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面向复杂环境感知的动态可重构传感器系统关键技术研究与实现

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面向复杂环境感知的动态可重构传感器系统关键技术研究与实现

作者：张盛煜桂林电子科技大学

学位级别：硕士

在突发的危化品爆炸、矿难、地震等救援现场,各种有毒、有害或放射性物质随时发生着变化。通过无人平台实时、准确地探测感知动态变化的事故现场环境参数对于及时有效地组织救援至关重要。这对探测感知系统小型化、动态重构、实时感知... 详细信息

在突发的危化品爆炸、矿难、地震等救援现场,各种有毒、有害或放射性物质随时发生着变化。通过无人平台实时、准确地探测感知动态变化的事故现场环境参数对于及时有效地组织救援至关重要。这对探测感知系统小型化、动态重构、实时感知、处理等技术提出了更高的要求。传统的传感器系统由于可重构性差,使得其在体积、重量、传感器替换等方面与现代救援的需求存在着明显差距。为此,论文研究了面向复杂环境感知的传感器系统可重构技术原理及系统实现具体方案,解决了复杂环境下感知系统动态搭建,环境参数快速探测、实时传输的问题。论文主要工作如下:首先,提出了面向环境参数动态感知的任务需求,在调研总结可重构环境状态传感系统关键技术研究现状的基础上,提出了面向复杂环境感知的可重构传感器系统的总体框架及任务指标。然后,设计了“协议转换单元+传感器管理服务平台”的系统结构模型。接口方面,通过航空接插件实现RS232、RS485、USB、CAN和网口五类传感器在物理接口上的统一,利用TTL电平转换芯片解决传感器电气接口不匹配的问题,最后通过MCU完成各类传感器协议接口的统一。并针对传感器电气接口、协议接口做了重点设计与优化,实现了通过硬件电路选择协议转换单元类型的功能,降低了重构操作的复杂度。根据系统框架及任务指标,针对传感系统设备动态识别与驱动/设备加载、感知设备硬件接口优化配置、接口协议转换、感知数据解析与标准化转换等可重构传感器系统的关键技术做出相应解决方案。最后,基于上述技术研制了一套面向复杂环境感知的可重构传感器系统,并进行了详细测试验证。基于任务指标和总体设计方案,针对传感系统是否具备输出接口归一化特征、多种环境状态参数探测感知功能、多种异构接口传感器适配功能以及异构传感器动态适配功能等任务指标进行测试,验证了可重构传感器系统总体方案以及关键性技术的可行性。论文研究设计的可重构传感器系统有效提升了在突发情况下,面对复杂环境传感器的部署效率,为研究具备动态适配、快速重构典型特征的传感器系统提供了理论意义和工程应用价值。

关键词：环境感知可重构传感器系统协议转换单元管理服务平台

构形冗余概念及传感器系统冗余综合评估与配置(英文)

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自动化学报 2003年第2期29卷 181-189页

作者：葛彤上海交通大学船舶与海洋工程学院上海200030

复杂控制系统中存在大量不同机理和作用方式的功能和硬件冗余 ,主动开发和配置这种冗余是控制系统设计的重要课题 .本文提出新的“构形冗余”概念 ,对不同的系统冗余提供了统一的理解角度和通用冗余指标 ,可以综合评价系统中蕴涵的各种... 详细信息

复杂控制系统中存在大量不同机理和作用方式的功能和硬件冗余 ,主动开发和配置这种冗余是控制系统设计的重要课题 .本文提出新的“构形冗余”概念 ,对不同的系统冗余提供了统一的理解角度和通用冗余指标 ,可以综合评价系统中蕴涵的各种冗余 ,因而指导对这些冗余的统一配置 ,提供新的系统主动生存性设计依据 .构形冗余概念被具体用于传感器系统 ,给出了其构形冗余指标的具体计算方法。

关键词：构形冗余概率传感器系统冗余综合评估

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数据融合方法在单传感器系统中的应用

数据采集与处理 2005年第1期20卷 88-90页

作者：蔡菲娜刘勤贤朱根兴杜丰浙江工业大学之江学院杭州310024

为了提高数据处理的精度 ,提出了一种适用于单传感器系统的数据融合方法。该方法先将来自单传感器的n个样本观测值细分成 k组 ,并把各细分组所对应的样本均值假想为来自 k个不同传感器的样本观测值 ,借助于极大似然函数估计法导出数据... 详细信息

为了提高数据处理的精度 ,提出了一种适用于单传感器系统的数据融合方法。该方法先将来自单传感器的n个样本观测值细分成 k组 ,并把各细分组所对应的样本均值假想为来自 k个不同传感器的样本观测值 ,借助于极大似然函数估计法导出数据融合公式。基于该融合公式 ,证明了在单传感器系统中 ,当样本观测值一定时 ,分组数据融合的估计效果优于单组算术平均的估计效果 ;若再细分原有的分组 ,则细分后的融合估计效果优于细分前的融合估计效果。

