基于FPGA的室内智能吸尘平台设计与实现

采用FPGA、多种传感器和其他硬件协同工作的方法;在硬件的选型、仿真和组装,软件的设计、编程与调试等方面做了大量的实验。通过实验找到了软硬件中存在的问题并进行了改善。得到了一个具有遥控和自主吸尘功能、结构简单、成本低、能够智能躲避障碍物的基于FPGA的室内智能吸尘平台。     

两种数据融合算法对扩散硅压力传感器的温度补偿

针对扩散硅压力传感器在实际应用中对温度存在交叉灵敏度的问题,文章采用改进的多维回归分析法和BP神经网络法两种实用的智能化数据融合方法对压力传感器输出进行处理,以消除非目标参量(温度)对传感器的影响;研究结果表明这两种方法均能有效地抑制交叉灵敏度,减小灵敏度温漂和零点温漂;由于这两种融合算法具有各自的特点,因此可应用于不同要求的智能传感器系统中。     

无线传感器网络在智能公交中的应用

基于无线传感器网络构建成的城市公交实时信息采集系统,实现对城市公交的智能调度与定位.根据网络设计相应的传感器节点,编写相应的软件,实现公交车自动报站和电子站牌车辆信息显示功能.无线传感器网络技术与当前在智能公交系统中采用的GPS技术相比,本系统具有更高的性价比.     

基于IEEE1451.2标准的传感器智能化研究与实现

为解决不同类型传感器互不兼容的问题,在研究IEEE1451标准基础上,提出了统一传感器的TEDS接口;为实现温度传感器AD590的智能化,介绍了IEEE1451.2标准下的智能传感器接口模块STIM的实现方案;利用MATLAB软件生成传感器电子数据表格(TEDS),导入FPGA的ROM IP核,同时结合了软件虚拟TEDS和硬件TEDS的优势;利用FPGA作为中央处理单元控制主从总线适配器之间的数据传输。设计了热插拔保护电路,提高系统工作可靠性;最终在系统平台上,实现了传感器即插即用和自我管理信息的功能。     

基于FPGA与ARM9平台的弹上遥测采编系统设计

随着大规模集成电路技术的飞速发展以及嵌入式系统在军事领域的应用也日趋广泛,对弹上遥测采编系统提出了新的要求;介绍了一种基于FPGA与ARM9嵌入式平台的弹上遥测采编系统设计;系统前端采用了智能传感器,并且引入了GPS技术;针对分包遥测比传统PCM遥测具有显著的优越,提出了基于分包遥测的遥测数据帧格式;基于FPGA和微处理器两种技术设计的采编系统具有可编程能力和灵活性.     

基于ZigBee技术的医疗输液监护系统设计

现有的临床输液监护形式中,大多采用人工监护;为了改善医疗输液环境,实现输液过程的智能监护,设计了一种利用TI公司CC2530芯片的基于ZigBee技术的医疗输液监护系统;该系统采用压力传感器采集输液状态信息,在传感器和监视设备间构建ZigBee无线通信网络,将传感器检测到的输液信息,通过无线网络发送到监视设备上;分析了系统的工作原理、硬件组成、软件设计;实验结果表明该系统具有误差低,实时性好和可靠度高等优点;提高了输液监护过程的安全性和医护人员的工作效率,为医护人员及病人带来了方便.     

基于SOC/IP的智能传感器设计研究

提出了基于SOC/IP的智能传感器的设计方法.在分析传感器IP功能复用基础上,设计了构成智能传感器芯片的数据采集、信号处理、数据通信、人机界面、任务调度等一系列IP核模块.通过在FPGA及ARM7微处理器上的硬件实现仿真,验证了设计方法的正确性.利用IP功能复用,只需重新设置任务调度IP核,就能设计出用于各种传感器的智能化片上系统,构成智能传感器.     

基于FPGA的快速图像处理平台

FPGA用于构建高性能的DSP系统。文章讨论在FPGA上建立图像处理平台的方法,它涉及FPAG到图像传感器和VGA显示器之间的接口。FPGA与图像传感器之间的接口速度很慢,制约了在FPGA中采用并行方式的处理效率。DSP芯片从本质上说它的计算还是顺序方式。文章将标准程序分别放在FPGA和基于DSP的系统上实时运行,结果表明FPGA明显优于DSP实现的顺序处理技术。     

基于FPGA的智能车牌定位识别系统设计

智能交通体系中,专用计算机视觉系统即牌照识别技术(License Plate Reeognition,LPR)占有极其重要的地位。设计了一种基于FPGA平台的智能车牌定位识别系统,在EP2C35平台上搭建SOPC系统,完成了车牌图像定位、字符提取识别等功能。该设计采用FPGA为核心,大大减小了制板的面积,有效提高了系统定位的速度及准确性;可定制的软核Nios II处理器使得智能车牌识别系统具有了更大的灵活性。     

