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关键词： 全同态加密   数字签名技术   电子投票   匿名性  

摘要： 在信息安全技术和计算机网络技术的支撑下,电子投票逐渐成为目前各种政治、娱乐活动中用于民意统计、体现活动公平性和民主性的重要手段。然而,当前大多数电子投票在选票匿名性、可验证性及完整性等方面还存在一定的不足,导致贿选、拉票等问题依旧较为普遍存在,一定程度上影响了投票活动的公平性。论文针对投票的安全性和效率问题,综合采用全同态加密、数字签名技术,设计了一个具有匿名性、可验证性和高效的电子投票方案。本文的主要研究内容如下:①论文从电子投票的实际应用情况出发,通过对电子投票方案的特性需求进行分析,引入全同态加密技术,最大限度的保证了选票的匿名性;同时采用数字签名技术有效保证了投票者的合法性、选票信息的完整性和选票的可验证性,最终完成了电子投票的总体方案设计。②电子投票方案的安全性主要依赖于全同态加密算法的同态特性,论文从基本定义、性能实现和应用三个方面对全同态加密进行研究,设计了一种基于RLWE问题的全同态加密方案,并基于HElib同态算法库对该全同态加密方案进行了验证。同时与其他全同态加密方案进行了对比分析。结果表明,基于RLWE问题的全同态加密能够有效地解决电子投票方案的匿名性问题,符合投票方案设计的预期目标要求。③根据电子投票方案的设计目标,依据基于RLWE问题的全同态加密算法和RSA数字签名技术,从初始化、注册投票、计票和验证查票四个阶段详细阐述了电子投票方案的具体流程,并对投票方案进行了全面的特性分析,分析结果表明,该方案具有良好的匿名性、可验证性和较强的安全特性。论文所设计的基于RLWE问题全同态加密的电子投票方案对解决投票的安全性问题进行了有益的探索,课题组对该方案进行了实现验证。实验结果表明,该投票方案较好地解决了投票的匿名性、完整性和可验证性,从而保证了方案的安全性,并且满足了性能要求,达到了方案设计的预期目标。

关键词： 嵌入式系统   互联网技术   嵌入式应用系统   嵌入式产品  

摘要： 在信息化时代下,嵌入式系统在人们日常生活的多个领域中均已得到广泛的使用,而随着计算机技术的快速发展,在对传统嵌入式系统的基础上有加以改进和完善,基于此本文就对嵌入式系统的特点进行分析,并对当前我国在嵌入式系统的应用现状进行探讨。嵌入式系统是在计算机技术、软件技术及芯片技术发展的基础上所发展起来的,随着互联网技术与自动控制技术的结合,我国的科技水平明显提高,而对嵌入式技术的研究则是当前科技研究的核心。嵌入式系统集软件和硬件为一体,

关键词： 电磁定位   嵌入式系统   解析法   高频正弦信号参数提取   微弱信号检测  

摘要： 电磁定位相比于其它定位方法,可实现定位目标六维位姿参数的跟踪,具有精度高、快速、无视线遮挡问题等优点。被广泛的应用于室内自动车、水上运动物体和手术机器人等运动物体的导航。伴随计算机科学及微电子学的发展,基于嵌入式系统的定位技术受到了极大关注。尤其在一些对定位速度和精度要求较高的特殊场合,对基于嵌入式系统的精准定位系统的需求日益迫切。本文提出电磁定位方法,利用线圈之间磁场耦合确定目标物体位置和方向参数,主要依据电磁感应原理和磁偶极子模型来实现。首先,定位系统向发射线圈施加正弦交变信号,使其周围产生交变的电磁场。系统中作为定位目标的接收线圈感应出相应的感应电动势,该电动势与发射和接收线圈之间的相对位置与方向有关。通过将该电磁场的空间分布模型化为磁偶极子模型,接收线圈的感应电动势与其自身六维位姿参数有关,形成函数方程组。进而,通线性解析算法解算这些方程组,可得到接收线圈的位置和方向参数,完成对定位目标六维位姿参数的求解。本文完成了以嵌入式系统为核心的电磁定位系统,主要包括高频电磁信号发射单元、高频电磁信号接收单元、接收信号的提取处理单元以及结果显示单元。飞思卡尔嵌入式芯片MK60实现定位系统的核心控制功能,完成信号通道选择、信号放大以及信号提取和处理部分。信号发射器产生正弦交流信号,通过功率放大及滤波电路后,激励三维正交发射线圈产生交变的电磁场。三维正交接收线圈感应电磁场信号,其接收信号通过信号放大、带通滤波以及弱信号处理后,MK60芯片进行采样和数据处理;最终终端显示定位结果。设计的嵌入式系统实现了正弦信号提取、变频正弦信号幅值与相位参数计算的快速算法,实现了基于叠加原理的微弱交变信号检测与提取方法,均提升了该系统的定位量程和准确度。在空间内搭建系统标定和检测平台,对定位系统的耦合系数进行了标定,进一步对该系统的定位精度和实时性进行测试和验证;仿真及实验结果表明,该定位系统能够对一定范围内的目标进行准确的实时定位与跟踪。

