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关键词： 嵌入式系统   客流统计   机器学习  

摘要： 公交车客流统计系统的实现对提高公交系统智能化水平,改善公交乘车环境具有重要意义。然而现有的公交客流统计系统,如基于压力踏板、IC卡和红外传感器的方法,由于可维护性差或精度不高等原因,难以满足实用要求。摄像头传感器具有不易损坏和信息丰富的优点,这使得基于视频的客流统计方法成为客流统计的新趋势。但由于图像受光照影响大、乘客间的相互遮挡、乘客的多样性和嵌入式平台计算资源受限等因素,使得基于视频的客流统计系统的实现依然是一个具有挑战性的任务,为此,本文认真分析基于视频的公交客流统计的难点,广泛调研相关算法,合理选型嵌入式计算平台,提出并构建一套基于机器学习算法的公交客流统计系统。本文的主要工作在于:(1)本文采用的是检测与跟踪相结合的客流统计方法,检测部分采用了基于人头HOG特征训练SVM分类模型的机器学习算法。该检测算法具有较好的检测效果,达到一定的实用精度,KCF算法是一种精度高速度快的跟踪算法,并且可以复用检测部分的HOG特征,在保证检测器准确率高的情况下,本文提出采用KCF跟踪算法弥补检测器召回率不高的问题。(2)本文在ADSP-BF609平台上实现了提出的客流统计系统,并将系统安装到公交车上进行测试。实验结果表明本文提出和实现的公交车客流统计系统是有效的,在不拥挤的公交车线路上,本系统的客流准确率达到90%以上,拥挤的公交车线路的准确率也可以达到80%以上,检测速度达到了 15 FPS,系统达到了设计目标,目前处于中试运行阶段。

关键词： 远程监控   嵌入式系统   4G无线通信模块   LabVIEW   Web  

摘要： 为保障高速铁路运营安全,需要对高铁线路的关键位置进行实时在线监测,由于高铁线路分布全国,南北气候差异大,监测系统需要耐受户外的风吹日晒雨淋及强电磁干扰,在这种恶劣服役环境下,在线监测设备出现故障的概率就会大大增加,如程序跑飞导致监测设备死机,由于监测设备分布范围极广,如何快速高效地诊断和维护故障设备,这是实际工程中急需解决的问题。本论文针对高铁监测的实际需求,从构建远程交互式设备控制系统的目标出发,分析了相关远程测控技术的优缺点,设计了对高铁安全监测设备进行远程测量控制的嵌入式ARM架构终端,以AM3354为核心设计了远程测控模块（Remote Control Unit）对高铁监测设备的运行状态进行实时监控,编写了上位机软件,通过4G无线通信模块SIM7100C把数据上传到Web服务器和云平台,使铁路设备管理者可以随时通过移动智能手机端App应用程序或者PC登入访问Web/Lab VIEW监控页面,掌握高铁监测设备运行的状态信息。当高铁监测设备发生程序跑飞或停止运行工作时,可以通过远程控制继电器使设备强制关机后重新启动,当设备发生异常时进行报警,系统扩展了通过移动手机端或PC登入在线Web服务器进行必要的远程调试维护。高铁监测系统远程控制终端可以解决大量在线监测设备运行状态监测、故障诊断、远程维护的工程技术难题,降低高铁安保系统的运营成本,提高设备故障维修效率,对高铁安全运营提供了有力的技术支撑。

