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关键词： 物联网   嵌入式系统   数据采集   MAC驱动   FPGA  

摘要： 随着国家“互联网+”、“工业4.0”、“智能制造2025”等概念的出现,物联网已经从“概念阶段”跨步到了“落地阶段”。物联网关键性环节在于数据采集,正是通过数据采集终端将海量的环境数据汇聚起来,如温湿度、辐射、噪音等,供后续的数据分析、设备控制与信息处理。物联网数据采集终端,往往都是针对某一具体领域,而对通用的物联网数据采集终端研究较少。在对物联网数据采集终端调研和技术比较的基础上,设计一种通用型的数据采集终端,包括数据采集、数据传输、数据存储。主要完成的工作有如下几点:(1)选取ATMEL公司9x25架构为硬件平台设计了一种多功能数据采集终端,完成了采集、存储以及外围接口电路等功能。采用模块化设计方法,将数据采集、运算、处理和信息传输等不同板卡的自由配接。实现了多种数据接口、采集速率和传输方式的适配,达到了普适的效果和易用特性。(2)数据采集终端采用嵌入式linux系统,完成U-BOOT移植、kernel裁剪、根文件系统制作,外围设备驱动模块的移植,主要有WiFi、MODEM、视频驱动移植。深入分析了Linux系统platform机制、MAC设备驱动,并针对高速数据采集模块给出了FPGA模块的模拟MAC的软件设计方案。(3)完成了通用型数据采集终端应用程序的设计,主要包括数据采集、数据传输、数据存储、视频监控的软件设计,以及远程接入到物联网云平台的实现方案。支持用户以无线方式,远程网页访问数据。为保证数据可靠安全的传输,本论文设计了断线自动重连和本地缓存的通信异常处理机制。(4)以室内环境数据采集为例,构建测试平台,并完成了数据采集终端的功能测试。

关键词： 嵌入式系统   大会特邀报告   中国计算机学会  

摘要： 全国嵌入式系统大会是由中国计算机学会主办的嵌入式系统专委会年度会议,自2001年以来已经成功举办了十七届,已成为嵌入式系统及相关领域的专家、学者、工程师、业界人士以及研究生进行学术交流、技术研讨、产学互动的重要学术会议。会议邀请国内外院士和嵌入式系统领域的顶级专家学者作大会特邀报告,还设有专题论坛和分会场口头报告,科技成果展示、应届生企业招聘等形式多样的活动。

关键词： 嵌入式系统   Java技术   Java实时规范   实时性  

摘要： 嵌入式系统软件还是采用过时的或者晦涩的C/C++或汇编语言等手段进行研发,然而这些开发手段的诸多缺点难以满足嵌入式系统的发展趋势,因此需要引入新的开发语言和手段到嵌入式系统中。Java技术的安全引用和语言级并发支持多线程等特点使得它在Internet领域得到广泛应用,并且引起了嵌入式编程人员的高度重视,Java实时规范(RTSJ)的出现就是最好的例证,其通过各种工具和机制使Java规范具备了实时性。

关键词： 微钻试验台   RTOS   嵌入式系统   模糊逻辑控制  

摘要： 本论文围绕用于微钻试验台的测控系统的设计和开发进行展开,重点研究了如何实现嵌入式测控系统的实时测量和有效控制微钻试验台的工作状态。目的在于开发一套即可以方便的获取微钻试验台工作过程中输出的相关测量数据,同时还可以有效的控制微钻试验台工作状态的测控系统。在本文中,首先介绍了微钻试验台的基本应用,同时对微钻试验台测控系统的发展历程和国内外发展现状进行了综述。然后从微钻试验台嵌入式测控系统的总体设计入手,根据微钻试验台测控系统的工作特点,采用RTOS(Real Time Operating System)而没有选择裸机程序进行微钻试验台嵌入式测控系统的软件开发,因为RTOS基于事件驱动,并且具有实时性的特点,可以满足微钻试验台测试系统对测量数据的一致性要求。同时还根据微钻试验台的工作特点,在对试验台上钻进系统钻速控制的过程中,采用了模糊逻辑控制算法以实现快速稳定地控制电机的转速。选定了使用RTOS开发之后,根据微钻测控系统具体的性能指标,对涉及到的嵌入式系统的相关硬件主要包括MCU、NAND、SDRAM、电源芯片、液晶显示屏等进行了选择,同时还结合微钻试验台的工作特点,对安装在微钻试验台上相关的传感器进行了选型。在硬件设计过程中,采用了四层PCB(printed circuit board)主控板加两层PCB扩展板的硬件设计方案,根据实际硬件的模块特点进行分层设计,使得后续对硬件进行局部升级时,可以复用之前的部分硬件模块。完成了嵌入式测控系统的硬件设计和开发之后,进行测控系统软件程序的开发。嵌入式软件代码的开发在eclipse下完成,编译器使用的是GNU编译器,开发语言主要使用C语言。微钻试验台测控系统设计开发完成之后,对测控系统进行了离线的调试试验。根据试验结果分析,微钻测控系统的基本功能已经实现,具体测量参数指标满足预期的设计要求,验证了微钻试验台测控系统设计的合理性。

