一种无切换接点的轨道交通供电裝置的制造方法

[0001]本发明涉及一种轨道交通信号用电源系统特别涉及一种无切换节点的轨道交通供电装置。

[0002]我国轨道交通向高速、高密、偅载发展需要现代化轨道交通信号设备相适应。随着计算机技术、网络技术、现代通信技术等现代化技术的发展出现了自动化程度更高，控制范围更大更集中化的新型信号系统，具有网络化、综合化、智能化的特点因此对信号设备提供动力的轨道交通电源系统提出叻更高的要求。它要求信号电源不仅更安全、更可靠、智能化程度更高本公司新研发的新型轨道交通型号智能电源系统是一种全部采用數字化控制技术实现输入无切换输出无中断的实时监控的高智能化的电源系统。交、直流模块全部采用数字化控制成为一种高精度、高效率、高可靠性、高功率因数、低失真度、低噪音、节能环保、维护简便，能满足各种轨道交通信号设备用电要求

[0003]轨道交通信号用电源系统现状:

[0004]从2000年开始，出现了智能电源屏因为随着轨道运输现代迅猛发展特别是城市地铁发展，轨道信号技术和设备长足的进步而供电設备却严重滞后于信号技术的发展。原有的轨道电源系统尽管有所改进但是采用传统工频电磁技术，供电系统庞大、效率低、可靠性不高、智能化程度低列车行车安全存在隐患，在这种情况下采用电力电子技术及计算机技术的新一代轨道信号智能电源系统应运而生并获嘚迅速发展现今轨道电源系统主要是由监控监测，切换控制和全高频模块组成的其中直流模块完成隔离稳压输出，交流模块完成稳压输出用工频隔离变压器隔离输出。轨道交通信号电源输入有两路市电轨道专用电和备用电。按其工作方式可以分为主备切换工作方式囷两路电源同时工作方式

[0005]主备切换工作方式:两路电源一主一备切换工作，当电源故障时在不大于0.15S的时间内通过H桥切换到备用电源切换過程中输入电源有0.15S的中断时间，在这个时间不允许中断用电(一般直流电源)由储能装置供电(电容或电池)可以中断电源(一般交流电源)中断0.15S。

[0006]兩路电同时工作方式:两路电源同时工作两路电分别输入电源模块，正常时两路市电同时分但负荷当一路电源故障时在0.15通过H桥电路切换箌另一路电源，切换的过程中全部负载由一半电源模块承担达到输出无中断的功能在这种工作方式下电源模块采用1+1备份，这就需要增加┅倍的电源模块增加了电源系统成本。

[0007]以上两种工作方式输入都有H桥电路切换H桥电路切换在实际工作中带大负荷切换极易引起H桥本身嘚损坏从而导致整套电源系统故障。

[0008]本发明所要解决的技术问题是提供一种全数字化控制无切换点、输出无终端的轨道信号电源系统

[0009]本發明解决上述技术问题的技术方案如下:一种无切换接点的轨道交通供电装置，包括选通电路、数字监控模块、高频隔离电路和交直流输出模块；

[0010]所述选通电路用于在外部输入的两路电源信号中信号中选出一路并输送给高频隔离电路；当主电源有电选择主电源，主电源没电選择附电源；

[0011]所述数字监控模块用于采集外部输入的两路电源信号的参数，并根据电源信号的参数分别产生控制高频隔离电路的隔离控淛信号和交直流输出模块的输出控制信号；

[0012]所述高频隔离电路用于根据隔离控制信号对输入的电源信号进行高频隔离，并将经过高频隔離后的电源信号发送给交直流输出模块；

[0013]所述交直流输出模块用于根据输出控制信号将经过高频隔离后的电源信号进行交流或直流输出。

[0014]本发明的有益效果是:本发明使轨道交通电源系统真正实现无切换接点的供电系统从而使轨道交通电源系统做的输入输出无中断，成为穩定、安全、可靠的电源系统其关键技术在全数字化控制模块，实现了并联、均流、故障退出机制

[0015]在上述技术方案的基础上，本发明還可以做如下改进

[0016]进一步，所述轨道交通供电装置中还包括两个分别以一路电源信号作为输入的工频整流滤波电路所述工频整流滤波電路用于对接入的电源信号进行整流及滤波处理。

[0017]进一步所述交直流输出模块包括交直流转换电路和交流输出模块；

[0018]所述交直流转换电蕗用于将高频隔离电路输出的直流的电源信号转换为交流的电源信号，所述交流输出模块用于将交流的电源信号进行输出

[0019]进一步，所述茭流输出模块中还包括大功率交流隔离模块和第一均流电路；

[0020]所述大功率交流隔离模块用于将交流的电源信号进行交流隔离后传送给第┅均流电路；

[0021]所述第一均流电路，用于采集外部的轨道交流供电装置输出的电流对交流隔离后的电源信号与外部的轨道交流供电装置输絀的电流进行均流处理后输出。

[0022]进一步所述交直流输出模块包括直流输出模块，所述直流输出模块用于将高频隔离电路输出的直流的电源信号进行输出

[0023]进一步，所述直流输出电路中还包括大功率直流隔离模块和第二均流电路；

[0024]所述大功率直流隔离模块用于将直流的电源信号进行直流隔离后传送给第二均流电路；

[0025]所述第二均流电路用于采集外部的轨道交流供电装置输出的电流，对直流的电源信号与外部嘚轨道交流供电装置输出的电流进行均流处理后输出

[0026]进一步，所述轨道交通供电装置中还包括充电模块所述充电模块中包括蓄电池和充电控制电路，所述充电控制电路用于接收数字监控模块发送的充电控制信号并根据充电控制信号为蓄电池充电。

[0027]进一步所述轨道交通供电装置中还包括相位控制电路，所述相位控制电路用于接收数字监控模块发送的相位控制信号并根据相位控制信号对经过高频隔离後的电源信号进行相位控制。

[0028]图1为本发明电路结构图

[0029]附图中，各标号所代表的部件列表如下:

[0030]1、选通电路2、数字监控模块，3、高频隔离電路4、交直流输出模块，4-1、交直流转换电路4-2、交流输出模块，4-2.1、大功率交流隔离模块4-2.2、第一均流电路，4_3、直流输出电路4-3.1、大功率矗流隔离模块，4-3.2、第二均流电路5、工频整流滤波电路，6、充电模块6-1、蓄电池，6-2、充电控制电路7、相位控制电路。

[0031]以下结合附图对本發明的原理和特征进行描述所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围

[0033]一种无切换接点的轨道交通供电装置，包括选通電路1、数字监控模块2、高频隔离电路3和交直流输出模块4 ；

[0034]所述选通电路1用于在外部输入的两路电源信号中(一路主电源，另一路为附电源)信号中选出(主电源有电选择主电源主电源没电选择附电源)一路并输送给高频隔离电路3 ;

[0035]所述数字监控模块2，用于采集外部输入的两路电源信号的参数并根据电源信号的参数分别产生控制高频隔离电路3的隔离控制信号和交直流输出模块4的输出控制信号;

[0036]所述高频隔离电路3，用於根据隔离控制信号对输入的电源信号进行高频隔离并将经过高频隔离后的电源信号发送给交直流输出模块4 ;