关键词： 表面缺陷   嵌入式系统   加权线性回归   高斯混合模型   多线程  

摘要： 表面缺陷检测技术广泛应用于钢材、纺织、造纸、印刷等行业和领域,对各种产品表面进行缺陷检出,次品剔除。基于机器视觉的表面缺陷检测相比人工检测拥有巨大的优势,它保证了高速、连续、准确在线分拣和质量统计分析。传统的视觉检测系统存在成本高、开发难度大等缺点,同时表面缺陷检测算法存在通用性不强,光照适应性差等问题。本论文针对上述问题进行了深入研究,主要工作包括:(1)提出了一个基于嵌入式系统的机器视觉检测系统方案。从成本、实时性、功耗、检测需求等角度论证系统的硬件构成、核心处理器选型等问题。该系统能够满足功能需求,同时具有低成本、开发便捷等优点。(2)提出了基于加权线性回归(Weighted Linear Regression,WLR)和高斯混合模型(Gaussian Mixture Model,GMM)的缺陷检测算法。从算法的识别准确率等指标比较该方法与基于显著性缺陷检测算法、基于独立成分分析缺陷检测算法的性能。(3)设计了基于Android系统的视觉检测软件框架。深入剖析了系统的功能需求,划分了功能模块,分析模块间相互依赖关系。采用了多线程并发的编程技术,保证执行效率;设计了基于Looper-Handler通信机制的多线程软件框架,保证系统可靠运行;采用NDK(Native Development Kit)技术,优化了算法模块的处理速度。本论文以钮扣表面缺陷为对象,对提出的算法和设计的软件进行了性能测试。实验结果表明,本论文提出的检测方法在不同类型的钮扣上取得94%以上的识别率,算法通用性强,具有良好的光照适应性。设计的检测软件系统能稳定流畅的运行,交互性良好。

关键词： 电梯   安全性能检测   嵌入式系统   故障诊断  

摘要： 伴随着高层建筑的兴建,电梯使用范围越来越广,而且电梯安全问题也日渐严重,加强电梯安全检测成为了当务之急。因此,设计一台便携、多参数的电梯安全检测装置具有重要的现实意义。本文在查阅了国内外电梯安全检测相关产品的基础上,结合项目需求,设计了一台电梯多参数安全检测装置,完成了原理样机的制作与测试。本文主要工作和特色如下:(1)所设计的电梯多参数安全检测装置由上下位机组成。下位机使用嵌入式系统设计,负责采集和处理电梯的三轴加速度、运行速度、位移、振动、轿门速度、噪声和电机功率等数据;上位机采用平板电脑,负责显示、存储测量结果以及与远程服务器通信。整套装置实现了多参数在线检测,且灵活便携,人机交互友好。(2)装置集成了平衡系数测量功能和故障诊断功能,一机多用。(3)对装置的原理样机进行了实验室测试与现场测试,结果表明各功能模块运行正常,达到了设计要求。(4)介绍了基于贝叶斯网络的故障诊断方法,重点研究了贝叶斯网络的推理和参数学习过程,并结合电梯加速度故障诊断实例进行说明,最后以仿真实验验证。

关键词： 农田气候   嵌入式系统   数据采集   ARM   STM32  

摘要： 由于农田的环境气候较为多变,农田环境较为开阔,使得实时采集农田气候要素信息成为难题。针对如何解决上述难题,本文设计了一套农田气候自动观测系统,旨在实现农田气候要素的实时采集、实时查询、数据存储,为农田管理者、农业研究者等提供农田气候观测数据。观测系统应用的技术包括嵌入式技术、传感器技术、电路电子技术、无线通信技术。观测系统的应用场景为农业大田环境。观测系统包括两个主要部分,分别为农田气候要素数据采集器和业务端软件。农田气候要素数据采集器包括主采集器和分采集器两部分。主采集器以AT9263芯片为控制核心。采用高精度模数转换芯片完成模拟量到数字量的转换工作。同时具有GPRS无线传输功能和CF卡接口,保证数据的实时上传和长期存储。分采集器以STM32为控制核心,以工业级IC设计信号处理电路。当分采集器接收到主采集器的命令时,将采集数据传送给主采集器。业务端软件以Labview为开发平台。实现农田气候要素的实时观测和命令的下达。操作简单,界面友好,方便管理人员对农田气象要素观测数据的监测和掌握。

