代码维护,减少了人力浪费;更进一步地对错误诊断提供了方便。同时代码开源,其余的重离子加速装置可以根据自身的要求,直接添加相应的功能就可以使用本文的前端软件框架,降低了使用成本。前端软件框架大致分为数据采集和数据传输两个部分。前端软件框架针对数据频率的不同将数据采集部分划分成高速数据采集类和低速数据采集类;同时在数据传输部分提供了两种不同的数据传输方式。

关键词： 安全   人性化   嵌入式系统   智能  

摘要： 随着科技革新和物联网发展,智能家居开始取代传统家电,成为人们日常生活中的必备品。本文介绍一款嵌入式智能婴儿床管控系统,该系统旨在利用物联网及自动化技术节省父母因照看哭闹婴儿的时间,同时为用户提供远程控制接口,使照看婴儿更加轻松、便捷。同时本系统提供人性化人机交互式接口,基于用户需求行进设计使体验更佳。此设备支持多种管控模式,用户可根据需要设置不同的模式,完成对婴儿床的控制。

关键词： 白血病   血液细胞学检查   血涂片   微流控芯片   嵌入式系统  

摘要： 尽管人们生活水平在不断提高,但癌症的发病率却呈逐年上升的趋势。其中,白血病的发病率位居第六,它也是最近几年死亡率较高的重大疾病之一。白血病可以通过血液细胞学检查技术进行早期诊断,其基本过程需要在显微镜下观察载有样本血液的血涂片,因此血涂片的制备和染色对于白血病的检查至关重要。然而,目前血涂片的制备大多依靠人工操作,重复性不高,诊断结果不具备均一性,很容易造成医护人员对病人病情的误判,造成严重后果。因此,应用自动化程度较高的血涂片制备和染色装置意义重大。目前国内外相关装置存在或价格昂贵,或功能不够齐全,或效率低下、过程复杂等问题。基于目前这种状况,本论文对成本低廉,性能完善的血液细胞学检查装置进行了研究与开发。本文对血液细胞学检查装置的理论及应用进行了系统的研究,针对血涂片制备设备应用要求的不同,设计了高通量和便携式两种血液细胞学检查装置,主要内容包括:（1）对白血病病因及检查原理进行了综述,并对血液细胞学检查装置的发展现状进行了研究,对现有装置的优缺点进行了对比;（2）基于现有装置普遍存在造价昂贵,自动化功能不够完善的弊端,并结合不同的应用场合,提出了开发低成本、高效、便捷的血液细胞学检查装置的设计框架;（3）针对高样本量检测机构（如大型医院或检测中心）,设计了一种高通量的血液细胞学检查装置:重点研究了推片参数与血涂片制备效果的关系,并依据结论给出各个模块的结构设计、硬件设计、软件设计,特别是对推片方式、通信协议、液面检测等技术进行了深入研究,最后进行性能测试;（4）针对低样本量检测机构（如社区医院或相关科研机构）,设计了一种基于微流控芯片的血液细胞学检查即时诊断（POCT,Point of Care Testing）装置:通过分析制作芯片的原理、材料、工艺,选择了基于微流控芯片的血涂片制备方案,并进行了血涂片芯片的制备和测试。然后,以该微流控芯片为核心,完成了整套POCT装置的软、硬件设计,并对其进行了性能测试。本文设计的高通量和POCT两种血液细胞学检查装置的性能测试均表明:装置运行稳定,自动化程度高,大大提高了推片染色质量和效率,可靠性高;且成本低廉,操作简单方便,达到了预期的设计目标。