关键词： 振动定位检测   嵌入式系统   A/D转换   互相关分析  

摘要： 基于多传感器的振动目标定位检测技术的原理是根据振动传感器对振动信号的采集,完成发现并定位振动目标。这一技术不但可以加强部队的作战侦察能力,并且对于环境监测、仓库监视、桥梁监控等领域也有很好的应用前景。本文的主体讨论内容是二维平面振动目标定位,即振动源和振动传感器处在同一水平面上。本文开始说明了振动信号在大地介质中的传输特征,确定瑞利波作为所要采集的振动信号;进而分析对比了4种平面经典定位算法,着重讨论了基于到达时间差的定位算法(TDOA)的特征,并且用互相关算法来确定时间差进行时延估计。本文主要包括下位机软硬件设计以及上位机软件设计。下位机根据上位机发来的命令,通过STM32驱动AD7656转换芯片对振动传感器采集到的模拟信号进行模数转换,然后将数字振动波形数据发送给上位机进行分析;而上位机的任务是向下位机发送命令,并且通过串口接收下位机发送过来的数据,对其进行分析最后得出位置信息。为了方便采集并转换数据,本文将振动传感器、模拟信号调理电路、A/D转换芯片、微处理器以及电源等模块集成在了一块硬件电路板中。为了快速准确分析数据,本文利用MATLAB计算软件对采集回来的振动波形进行互相关分析,并计算最终的位置信息。最后,对系统进行测试,下位机可以根据上位机的命令开始或结束振动位置检测,并在开始位置检测后将有效振动数据发送给上位机。上位机能够描绘出振动信号波形并进行互相关分析,最后得出振动位置的信息。

关键词： 嵌入式系统   Linux驱动   非阻塞通信  

摘要： 使用硬件完成常用的数据处理功能可以减轻主机系统内存和处理器负担,提高性能和安全性。不同功能和领域的数据处理设备被开发出来后,如何对开发的设备进行测试成为了随之而来的问题。一种通用的解决办法是针对一系列特定的硬件设备设计一款专用的测试设备,高度定制的测试设备能够很好地完成测试所需的各种功能,并可适用于整个系列的产品。本文针对某种数据处理设备设计并实现了一个基于嵌入式平台的数据测试设备。它通过电缆与数据处理设备连接,通过网络与Windows客户端交流,完成数据处理设备的控制和自动化测试。测试设备采用定制嵌入式平台,本文在此基础上完成了设备驱动程序与测试处理程序。设备驱动有效的控制了平台硬件,发挥了定制的优势,测试处理程序完成了测试业务逻辑。整个测试系统分为客户端和测试设备两个部分,采用传统的C/S架构。客户端为测试人员提供友好的界面,测试设备对数据处理设备进行全方位的控制和测试。测试设备作为服务器接受客户端的连接和测试请求,将收到的数据发送给数据处理设备进行编码或译码,并将处理后的数据返回给客户端进行对比显示。测试人员通过查看测试报告即可发现问题。通过本测试设备对数据处理设备进行测试能够极大地节省测试时间,缩短开发周期。