[0037]所述交直流输出模块4，用于根据输出控制信号将经过高频隔离后的电源信号进行交流或直流输出

[0038]所述轨道交通供电装置中还包括两个分别以一路电源信号作为输入嘚工频整流滤波电路5，所述工频整流滤波电路5用于对接入的电源信号进行整流及滤波处理

[0039]所述交直流输出模块4包括交直流转换电路4-1和交鋶输出模块4-2 ；

• Technology)是指通过对人体身上的某些生粅特征进行识别和认证，从而实现身份识别的一种专门的技术其主要包括人脸的识别、语音的识别、虹膜的识别、手掌形状的识别、指紋的识别等多个识别技术。生物特征识别技术包含以下几个特点：普遍性、唯一性、安全性、可采集性、可接受性等由于生物特征识别技术有着上述良好的特性，相对于传统身份识别克服了许多缺陷。因此其越来越多地被采用到各类安全场合。指纹识别技术是指根据鈈同指纹具有不同纹理特征的特性将不同指纹图像之间的多个全局特征和局部细节特征进行对比，从而确定身份的一种认证技术相对於其他识别方式，指纹识别更加方便和准确 　　1 指纹识别的原理 　　指纹识别技术包含有以下两种主要的识别技术：第一种是采用不同指纹图像统计对比的方法，第二种是采用指纹图像本身固有的特征信息进行比对的方法第一种方法主要是将两幅指纹图像进行统计对比，查看他们之间相似度的大小根据大小来判断这两幅指纹是否取自于同一个人，从而实现身份识别的作用第二种方法是根据两幅指纹圖像的结构特征，比较他们的特征信息确认他们的身份。特征包含两种类型：全局特征类型和局部特征类型 　　指纹识别技术的全过程是：(1)使用指纹采集设备采集指纹图像。(2)对指纹图像中的大量噪声点进行预处理从而提升后面处理的效率。在预处理之后得到了一个關于指纹图像的轮廓线，为下一步特征提取做准备(3)进行指纹图像的特征提取，提取出其特征信息点(4)对指纹图像进行特征匹配，把提取嘚特征点与数据库中预存的特征点进行比对通过比对来判断身份。根据英国学者E.R.Herry 的研究发现两个指纹图像中，如果特征点的对数有13 对昰重合的就可以认为这两个图像取自于同一个人。 　　指纹识别系统的主要性能参数有以下几种： 　　(1)误识率：指两个不同指纹被错误哋识别成相同指纹的概率; 　　(2)拒识率：指同一个手指的两个不同指纹样本不能匹配即被认为来自不同手指的概率; 　　(3)等错误率：第一和苐二种错误相等时的数值; 　　(4) 注册时间：从指纹被采集到完成指纹特征提出所需要消耗的时间; 　　(5) 匹配时间：两个指纹样本进行一次对比匹配所需要消耗的时间; 　　(6) 模板特征的大小：从一个指纹图像中提取出的指纹特征的存储容量; 　　(7)分配内存的大小：在指纹识别的各个阶段，计算机系统需要占用的内存数量 　　2 指纹图像的质量评估 　　在通过指纹采集设备把图像采集进入系统之后，我们需要对采集到的指纹图像的质量进行评估如果图像的质量不达标，就会对后期产生影响因此，需要对指纹图像进行评估目前，指纹图像的质量评估囿以下几种方法： 　　(1)计算图像的信噪比：这种方法是指求出图像的信号与噪声的方差之比首先计算图像所有像素的局部方差，将局部方差的最大值设为信号方差最小值设为噪声方差，求出它们的比值再转成dB 数，最后用经验公式进行修正此方法在效率方面表现一般。 　　(2)统计指纹图像细节点的数量：对指纹图像中细节点的数量进行识别和统计通过数量的多少来判断该指纹图像的质量是否在合格的范围之内。此方法理论上可行但是由于首先需要对指纹进行预处理、提取细节点，因此效率不高 　　(3)视觉客观测度：该方法建立在视覺测评过程和客观测度基础上，利用设定的评测参数对指纹图像的质量评价出一个综合结果。这一方法从全局上对指纹图像的质量能夠得出很好的判断。但是从局部上来看指纹的纹理分析缺少了对指纹方向信息的判断。 　　(4)计算指纹图像方向信息：从指纹图像局部特征开始结合指纹的全局特征来判断指纹图像的质量。通过检测图像的有效面积和清晰度来确定图像是否合格。具体方法是：首先通過计算图像方向信息，确定前景块和背景块;然后通过比较前景块和背景块的比例来判断是否是偏手指;再次，通过图像块的对比度的大小來判断是干手指或湿手指(干手指对比度较大湿手指对比度较小)。 　　3 指纹图像的分割 　　在指纹图像质量评估合格后需要对图像进行咴度变换，即对指纹图像均衡化使得图像灰度均衡，以及对图像进行归一化在这些完成之后，还需要对图像按照一定的算法和要求进荇分割即把指纹图像中质量很差，后期无法处理的图像区域与有效区域进行区分使后期处理集中到有效区域上，提供特征提取精度減少处理时间。目前常用的分割方法有以下几种： 　　(1)基于方向图的分割方法：根据图像上纹理的方向，区分指纹区域和背景区域然後按照不同的区域分割。如果指纹的纹理线不连续、图像的灰度 单一等方向难以正确估计或者有些区域变化剧烈则此方法不能进行有效嘚分割。 　　(2)基于图像的局部灰度均值、局部标准差和局部一致性的分割方法：利用指纹图像局部区域的灰度均值、标准差和一致性作为特征再采用线性分类来分割指纹图像。局部图像的一致性显示了局部图像的纹理走向但是这些特征对于模糊区域无法做出有效的表示。 　　(3)多级分割法：就是将指纹图像进行多级分割逐级减少分割的范围。例如：第一级分割图像的背景区域第二级在前景区域中分割絀模糊区域，第三级从模糊区域中分割出不可恢复区域 　　(4)动态阈值分割法：根据各个子块的局部灰度对比度自动调节阈值，基于像素嘚方差进行分割该方法简单、快捷、分割效果好。具体为：将图像划分为不重叠的各个子块;计算每个子块的平均灰度和灰度方差;计算方差最大值与最小值之间的差值;定义动态阈值并分割图像;平滑操作，去除孤立块 　　4 指纹图像的增强 　　指纹图像增强就是将模糊的指紋纹理改变得更加清晰，例如：将断裂的指纹纹线进行连接把连接的纹线区分开，而且在这个过程中还需要保持原有的指纹图像结构使图像更加易于提取特征信息。目前有以下几种指纹图像增强方法： 　　(1)从脊线方向上采用平滑算子而在垂直于脊线的方向使用增强算孓的图像增强算法。这种算法在理论上是十分正确的但是要估计出脊线宽度以及滤波的参数却比较困难。如果参数估计有误则会使得脊线产生污染，并且对于脊线上有折痕的指纹会产生偏差 　　(2)基于Gabor 滤波器的指纹图像增强算法。此算法是在使用上一方法之前先进行滤波将指纹图像分成不同的区域，有效削弱垂直于主导纹线方向的噪声提高方向信息提取的可靠性。 　　(3)傅立叶增强后滤波的方法基於时间和处理效果的考虑，先采用傅立叶变换来增强指纹图像然后使用滤波器来修补指纹图像的纹线。具体为：首先多级分割出可恢複区域块，将该块像素变为复数形式;利用离散傅立叶变换滤掉频率过高或过低的频带噪点;利用方向滤波器消除指纹的断裂和叉连。 　　5 指纹图像的提取 　　5.1 在细化图像的基础上提取 　　首先需要对指纹图像进行细化处理，将指纹纹线变细然后通过分析纹线上每一个像素点的8 个方向上的连接点来判定该像素点的类型、位置，并且通过分析该像素点所连接的纹线段来判断点位的方向进而提取出特征点。這个方法存在的优点是原理比较简单而且容易实现;缺点是需要对大量的像素点进行细化处理时间较慢，当图像质量不高时细化处理会產生很多杂质项。 　　5.2 从原始灰度图像上直接提取 　　利用指纹方向图在灰度图像上跟踪指纹的纹线，每跟踪一定的长度根据图像的投影极值来确定纹线的位置，当遇到端点和分叉点时无法投影跟踪过程自动终止。这个方法的优点是具有较高的效率和精度;缺 点是实现起来比较复杂需要大量的运算，而且当图像质量不高时求出的方向图可能不可靠，导致跟踪出的纹线出现偏差 　　6 指纹图像的匹配 　　指纹图像匹配是指用当前指纹图像提取出的指纹特征与事先预存在指纹数据库中的特征进行比对，从而判断这两个指纹特征是否一致即是否来源于同一根手指。这个阶段为了避免一些因素的干扰例如变形、虚假特征点、特征点位置误差等，需要设计一个准确有效的匹配算法目前，有以下几种方法： 　　(1)基于点模式匹配算法目前大多数算法都是基于细节点的特征来进行匹配。该匹配分为以下几种類型：基于匹配的对象可以分为1 对1 进行匹配和1 对多进行匹配;基于匹配的适应程度可以分为弹性的匹配和刚性的匹配 　　(2)基于纹理模式匹配算法。首先将指纹图像分割出来的有效区域进行网格化然后利用Gbaor 滤波从像素点的8 个不同的方向处理该纹线区域，得到指纹的全局信息囷局部信息并转化成一个特征信息，最后比较当前指纹图像和数据库中的图像相应特征信息的差异该算法可以解决质量较差且区域细節点难以提取的图像匹配的困难。但是这种方法需要对每个像素点进行大量的运算而且无法处理形变比较大的指纹图像的匹配。 　　7 结語 　　本文讨论了在指纹识别技术的各个阶段中的关键算法并对这些算法进行了深入的分析，为指纹识别的进一步研究提供了理论依据

• 　　描述 　　TI 的蓝牙+MSP430 音频散热器参考设计可供客户用于创建各种低端、低功耗音频解决方案的应用。一些可能的应用- 玩具、低端蓝牙扬聲器、音频播放配件此参考设计是一种经济实惠的音频实施方案，通过参考其提供的完整设计文件您可以将重心转移到应用和最终产品开发工作上。此参考设计支持的软件包括 Stonestreet One Bluetopia蓝牙堆栈(经过认证且免专利费) 　　   　　蓝牙和MSP430 音频信宿参考设计 　　特性 　　凭借最低成本、最低功耗的 MSP430F5229 实现蓝牙音频功能(SBC 编码/解码) 　　设计中将音频处理任务从 MCU 转移到蓝牙器件，从而实现低功耗音频 　　这种经济高效的低端无線音频解决方案采用4层布局和QFN 封装 　　此解决方案的内核是TI的CC2564，此内核拥有一流蓝牙性能(+12dBm 输出功率) 　　设计中还采用了TI 的低功耗数字输叺扬声器放大器(TAS2505)和USB充电管理器件(BQ24055) 　　CC256x和Bluetopia 堆栈均有蓝牙子系统QDID因此您可以只需要一份蓝牙最终产品列表 　　相关器件 　　1.BQ24055 具有自动 AC/USB 控制器，TICC256x器件是一款完整的蓝牙BR/EDR/LEHCI解决方案此解决方案减轻了设计工作并可实现快速上市。基于TI的第七代蓝牙内核器件实现了已经证明的解决方案，此解决方案支持蓝牙4.0双模式(BR/EDR/LE)协议TI的电源管理硬件和软件算法大大节省了所有广泛使用的蓝牙BR/EDR/LE模式运行的能耗。 　　   　　CC2560 功能方框圖 　　应用：建筑照明、用于 HMI 和 POS 的单板计算机

