移动机器人自主返航控制系统设计与实验

针对遥控移动机器人在通信信号中断后,无法对其进行控制的问题,设计了移动机器人自主返航控制系统,实现信号中断后移动机器人按原路径自主返航直至恢复控制信号或返回初始位置。提出了基于控制意图融合里程计和光纤陀螺仪的定位算法,对移动机器人运动学模型的结构参数进行了校正,大幅度提高了移动机器人定位精度;基于嵌入式Linux平台设计了返航控制软件系统,在信号正常的情况下,启动遥控模式,遥控机器人移动并记录路径坐标点,信号中断则开启返航模式,采用线性控制率和PID控制率实现对移动机器人路径跟踪控制。基于实际应用环境开展自主返航实验验证,实验结果表明该控制系统能够在通信信号中断后以较高的精度控制移动机器人实现自主返航。该系统能够解决移动机器人在应用中的实际问题,且代码可移植性高、通用性强。     

基于VxWorks阵列天线主控系统的多节点通信北大核心CSCD

采用UDP通信协议实现基于VxWorks的阵列天线主控系统与各分系统之间的多节点通信;在应用层中设计了通信协议,保证通信双方可以正常通信;同时,设计了缓冲机制,用以存储收发的命令,保证信息在传输过程中不丢失,使命令任务能够有序正常的执行。实验结果表明,该协议及缓冲队列可以有效的实现阵列天线主控系统与各分系统之间的多节点通信。     

基于TEDS技术的智能执行器设计

IEEE 1451.2 标准定义的TEDS技术使智能变送器具有自我描述和自识别能力,是智能变送器实现即插即用的关键;对IEEE 1451.2标准下的智能变送器模型进行了研究,以XC2S50为主控单元设计了智能执行器接口模块,并从硬件和软件两个方面阐述了具体的实现方法; 该模块采用TEDS技术,具备TII接口通信能力;用测试系统对智能执行器接口模块进行测试,测试结果表明:该模块能与测试系统实现无缝连接,能被系统智能识别和控制。      

MilCAN总线同步及调度配置方法

MilCAN作为一种以陆军地面武器平台应用为目标的CAN高层协议,核心是通过时序控制保证总线通信的实时性和确定性;为了增强MilCAN总线通信时序控制,提出一种新的MilCAN总线同步和调度配置方法;采用STM32微控制器对MilCAN总线主控节点进行设计,将总线同步和总线调度配置任务集成至专用的主控节点进行,同时开展了总线通信测试;测试结果表明：以该方法设计的MilCAN总线主控节点可有效完成同步和总线调度配置任务,同步精度较高,性能稳定可靠。     

便携投影式牛顿环干涉演示仪的研制与应用

设计自制了投影式多波长反射、透射牛顿环干涉演示仪。该演示仪将装有毛玻璃屏的遥控变色发光二极管(LED)分别安装在牛顿环仪的前后两侧,通过开关控制两个光源独立或同时发光。用遥控器可以控制光源颜色和闪烁模式。牛顿环反射或透射干涉的图案通过带有VGA信号功能的CCD摄像机拍摄并在显示器或投影仪上显示出来,供全体师生观看研究,实现了薄膜干涉的课堂演示。该演示仪体积小巧,便于携带,操作简便,适合教学应用。     

无线传感网节点群的远程控制研究

随着通信技术、嵌入式技术和传感器技术的飞速发展,传感器网络由于具备自组织性、协作性和动态组网变化等特点,在经济生活各方面应用广泛;但目前商用传感网络多为有线的局域网连接,对一些离散型的节点适用性不强,特别是在一些需要远程接入的控制场合就很难实现;针对上述不足,提出了一种基于无线网络与GPRS网络相结合的无线传感网络节点群远程控制方式;离散型终端节点通过433 MHz频点组成无线传感网络,经过本地嵌入式中心节点实现与GPRS网络的异网连接,进而通过手持式终端实现远程监控;实验系统比较了节点群在不同气候条件下数据传输的距离与可靠性,结果表明系统能实现上述两种无线网络的异网数据交换,有效地解决了传感网节点群的远程控制等问题。     

基于ZigBee的智慧温室蓄电池监测节点设计

针对传统温室监测节点蓄电池剩余电量问题,提出一种改进的基于ZigBee无线通信技术的温室节点无线监测方案,设计一个经济实用的低功耗ZigBee无线监测节点;以CC2530为主控芯片,通过控制不同的传感器和电池智能管理芯片DS2438及其外围电路,实现温室环境参数和各节点蓄电池电压、电流以及剩余电量的精确测量并实时显示;测试结果表明,系统运行稳定,数据检测精度达到0.001。     