关键词： 粮情测控   无线Mesh网络   无线传感器网络   嵌入式系统  

摘要： 粮食存储是粮食安全的重要环节,每年由于不当的监管导致粮食在存储环节损耗不容小觑,因此做好科学储粮显得尤为重要。随着通信、电子技术在粮仓现场中的应用,数字化粮情测控系统大大提升了粮食存储的管理质量和效率。但目前主流的粮情测控系统仍然存在着功能简单、系统的兼容性差、数据传输速率低以及抗干扰能力差等问题,而这些问题的关键在于无线网络传输。针对这些问题,结合无线传感器网络技术、无线Mesh网络技术、传感器技术、智能控制技术、嵌入式应用开发技术等,设计了一种基于无线Mesh网络的粮情测控系统,分为数据采集控制子系统、Mesh网络传输子系统和主机子系统。该系统针对无线网络传输的关键问题,结合粮仓现场的建筑特点和数据业务需求,采用了两级无线网络传输结构。其中,一级无线网络传输结构为基于470MHz的Si4432模块组建的单跳无线传感器网络,用于各仓中传感器节点向其所属分机汇聚数据;二级无线网络传输结构为主干网传输结构,采用无线Mesh网络技术进行设计,以实现各分机粮情数据和视频业务数据向主机子系统的高速率、稳定传输。论文的主要工作概括如下:1、在数据采集子系统中,针对传感器节点功耗高的问题,采用Si4432射频模块的睡眠机制,并对Rx-On时间参数进行优化,实现分机对所辖传感器节点能够稳定、快速的唤醒。针对多仓传感器由于同频干扰的问题无法实现同时向所属分机进行数据上传的问题,在研究和测试Si4432射频模块最小正交子信道带宽的基础上,设计了无线信道划分机制,实现了多仓传感器同时向所属分机进行数据上传,提升了现场整体的测控效率。针对分机软件设计,采用了基于嵌入式Linux平台的多线程机制,实现了对Si4432通信线程、网络通信线程、无线Mesh网络线程以及设备信息同步线程的高效管理。针对视频监控设备的设计,采用了 EPOLL机制,实现对实时采集子模块、动态物体监控报警子模块以及通信子模块的高效管理。2、在Mesh网络传输子系统中,针对无线传感器网络数据汇聚速率低的问题,结合Mesh网络传输技术和粮库的特殊网络拓扑,设计了一种基于多正交子信道分配的骨干网传输机制,并进行了基于NS2平台的仿真。该机制能够提升骨干网的稳健性,并且仿真结果表明该机制能够满足视频业务等现场数据传输的带宽和实时性要求。3、针对主机子系统的设计,在嵌入式ARM+Linux平台上搭载了本地服务器、web服务器、流媒体服务器以及数据库,实现对环境检测,视频查看,报警图片查看、报警信息的浏览以及智能化控制,能够实现与云服务器无缝对接。