大气数据仪表校验系统的设计与实现

针对飞机大气数据计算机和测试仪表的校验问题,在分析了大气数据仪表的特点的基础上,基于嵌入式计算机控制技术和精密气压控制技术,提出了一种智能大气数据校验系统的设计方案;从控制方面,系统采用双传感器、普通硅压阻压力传感器和数字石英压力传感器,模拟传感器具有高速响应特性,将其作为过程控制传感器,保证装置的动态响应性能;数字石英压力传感器的精度达0.01%F.S,作为基准压力传感器,保证系统准确度;采用双闭环控制方案,模拟闭环采用电子电路设计实现,采用模拟硅压阻压力传感器和模拟PID控制电路构成模拟控制闭环;采用数字式压力传感器和计算机构成数字PID控制闭环,数字闭环通过计算机、数字传感器、软件、串口和计算机串口实现;实验证明,该装置升降速度的输出准确度优于0.02%F.S,控制稳定性0.002%F.S。     

基于多传感器数据融合的机器人里程计设计与实现

设计并实现了一种基于FPGA和多光电鼠标的高精度机器人里程计。多个PS/2光电鼠标传感器测量位移数据,利用FPGA解析PS/2协议并完成数据融合,得出高精度机器人里程计结果。针对传统Luo一致性数据融合算法的缺陷进行改进,并通过归一化特征值加权法得到每个传感器测量值被系统综合支持的程度,完成多传感器测量数据融合。实验结果表明:该数据算法计算步骤固定,方便在FPGA上实现;该里程计在有异常数据干扰情况下,能够达到较高的测量精度。     

压力传感器动态误差修正方法的FPGA实现

为了实时修正由于压力传感器动态特性引起的动态误差,提出了一种基于IIR数字补偿滤波器的FPGA实现方案.该方案首先依据压力传感器动态标定时的输入和输出数据利用改进的最小二乘算法建立全面描述传感器系统的数学模型,继而运用零极点配置方法重新配置模型零极点得到最优IIR补偿器模型及参数,其次在保证补偿器性能无失真或失真很小的基础上使用MATLAB工具量化补偿器模型参数,最后在以FPGA为控制核心的数据采集及存储系统的基础上应用量化的IIR补偿器模型参数设计了IIR补偿器软核,从而实现传感器动态误差的实时修正.实验结果表明:该方案能够实时有效地修正传感器动态误差.     

Visualization system of orthopedic personalized orthosis based on FPGA and sensor

The orthosis improves the function of enhancing the body's alignment, repair the damaged region, improve the prevention or deformation, protect the joint or limb, controlled restriction and pain relief, and provide feedback to the body power and the external device. Smart sensors can communicate with different digital network parameters and develop their applications in industrial, medical, and related fields. Plastic surgeons and orthosis must use intelligent sensors to control and monitor all patient parameters to improve and hope in life, accurate and reliable results. The sensors on the orthopedic devices, such as tools and equipment, are useful to report on the device's development and the patient's body. Smart sensors, monitors, blood pressure, anesthesia conveyor, sleep apnea machine, oxygen concentrator, temperature, kidney dialysis machines, and a fluid management system are used. Wireless smart sensors and Field Programmable Gate Array (FPGA) are orthopedic patients' data sent immediately within the orthopedic implant. And to reduce the risk of effective ways to improve patient care, potential applications of these sensors are to monitor the pressure for reducing the failure of the internal temperature and tissue necrosis and transplantation. The proposed sensor and FPGA proved to be successful in the orthopedic field for better care of patients.     

基于多级衍射及自适应补偿的光纤光栅传感器解调技术

解调技术是决定光纤光栅传感解调系统速率、精度、容量等性能的关键因素。提出一种基于线阵光电探测器成像原理的光纤光栅传感器解调方案,通过多级衍射,结合弱曝光自适应超频技术和FPGA并行数据处理技术,实现了对传感信号的快速解调,同时可以实现对级联型光纤光栅传感器和长周期光纤光栅传感器信号的解调。使用温度、应力敏感光纤光栅传感器对搭建的铁路桥模型进行监测,实验结果表明,光纤光栅传感系统的解调精度可以达到10 pm量级,系统可测量光谱范围达50 nm,提高了传感系统的解调速率和精度,同时实现了光纤光栅解调设备的微型化。     