关键词： 陈向东   监控系统设计   单片机与嵌入式系统应用   树莓派   嵌入式系统   Arduino   单片机   实时操作系统   云平台  

关键词： 嵌入式系统   电磁离合器   织机刹车   模糊控制  

摘要： 高速剑杆织机的织造过程离不开电磁离合器与制动器与织造工艺间的相互配合工作。其中控制系统的响应速度、停车角的精度均会对织物质量以及生产效率起到重要的影响。目前国产织机的刹车控制系统存在响应速度慢、刹车动作结束后停车角度精度低等一系列问题。为了改善织机刹车效果,本文研发了该高速剑杆织机嵌入式离合与刹车控制系统,并在现场进行了调试与应用,主要从以下几方面进行研究:首先,介绍了织机自动运行过程与织造五大运行工艺,分析了织机刹车控制系统的具体功能需求。通过在MATLAB/Simulink环境下进行仿真,研究分析了电磁制动器中励磁电流与传递扭矩间的关系;建立Ansoft电磁有限元模型,仿真得到电磁制动器吸合过程中电流、反电势与时间的关系曲线,分析得出电磁制动器的制动过程存在时间滞后性。再次通过研究分析,得出主轴运行至不同角度下的转动惯量曲线推测所受载荷力的变化,同样影响刹车角滑移程度,综合以上研究结果,分析并制定本文控制系统框架。其次,设计了以STM32F103RCT6微控制器为核心的硬件系统,结合可靠的电气隔离,并提到光电隔离的设计方法。刹车驱动板选用双向可控硅作为开关器件,确保硬件系统的响应速度。完善各类电路保护措施。根据硬件系统的总体方案,完成了硬件系统的设计与开发。然后,移植并基于Free RTOS操作系统的软件,结合高速剑杆织机刹车控制系统工艺,制定一套合理的设计方案。根据工艺需求进行了软件的设计与开发。通过电磁离合器吸合时间实验与刹车角度滑移量实验,确定软件系统设计的关键技术手段与基本参数。针对停车角精度问题,本文结合模糊控制思想预测刹车滑移角度并采用提前刹车的方式进行软件设计。针对离合刹车系统易发故障,提出了相应故障处理的方法。提高本刹车系统的安全性与可靠性。最后,对高速剑杆织机嵌入式刹车系统进行了硬件测试,并通过样机进行现场刹车实验(包括停车角数据的采集实验与制动过程主轴转速变化实验),验证了本文设计不仅可以在不同转速下进行定位刹车时控制停车角精度,且刹车制动过程平稳,符合工艺需求,对提升纺造的生产效率有着积极的意义。

关键词： 多旋翼飞行器   自主导航   计算机视觉   嵌入式系统  

摘要： 以多旋翼飞行器为代表的多旋翼飞行器结构简单,具有体量轻,灵活性高,悬停稳定性好的优点。在灾害搜救、地质勘探、气象监测、新闻直播等领域拥有着巨大的应用前景。多旋翼飞行器正向着智能化的方向发展,力求实现多旋翼飞行器的路径巡航以及自主导航的功能。本文以参加“全国大学生电子设计大赛”为目的,设计完成多旋翼自主飞行器为研究任务和目标,力求设计出一台可实现自主起飞,自主降落,自主目标识别功能的多旋翼飞行器。本文在深入分析多旋翼飞行器的工作原理和单目视觉目标识别算法的基础上,提出了基于单目视觉导航的多旋翼飞行器控制系统设计。采用嵌入式控制系统,实现了对多旋翼飞行器的控制。通过单目视觉目标识别AprilTags算法实现了对目标进行识别与定位,完成了多旋翼飞行器的自主导航。本系统主要分为飞行姿态控制系统、单目视觉导航系统以及飞行状态监控与控制系统三大系统。在硬件设计上采用嵌入式计算机与微控制器协同工作的方式,实现了对飞行姿态控制系统与视觉导航系统的设计。通过无线通信模块实现了对飞行器飞行状态的监控与控制功能。搭建了多旋翼飞行器测试系统平台,对多旋翼自主飞行器各个系统的功能进行测试。测试结果表明,该飞行器在单目视觉目标识别算法的支持下,可以通过二维码图像对目标进行识别,实现飞行器的自主导航,验证了系统设计的有效性。

关键词： 扫地机器人   PID   STM32   路径规划   嵌入式系统  

摘要： 扫地机器人是一种可以代替人们完成地面清洁任务的服务机器人,可以有效减少人们清洁地面这种重复性的劳动,提升生活质量。目前扫地机器人是一种技术较为成熟的智能产品,具有广阔的市场前景。扫地机器人的控制技术是提升其智能化水平、降低生产成本的关键,具有重要的研究意义。本文首先介绍了扫地机器人的研究背景,国内外的研究现状和意义,再介绍了扫地机器人控制系统的结构组成,设计了以STM32F103ZET6为主控芯片,外接红外传感器、超声波传感器、MPU6050陀螺仪等器件的主控板。为器件编写软件驱动程序,编程实现PID控制、PWM控制和路径规划算法。传感器不断获取周围环境信息,路径规划算法根据不同的环境控制扫地机器人的运动路线,PID实时输出控制量控制电机的运动,确保扫地机器人运行稳定。最后制作了扫地机器人样机和对PID参数进行整定,通过实验验证了本扫地机器人控制系统设计的合理性。