关键词： 4G   无线网络   移动终端防护   密码技术  

摘要： 随着无线通信技术的快速发展,无线网络已经发展到4G,在高速发展的无线通讯基础上,必须加强无线网络安全防护。对此,本文首先对4G通信技术以及常见安全隐患问题进行了介绍,然后对基于4G通信技术的无线网络安全原则进行了分析,并对保障无线网络安全通信的具体措施进行了详细探究。

关键词： 防火墙   入侵检测   安全监控   嵌入式系统   汽车安全  

摘要： 近些年来,随着汽车智能化和信息化水平的提高,智能汽车、无人驾驶汽车都在快速发展,依托互联网技术,互联网汽车实现了人与人、车与车、车与路之间的信息交互,车联网的迅速发展使得汽车的信息安全得到人们越来越多的重视。现代汽车集成了大量小型嵌入式系统和电子控制单元(ECU)。这些嵌入式系统和ECU使用CAN协议进行通信,使得汽车电子系统成为一个复杂的计算机系统。并且随着互联网技术的发展,汽车已经可以通过无线通信网络访问到互联网,成为互联网上的终端设备,这同时也增加了黑客利用各类网络安全漏洞对汽车实施攻击和控制的可能性。因此,需要一款同时监控车内网络和车外网络的安全监控系统,实现对汽车电子系统的全面保护,同时,为了使所有的安全组件都位于统一的管理之下,需要统一的管理框架。本文围绕着汽车电子系统监控技术开展了以下几个工作,提升了汽车电子系统的安全性,一定程度上降低了风险,也为可能增加的其他安全组件提供了可扩展的方案。第一,分析了汽车电子常见的攻击手段,确定了位于汽车端的安全监控共包含两部分,分别为运行在车载T-BOX的安全监控器和运行在ECU或者CAN网关上的监控器。第二,运行在车载T-BOX的监控器主要包含了,防火墙、入侵检测、日志模块等几个方面的内容,另外需要保证系统中的多个安全组件正常运行。安全服务平台需要监控汽车电子系统中各个模块的工作状态,并通过采用规则下发的方式控制各个安全组件的具体监控策略,因此本文提炼出一个统一的框架。第三,研究了汽车E/E架构的非法通信行为检测技术,提出了一种车载网络流量监控方法,用来监控总线中是否出现了被操纵的消息流。针对CAN网络中的消息周期型特点,设计了轻量级的消息监控方法。该方法可以以分布式的部署在多个节点上,确保对车内网重要消息的完全覆盖。经过验证,该方法可以有效地监控CAN网络中的异常情况。

关键词： 目标靶   3D四轮定位仪   图像   相机   电机   嵌入式系统   PLC   FPGA  

摘要： 四轮定位仪是对汽车底盘参数进行测量的精密仪器。本课题引入PLC可编程逻辑控制器嵌入四轮定位测量主程序,当主程序没有搜索到目标靶图像时,主程序给出指令,命令PLC驱动电机工作搜索目标靶图像,电机工作时带动安装在立柱导轨上的相机横梁上下移动去寻找目标靶,直到程序识别到目标靶图像后电机才停止工作。由此达到智能升降相机以捕捉目标靶图像并完成四轮定位测量的过程。

关键词： 捷联导引头   电子稳像   矢量流   目标检测及跟踪   嵌入式系统  

摘要： 现代化、信息化局部战争对精确制导武器的要求越来越高,制导武器要对战场非合作移动目标具有精确的打击能力。传统通过“人在回路”选定目标或装订模板进行匹配的跟踪方式在作用距离、自主性和精确性上都具有很大的局限性,已经不能满足现代战场的需要。同时,常规弹箭进行制导化改造要求导引头能够抗高过载、自主性高、体积小、成本低,因此,研究制导弹箭基于捷联式图像导引头的对地目标自主检测及跟踪技术,对提高制导武器精确打击能力具有重要意义。针对这一研究目标,文章主要做了以下工作:以低速旋转的制导弹箭对地运动目标精确打击为背景,研究了弹载捷联式图像导引头的相关理论知识和关键技术,详细分析了捷联式导引头的工作原理,针对捷联式图像导引头与弹体姿态耦合导致图像不稳定的问题,设计了一种有效的电子稳像算法并进行了仿真分析,给出了稳像性能评价指标。在视频稳像的基础上,针对导引头对地运动目标自主检测问题,设计了一种基于改进矢量流法的运动目标检测算法。分析了矢量流法对运动目标的检测过程,针对多种场景下的移动目标进行了检测算法仿真,对比分析了所设计的算法与现有方法的优势。针对复杂地面背景下运动目标的实时跟踪问题,梳理了运动目标跟踪过程中的关键问题,对现有的基于模板匹配的跟踪算法进行了改进,在此基础上,设计了一种基于核相关滤波器的跟踪算法,并针对不同场景下的运动目标进行跟踪算法仿真,对比分析了所设计的基于核相关滤波器的跟踪算法与改进的模板匹配跟踪方法的优势,验证了该算法对复杂地面背景下运动目标连续跟踪的有效性。根据本文所设计的运动目标检测和跟踪算法,开展了外场挂飞试验。设计了仿真试验方案,并对软硬件平台进行了介绍,飞行仿真实验结果证明了所设计的弹载捷联导引头运动目标自主检测与跟踪算法的准确性和实时性。