Secure event logging in sensor networks

Health care applications based on sensors are gaining popularity. In wireless body area networks (WBANs), sensing data are gathered from a set of nodes deployed on the patient’s body and sent to a central server. In such environments, security and privacy must be top priorities. Moreover, since decision-making is performed on the basis of the collected data, it can be important to maintain the chronological order of events in a secure way. In view of this, this paper proposes a system for secure logging of events in sensor networks by gathering in a secure and reliable way all information at one central point. The system guarantees the chronological order of logged events sent by the different sensors. It also allows one to detect the modification, deletion, and addition of logged data. As a proof of concept, we have designed a prototype of the gateway sensor on an FPGA platform that is responsible for the secure logging and the secure transmission of this information. Our prototype is based on the low-cost Spartan-6 FPGA which is equipped with several hard IP-cores such as Ethernet and CompactFlash, which makes it suitable for event storage. As it turns out, the FPGA board (SP-605) is able to store 20,830 logged events, computes digests in 2.51 μs and only uses 56% of the LUTs of the FPGA. Thus, the reconfigurable nature of FPGAs makes them suitable for use in extending the capabilities of commercial gateways, in order to provide secure logging in a WSN.     

基于QPSO的震动传感器片上相位补偿器设计方法

震动传感器的系统相位非一致性会对地震波到时时差提取产生很大的误差,严重影响震源定位精度;针对这一问题,提出了一种基于量子粒子群优化算法（QPSO）的震动传感器片上相位补偿器设计方法。首先对震动传感器进行相位标定,获得传感器与参考传感器的相位差;其次设计基于QPSO算法的相位补偿滤波器对相位差进行修正,使其无限趋近于0;最后,将相位补偿滤波器封装成FPGA软核部署于FPGA上,完成对震动传感器的相位片上实时补偿。为了验证该方法的性能,将相位补偿滤波器部署于自研的多通道震动信号采集系统上,对8个相同型号震动传感器进行相位一致性校准。试验结果表明,在震动传感器频响范围内,该方法可以将2.5°内的传感器相位差实时修正至0.0044°以下,实现了震动传感器阵列的相位一致性实时校准。该成果在地下浅层震源定位领域具有较强的应用价值。     

基于嵌入式的布里渊分布式光纤传感远程网络控制系统

光纤传感器正向多点检测、远程控制、网络化方向发展,本文提出一种基于嵌入式的光纤传感远程网络控制系统设计方案,对传感原理、FPGA控制、数据的远程传输和采集参数控制进行了分析,并针对分布式光纤传感节点多、数据流量大的特点,应用多线程和线程槽技术到系统构建,完成了光纤传感网络的实际检测.     

多通道压力传感器多参数自动测试系统设计

设计了一种压力传感器自动测试系统,可实现对多路传感器和多个参数的自动切换测量.通过设计的多功能矩阵开关电路配合一台高精度数据采集器,实现选通切换与测量;采用LabVIEW设计上位机软件,实现标定数据、温度补偿数据、时漂数据显示以及计算、报表功能.实验证明：该系统可同时进行90只压力传感器的桥路电压、电阻、电流等参数测量,满足精度为1％～0.1％压力传感器批量产品检测与检定的多种测试需要.     

Campus football application based on FPGA system and GPS wearable electronic equipment

Campus football application is a Wearable innovation in sports area disassembling wearable innovation functionality for different clients and why there is such a need for these gadgets in everyday existence. It shows how persuasive the various sensors are in conveying an assortment of readings, which can help from many angles, in the existing method, deep learning and machine learning-based campus football application monitoring system. In this current system, data monitoring, data sharing are significantly less accurate in the football application monitoring system. So in the proposed system Global Positioning System (GPS) and FPGA (Field Programmable Gate Array) for Campus Football Application. Wearable sensors are expanding at work, and by coordinating innovations, clients are gathering more information about themselves. The scale of the wearable design is vast, each with its function to perform in different organizations. Sports wearable include an inertia rating unit and a Global Positioning System (GPS) sensor, which can be modified for various purposes. In this audit, differences show which sensors are feasible and lead to sensor innovation for sport applications. The sport requires constant emotional assessment. This is because the details observed by the sensors are physical. The Colony Optimization Algorithm presentation classifies a portion of the assessment capabilities. Separation can give clients a picture of their performance. The sensors measure the execution details and are done by data preparation, where the channels may vary on the actual information in terms of execution. Other reliability concerns are whether the continuous data input is as accurate as the post-game information.     

基于FPGA的双光幕测速系统设计与实现

为了实现高精度炮弹速度测量,提出了一种基于现场可编程门阵列（ FPGA）的双光幕测速系统设计方案。采用EZ-ARRAY系列的测量光幕传感器产生精确同步光束的传感器阵列,用来代替多组传感器对,解决了光幕发射器与接收器一一对准困难的问题。同时利用FPGA实现A/D转换控制、数据存储和USG通信等功能。针对传感器输出的标称值与实际值有出入,设计了零点可调的高精度I/V转换电路。实验结果表明：系统性能稳定可靠、测试结果准确,并验证了弹底触发方式比弹尖触发方式精确度更高。