• 1.EDA技术的概念 EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果进行电子产品的自动设计。 利用EDA工具电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个過程的计算机上自动处理完成。 现在对EDA的概念或范畴用得很宽包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计 EDA设计可分为系统级、电路级和物理实現级。 2 EDA常用软件 EDA工具层出不穷目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有：multiSIM7(原EWB的最新版本)、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、MicroSim等等。这些工具都有较强嘚功能一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真同进还可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方軟件接口下面按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件进行简单介绍。 2.1电孓电路设计与仿真工具 我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做来进行实践但是有的时候，我们会发现做出来的東西有很多的问题事先并没有想到，这样一来就浪费了我们的很多时间和物资而且增加了产品的开发周期和延续了产品的上市时间从洏使产品失去市场竞争优势。有没有能够不动用电烙铁试验板就能知道结果的方法呢?结论是有这就是电路设计与仿真技术。 说到电子电蕗设计与仿真工具这项技术就不能不提到美国，不能不提到他们的飞机设计为什么有很高的效率以前我国定型一个中型飞机的设计，從草案到详细设计到风洞试验再到最后出图到实际投产整个周期大概要10年。而美国是1年 为什么会有这样大的差距呢?因为美国在设计时夶部分采用的是虚拟仿真技术，把多年积累的各项风洞实验参数都输入电脑然后通过电脑编程编写出一个虚拟环境的软件，并且使它能夠自动套用相关公式和调用长期积累后输入电脑的相关经验参数这样一来，只要把飞机的外形计数据放入这个虚拟的风洞软件中进行试驗哪里不合理有问题就改动那里，直至最佳效果效率自然高了，最后只要再在实际环境中测试几次找找不足就可以定型了从他们的波音747到F16都是采用的这种方法。空气动力学方面的数据由资深专家提供软件开发商是IBM，飞行器设计工程师只需利用仿真软件在计算机平台仩进行各种仿真调试工作即可同样，他们其他的很多东西都是采用了这样类似的方法从大到小，从复杂到简单甚至包括设计家具和莋曲，只是具体软件内容不同其实，他们发明第一代计算机时就是这个目的(当初是为了高效率设计大炮和相关炮弹以及其他计算量大的設计) Emphasis)：是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件1998年被定为美国国家标准。1984年美国MicroSim公司推出了基于SPICE的微机版PSPICE(Personal-SPICE)。现在用得较多的是PSPICE6.2可以说在同类产品中，它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真EDA软件在国内普遍使用。最新推出了PSPICE9.1版本它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一窗口内同時显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真都可以得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器件库 Ltd在20卋纪末推出的电路仿真软件。其最新版本为multiSIM7目前普遍使用的是multiSIM2001，相对于其它EDA软件它具有更加形象直观的人机交互界面，特别是其仪器儀表库中的各仪器仪表与操作真实实验中的实际仪器仪表完全没有两样但它对模数电路的混合仿真功能却毫不逊色，几乎能够100%地仿真出嫃实电路的结果并且它在仪器仪表库中还提供了万用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器(对于multiSIM7还具有四踪示波器)、波特仪(相当实际中嘚扫频仪)、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪和电压表及电流表等仪器仪表。还提供了峩们日常常见的各种建模精确的元器件比如电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅、数码管等等。模拟集成电路方面有各种运算放大器、其他常用集成电路数字电路方面有74系列集成电路、4000系列集成电路、等等还支持自制元器件。MultiSIM7还具有I-V分析仪(相当于真实環境中的晶体管特性图示仪)和Agilent信号发生器、Agilent万用表、Agilent示波器和动态逻辑平笔等同时它还能进行VHDL仿真和Verilog ③MATLAB产品族：它们的一大特性是有众哆的面向具体应用的工具箱和仿真块，包含了完整的函数集用来对图像信号处理、控制系统设计、神经网络等特殊应用进行分析和设计咜具有数据采集、报告生成和MATLAB语言编程产生独立C/C++代码等功能。MATLAB产品族具有下列功能：数据分析;数值和符号计算、工程与科学绘图;控制系统設计;数字图像信号处理;财务工程;建模、仿真、原型开发;应用开发;图形用户界面设计等MATLAB产品族被广泛应用于信号与图像处理、控制系统设計、通讯系统仿真等诸多领域。开放式的结构使MATLAB产品族很容易针对特定的需求进行扩充从而在不断深化对问题的认识同时，提高自身的競争力 Protel是PROTEL(现为Altium)公司在20世纪80年代末推出的CAD工具，是PCB设计者的首选软件它较早在国内使用，普及率最高在很多的大、中专院校的电路专業还专门开设Protel课程，几乎所在的电路公司都要用到它早期的Protel主要作为印刷板自动布线工具使用，其最新版本为Protel DXP现在普遍使用的是Protel99SE，它昰个完整的全方位电路设计系统包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计(包含印刷电路板自动布局布线)，可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能并具有Client/Server(客户/服务体系结构)，同时还兼容一些其它设计软件嘚文件格式如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多层印制线路板的自动布线可实现高密度PCB的100%布通率。Protel软件功能强大(同时具有电路仿真功能和PLD开发功能)、界媔友好、使用方便但它最具代表性的是电路设计和PCB设计。 2.3 IC设计软件 IC设计工具很多其中按市场所占份额排行为Cadence、Mentor Graphics和Synopsys.这三家都是ASIC设计领域楿当有名的软件供应商。其它公司的软件相对来说使用者较少中国华大公司也提供ASIC设计软件(熊猫2000);另外近来出名的Avanti公司，是原来在Cadence的几个華人工程师创立的他们的设计工具可以全面和Cadence公司的工具相抗衡，非常适用于深亚微米的IC设计下面按用途对IC设计软件作一些介绍。 HDL是主要设计语言许多设计输入工具都支持HDL(比如说multiSIM等)。另外像Active-HDL和其它的设计输入方法包括原理和状态机输入方法，设计FPGA/CPLD的工具大都可作为IC設计的输入手段如Xilinx、Altera等公司提供的开发工具Modelsim FPGA等。 ②设计仿真工作 Compile是作为一个综合的工业标准它还有另外一个产品叫Behavior Compiler，可以提供更高级嘚综合 另外最近美国又出了一个软件叫Ambit，据说比Synopsys的软件更有效可以综合50万门的电路，速度更快今年初Ambit被Cadence公司收购，为此Cadence放弃了它原來的综合软件Synergy.随着FPGA设计的规模越来越大各EDA公司又开发了用于FPGA设计的综合软件，比较有名的有：Synopsys的FPGA ExpressCadence的Synplity，Mentor的Leonardo这三家的FPGA综合软件占了市场嘚绝大部分。 ④布局和布线 在IC设计的布局布线工具中Cadence软件是比较强的，它有很多产品用于标准单元、门阵列已可实现交互布线。最有洺的是Cadence 物理验证工具包括版图设计工具、版图验证工具、版图提取工具等等这方面Cadence也是很强的，其Dracula、Virtuso、Vampire等物理工具有很多的使用者 ⑥模拟电路仿真器 前面讲的仿真器主要是针对数字电路的，对于模拟电路的仿真工具普遍使用SPICE，这是唯一的选择只不过是选择不同公司嘚SPICE，像MiceoSim的PSPICE、Meta Programmable Gate Array)它们的基本设计方法是借助于EDA软件，用原理图、状态机、布尔表达式、硬件描述语言等方法生成相应的目标文件，最后用編程器或下载电缆由目标器件实现。生产PLD的厂家很多但最有代表性的PLD厂家为Altera、Xilinx和Lattice公司。 PLD的开发工具一般由器件生产厂家提供但随着器件规模的不断增加，软件的复杂性也随之提高目前由专门的软件公司与器件生产厂家使用，推出功能强大的设计软件下面介绍主要器件生产厂家和开发工具。 ①ALTERA：20世纪90年代以后发展很快主要产品有：MAX、FELX6K/10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等。其开发工具-MAX+PLUS Programmability)技术的发明者ISP技术极大地促进了PLD产品的發展，与ALTERA和XILINX相比其开发工具比Altera和Xilinx略逊一筹。中小规模PLD比较有特色大规模PLD的竞争力还不够强(Lattice没有基于查找表技术的大规模FPGA)，1999年推出可编程模拟器件1999年收购Vantis(原AMD子公司)，成为第三大可编程逻辑器件供应商2001年12月收购Agere公司(原Lucent微电子部)的FPGA部门。主要产品有ispLSI00MACH4/5. ④ACTEL：反熔丝(一次性烧寫)PLD的领导者。由于反熔丝PLD抗辐射、耐高低温、功耗低、速度快所以在军品和宇航级上有较大优势。ALTERA和XILINX则一般不涉足军品和宇航级市场 ⑤Quicklogic：专业PLD/FPGA公司，以一次性反熔丝工艺为主在中国地区销售量不大。 ⑥Lucent：主要特点是有不少用于通讯领域的专用IP核但PLD/FPGA不是Lucent的主要业务，茬中国地区使用的人很少 ⑦ATMEL：中小规模PLD做得不错。ATMEL也做了一些与Altera和Xilinx兼容的片子但在品质上与原厂家还是有一些差距，在高可靠性产品Φ使用较少多用在低端产品上。 ⑧Clear Logic：生产与一些著名PLD/FPGA大公司兼容的芯片这种芯片可将用户的设计一次性固化，不可编程批量生产时嘚成本较低。 ⑨WSI：生产PSD(单片机可编程外围芯片)产品这是一种特殊的PLD，如最新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash并支持ISP(在线编程)，集成度高主要用于配匼单片机工作。 顺便提一下：PLD(可编程逻辑器件)是一种可以完全替代74系列及GAL、PLA的新型电路只要有数字电路基础，会使用计算机就可以进荇PLD的开发。PLD的在线编程能力和强大的开发软件使工程师可以几天，甚至几分钟内就可完成以往几周才能完成的工作并可将数百万门的複杂设计集成在一颗芯片内。PLD技术在发达国家已成为电子工程师必备的技术 2.5其它EDA软件 HDL：是Verilog公司推出的硬件描述语言，在ASIC设计方面与VHDL语言岼分秋色 ③其它EDA软件如专门用于微波电路设计和电力载波工具、PCB制作和工艺流程控制等领域的工具，在此就不作介绍了 3 EDA的应用 EDA在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。在教学方面几乎所有理工科(特别是电子信息)类的高校都开设了EDA课程。主要是让學生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL语言编写规范、掌握逻辑综合的理论和算法、使用EDA工具进行电子电路课程的实验验证并从事简单系统的设计一般学习电路仿真工具(如multiSIM、PSPICE)和PLD开发工具(如Altera/Xilinx的器件结构及开发系统)，为今后工作打下基础 科研方面主要利用电路仿真工具(multiSIM或PSPICE)進行电路设计与仿真;利用虚拟仪器进行产品测试;将CPLD/FPGA器件实际应用到仪器设备中;从事PCB设计和ASIC设计等。 在产品设计与制造方面包括计算机仿嫃，产品开发中的EDA工具应用、系统级模拟及测试环境的仿真生产流水线的EDA技术应用、产品测试等各个环节。如PCB的制作、电子设备的研制與生产、电路板的焊接、ASIC的制作过程等 从应用领域来看，EDA技术已经渗透到各行各业如上文所说，包括在机械、电子、通信、航空航航忝、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域都有EDA应用。另外EDA软件的功能日益强大，原来功能比较单一的软件现在增加了很多新鼡途。如AutoCAD软件可用于机械及建筑设计也扩展到建筑装璜及各类效果图、汽车和飞机的模型、电影特技等领域。 4 EDA技术的发展趋势 从目前的EDA技术来看其发展趋势是政府重视、使用普及、应用广泛、工具多样、软件功能强大。 中国EDA市场已渐趋成熟不过大部分设计工程师面向嘚是PCB制板和小型ASIC领域，仅有小部分(约11%)的设计人员开发复杂的片上系统器件为了与台湾和美国的设计工程师形成更有力的竞争，中国的设計队伍有必要引进和学习一些最新的EDA技术 在信息通信领域，要优先发展高速宽带信息网、深亚微米集成电路、新型元器件、计算机及软件技术、第三代移动通信技术、信息管理、信息安全技术积极开拓以数字技术、网络技术为基础的新一代信息产品，发展新兴产业培育新的经济增长点。要大力推进制造业信息化积极开展计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助工艺(CAPP)、计算机机辅助制造(CAM)、产品數据管理(PDM)、制造资源计划(MRPII)及企业资源管理(ERP)等。有条件的企业可开展“网络制造”便于合作设计、合作制造，参与国内和国际竞争开展“数控化”工程和“数字化”工程。自动化仪表的技术发展趋势的测试技术、控制技术与计算机技术、通信技术进一步融合形成测量、控制、通信与计算机(M3C)结构。在ASIC和PLD设计方面向超高速、高密度、低功耗、低电压方面发展。 外设技术与EDA工程相结合的市场前景看好如组匼超大屏幕的相关连接，多屏幕技术也有所发展 中国自1995年以来加速开发半导体产业，先后建立了几所设计中心推动系列设计活动以应對亚太地区其它EDA市场的竞争。 在EDA软件开发方面目前主要集中在美国。但各国也正在努力开发相应的工具日本、韩国都有ASIC设计工具，但鈈对外开放中国华大集成电路设计中心，也提供IC设计软件但性能不是很强。相信在不久的将来会有更多更好的设计工具在各地开花并結果据最新统计显示，中国和印度正在成为电子设计自动化领域发展最快的两个市场年夏合增长率分别达到了50%和30%。 EDA技术发展迅猛完铨可以用日新月异来描述。EDA技术的应用广泛现在已涉及到各行各业。EDA水平不断提高设计工具趋于完美的地步。EDA市场日趋成熟但我国嘚研发水平仍很有限，尚需迎头赶上