基于STM32单片机的视频遥控小车

主要介绍基于STM32单片机来遥控小车的数据传输过程及实现原理,如利用wifi模块实现小车与电脑间进行数据传输的IP通信原理和PWM电机调速原理等等。该款小车结合了多传感器信息融合技术,实现了无线视频监控的远程操作效果。用户可通过电脑和手机等视频终端设备,利用wifi无线网络技术来控制小车的移动路径并且监控视频画面。     

基于ZigBee的大型公共建筑能耗采集器设计

针对大型公共建筑能耗实时采集系统中存在的布线复杂、通信成本高、安全性低等问题,提出一种基于ZigBee技术的能耗数据采集器设计方案。该方案采用STM32做主控制器, ZigBee采集单元通过RS485接口实现与基于Modbus协议的智能电表之间的数据通信,并采用ZigBee无线网络将数据发送至协调器,协调器通过USART方式与主控制器进行通信;主控制器利用以太网将数据发送至上位机。通过软硬件设计,以XY194E智能电表为例,对其电能参数进行测试采集,结果表明该方案克服了传统人工采集传输的不足,提高了数据采集传输的实时性、准确性,能够满足能耗采集系统的要求。     

基于DL/T645规约的嵌入式工业物联控制节点设计

随着互联网、大数据、物联网等技术的飞跃发展,以实现智能制造为目标的“互联网+工业”行动计划已拉开了大幕;为满足智慧工厂的发展需求,一种具有实时高效、安全准确的现场数据传输的物联控制节点成为了关键;文章针对传统制造工厂通信系统的传输速率低、网络建设复杂、可靠性差、维护困难等缺点;提出了一种基于DL/T645规约的电力线载波数据采集节点,以STM32微控制器、载波收发模块、节点工厂设备接口等硬件,以DL/T645通信规约为核心设计物联节点,保障工厂现场数据的实时稳定采集,为构建监控和管理一体化的智慧工厂提供实时性强、可靠性高的通信系统。     

基于无线传感器网络及GPRS的水质监测系统设计

提出了一种基于ZigBee无线传感器网络和GPRS技术的多参数远程实时水质监测系统。无线传感器网络以CC2430通信模块为核心。传感器节点采集到的数据经路由节点汇总至协调器节点,通过GPRS模块及时远传至监控中心。设计信号调理电路,将传感器电极输出的微弱电信号进行放大、滤波。采用时间同步机制实现网络节点的同步唤醒,大幅提高网络的稳定性。对系统进行了多天连续测试。通信距离为100米时,网络的平均丢包率低于1%。pH值、溶氧度的平均相对偏差低于1%。测试结果表明,系统具有灵活、实时性好、准确性高、稳定可靠等优点,具有很强的实用价值。     

基于太阳能光伏的无线户外环境监测系统设计

设计了一种采用太阳能供电模式的无线户外环境监测系统;该系统由终端节点,ZigBee-GSM网关和上位机数据存储中心组成,集成ZigBee和GSM无线通信,根据用户发送的短信指令控制终端节点数据采集的通断,同时用户发送短信指令远程查询户外环境的重要信息;针对户外环境因子的特点,选用工业级、灵敏度高的传感器,对户外不同位置的PM2.5浓度和紫外线指数进行测量,测量结果既可在上位机实时显示和存储,也可以由ZigBee-GSM网关通过SIM900A模块发送至移动终端;户外测试结果表明,该系统运行稳定,数据传输可靠,能快速地实现远程遥测功能,为户外环境远程监测提供了一种技术手段。     

多脉冲强流直线感应加速器测控系统中仪器通信与控制

多脉冲强流直线感应加速器(LIA)测控系统中仪器设备数量大、种类多、总线类型复杂,其通信和控制直接影响装置运行的可靠性。在硬件上将众多仪器根据功能划分成不同的子系统,每个子系统仪器设备通过必要协议转换后和相应的前端设备服务器连接,然后接入测控系统网络;仪器设备的通信控制软件采用LabVIEW平台进行开发,前端设备服务器中的本地控制程序通过VISA或UDP协议与仪器通信,远程通信采用DataSocket技术;为了应对强烈的电磁干扰和高压冲击,对仪器供电系统以及Marx充电线路进行了多处隔离,同时采取优化网络结构和数据流向、采用UDP协议以及主从模式总线仲裁等措施提高软件的可靠性。这套系统目前应用于多脉冲强流LIA装置的调试试验中,运行稳定可靠,完全满足实验要求。     