关键词： 嵌入式系统   自动售货机   控制  

摘要： 自动售货机被称为“24小时工作的超级营业员”。是于上世纪七十年代在日本和欧美等发达国家中发展起来的高科技产品,自从1992年进入中国以来这种售卖方式逐步被人们所接受。随着科技的发展,国内的自动售货机研制技术在不断进步,顾客对机器的要求也越来越高。现有的自动售货机都是采用的弹簧货道结构进行商品推送,商品的接收平台也基本上是不可移动式的,所以售货机所售商品对重量和尺寸的局限性很大,基本上是用来售卖饮料,零食,杂志等这类重量不大且不易碎商品。而且现有机器都只支持传统货币的支付不支持智能支付给顾客带来一定的困扰,通讯协议各个厂家不一致,没有数据采集汇总分析,导致后期维护成本比较高。本论文从设计思路的介绍开始,分析了自动售货机的工作流程,将自动售货机分为商品传输系统和上位机与外设两个部分。文章通过对整体电气系统、商品传送机构和取货机构的分析研究,设计了新型的商品传送机构和取货机构,使得机器对所售商品的尺寸和重量宽容度高,且可以售卖易碎物品,通过对上位机、纸币机、硬币器介绍选取、MDB/ICP通讯协议的介绍分析和通讯软件设计以及智能支付与数据采集介绍,实现了利用嵌入式系统对自动售货机整体的控制,概括起来本文研究的主要内容如下所示:首先论文从控制电路的设计、电源设计、电机调速设计、商品传送设计、取货设计和上位机与外设设计几个方面对整个机器的控制系统进行介绍与分析。在整体的电路上采用单片机作为主控芯片实现对各个部件的控制,在电源上使用滤波器对外界供电进行滤波,并采用开关电源与DC-DC稳压芯片保证各个器件电压的稳定性,对电机采用PID调速使得电机速度控制精确平稳,在商品传送上将商品推送结构设计成可拆卸组装的机械推板式,使得机器对所售卖的商品尺寸和重量宽容度大,接货平台设计成可以沿横向、纵向两个方向移动,使得商品受到的掉落冲击很小,在取货机构上利用高精度的压力传感器进行货物的检测,提高检测的准确率,设计了一款可以旋转的取货门,大大的节约了空间,并在门上安装了一个光幕传感器来保护防止夹手。分析了上位机、纸币机与硬币器的功能,选取一款合适的纸币机与硬币器,并列出它们的规格和特点。介绍了智能支付方式,并采用支付宝支付方式作为自动售货机的第三方支付方式。详细的介绍了MDB/ICP协议,分析了其与普通的串口协议不同之处,按照协议构思出通讯解析软件流程图并介绍了数据采集与分析对自动售货机后期维护的作用;然后论文对各个结构进行分析汇总,构思出整体的控制流程图,并对系统进行电压稳定性测试、纸币、硬币识别测试以及商品传输测试。研究结果表明:可以利用嵌入式系统实现对自动售货机进行控制。通过对商品传输方式进行改良,设计一种可拆卸组装式的商品推送结构以及移动式的货物接收平台;采用MDB协议进行数据采集分析,同国际上所制订的自动售货机规范接轨,并通过互联网的应用,实现支付宝付款的支付方式。从而可以研发出一款新型能售卖各种不同尺寸、不同重量以及易碎的商品,后期维护成本低的自动售货机。

关键词： RSA   信息安全   加密系统   数字签名技术  

摘要： 随着科技水平的不断发展,计算机和网络已经走进千家万户,人们在网络上注册用户,并上传自己的个人信息是非常常见的,但是这也对网络上的信息安全系统提出了一定的要求。本文首先介绍信息安全加密的必要性,然后介绍数字签名技术,最后介绍RSA信息安全加密系统技术的研究。

关键词： ARM   嵌入式系统   人脸识别   LBP   AdaBoost   系统优化  

摘要： 随着网络化与信息化的快速发展,人们对各种场合的安全性与便捷性要求越来越高,人脸识别因其特有的优势在诸多领域都得到了广泛而深入的研究与应用。尤其是移动互联趋势下,各种嵌入式智能设备的普及更为基于嵌入式的人脸识别系统的研究与应用带来了契机。本文首先基于TQ210嵌入式开发板,搭建了系统软硬件开发平台,以Linux操作系统为基础,分别针对宿主机与目标机完成了Qt库与OpenCV库的编译安装移植,并对Qt集成开发环境进行了配置,最终形成了一个宿主机仿真、目标机运行的合理有效的系统开发平台。其次,按照人脸识别系统的逻辑顺序,依次研究并实现了人脸识别系统的各功能模块,主要包括基于V4L2的图像采集模块、基于AdaBoost的人脸检测模块、人脸图像预处理模块和基于LBP特征的人脸识别模块。然后,从嵌入式人脸识别系统的需求分析出发,完成了系统总体方案设计、图形用户界面设计,并利用设计的测试人脸库,对人脸检测与人脸识别这两个关键环节进行了测试分析。最后,针对本嵌入式人脸识别系统,从识别正确率与匹配成功率两方面着手,提出了基于LBP特征的人脸识别可靠性的优化方法,一方面,系统通过寻求最优阈值与最小成员注册样本数保证系统的识别正确率,另一方面,通过系统的自动增量训练不断提高系统的匹配成功率。本文设计完成了系统功能相对完善、可靠性较高的基于ARM的嵌入式人脸识别系统,为针对实际应用场景的嵌入式人脸识别系统的设计开发提供了思路,同时,为后续相关的研究与应用奠定了良好的平台基础。

关键词： 嵌入式系统   项目式教学   课程改革  

摘要： 通过研究现有的嵌入式系统课程教学中存在的问题,提出将项目教学法引入到嵌入式系统课程教学中,引导学生以嵌入式应用开发项目为导向在实践中学习,使学生在学习相关的理论知识和完成相应的课程实验后能切实提高嵌入式技术的能力。