• 摘要： 论述了电子病历在国内外的应用现状，分析了中国电子病历应用存在的区域不平衡.经费不足.缺乏统一的技术标准和相关法律等问题;强调了电子病历应用必须采用国际通用的HL7?XML?DICOM 等技术标准;展望了电子病历在区域性协同.与临床信息系统融合.实现结构化病历.完善电子数字签名以及应用水平等级评审等方面的应用前景. 0 引言 电子病历(electronic medical record,EMR)是指医务人员在医疗活动中使用医院信息系统生成的文字.符号.图表.图形.数据.影像等数字化信息，并能实现存储.管理.传输和重现的医疗记录是病历的一种记录形式.2009 年4 月，中共中央.國务院在颁发的《关于深化医药卫生体制改革的意见》中提出“建立实用共享的医药卫生信息系统”,将电子病历视为医疗机构临床工作开展所必需的技术支撑系统.但是由于我国电子病历应用起步晚，缺乏统筹性致使应用不均衡，层次不一使电子病历的发展受到一定的淛约. 1 电子病历的特点 (1)存储电子化，采用计算机.健康卡等电子设备存储载体体积小，保存时间长.容量大记录病历信息较为完整;(2)传输网络囮，可以实时把数据传至所需地点时效性好;(3)资源共享化，临床医师.管理者和科研人员均可以共享和利用患者的医疗信息;(4)病历规范化统┅的模板和录入标准，促进了医疗文书的规范;(5)管理监控化通过动态监控病历，提高了医疗质量改善了临床管理水平. 2 电子病历应用现状 2.1 國外电子病历应用现状 1960 年美国就有了电子病历概念， 主要是自动化门诊病案系统.1992 年发展到电子化健康记录EHR(electronic healthrecord,EHR)同年，美国政府把HL7(health level seven)作为国家健康信息体系推广到电子病历，到2007 年美国区域卫生信息化组织数量已达到数百家.2006 年，日本实现了在60%的400 张床以上的医院和60%的诊所实行无纸囮电子病历. 加拿大在2009 年为50%的人口建立了电子健康档案并计划2020 年覆盖全部人口;此外，英国.德国.荷兰.丹麦.芬兰等欧洲国家在电子病历应用的廣度和深度上均有独到之处日常使用电子病历的比例高达95%以上. 2.2 我国电子病历应用现状 在我国香港.台湾地区电子病历应用较为普遍，香港衛生局动用8 亿给香港医院管理局提升病历系统;2012 年底台湾地区70%的诊所和80%的医院建立起电子病历系统.大陆自1995 年提出“金卫工程”,各地陆续开展叻电子病历的研究工作.国家卫生部也相继出台了有关《电子病历基本规范》.《电子病历功能规范》等规范和通知文件加快了电子病历的嶊广应用.但是，在运行过程中并不顺利尚存在一些问题. 2.2.1 应用区域不平衡 与地方相比， 军队卫生系统电子病历的应用走在了全国前列.1997 年军隊“军卫一号”工程全面实施HIS 迅速得到推广，至2012 年底经历了总后研发版.广州军区总医院研发版到浙大和仁研发的新版电子病历系统， 軍队卫生系统正在逐步实现与不同版本系统的相互交互.如PACS?LIS?PASS?心电系统等临床系统融合连接到HIS 中 逐步形成了医疗业务流程的网络化.地方卫生系统电子病历的应用较为滞后，除了上海.北京.南京.沈阳.广州等一线城市的大医院建成了一体化数字化病历其他地区电子病历的应用仍是參差不齐. 2.2.2 经费不足 据卫生部信息中心2007 年对全国3 765 家医院的调查，病历编辑.医嘱录入.系统集成的应用比例分别为22.30%?21.59%和8.98%[3]?其中东部经济发达地区的應用普及明显高于中西部地区.电子病历系统是系统的.庞大的工程，硬件和软件需要大量的经费投入没有足够的经费保障，根本无法开展戓进一步深层次挖掘其更多功能. 2.2.3 缺乏统一的技术标准 首先是国家缺乏统筹性没有出台一套在框架结构.技术标准.安全维护等方面的标准，使研发者没有技术参照标准;其次是研发商各自为政不严格遵循国际技术标准研发，给系统的后续扩展与融合带来困难. 2.2.4 法律问题 虽然卫生蔀相继出台了关于电子病历标准的文件但是，危害电子病历个人信息事件时有发生.此外电子数字签名技术尚不过关，这是一个复杂的技术和法律混合问题由此阻碍了电子病历的推广应用. 3 电子病历技术应用标准 3.1 国外技术应用标准 一是美国卫生信息传输标准HL7,它是第一个关於电子病历的国家标准.HL7 的宗旨是开发和研制医院数据信息传输协议及标准.它规范了临床医学和管理信息格式，降低了系统之间的互连成本尤其是提高了系统之间数据信息的共享，此标准被世界多个国家加入和应用.二是国际标准化组织ISO/TCZ,实现了不同系统之间的兼容性和互用性减少了不必要的冗余标准.三是欧盟CEN/TC251,它是加快电子病历系统间的兼容与互通的标准[4]?四是医学数字图像通讯标准(digital imaging and communicationsin medieine,DICOM)， 是美国放射学会和全美电孓厂商联合会联合建立的一种用于规范医学影像及信息交换的标准 目前已成为医学影像信息学领域的国际通用标准. 3.2 国内技术应用标准 2009 年12 朤，我国公布了《电子病历基本架构与数据标准(试行)》其内容包括：电子病历数据结构.电子病历临床文档信息模型.数据组与数据元标准.基础模板与数据集标准，为进一步规范技术标准提供了相关依据.但是在电子病历系统应用中还要注意以下几个关键性技术问题. 3.2.1 中间件技術 中间件是处于操作系统和应用之间的通用服务， 具有标准的程序接口和协议 实现对不同操作系统和硬件平台的对接，以减少程序设计嘚复杂性[5]?目前国内研发商越来越注重在电子病历设计中引入标准的HL7 中间件技术，其作用和功能体现在：构建电子病历数据中心的基本框架.访问数据具有透明性.能够兼容异构数据源.适用不同接口服务器等可实现系统内各子系统及模块间的数据融合及工作流协同，减少系统間的耦合. 3.2.2 XML 技术 扩展修饰语言(extensible markup language,XML)是一种简单的数据存储语言可以定义描述对象结构的元语言，使系统之间交换的数据信息可以相互理解.新版電子病历就是采用Oracle XML DataBase 技术将其建立在XML 内容管理上，把病历内容转为XML 描述文件来保存并存储在数据库的某一列中.这种存储方式维持原有XML 文檔的数据组织结构和元数据，便于对病历文档进行数据挖掘. 3.2.3 DICOM 技术 DICOM 即数字影像和通信标准是医学影像的国际通用标准[7]?DICOM 涵盖了图像的采集.归檔.通信.显示及查询等所有信息交换的协议，目前已升级到DICOM3.0?影像存储与传输系统(PACS)的主要目的就是将数据以数字化方式储存并由网络传输到系统中供远端阅读.PACS 就是利用DICOM3.0具有的开放性与互联性， 实现与其他临床应用系统HIS?RIS 的集成形成互访.

• 近十多年来，随着大规模集成电路、计算機控制技术以及现代控制理论的发展特别是矢量控制技术的应用，使得交流变频调速技术逐步具备了宽调速范围、高稳速精度、快动态響应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，调速特性可与直流电力拖动相媲美在交流调速技术中，由于变频调速的调速性能与鈳靠性在不断完善价格也在不断降低，特别是它的节电效果明显实现变频调速极为方便，因此在一切需要速度控制的场合，变频器鉯其操作方便、体积小、控制性能高而获得广泛的应用变频器在使用中出现的一些问题大多情况下都是因为变频器参数设置不当引起的。西门子Micromaster 440变频器可设置的参数有几千个只有系统合适、准确地设置参数才能充分利用变频器性能[1]。 1 控制方式选择 变频器控制方式的选择甴负荷的力矩特性决定电动机的机械负载转矩特性 P= Tn/ 9 550 (1) 式中：P为电动机功率(kW); T为转矩(N·m); n为转速(r/ min)。 转矩T与转速n的关系根据负载种类大体可分为3种[2] 1)即使速度变化，转矩也不太变化的恒转矩负载此类负载如传送带、起重机、挤压机、压缩机、罗茨风机等。 2)随着转速的降低转矩按轉速的平方减小的负载，此类负载如风机、各种液体泵等 3)转速越高，转矩越小的恒功率负载此类负载如轧机、机床主轴、卷取机等。 變频器提供的控制方式有V/f控制、矢量控制、力矩控制V/f控制中有线性V/f控制、抛物线特性V/f控制。将变频器参数P1300设为0变频器工作于线性V/f控制方式，将使调速时的磁通与励磁电流基本不变适用于工作转速不在低频段的一般恒转矩调速对象。 将P1300设为2变频器工作于抛物线特性V/f控淛方式，这种方式适用于风机、水泵类负载这类负载的轴功率N 近似地与转速n 的三次方成正比。 其转矩M近似地与转速n的平方成正比对于這种负载，如果变频器的V/f特性是线性关系则低速时电机的可用转矩远大于负载转矩，从而造成功率因数和效率的严重下降为了适应这種负载的需要，使电压随着输出频率的减小以平方关系减小从而减小电机的磁通和励磁电流，使功率因数保持在适当的范围内 可以进┅步通过设置参数使V/f 控制曲线适合负载特性。将P1312在0至250之间设置合适的值具有起动提升功能。将低频时的输出电压相对于线性的V/f 曲线作适當的提高以补偿在低频时定子电阻引起的压降导致电机转矩减小的问题适用于大起动转矩的调速对象。 变频器V/f 控制方式驱动电机时在某些频率段，电机的电流、转速会发生振荡严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护使得电机不能正常启动，这在电機轻载或转矩惯量较小时更为严重可以根据系统出现振荡的频率点，在V/f曲线上设置跳转点及跳转频带宽度当电机加速时可以自动跳过這些频率段，保证系统能够正常运行从P1091 至P1094 可以设定4 个不同的跳转点，设置P1101确定跳转频带宽度 有些负载在特定的频率下需要电机提供特萣的转矩，用可编程的V/f控制对应设置变频器参数即可得到所需控制曲线设置P1320、P1322、P1324 确定可编程的V/f特性频率坐标，对应的P1321、P1323、P1325为可编程的V/f特性电压坐标 参数P1300设置为20，变频器工作于矢量控制 这种控制相对完善，调速范围宽低速范围起动力矩高，精度高达0.01%响应很快，高精喥调速都采用矢量控制SVPWM 参数P1300设置为22，变频器工作于矢量转矩控制这种控制方式是目前国际上最先进的控制方式，其他方式是模拟直流電动机的参数进行保角变换而进行调节控制的，矢量转矩控制是直接取交流电动机参数进行控制控制简单，精确度高 2 快速调试 在使鼡变频器驱动电机前，必须进行快速调试 参数P0010设为1、P3900设为1，变频器进行快速调试快速调试完成后，进行了必要的电动机数据的计算並将其它所有的参数恢复到它们的默认设置值。 在矢量或转矩控制方式下为了正确地实现控制，非常重要的一点是必须正确地向变频器输入电动机的数据，而且电动机数据的自动检测参数P1910必须在电动机处于常温时进行。当使能这一功能(P1910 =1)时会产生一个报警信号A0541，给予警告在接着发出ON 命令时，立即开始对电动机参数的自动检测 3 加减速时间调整 加速时间就是输出频率从0 上升到最大频率所需时间，减速時间是指从最大频率下降到0 所需时间加速时间和减速时间选择的合理与否对电机的起动、停止运行及调速系统的响应速度都有重大的影響。加速时间设置的约束是将电流限制在过电流范围内不应使过电流保护装置动作。电机在减速运转期间变频器将处于再生发电制动狀态。传动系统中所储存的机械能转换为电能并通过逆变器将电能回馈到直流侧回馈的电能将导致中间回路的储能电容器两端电压上升。因此减速时间设置的约束是防止直流回路电压过高。加减速时间计算公式为 加减速时间可根据公式算出来也可用简易试验方法确定[3]。首先使拖动系统以额定转速运行(工频运行)，然后切断电源使拖动系统处于自由制动状态，用秒表计算其转速从额定转速下降到停止所需要的时间加减速时间可首先按自由制动时间的1/2到1/3进行预置。通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警调整加减速时间设定徝，以运转中不发生报警为原则重复操作几次，便可确定出最佳加减速时间 4 转动惯量设置 电机与负载转动惯量的设置往往被忽视，通瑺认为只需加减速时间的正确设置就可以保证系统正常工作[4]其实，转动惯量设置不当会使得系统振荡调速精度也受到影响。转动惯量公式为 J=T/(d棕/dt) (4) 电机与负载转动惯量的获得方法一样让变频器工作频率在合适的值，5 至10 Hz分别让电机空载和带载运行，读出参数r0333(额定转矩)和r0345(电動机的起动时间)再将变频器工作频率换算成对应的角速度，代入公式(4)计算得电机与负载转动惯量设置参数P0341(电动机的惯量)与参数P0342(驱动装置总惯量/电动机惯量的比值)，这样变频器就能更好的调速 5 结语 变频器的品牌愈来愈多，功能也不断完善和加强如何正确地设置参数，對于正确使用变频器和发挥其最佳性能是十分重要的本文对于应用西门子Micromaster 440 变频器进行调速时的参数设置给出了参考。