助航灯光单灯监控系统的数据传输设计与实现

针对助航灯光单灯监控系统数据传输存在的问题,提出了基于无线传感网络技术和GPRS/GSM技术的综合通讯方案。对系统组成中的微处理器、射频模块、GPRS/GSM模块硬件进行了介绍,重点阐述了通讯模块软件的设计以及监控系统平台的搭建.该系统实现了助航灯巡检自动化,可以实时监控灯光设备运行状况。对通讯中关键技术一点对多点通信进行了讨论。测试结果表明,系统能够稳定可靠进行数据传输,满足了机场对助航灯自动巡检要求。 基于无线通信技术的助航灯光单灯监控系统能够增强机场地面保障能力。     

基于ZigBee技术的水域污染远程智能监测系统设计

针对所监测水域范围较大实时监测能力不强,水质污染程度监测不准确等问题,提出构建基于基于ZigBee无线通信技术的智能水域污染程度监测系统,利用ZigBee无线通信技术与Internet网络将水质检测数据发送到远程水质监控中心进行汇总处理,监控中心的服务器可获取到所监控水域范围内所有水域的水质污染程度数据、污染发展趋势、主要污染物等信息。本文对水质检测传感器模块、ZigBee无线通信模块、单片机外围电路、模数转换电路等硬件进行了设计;系统软件设计了远程参数设置、驱动程序等内容。通过系统测试结果表明,该系统对于水质污染程度的检测准确率可达到98%以上,通信成功率达到100%,水质检测终端工作稳定可靠,通信速率满足实时监测要求,适用于各种水域环境的水质污染程度的监测需求。     

微小型无线光电传感网络的实验系统设计

基于nRF905低功耗、高灵敏度无线收发的一体芯片实现了一种微小型无线光电传感网络实验系统。讨论了实验系统的硬件节点、网络通信协议及软件的设计。实验结果表明,在19.2kbit/s速率下,系统中任意两节点可实现30m(室内)至150m(室外空旷地带)范围内的无线通信。该系统具有硬件设计简单、软件及其协议编程方便等优点,可微型化、低成本的应用于无线光电传感器网络系统。     

一种新型多功能信号源系统的设计

为适应航天领域遥测外系统的快速发展,提出了一种新型多功能信号源系统的设计。系统以FPGA为逻辑控制单元,采用PCI总线接口实现了与上位机的通信,同时结合AD5628、AQY210及RS422接口芯片稳定地输出了多路模拟信号、开关信号及一路PCM信号。重点阐述了信号源系统硬件及软件设计中的关键技术。试验结果表明,该系统能够提供多种高精度、高可靠性的信号,且工作性能稳定,抗干扰能力强,数据传输速率达到40Mbps,PCM码率高达983.04kbps,满足了系统设计的要求。     

高精度星载点目标轨迹跟踪系统设计

一种高精度星载点目标轨迹跟踪系统,利用拟合点目标轨迹曲线的方法将点目标位置数据简化成多项式系数的数据包,由地面测控系统发送至星上遥感器指向控制单元。指向控制单元与时间管理单元解析数据包中时间参数与系数参数,控制指向镜机构进行运动,对点目标轨迹进行自主跟踪。此方法提高了跟踪系统的跟踪精度,减轻了目标跟踪时总线通信压力。经过试验验证,系统的跟踪精度远优于传统的目标跟踪方法,可进行推广使用。     

基于电力载波通信的空调控制系统网络节点的设计

为合理使用空调,节约能源,将电力载波(PLC)技术、红外遥控技术用于对空调设备的远程控制。文中给出了空调控制系统的整体结构,设计了基于现场测控的电力载波通信的网络节点,详细介绍了节点电路的软硬件实现。     

Impact of the mobile terminal scheme on millimeter-wave radio over fiber systems based on photonic heterodyning techniques

The use of communication networks relying on millimeter-wave (mm-wave) wireless links promises a great capacity enhancement as well as improved security. However, given the high-directivity of mm-wave links, coverage requirements are difficult to meet unless the network is assisted by an infrastructure. Given its low-cost, power-efficiency, and high capacity, radio over fiber has emerged as a strong candidate for the implementation of such infrastructure. Among the different generation techniques, photonic heterodyning has attracted considerable attention due to its capacity to generate radio frequency (RF) signals in the entire microwave/mm-wave range without requiring broadband electro-optical modulator. However, the RF signals generated using these techniques suffer from significant phase noise, a major impairment that degrades the system performance. In this paper we study two approaches to overcome this limitation: (1) the use of optical sideband injection locking (OSBIL) to generate tones with highly correlated phase noise and (2) heterodyning independent lasers in combination with a mobile terminal (MT) that is insensitive to the phase of the RF signal. A qualitative comparison between the two techniques in terms of MT sensitivity to the RF phase noise, the power sensitivity, and base station power efficiency leads to the conclusion that OSBIL is more suitable for networks with medium-range node separation, whereas heterodyning of independent laser with phase-insensitive MT is a cost-efficient solution for networks where nodes are closer to each other.