关键词： 搬运机械手   嵌入式系统   工艺优化   精确定位   人机交互  

摘要： 中小型五金冲压制品主要以人工生产为主,其生产环境恶劣,产品一致性差,生产效率低,且存在极大的安全隐患。为了改善中小五金冲压制品的生产方式,课题组以企业的迫切需求为契机,研发了专门适应于中小五金制品生产搬运的直进式多工位搬运机械手设备。为了实现中小五金制品的自动化生产,进一步提高产品的一致性和生产效率,同时降低系统成本,论文研制了该搬运机械手设备的嵌入式控制系统,并在现场进行了调试和应用。主要从以下几个方面进行研究:1.阐述了直进式搬运机械手的工作原理,分析了现场需求,研究总结了控制系统的功能需求和性能指标。2.运用模块化的设计思想,设计了以主从C8051F020片上系统为核心,辅以工业触摸屏为上位机的嵌入式硬件系统总体方案。进一步地,对嵌入式控制系统的结构进行了模块化设计。在模块化硬件系统设计的基础上,提出了由系统主程序、通讯程序、故障诊断等七个模块构成的软件系统方案。3.分析总结出了直进式搬运机械手控制系统的工艺优化和系统精确定位两个关键问题。通过工艺流程图和时序分析法找到工艺执行效率低的阶段,以工艺过程时间最短原则对工艺进行优化,满足了系统的效率要求;对系统进行建模分析,设计了前馈加反馈的系统控制器,并运用MATLAB进行仿真分析,结果表明,控制器有效地提高了系统的稳定性和定位精度。4.根据硬件系统的总体方案,完成了硬件系统的分模块设计和开发;依据软件系统方案开发了软件系统,对关键模块进行了详细阐述,包括基于SPI协议的主从通讯程序和伺服电机驱动程序;开发了基于RS485协议的上、下位机通讯程序,设计了具有极强故障诊断功能的人机交互系统。5.搭建了搬运机械手实验平台并进行了系统调试;进一步在现场进行了调试和应用,完成了单向移动和往复运动的定位试验以及工作效率测试。试验结果表明,系统的定位精度在误差允许范围内,满足系统性能要求,且系统生产效率达到30个/分钟,合格率为98%以上,满足企业需求。

关键词： LAMP   嵌入式系统   视频点播   HTML5   ARM  

摘要： 随着移动互联技术的日益成熟,满足随时随地获取视频资源的视频点播系统已经走入大众生活,针对现有视频点播(Video on Demand,简称VOD)系统依靠有线因特网/无线移动网,不支持用户上传/下载的局限性,本文提出一种无公网情况下,用户自组网特定环境的VOD系统。该系统是基于嵌入式ARM(Acorn RISC Machine)平台而设计,是对现有视频点播系统的一种扩展,充分利用移动终端人均占有量大与移动性强的特点,在没有Internet的场景下,移动终端只需连接上嵌入式VOD系统提供的无线网络(Wireless Fidelity,简称WIFI)信号,不需要流量,实现多人个性化点播嵌入式VOD设备上安全数码卡(Secure Digital Memory Card,简称SD卡)中的本地视频资源,实现多用户随时随地按需点播与上传/下载视频的功能。论文包括硬件和软件两部分。(1)硬件平台基于嵌入式ARM最小系统和外围电路模块而设计,其中,ARM最小系统主要用于硬件设备的控制,无线路由模块用于提供WIFI信号,SD卡和固态硬盘为整个系统提供外扩存储,通过RS232串口/JTAG接口实现对系统硬件的测试及软件的调试。文中详细阐述了各个硬件模块的工作原理,并给出了电路设计。(2)嵌入式VOD系统软件基于LAMP(Linux、Apache、Mysql、Php组合首字母缩写)组合而设计,Apache提供视频点播服务,Mysql管理视频资源,php为Apache服务器与Mysql数据库之间的调用建立连接,使用HTML5的video标签设计网页播放器,运用Javascript脚本工具增加服务器后台Web界面的交互性,解决了客户端安装视频播放插件才能点播视频的问题,实现播放器对客户端浏览器的全覆盖。客户端与服务器基于浏览器/服务器(Brower/Server,简称B/S)结构下的HTTP伪流传输策略通信,移动终端通过浏览器访问服务器,实现视频点播。通过在有无障碍物等多场景测试,嵌入式VOD系统支持多用户点播视频及上传/下载视频,在5m以内的WIFI区域,客户端视频播放流畅清晰,画面延迟不影响观看效果,达到预期目标。