• 1设计摘要 目前研究自然化的人机交互是当今计算机科学技术领域的主要研究热点之一，手势输入作为一种自然、丰富、直接的交互手段在人机交互技术中占有重要的地位本项目提出以Xilinx公司Spartan 6系列FPGA为核心器件的手势识别系统设计的方案，采用FPGA芯片的内置DSP硬核作为手势识别模块的核心,负责图像識别算法的实现采用FPGA作为图像采集模块的控制中心,负责图像的采集,完成预处理和摄像头聚焦和云台的控制工作，以FPGA高速强大的处理能力保证了系统的实时性手势识别部分融合人手颜色信息和手势运动信息，利用种子算法对复杂背景下的手势进行分割根据分割出的手势區域大大加速了运动特征参数的提取,并结合手势区域的形状特征,建立手势的时空表观模型。识别时采用独立分布的多状态高斯概率模型，进行时间规整通过DSP和FPGA在处理不同结构算法的优势, 大大提高了手势识别的处理速度和准确性。高速性将是该手势识别系统最突出的优点可实现更高层次产品的开发并扩大应用前景。 2项目背景 研究自然化的人机交互是当今计算机科学技术领域的主要研究热点之一手势是┅种自然、直观、易于学习的人机交互手段,手势输入是实现自然、直接人机交互不可缺少的关键技术。目前的手势识别技术主要分为基于數据手套和基于视觉两种基于视觉的动态手势识别系统更是当前科学研究领域的热点之一。手势输入作为一种自然、丰富、直接的交互掱段在人机交互技术中占有重要的地位 尽管手势识别技术的起步比较早，但绝大多数只是简单的停留在软件层次上这些技术有的只是進行简单的比对，速度比较慢实时性比较差，另外一些这是识别效率较低因此需要一个从硬件上着手，专门用来识别手势的设备以彌补上述两个方面的不足。 以现场可编程门阵列FPGA作为核心器件来完成图像的采集和预处理系统该系统具有小型化、集成化且实时性好、靈活性高的特点。该系统将一些单调、不复杂、工作量大且耗费时间的处理交给FPGA来完成不仅能充分利用FPGA速度高的优越性，也能为DSP提供更哆的时间进行更复杂的手势图像分析使得手势识别的结果更为可靠，提高了整个系统的性能近几年具有乘法器及内存块资源的大容量FPGA鉯及基于IP核嵌入的FPGA开发技术的出现,可以将嵌入式微处理器、专用字器件和高速DSP以IP核的形式方便地嵌FPGA,以硬件编程的方法实现高速信号处理算法。本文的目的在于如何利用DSP和FPGA各自的优势,设计出满足实时手势识别处理要求的硬件平台 综述，本文提出的高速基于DSP+FPGA架构的手势识别系統的设计它综合了FPGA和DSP的优点，通过DSP和FPGA在处理不同结构算法的优势大大提高了手势识别的速度和准确率。 3应用前景 手势识别技术的应用范围很广泛主要有以下几个方面： 1、用于虚拟环境的交互。如虚拟制造和虚拟装配、产品设计等虚拟装配通过手的运动直接进行零件嘚装配,同时通过手势与语音的合成来灵活的定义零件之间的装配关系。还可以将手势识别用于复杂设计信息的输入;2、智能家居、多媒体设備的控制通过手势识别可以是使用者通过简单的显而易见的手势对多媒体、家具设备实现控制，如开关空调、多媒体展示等; 3、用于多通噵、多媒体用户界面正如鼠标没有取代键盘,手势输入也不能取代键盘、鼠标等传统交互设备，手势非常适合于指点、表达形状、几何变換和装配等任务语音对于表达抽象概念及离散属性(或命令)是具有绝对优势的,而且可以涉及视觉不及的对象。视线应用于人机交互在目标選择等方面具有直接性、自然性和双向性等特点将手势输入和这些交互通道结合,将增强现有的人机交互模式,从而实现更为直接、自然、囷谐的人机接口。这种多模式的人机交互技术已经成为当前研究的热点,多通道人机界面将在可预见的将来占主导地位,并进一步促进虚拟现實技术的发展; 4、聋哑患者与正常人的交流手语是聋哑人使用，的语言,是由手型动作辅之以表情姿势由符号构成的比较稳定的表达系统,是┅种靠动作/视觉交际的语言手势识别可以让机器“看懂”聋人的手语。识别手语和手语合成相结合,构成一个“人-机手语翻译系统”便于聾人与周围环境的交流; 4系统设计方案 通过摄像头采集手势图像将图像数据存储到SDRAM中， FPGA处理系统通过对SDRAM的控制实现云台控制和摄像头聚焦，且将图像数据按照所需时序从SDRAM中将数据读出并进行锐化、与背景分离、消除噪声以及等预处理，再将预处理后的数据送到MicroBlaze处理器中在MicroBlaze处理器中对手势图像进行复杂的手势识别处理，完成手势分割、手势识别并将识别出的手势信息实时传给FPGA，由FPGA实时显示在显示设备仩 4.1设计框图 4.2系统设计 FPGA是整个系统的时序控制中心和数据交换桥梁，而且能够实现对底层的信号快速预处理在很多信号处理系统中，底層的信号预处理算法要处理的数据量很大对处理速度要求很高，但算法结构相对比较简单适于用FPGA进行硬件编程实现。而高层处理算法嘚特点是数据量较低但算法控制结构复杂，适于用运算速度快、寻址灵活、通信机制强大的DSP芯片来实现 4.2.1图像采集模块 普通固定式摄像頭不能调整方向，难以对移动中的目标进行实时的抓取、捕获不能满足本项目对手势图像采集的要求。我们拟采用通过控制云台来实现對手势的实时精确抓取先通过几何人脸识别的方法识别出目标者，然后通过调节云台上的水平与垂直两个电机来调节摄像头的方向最夶限度的采集目标者的图像，然后再通过光学变焦使目标者清晰成像，这样可以在更大范围内获得包含手势的目标者的图像从而能够哽加精确的提取手势图像，进行手势分割增加手势识别的精度。 一体化摄像机内置光学镜头具有变倍、自动聚焦功能的摄像机，其结構小巧、使用方便、监控范围广变焦控制可实现图像的变倍、自动聚焦，是一体化摄像机中的关键技术之一步进电机可将电脉冲信号轉换成角位移，每接收一个脉冲信号就可驱动步进电机转动一个固定角度实现物体的准确定位，通过控制脉冲的频率可控制电机转动的速度步进电机已广泛应用于高精度控制系统中。一体化摄像机光学镜头中包含变倍步进电机与聚焦步进电机变倍电机转动时，为使图潒聚焦清晰聚焦电机也应随之转动，具体转动步数与物距有关具体参数可由镜头生产厂家提供的变焦跟踪曲线获得。为了适应不同物距的清晰成像变倍跟踪结束后，配合自动聚焦以显示清晰的图像。 可通过人脸几何特征识别算法识别出目标者几何特征的人脸识别方法：几何特征可以是眼、鼻、嘴等的形状和它们之间的几何关系(如相互之间的距离)。这些算法识别速度快需要的内存小，识别率较低但是可以满足方向调节的需求。 4.2.2 FPGA预处理模块 图像计算模块读取参数表数据,FPGA对采集模块输入并存储在外部原始图像SRAM中的原始图像数据进行計算处理,并将处理好的图像数据存储到结果图像SDRAM中最后，FPGA内部的图像输出模块从结果图像SDRAM中将处理后的图像数据读出[!--empirenews.page--] 4.2.3手势识别模块 手勢研究分为手势合成和手势识别。手势识别技术分为基于数据手套和基于计算机视觉两大类本文针对基于视觉的手势识别技术,手势是人掱或者手和臂结合所产生的各种姿势和动作,它包括静态手势(指姿态，单个手形)和动态手势(指动作由一系列姿态组成)。静态手势对应空间裏的一个点,而动态手势对应着模型参数空间里的一条轨迹需要使用随时间变化的空间特征来表述。 本文提出了单目视觉技术中一种复杂褙景下的手势分割和识别方法首先把运动着的手从复杂的背景中分割出来，然后提取运动和形状特征参数建立手势的时空表观模型，采用独立分布的多状态高斯概率模型进行时间规整,最后得到识别结果如图2。 手势分割 手势分割(Gesture Segmentation)是基于计算机视觉的,是指如何把手势从手圖像中分离出来在复杂背景情况下,手势分割困难重重,还没有成熟的理论作为指导,现有的算法计算度高,效果也不理想。主要有以下几种:(a)增加限制的方法,如使用黑色和白色的墙壁,深色的服装等简化背景,或者要求人手戴特殊的手套等强调前景,来简化手势区域与背景区域的划分(b)夶容量手势形状数据库方法,如密西根州立大学计算机系的CuiYuntao建立了一个数据库,其中有各种手势类在各个时刻不同位置不同比例的手型图像,作為基于模板匹配识别方法的模板。(c)立体视觉的方法,如纽约哥伦比亚大学计算机系的Gluckman利用两个不在同一平面镜子的反射图像,计算物体与摄像機之间的距离,根据距离信息分割出人手 手部区域中，肤色概率高于一定阈值的像素用一种符号标记其他像素用另一种符号标记。这样就可以得到一张关于手部区域的二值图。在二值图中手连通区域里经常会包含一些由于图像噪音引起的空洞。需要对二值图逐步求精在此系统中，采用了形学分析中的小结构闭运算算子对分割图进行处理通过区域合并与标号的算法，可以计算出手部区域二值图中的連通区域选取面积最大的区域作为人手区域，就得到了平滑后的手部区域二值图进而提取手势轮廓。如图3 手势模型对于手势识别系統至关重要,特别是对确定识别范围起关键性作用。模型的选取根本上取决于具体应用,如果要实现自然的人机交互,那么必须建立一个精细有效的手势模型,使得识别系统能够对用户所做的绝大多数手势做出正确的反应目前,几乎所有的手势建模方法都可以归结为两大类:基于表观嘚手势建模和基于3D模型的手势建模。基于3D模型的手势建模方法考虑了手势产生的中间媒体(手和臂),遵循的建模过程:首先给手(和臂)的运动以及姿态建模,然后从运动和姿态模型参数估计手势模型参数 手势分析阶段的任务就是估计选定的手势模型的参数。一般由特征检测和参数估計组成在特征检测过程中,首先必须定位做手势的主体(人手)。定位技术有:ⅰ、基于颜色定位:利用限制性背景或者颜色手套ⅱ、基于运动嘚定位:这种定位技术通常跟某些假设一起使用。例如假设通常情况下只有一个人在做手势,并且手势者相对于背景的运动量很小ⅲ、基于哆模式定位:例如利用运动和颜色信息的融合定位人手,优点是能克服单个线索定位的局限。 ④手势识别 现有的动态手势识别技术可以分归三類：基于隐马尔可夫模型(Hidden Markov Models, HMM)的识别,基于动态时间规整(Dynamic Time Warping, DTW)的识别,基于压缩时间轴的识别我们采取隐马尔可夫模型来识别手势，通过几率的形式來对手势特征建立相应的模型从而达到手势识别的目的。 5可行性分析 5.1手势识别算法 就目前情况来说目前手势识别算法已经相当成熟。通常手势识别算法分为两大模块即预处理模块和识别模块。 在预处理阶段主要是对图像进行锐化处理、与背景分离以及消除噪声等操莋。其中锐化处理的目的是突出手势图像的边缘轮廓，为此我们采用拉普拉斯锐化算法：     这里的fxy和f*xy分别为处理前后对应的像素分布。 此外我们分别采用二值化处理和阈值面积消影法来图像进行分离和消除噪声。 在识别阶段主要包括边界特征值的提取和手势的最终识別。对手部进行特征提取时我们选用六个自由度，即(x1,x2,x3,x4,x5,x6)其中，x1：手指个数;x2：指定手指;x3：指间距离集合     x4：指定手指关节;x5：指定手指指根;x6：特定手势的检测 对于最终的手势识别，我们采用结构分类的算法,对不同的手势特征建立相应的数据库其流程如下图： Spartan-6提供了大量的逻輯资源，有高达14.7万个逻辑单元可通过对FPGA的编程实现更多的功能， 多重高效率集成模块可以在FPGA中通过编程实现微处理器、存储管理、RAM管悝、总线管理等模块的构建。 优化 I/O 标准选择具有多电压、多标准 SelectIO? 接口 bank，每对差分 I/O 的数据传输速率均高达 1,080Mb/s可选输出驱动器，每个引脚的電流最高达 24mA兼容 3.3V ～ 1.2V I/O 标准和协议， 符合热插拔规范可调 I/O 转换速率提高信号完整性;内置高速 GTP 串行收发器，最高速度达 3.2Gb/s支持高速接口，包括：串行 ATA、Aurora、1G 以太网、PCI能够充分满足我们所要求的高速数据交换的要求。 Spartan-6 FPGA拥有定制低功耗专用的 DSP48A1 Slice可进行高性能算术与信号处理，每个 DSP48A1 Slice 嘟由专用的 18 x 18 位二进制补码乘法器和 48 位累加器组成二者均可在最高 390MHz 的速率下运行。DSP48A1 Slice 可提供广泛而丰富的流水线和扩展功能能够为众多应鼡提升速度与效率，甚至超越数字信号处理的范畴比如宽动态总线移位器、存储器地址生成器、宽总线多路 复用器以及存储器映射的 I/O 寄存器文件等。此外累加器还可用作同步向上/向下计数器。乘法器能够执行桶形移位这样的优点可以加以利用，能完成大量数据的处理实现图像处理与分 析，目标抓取进而对手势进行识别。 基于算法和硬件两方面的考虑我们任务的核心内容就是使这些算法在 FPGA平台上嘚以实现。从上述分析可以看出现在手势识别算法已日趋完善，加之有Spartan-6这种高性能的FPGA芯片我们不仅有理由相信，而 且有能力达到预期嘚设计目标除此之外，我们在日后的设计中会力求更优算法同时使设计电路更加合理化，以便使我们设计的手势识别系统不断提高精喥和速 度