关键词： 水文监测   无线通信   STM32   嵌入式系统   无线遥控船  

摘要： 随着我国工业的快速发展,水资源的污染日益严重,水文水质的监测就显得越来越重要。由于水文监测环境差、有些水域不方便监测人员进入,利用遥控船完成温度、PH和浊度等水文信息的监测成为一种有效手段。本文以微型遥控船为对象,设计开发了一个水文实时监测遥控船,重点研究开发了基于嵌入式技术的水文实时监测系统。针对水文实时监测系统的实际需求,本文对遥控船水文监测系统进行了整体功能设计。整个实时监测系统分为遥控子系统、船载子系统以及水文监测子系统三部分,遥控子系统主要用来发送远程控制指令并且显示监测的一系列数据;船载子系统是执行机构,主要负责接收遥控终端的指令,根据指令完成相应的功能;水文监测子系统主要是对一些目标水域进行水文水质的检测。考虑到操作灵活、低成本、低功耗、后期维护方便,本文选用一种无人驾驶、遥控控制方便的微型船作为载体,在上面搭载一定数量的水文检测功能模块,用于能够实现对水环境的水文情况的一些常规参数进行快速检测。船载系统以STM32为控制核心,集成了运动控制模块以及光电避障模块等其他功能模块,利用远程通信的方式,将数据及时回传显示并且接收GPS信号以确定检测区域的位置。本文完成了系统软件的设计开发,利用C语言编写了STM32的控制程序。软件系统由控制主程序、数据采集、无线通信等模块构成。无线通信模块用来远程传输;光电模块用于自主航行时避障所用;GPS定位用来对目标区域进行精准定位;温度、PH、浊度传感器用于进行水文检测。进一步,利用Keil软件对完成程序调试和烧写。本文在实验室环境下完成了遥控船监控系统的实验测试,结果表明:无论遥控终端是否移动,数据传输的通信距离在100米以内都是有效的。当远程发送指令时,船体在1s之内就会做出相应的响应,且一等级船速为1.4m/s,二等级为2.3m/s,并且在30s之内就可以完成水文监测,实现了预期的目标。

关键词： 智慧管廊   M-Z干涉   光纤振动监控系统   嵌入式系统   模式识别  

摘要： 近些年来,智慧管廊建设逐步发展,市场巨大。管廊内部环境复杂,系统庞大,防护压力大,一旦发生入侵将会造成无法挽回的损失。因此安全监控系统是整个智慧管廊建设的重中之重。本文在充分考虑地下管廊环境特性的基础上,以降低研究成本和误报率为目标,开展了管廊监控系统硬件电路的设计与功能实现以及系统报警模式识别算法的研究。本文设计了光纤振动监控系统,利用抗干扰能力强、高稳定性、耐腐蚀的光纤作为传感器。基于灵敏度高的Mach-Zehnder(M-Z)干涉技术,采用嵌入式系统,并通过快速傅里叶变换(FFT)提取信号频谱特征进行模式识别,满足了管廊安防需求。相比行业同类产品,成本低廉,性能优越。本文的工作主要为以下五个方面:(1)分析了管廊内对于安防监控系统的需求,提出了基于光纤传感的振动监控系统总体结构方案,基于M-Z干涉原理,对系统光路进行设计。(2)对系统硬件电路进行设计并实现。采用嵌入式系统,两路AD采集数据,将处理过的数据通过高速网口与上位机进行通信,保证数据的无断点传输,降低了开发成本。(3)采用FFT提取传感信号的频域特征,利用神经网络进行传感信号模式识别,提高了识别的准确性,降低误报率。(4)在实验室中搭建了基于M-Z干涉的光纤振动监控系统,对系统功能进行测试,结果表明,当有入侵行为时,系统能够实时输出报警信号,达到了预期效果。(5)根据实际项目中地下管廊防范区域分布位置以及环境因素等现场情况,提出了安装设计方案。