关键词： 大麦   嵌入式系统   图像采集   无线传输   视频监控   Linux  

摘要： 大麦是一种重要的农作物,是生产啤酒的必备原料之一。在大麦生长过程中,病虫害防治等田间管理的时效性,直接影响着大麦的产量和质量。近年来,随着信息科学与监测技术的快速发展,视频监控系统也在不断改进设计和创新完善。视频监控系统已从早期的模拟式迈入了数字式监控时代,由于计算机网络技术的快速发展,具有成本低、体积小、可靠性高、可扩展、可裁剪、灵活性高等特点的嵌入式视频监控网络系统正在逐步成为数字监控主流系统,具有广阔的发展前景。本文提出了一种采用嵌入式与图像传感器等集成技术的大麦田间图像信息采集和无线传输系统的设计。本系统采用模块化设计方法,主要设计了视频采集模块、无线传输模块和网络监控终端模块等,实现了大麦田间图像信息的采集和无线传输。本文主要完成以下几方面的分析研究与设计开发内容:(1)系统总体方案设计在分析系统需求和比较经济技术性能的基础上,确定了嵌入式处理器、ZigBee网络节点部件、图像传感器、无线网桥规格、Linux操作系统等的选择,完成了系统总体技术方案设计。(2)系统硬件选型设计本系统的硬件系统设计中,以适应大麦田间状况的高效图像采集和可靠视频传输为目标,参考项目前期已有研究并结合新技术,选择确定了S3C6410处理器、CMOS图像传感器OV9650、无线网卡88w8686和太阳能光伏供电系统等硬件设备,设计搭建了系统硬件平台。(3)嵌入式系统软件设计本系统选用C语言进行嵌入式系统软件设计。主要完成了微控制器的Linux操作系统编译环境的搭建,包括交叉编译器的安装和虚拟机的选择,实现了虚拟机与主机之间文件共享、Bootloader的移植、Linux内核的移植和根文件系统的移植等软件集成工程。(4)视频采集与处理软件设计本系统采用Video4Linux设计实现了视频图像的采集、基于H.264标准的视频编码、基于FFmpeg的H.264解码优化,同时也实现了基于RTP/RTCP协议的视频传输。(5)系统性能实验本系统进行了多轮数据采集和传输测试实验,结果表明其性能满足设计要求,数据压缩率在93%-98%之间,传输误码率在2%以内。因此本大麦田间图像信息采集和传输系统的设计与实现对于类似农业生产监测系统研发具有一定的借鉴作用和参考意义。

关键词： Mie散射激光雷达   气溶胶   数据采集   嵌入式系统   Android4.0  

摘要： 本文在研究和分析了国内外激光雷达的研究现状和最新进展以及Android移动终端操作系统的基础上,提出了一种基于Android架构的激光雷达的远程监控系统的研究与设计。实现了对激光雷达探测数据的远程获取和控制。本文采用Samsung公司的ARM Cortex-A9(FS4412)嵌入式处理器为核心,设计了基于芯片AD9235的数据采集系统。同时基于Android4.0,设计了一套远程终端APP,实现了对激光雷达的数据采集、处理、存储、显示以及对激光雷达、望远镜的远程控制等操作。在远程终端APP设计方面,主要完成了对Android开发环境的搭建,根据传输协议,实现了Android操作系统下驱动程序的编写,并在Android源码内,修改了JNI层和HAL层代码。实现了对激光雷达数据的处理、显示以及远程控制。同时,在研究Mie散射激光雷达数据反演方法的基础上,利用Fernald算法编制了消光系数曲线与THI(Time-Height-Intensity)图程序,而且设计了人机交互界面,实现了对大气气溶胶消光系数轮廓线,THI图的显示,完成了对望远镜和激光器的远程控制。本文的创新之处在于将嵌入式系统与激光雷达控制系统有机的结合起来,实现了对激光雷达的数据采集。同时,基于Android操作系统,设计了一套远程终端APP,实现了对激光雷达系统数据的处理、显示以及远程控制等操作。

关键词： TEE   移动支付   嵌入式系统   TrustZone  

摘要： 移动互联网时代,手机成为我们生活的一部分。随着移动支付的发展,对移动支付安全性的要求变得更为严苛。GP(Global Platform)首次提出TEE(Trusted Execution Environment)概念。ARM实现了一种名叫TrustZone的技术,这种技术能将硬件资源隔离为安全状态或者普通状态,被标记为安全的资源是普通操作系统无法访问的。基于现有技术我们构建了一个双操作系统环境。用户在日常使用中,不涉及敏感信息的应用程序及其使用的资源和数据,运行在普通操作系统中,反之则运行在安全操作系统内。双系统能够极大程度上提高移动支付的安全性。