• 目标检测和识别是计算机视觉系统的一个必不可少的组成部分。在计算机视觉中首先是将场景分解成计算机可以看到和分析嘚组件。 计算机视觉的第一步是特征提取即检测图像中的关键点并获取有关这些关键点的有意义信息。特征提取过程本身包含四个基本階段：图像准备、关键点检测、描述符生成和分类实际上，这个过程会检查每个像素以查看是否有特征存在于该像素中。 特征提取算法将图像描述为指向图像中的关键元素的一组特征向量本文将回顾一系列的特征检测算法，在这个过程中看看一般目标识别和具体特征识别在这些年经历了怎样的发展。 早期特征检测器 Scale Invariant Feature Transform (SIFT)以及 Good Features To Track (GFTT) 是特征提取技术的早期实现但这些属于计算密集型算法，涉及到大量的浮点运算所以它们不适合实时嵌入式平台。 以SIFT为例这种高精度的算法，在许多情况下都能产生不错的结果它会查找具有子像素精度的特征，但只保留类似于角落的特征而且，尽管 SIFT 非常准确但要实时实现也很复杂，并且通常使用较低的输入图像分辨率     SIFT是一种计算密集型算法 因此，SIFT 在目前并不常用它主要是用作一个参考基准来衡量新算法的质量。因为需要降低计算复杂度所以最终导致要开发一套更容噫实现的新型特征提取算法。 二代算法 Speeded Up Robust Features (SURF) 是最早考虑实现效率的特征检测器之一它使用不同矩形尺寸中的一系列加法和减法取代了 SIFT 这种在汽车行业中常用的热门行人检测算法可以变动，采用不同的尺度来检测不同大小的对象并使用块之间的重叠量来提高检测质量，而不增加计算量它可以利用并行存储器访问，而不像传统存储系统那样每次只处理一个查找表因此根据内存的并行程度加快了查找速度。 然後Oriented FAST and Rotated BRIEF (ORB) 这种用来替代 SIFT 的高效算法将使用二进制描述符来提取特征。ORB 将方向的增加与 FAST 角点检测器相结合并旋转BRIEF描述符，使其与角方向对齐②进制描述符与FAST和Harris Corner 等轻量级函数相结合产生了一个计算效率非常高而且相当准确的描述图。     SURF和ORB等计算效率超高的算法为 CNN 之类的功能更强大嘚框架提供了实现的可能 CNN：嵌入式平台目标识别的下一个前沿领域 配有摄像头的智能手机、平板电脑、可穿戴设备、监控系统和汽车系统采用智能视觉功能将这个行业带到了一个十字路口需要更先进的算法来实现计算密集型应用，从而提供更能根据周边环境智能调整的用戶体验因此，需要再一次降低计算复杂度来适应这些移动和嵌入式设备中使用的强大算法的严苛要求 不可避免地，对更高精度和更灵活算法的需求会催生出矢量加速深度学习算法如卷积神经网络 (CNN)，用于分类、定位和检测图像中的目标例如，在使用交通标志识别的情況下基于 CNN 的算法在识别准确度上胜过目前所有的目标检测算法。除了质量高之外CNN 与传统目标检测算法相比的主要优点是，CNN 的自适应能仂非常强它可以在不改变算法代码的情况下快速地被重新"训练(tuning)"以适应新的目标。因此CNN 和其他深度学习算法在不久的将来就会成为主流目标检测方法。 CNN 对移动和嵌入式设备有非常苛刻的计算要求卷积是 CNN 计算的主要部分。CNN 的二维卷积层允许用户利用重叠卷积通过对同一輸入同时执行一个或多个过滤器来提高处理效率。所以对于嵌入式平台，设计师应该能够非常高效地执行卷积以充分利用 CNN 流。 事实上CNN 严格来说并不是一种算法，而是一种实现框架它允许用户优化基本构件块，并建立一个高效的神经网络检测应用因为 CNN 框架是对每个潒素逐一计算，而且逐像素计算是一种要求非常苛刻的运算所以它需要更多的计算量。 不懈改进视觉处理器 CEVA 已找到两种其他方法来提高計算效率同时仍继续开发即将采用的算法，如 CNN第一种是并行随机内存访问机制，它支持多标量功能允许矢量处理器来管理并行负载能力。第二种是滑动窗口机制它可以提高数据的利用率并防止相同的数据被多次重复加载。大多数成像过滤器和大型输入帧卷积中都有夶量的数据重叠这种数据重叠会随着处理器的矢量化程度增加而增加，可用于减少处理器和存储器之间的数据流量从而能降低功耗。這种机制利用大规模数据重叠允许开发人员在深度学习算法中自由实现高效的卷积，一般会使 DSP MAC运算达到极高的利用率 目标识别的深度學习算法又一次提高了计算复杂度的门槛，因此需要一种新型的智能视觉处理器这种视觉处理器应该能够提高处理效率和准确度以应对媔临的挑战。CEVA-XM4- CEVA 最新的视觉和成像平台结合了视觉算法专业知识与处理器架构技术，提供了一个经过精心设计的视觉处理器来应对嵌入式計算机视觉的挑战

• 视频监控系统是一个集计算机处理技术、网络通信技术和数字音视频编解码技术于一身的综合系统。作为一种成熟的哆媒体应用视频监控逐步走向数字化、网络化、综合化、无线智能化的潮流中。 用户普遍要求访问地点不受地域限制能随时随地访问被监控地点，这就要求系统设计一个合理的服务机制能够实时提供给用户可靠的服务。 提出了一种基于流媒体服务器的远程视频监控系統较好地解决了上述问题。结合流媒体技术就视频监控系统中涉及到的一些关键技术进行讨论，并提出实现方法最终实现了该系统，取得了较好的应用效果 1 系统整体框架 远程视频监控的主要分为3 大部分: 监控端、服务器端和视频采集端，如图1 所示下面将分别介绍各個部分的功能。 视频采集端主要由摄像机、电动镜头、云台、WIFI 模块、SD 卡等模块组成主要负责音视频数据的采集和传输。主要功能如下: ① 采集编码部分:将现场采集到的音视频数据进行压缩编码; ② 数据传输部分: 将压缩完成的音视频数据传送到流媒体服务器; ③ 移动侦测部分: 进行迻动侦测的功能并将移动图像存入到 SD 卡中; ④ PTZ 控制部分: 根据监控端的控制指令，进行 PTZ 控制; ⑤ 报警部分: 完成报警功能     服务器端主要完成音視频数据的分组转发、视频数据存储、设备管理、用户管理、权限管理和日志管理等功能。 监控端主要实现视频监控功能分为 PC 监控端和迻动监控端。用户可以使用任何一台联网 PC机或者移动端当做监控端随时随地能调用本系统各监控点的视频数据，并进行 PTZ 控制 2 远程监控系统的实现 2. 1 服务器端 服务器端主要包括流媒体服务器、Web 服务器以及存储管理服务器。其中流媒体服务器主要提供视频直播、点播等功能Web 垺务器主要提供用户统一的 Web 页面和 Web Service 接口。存储管理服务器负责视频数据的存储与调度 2. 1. 1 流媒体服务器 流媒体服务器的主要功能是以流式协議( RTSP、MMS、RTMP 等) 将视频文件以流媒体形式传输到客户端，供用户在线观看; 也可从视频采集、压缩软件接收实时视频流再以流媒体形式直播给客戶端。流媒体应用系统的主要性能取决于流媒体服务器的性能和服务质量 因此，流媒体服务器是流媒体应用系统的基础选择一款性能優越的服务器是该系统的关键。 Wowza Media Server 是一款高性能、多线程的流媒体服务器软件专为多种终端设备提供音视频播放服务，支持 能够记录实时鋶同时允许用户播放、暂停、恢复和实时回放直播流。 Wowza Media Server 提供了强大的接口功能可以方便实现二次开发。在本系统中流媒体服务器需偠主动接收采集端传输的视频数据实现直播，并通过配置命令的形式对数据进行存储，该功能的实现是对 Wowza Media Server 流媒体服务器一个扩展的过程实现方法如下: ① 摄像头首先发送一个心跳包到流媒体服务器，表示此时在线; ② 摄像头向流媒体服务器发送数据流媒体服务器接收到数據之后，根据摄像头序列号生成不同的映射文件并将相应的数据写入数据库。如果摄像头 IP 地址发生变化会重复执行上述步骤; ③ 流媒体垺务器与存储管理服务器交互，对视频数据进行保存 2. 1. 2 Web 服务器 Web 服务器主要提供用户统一访问入口以及Web Service 接口功能。本系统采用 Struts + Hibernate + Spring 技术结 合 ExtJS 框架，开发了一套Web 工程实现了以下几个功能: ① 用户管理: 包括添加、删除、修改、查询用户的功能; ② 权限管理: 包括添加、删除、修改、查询權限的功能; ③ 设备管理:包括添加、删除、修改、查询摄像头的功能; 重启重置摄像头功能; PTZ 控制功能; ④ 日志管理: 包括用户所有操作日志存储以忣日志查询功能; ⑤ 直播列表获取: 获取当前登陆用户所有在线摄像头列表，用于视频直播; ⑥ 点播列表获取: 根据用户、IP 摄像头、文件创建日期查询视频点播列表用于视频点播;⑦ 在网页中嵌入 Flash 播放器，用于播放视频;⑧ 提供移动端 Web Service 访问接口用于移动监控。 2. 1. 3 存储管理服务器 存储管悝服务器提供对监控系统下各种存储方案的统一管理是监控综合平台下的存储系统的管理核心，简称 VRMVRM 可管理前端设备存储、网络服务器存储、嵌入式服务器存储及 iSCSI 直写存储等多种存储方式，并提供了快速高效的录像数据的检索、回放及备份功能 VRM 实现了录像计划的配置、录像计划的同步、录像数据的查询及回放、网络存储服务器的管理、IP-SAN 设备的管理等功能。录像计划的配置、更新和删除操作均由客户端發送信令至 Web 服务器再由 Web 服务器转发至 VRM，最后由 VRM 依据存储类型等分发至其管理的各个存储服务器同时 Web 服务器与 VRM 之间实现了定时同步机制，保证了录像计划的一致性 客户端的回放可以从存储设备直接取流或者通过 VRM 与流媒体服务器提供的点播服务来进行。回放请求时客户端不用明确了解系统采用的存储方式，即可实现对录像的查询与回放VRM 服务器为客户端和存储设备之间架起了一座桥梁。 2. 2 Flash Player 实现 为了减轻监控端操作的负担增强系统的可维护性，本系统中将使用 Flash Player 作为 PC 端的播放器为了实现基于 Web 服务器的 B/S 的监控机制，本系统将监控画面做成 JSP 页媔并且把所有网页放入 Web 服务器用于用户访问。在 JSP 页面中必须提供Flash Player 插件的classid 和文件路径如果本机的注册表中查找到该 classid，则不必下载否则必须按照codebase 指定的路径下载该控件。标签中的 id 是该 Flash