关键词：传感器系统数据融合细分分组极大似然函数数据处理正确性观测值样本均值算术平均

2013款广汽本田歌诗图车组合仪表提示“检查停车传感器系统”

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汽车维护与修理 2023年第9期 57-59页

作者：管飞飞江苏省如东中等专业学校

故障现象一辆2013款广汽本田歌诗图车,搭载K24Y3发动机,累计行驶里程约为18万km。车主反映,将换挡杆置于D挡时,组合仪表提示“检查停车传感器系统”(图1),且车辆前部靠近障碍物时无蜂鸣声。故障诊断接车后试车,故障现象与车主所述一致... 详细信息

故障现象一辆2013款广汽本田歌诗图车,搭载K24Y3发动机,累计行驶里程约为18万km。车主反映,将换挡杆置于D挡时,组合仪表提示“检查停车传感器系统”(图1),且车辆前部靠近障碍物时无蜂鸣声。故障诊断接车后试车,故障现象与车主所述一致。查看维修资料得知,该车驻车和倒车传感器系统主要由6个传感器(图2,安装在前、后保险杠上)、驻车和倒车传感器开关(图3)、2个蜂鸣器(内置于组合仪表中)及驻车和倒车传感器控制单元(安装在驾驶人侧仪表板底盖后方)等组成。

关键词：组合仪表累计行驶里程后保险杠传感器系统蜂鸣声仪表板传感器控制换挡杆

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一种智能传感器系统的设计

工程设计学报 2020年第3期27卷 398-406页

作者：阮永超刘武发郑鹏郑州大学机械与动力工程学院河南郑州450001

随着传感器的广泛使用和网络技术的发展,智能传感器系统成为传感器发展的一种趋势。参考IEEE 1451.2标准,设计了基于STM32F103的智能传感器系统,它包括智能传感器模块、网络适配器模块、上位机等硬件及相应的运行软件。智能传感器模块采... 详细信息

随着传感器的广泛使用和网络技术的发展,智能传感器系统成为传感器发展的一种趋势。参考IEEE 1451.2标准,设计了基于STM32F103的智能传感器系统,它包括智能传感器模块、网络适配器模块、上位机等硬件及相应的运行软件。智能传感器模块采用IIC(inter-integrated circuit,内部集成电路总线)与网络适配器模块通信;网络适配器模块采用Wi-Fi与上位机通信,并作为智能传感器模块和上位机之间通信的桥梁。实验结果表明:智能传感器模块内部能够存储模块自身与传感器的信息,并实现传感器的即插即用;网络适配器模块能够实现智能传感器模块的即插即用;上位机能够实现指令发送和结果接收与管理,并实时监测其与网络适配器模块的连接状态。该智能传感器系统可实现无线远程监测,摆脱了线缆的束缚,能够适应更多的监测场景;能够读取传感器的信息,从而对传感器进行识别,并兼容不同类型的传感器;能够实现传感器的自校准功能,使测量结果更加准确。研究结果可以为大型智能传感器系统的研制和应用提供参考。

关键词：网络化 Wi-Fi 传感器系统 IIC 即插即用

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传感器系统的现状及未来

空天技术 1991年第8期 29-31页

作者：刘菊艳

军方一直在努力提高雷达的有效作战能力。此次海湾危机及海湾战争在显示雷达在恶劣气候条件下作战能力的同时,也显示了在恶劣气候条件的一些弱点。雷达正在达到它的极限能力吗?如果真是那样的话,哪种传感器系统可取代它?是否正在取代?... 详细信息

军方一直在努力提高雷达的有效作战能力。此次海湾危机及海湾战争在显示雷达在恶劣气候条件下作战能力的同时,也显示了在恶劣气候条件的一些弱点。雷达正在达到它的极限能力吗?如果真是那样的话,哪种传感器系统可取代它?是否正在取代?或者雷达仍是探测和捕获目标的主要工具?

关键词：空中目标隐身技术隐形技术雷达对抗雷达传感器传感器系统

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HIT/DLR灵巧手全数字化传感器系统

电子器件 2003年第4期26卷 383-386页

作者：谢宗武高晓辉金明河姜力刘宏哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨150001

介绍了哈尔滨工业大学机器人研究所(HIT)和德国宇航中心(DLR)合作研究的第二代多指灵巧手的全数字化传感器系统,该系统利用新型微型电子元件采集传感器信号实现数字化输出,在FPGA中进行信号的处理和控制,并通过串行通讯在DSP中的实现最... 详细信息

介绍了哈尔滨工业大学机器人研究所(HIT)和德国宇航中心(DLR)合作研究的第二代多指灵巧手的全数字化传感器系统,该系统利用新型微型电子元件采集传感器信号实现数字化输出,在FPGA中进行信号的处理和控制,并通过串行通讯在DSP中的实现最终控制算法。在灵巧手的传感器系统中,作者着重介绍了指尖六维力/力矩传感器、关节位置传感器、电机霍尔传感器等。

关键词：灵巧手传感器系统集成化电路数字化输出现场可编程门阵列(FPCA)