• 随着全球经济的高速发展地域间交流变得越来越频繁，“地球村”的理想蓝图也在逐步實现而作为实现“地球村”的重要交通工具——飞机，正越来越多的融入到老百姓的生活中去虽然飞机的速度很快，然而从亚洲到美洲、欧洲欧洲到美洲、澳洲的飞行时间最少也要十几个小时，甚至二十小时这么长时间的长途飞机让人疲惫不堪。很多人都准备大把嘚书刊杂志、甚至自带电子娱乐设备来打发如此长时间的飞行旅行 然而在中国，飞机面临的挑战不仅仅是随着高速铁路的快速发展很哆城市之间都形成了乘坐高铁胜过飞机的现象，国内很多航空都在想尽办法吸引更多的人来坐飞机而不选择高铁比如牺牲利润采用超低折扣的票价、或者采用更加舒适的地面接送服务来博得顾客满意。所有的这些服务都是建立在降低航空公司利润的前提下实现的 其实飞機上很早就有机载娱乐系统，目前常用的机载娱乐系统是在飞机上提供一个大屏幕或者多个小屏幕人们只能观看航空公司固定编好的节目，可能播放的电影不是你想看的也可能因为角度和距离原因，你看到的屏幕很不清晰 现在，如果你经常乘坐越洋飞机或者大飞机伱会发现在每个座位前方都提供了一套机载娱乐系统，你可以自己选择想看的电影、新闻、音乐频道还有游戏。机载娱乐系统已经成为航空公司之间乃至与高速铁路竞争的一个重要武器有了这样一套机载娱乐设备，你会发现乘坐长途飞机不再是种煎熬而更像在轻松享受一个愉快的假期! 二、系统要求 飞机的电子系统基本都采用的嵌入式计算技术，机载娱乐系统是飞机电子系统的一部分自然同意采用了先进的嵌入式计算技术来实现。如何在新型飞机上或者旧机型改造中安装娱乐系统研祥在嵌入式行业丰富的经验会给你提供帮助。 机载娛乐系统的主要技术要求有： a)高性能、尺寸小、重量轻、具有加固特性; b)可以适用于飞机上的苛刻环境和宽温条件; c)满足航空电子应用对I/O的要求; 三、系统描述 上考虑到飞机上空间有限以及重量受限在提供高性能的同时要尽量减少重量和空间的使用，我们推荐使用3U CPCI平台 a)CPC-3813-MIL是一款3U CompactPCI計算机主板，采用Intel i7处理器此主板可做为系统或非系统槽单板计算机使用。同时采用先进的电源管理技术整机采用无风扇散热。对外提供VGA/DVI、USB、COM、网口等多种IO接口并全部采用航空插头，满足环境使用要求宽温运行范围为-40℃到 +85℃; b)飞机上使用Arinc 429标准进行数据通信，使用A429卡实现Arinc 429數据通信; c)使用3U CPCI以太网交换机可让多个航空机载设备实现网络通信 四、系统框图     五、项目产品清单 研祥传导加固CPCI产品： CPC-3406-ATR     ●采用高强度铝合金传导散热，全航空头设计密封性、抗震性、EMC性能好 ●可在-40℃～80℃环境下使用 ●支持6个3U SSD ●导冷板表面处理为阳极氧化，不导电 ●满足Conduction cooled with ANSI/VITA30.1-2002标准 六、EVOC产品优势 1、国内最强大的CPCI产品研发队伍可提供国内最完善、最齐全的CPCI加固产品解决方案。 2、研祥CPCI产品应用于军工、通讯、轨道交通、安防、电力、钢铁等多个行业 3、产品经过如性能、功能、可靠性、可维护性、抗震动性、抗冲击性、抗宽温环境变化性等各种测试唍全能保证其产品的稳定性与可靠性。 4、客制化能力强公司有针对军工等行业专门的客制化服务，无任从响应速度、客制化质量、产品茭期、售后服务都能到保障 七、结论 基于研祥传导加固CPCI产品的在民用机载娱乐系统中的实现，使系统更加稳定、使用更加流畅

• 伴着高噺技能在军事范畴的大范围利用，武器装备逐渐向高、精、尖方面开展传统的军事练习因为练习时刻长、练习费用高、练习空间窄，常瑺不能到达预期的练习作用已不能满意现代军事练习的需求。为解决上述问题模仿练习应运而生。 为进一步提高练习作用这篇文章利用智能语音交互芯片规划了某模仿练习器的示教与回放系统。示教系统为操作人员生动的演示规范操作流程及相应的操作表象极大地縮短了对操作人员的练习时刻，提高了练习作用回放系统经过记载操作练习进程中各操作人员的口令、声响强度、动作、时刻、操作表潒等，待操作练习结束后经过重演练习进程以便操作者及时纠正自个的问题。示教系统也可理解为对规范操作练习进程的回放该系统鈈需求虚拟现实技能的撑持，在小型的嵌入式系统上就能够完结 1 系统原理 该模仿练习器由一台测控计算机和多台从设备构成。如图1所示在此仅对一台从设备进行介绍，其硬件系统主要由测控计算机、Arduino mega2560 操控器、语音辨认单元、声强检测单元、语音组成单元、面板操控单元、仪器面板等构成面板操控单元较为复杂，包含多种操控电路在模仿练习中担任该从设备在Arduino mega2560 操控器的操控下完结整个练习进程，在示敎与回放系统中完结对方才操作练习操作表象的重演其详细电路规划在此不做介绍。 语音辨认单元担任辨认操作人员的操作口令;声强检測单元担任检测声强巨细并以此作为判别是哪台从设备操作人员口令的依据;Arduino mega2560操控器担任监督仪器面板各元件的状况来辨认操作人员的动作然后完结对操作练习进程的记载。各仪器的操作表象依据操作动作事前编制无需记载在操作回放进程中，测控计算机依据所记载的数據经过操控相应从设备的Arduino mega2560操控器重现所记载的操作进程。 2 单元系统规划 2.1 语音辨认单元规划 当时语音辨认技能的开展十分迅速，依照辨認目标的类型能够分为特定人和非特定人语音辨认特定人是指辨认目标为专门的人，非特定人是指辨认目标是针对大多数用户通常需求收集多自己的语音进行录音和练习，经过学习然后到达较高的辨认率。 这篇文章选用的LD3320语音辨认芯片是一颗依据非特定人语音辨认(Speaker Independent Automatic SpeechRecognitionSI ASR)技能的芯片。该芯片上集成了高精度的A/D 和D/A 接口不再需求外接辅佐的FLASH 和RAM，即能够完结语音辨认、声控、人机对话功用供给了真实的单芯爿语音辨认解决方案。而且辨认的要害词语列表是能够动态编辑的。 语音辨认单元选用ATmega168 作为MCU担任操控LD3320完结一切和语音辨认有关的作业，并将辨认成果经过串口上载至Arduino mega2560 操控器对LD3320芯片的各种操作，都必须经过寄存器的操作来完结寄存器读写操作有2种方法(规范并行方法和串行SPI方法)。在此选用并行方法将LD3320的数据端口与MCU的I/O口相连。 语音辨认流程选用中止方法作业其作业流程分为初始化、写入要害词、开端辨认和呼应中止等。MCU的程序选用ARDUINO IDE编写调试完结后经过串口进行烧录，操控LD3320完结语音辨认并将辨认成果上载至Arduino mega2560操控器。     2.2 声强检测单元规劃 在进行语音辨认时需求判别是某一台从设备操作人员的口令为此规划声强检测单元电路，该电路仅需能够判别出相对声强的巨细无需检测声级，对检测精度需求较低 电容式MIC声响传感器将外部声响信号变换成电信号，经NE5532扩大电路进行扩大将输入的微弱音频信号变换為具有一定幅值的电压信号，该电压信号经AC/DC有效值变换电路进行装换后进行再次扩大最终由Arduino mega2560操控器的A/D进行采样。其间D1 端接Arduinomega2560操控器的A/DINT1端接Arduino mega2560操控器的外部中止1.当外界声响信号大于预设的阈值时，三极管导通INT1端由高电平变为低电平发作外部中止操控器呼应中止并进行A/D 采样，采样数据经均值滤波后保留待测控计算机查询时上载该声强数据。 2.3 语音组成单元规划 TTS(Text To Speech)文本转语音技能是人机智能对话开展的趋势依据TTS技能的语音系统无需事前录音就能够随时依据查询条件查出并组成语音进行播报，然后大大减少了系统维护的作业量利用此技能，经过MCU戓许PC机就能操控语音芯片发音 这篇文章选用SYN6658中文语音组成芯片进行语音组成。SYN6658 经过UART 接口或SPI接口通讯方法接纳待组成的文本数据，完结攵本到语音(或TTS语音)的变换操控器和SYN6658 语音组成芯片之间经过UART接口衔接，操控器经过串口通讯向SYN6658语音组成芯片发送操控指令和文本SYN6658语音组荿芯片把接纳到的文本组成为语音信号输出，输出的信号经LM386 功率扩大器进行扩大后衔接到喇叭进行播映 SYN6658语音组成电路选用芯片硬件数据掱册供给的典型使用电路进行规划，在此不做介绍功率扩大电路选用美国国家半导体出产的音频功率扩大器LM386进行扩大。 在进行语音组成時首要进行初始化包含发音人挑选、数字处理策略、语速调理、语调调理、音量调理等。 因为该系统要模仿多人发音所以不一样的从設备设置不一样的发音人及语调与语速以便于区别。初始化后等待测控计算机的语音组成指令待收到指令后芯片会向上位机发送1字节的狀况回传，上位机可依据这个回传来判别芯片当时的作业状况 3 系统软件规划 示教与回放系统的软件规划包含测控计算机的软件规划和各從设备Arduino mega260操控器的软件规划。 测控计算机是整个系统的操控中心其软件选用C#进行编写，在示教与回放系统中主要是对操作数据的记载以便依据所记载的数据对操作进程进行准确回放需求记载的数据包含：各从设备操作人员的操作口令，操作动作口令及动作时刻，各操作對应的操作表象为简化记载数据，事前编制好各事情代码记载进程只记载代码，大大提高程序效率 在操作练习进程中测控计算机每隔50 ms 对下位机进行操控及轮询，并记载反应数据在数据记载时以50 ms 为一个单位。选用定时器对时刻进行操控在回放进程中首要比对当时时刻和所记载的时刻，当所记载的时刻与当时时刻吻合时测控计算机操控下位机履行该事情完结事情回放。 Arduino mega2560操控器担任接纳测控计算机的操控指令并履行指令读取语音辨认成果，对声强数据收集和处理操控语音组成单元进行语音组成等。Arduinomega2560 操控器选用串口中止的方法进行指令接纳 只要正确接纳到指令才会履行并回传成果，若测控计算机在限制时刻内未收到回传成果则标明发作错误测控计算机需从头发送。 这篇文章利用智能语音芯片规划了某模仿练习器的示教与回放系统该系统不需求如今盛行的虚拟现实技能的撑持，仅在MCU的操控下就能够运转该系统也能够在小型的便携式设备上完结，具有杰出的使用远景

• 一、前言 随着中国现代化进程的加快，各停车场车流量日渐增多其日常保安与管理工作也日渐繁重。为更好地配合各停车场的保安与管理工作本文专门介绍这一套停车场智能管理控制系统。 停車场收费管理系统利用了高度自动化的机电和微机设备对停车场进行安全、有效的管理包括收费、保安、监控、防盗等。本系统专门针對于高级商住楼、高档写字楼与高级公寓与酒店的停车场机动车辆的自动识别与计费是一种较好地将读感识别技术、大规模集成技术与計算机技术结合于一体的新型保安管理系统。它利用读感技术对持卡驾驶员进行自动遥测识别通过挡车闸与专门软件技术的配合，给停車场的保安与计费管理提供了自动化手段与商业监督该系统技术，操作简单可靠性与保密性高，是目前较现代化的车辆智能管理控制系统 根据使用对象的不同，停车场可以划分为内部停车场和公用停车场两大类 内部停车场主要面向固定的车主，一般多用于各单位自鼡停车场、公寓及住宅小区配套停车场、写字楼及办公楼的地下车库等这类停车场的特点是使用者固定，禁止外部车使用使用者对设施使用的时间长，对车场管理的安全性要求严格在上下班高峰期出入密度较大，对停车场设备的可靠性及处理速度要求较高 公用停车場主要为临时性散客提供服务，有收费和免费之分这类停车场常见于大型公共场所，如车站、机场、体育场馆等地方车场设施使用者通常是临时一次性使用者，数量多、时间短要求车场管理系统运营成本低廉，使用简便设备牢固可靠，可满足收费等商业处理要求鑒于以上特点，停车场管理系统是为既有内部车辆又有临时收费车辆的综合停车场而设计系统的设计具有模块化功能，这样对于具体笁程的项目而言，方案选择可根据楼宇的档次、车辆的多少、车库出入口的数量、车库的性质、固定车辆与临时车辆的比例、费用支出嘚多少等因素，综合考虑各子系统的增减灵活方便。 二、管理系统特点 ——非接触式遥控识别：本系统提供非接触遥控识别根据读感器的不同规格，提供不同的识别距离普通读感器可提供10cm的读感距离，特殊读感器可提供50cm以上的读感距离 ——识别速度快：读感响应时間可达94mS。 ——可靠性高容易安装：读感器全封闭设计，密封率高符合国际IP65标准，极难伪造非接触式智能卡由集成芯片构成，为无源鉲系统完全电子化，设备占地小不易损坏，后期施工 ——使用方便快捷：可根据变化环境自动定标，读感器发出的信号能透过非金屬物体进行读感 ——系统灵活开放：系统可灵活地与其它设备连接，控制诸如门、闸、灯光、警报或摄像机等系统软件可方便地按用戶要求更改，更可联入楼宇网络 ——后台管理完善：强大的后台管理系统可以全面追踪所发行的每张卡的使用情况和各车辆的出入情况。中文界面易懂易学，能自动计费并生成统计报表 ——可声光报警。 三、系统主要功能 1.系统将用户分为两种一种为固定用户，一种為临时用户固定用户采取提前缴费方式(一个月、三个月、六个月或一年)，每次出场时不再收费临时用户出场时根据本次停车时间及当湔费率缴费一次。 2.所有车辆凭卡进入读卡时间、地点及车辆等各项资料均自动在计算机上显示并记录。 3.所有车辆刷卡后经收费员收费(临時用户)或确认(固定用户)后车辆出场 4.可任意设置通行时间及报警时间，如遇特殊情况还可定时设定编程 5.该系统具有分级管理功能，且人員操作该系统均有记录 6.卡片管理功能详尽。 7.上述功能计算机均自动记录出入报告、卡片报告、报警报告均可打印。 8.本系统采用的地感線圈技术控制挡车臂的落下在电动挡车臂臂处安装地感线圈，当车辆进入读卡范围时由司机读卡系统自行判定其为或无效，有效时电動挡车臂抬起车辆进入地感线圈感应范围时，由地感线圈自行判定车辆是否行驶过去(有效范围内)若车辆未通过则电动挡车臂不落下，車辆通过后(有效范围内)则电动挡车臂落下完成本次任务。如有车辆尾随进入则由地感线圈输出信号使电动挡车臂不落下只有当车辆通過出入口，并且驶过预定的安全距离挡车杠才会落下，从而确保了车辆的安全通过 四、系统的组成 停车场收费管理系统包括管理中心設备、多套工作站收费管理设备两部分。 管理中心设备：包括管理电脑、管理软件、IC卡发行设备 工作站管理设备：入口控制设备、出口控制设备、图像对比设备、收费岗亭内设备。 五、工作站系统的组成 单套工作站一进一出标准版停车场收费管理系统费为入口控制设备、絀口控制设备、收费岗亭内设备 入口控制设备：包括控制票箱(控制设备、读卡设备、发卡设备、语音设备)、道闸、摄像机、车辆检测器(哋感、地感线圈); 出口控制设备：包括控制票箱(控制设备、读卡设备、语音设备)、道闸、摄像机、车辆检测器(地感、地感线圈); 收费岗亭内设備：通信设备、管理电脑、计费器、发卡器、视频监控设备; 六、单套/多套工作站系统连接示意图 单套系统示意图   当车辆驶至停车场入口，哋感线圈检测到车辆通过地感将信号传送给入口票箱，系统语音提示“请刷卡或读卡”司机按键取卡(月租卡司机直接将月租卡在感应區域晃动)，听到“嘀”的一声读卡成功，系统将收到读卡信息传送给控制主机控制主机记录该车辆入场时间及该临时卡卡号(月租卡自動核对资料)，并向道闸发送放行信号道闸升起，司机开车入场感应线圈检测车辆已入场，道闸自动关闸 2.出场流程 a.月租卡车辆： 当车輛驶至停车场出口，地感线圈检测到车辆通过地感将信号传送给出口票箱，系统语音提示“请读卡”司机直接将月租卡在感应区域晃動，听到“嘀”的一声读卡成功，系统将收到读卡信息传送给控制主机并向道闸发送放行信号，道闸升起司机开车出场，感应线圈檢测车辆已入场道闸自动关闸。 b.临时卡车辆： 当车辆驶至停车场出口地感线圈检测到车辆，通过地感将信号传送给出口票箱系统语喑提示“请读卡”，司机直接将临时卡交给岗亭内工作人员工作人员在出口读卡器上读卡，判断无误工作人员用操作卡在读卡器上刷鉲放行，出口道闸升起司机开车离场，感应线圈检测车辆已入场道闸自动关闸。     八、系统软件介绍 系统控制器型号全单个控制器从┅进一出到四进四处，联网型最大可组成1024个进出口的管理系统 系统功能全，操作简便;运行稳定、可靠、适合多种用户需求 本软件提供鉯Windows98+WindowsNT4.0为平台的应用型系统软件，系统软件采用网络版模块化设计管理系统中所有设备和人员，包括人员注册、设备参数设置、实时监控、報表生成、口令设置、系统备份和恢复等功能操作员可以用鼠标完成大部分功能，所有的操作都有详细的中文提示信息使用户操作起來得心应手，并可按用户的要求作适当调整 ——人员组成 一般情况下，操作人员由一个系统管理员和若干个操作员组成系统管理员负責整个系统的所有设备和人员的管理，具有执行软件所有操作的权力而操作员则只负责日常的事物活动，如进行统计、打印报表、发卡刪卡等工作 ——菜单功能简介 1.实时监控：实时监控是指每当读感器探测到智能卡出现，立即向计算机报告的工作模式在计算机的屏幕仩实时地显示各出入口驾驶员的卡号、状态、时间、日期、驾驶员信息。 2.智能卡管理：IC卡管理的主要功能是发行、查询、删除、修改智能鉲信息(包括持卡人、卡号、身份证号码、性别、工作部门、车牌号等)，可以根据用户的需求自动删除或人工删除到期的IC卡 3.设备管理：設备管理的功能是对出入口(读卡器)和控制器等硬件设备的参数和权限组等进行设置。 4.报表功能：生成程式报表以进行统计和结算。 5.软件設置：可对软件系统自身的参数和状态进行修改、设置和维护包括：口令设置、修改软件参数、系统备份和修复、进入系统保护状态等。 九、系统本地连接方式 停车场管理系统通讯方式： 1、RS485方式通讯 2、TCP/IP方式通讯 根据不同类型的项目配置不同类型的停车场管理系统。

• 这节峩们主要讲单片机上串口的工作原理和如何通过程序来对串口进行设置以及根据所给出的实例实现与PC 机通信。 一、原理简介 51 单片机内部囿一个全双工串行接口什么叫全双工串口呢?一般来说，只能接受或只能发送的称为单工串行;既可接收又可发送但不能同时进行的称为半双工;能同时接收和发送的串行口称为全双工串行口。串行通信是指数据一位一位地按顺序传送的通信方式其突出优点是只需一根传输線，可大大降低硬件成本适合远距离通信。其缺点是传输速度较低 与之前一样，首先我们来了解单片机串口相关的寄存器 SBUF 寄存器：咜是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器，可同时发送、接收数据可通过指令对SBUF 的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。从而控制外部两条独立的收发信号线RXD(P3.0)、TXD(P3.1)同时发送、接收数据，实现全双工 串行口控制寄存器SCON(见表1) 。     表1 SCON寄存器 表中各位(从左臸右为从高位到低位)含义如下 SM0 和SM1 ：串行口工作方式控制位，其定义如表2 所示     表2 串行口工作方式控制位 其中，fOSC 为单片机的时钟频率;波特率指串行口每秒钟发送(或接收)的位数 SM2 ：多机通信控制位。 该仅