PROFINET IO-PROFIBUS PA网关设计与实现方法

为研究了现场总线在工业以太网中的集成方法,提出一种从PROFINET-IO到PROFIBUS PA的网关设计方案,采用西门子EB200 IO从站卡并外接PROFIBUS PA通信驱动电路作为该网关的硬件实现方案。设计软件实现数据模型的映射和网络功能服务的映射。通过对网关进行功能和性能测试验证了其可行性,并良好的兼容于基于GSD的工程系统。     

基于RTX的某光电装备图像处理实时性研究

针对现有光电跟踪设备一体化水平低、实时性的不足的现状,提出基于RTX技术的光电跟踪设备图像处理系统的并行处理方法。对原有图像处理系统的任务进行重新划分,利用共享内存来实现图像处理模块与图像存储模块间的数据交换。最后搭建系统的试验平台,对改善前后图像处理的实时性进行了比较,给出系统仿真结果。实验结果表明：利用RTX实时扩展技术大幅度提高了系统图像处理的实时性和有效性,RTX在图像处理速度上比Windows系统快300%左右,图像处理时间的上下浮动由几十个微秒下降到几个微秒。基本能够满足该光电跟踪设备对实时处理快、精度高、稳定性好等要求。     

仪表监控识别系统中实时性和准确性的研究

针对仪表监控识别系统中仪表抖动、仪表外观特征不明显的情况,提出了一种快速而准确的识别方法:加入移动侦测,用于检查仪表抖动,确定是否需要在下次识别中进行字符重定位;使用marker检测法对仪表的感兴趣区域(Region of Interest,ROI)进行定位。通过与传统识别方法(没有移动侦测、使用仪表原始特征定位ROI)进行对比,新方法对仪表字符的识别速度和识别准确度有显著的提高。     

CCD测量系统实现及其实时性讨论

针对一个具体的CCD测量系统,就其软硬件的构成及其之间的关系进行了详细的阐述和讨论.对系统至关重要的实时性问题,以WindowsNT操作系统为基础,深入分析了造成系统实时性下降的原因,并提出了一些已被验证有效的改善措施.     

一种用于测控系统的Ethernet实时协议

近年来，测控领域希望将Ethernet用作象现场总线，即通过Ethernet直接将现场智能设备(仪表、控制器、变送器和执行器)相连，以便工厂各级网络系统可以很容易地集成和互联，实现工业现场智能设备之间和工业现场智能设备与上层计算机之间的通信。但目前还存在一些障碍：由于多用户同时访问同一站点，帧之间可能存在冲突导致不确定性；缺乏一种标准的、设置较好的实时协议。     

基于web网络优化协议的水质污染程度在线监测系统设计

针对传统人工水质污染程度检测工作效率低、实时监测能力不强的问题,设计并实现了基于web网络优化协议的实时在线水质污染程度自动监测系统,系统利用无线传感器网络节点对区域水源水质进行监测,通过无线分组通信技术与宽带网络对数据进行远程传送,工作人员可实现web实时在线的水质信息查询、管理控制、数据收集、报警提示等操作,基于web的水质监测系统,提升了系统的可扩展性、易用性以及实时性等;系统硬件包括传感器模块、无线通信模块、单片机外围电路、以太网接口模块等;系统软件设计了web网络优化协议、系统监测平台、远程参数设置、驱动程序等内容;应用该系统对西安市护城河的水质进行污染程度监测,部署20个传感器监测节点,1个监测子站节点,1个远程web监测主站,分别监测河水中pH值、总磷浓度TP、化学耗氧量(COD)、氨氮浓度,连续采样两天时间,通过仿真实验表明,该系统实现了100%的通信成功率,网络之间访问速度是传统网络协议的5~8倍,无线传感器网络与远程监测工作稳定可靠,通信速率满足实时监测要求,适用于对城市水源水质污染程度的实时在线监测。     

一种新颖的光突发交换网络中高效传输实时业务的协议

提出一种光突发交换网络中高效传输低速实时业务的虚时分复用协议(VTDM_RT).该协议的特点是信道不划分固定时隙,实时业务请求寻找空闲位置周期性占用信道,核心结点无须缓存,按照约定周期性转发实时业务数据.理论近似分析和仿真表明,该协议可以有效降低实时业务呼损率和数据丢弃率;实时业务速率越低,呼损率越低,波长利用率越高.     

一种链式无线路由协议的液压支架压力监测系统设计

本文研究并设计了一种基于无线传感器网络的液压支架压力信息采集节点,并以此为基础搭建了监测系统平台。首先对无线网络拓扑结构分析,以提高网络整体生命周期为目的,设计了一种链式结构的简单无线路由协议。在此基础上,以CC2530为主处理器完成压力采集节点软、硬件设计。最后,给出了系统采集到的液压支架工作阻力数据。测试结果表明,系统能够实现液压支架压力实时监测功能,满足应用需求。     

基于AD8232的心电实时监测及分析系统设计

为了方便对患者心电信号进行实时监测,实现对心脏疾病的及时预防及诊断,利用一款基于ATmega328p微控制器的Arduino开发板、一块心电监测前端模块AD8232及上位机软件LabVIEW开发出一套心电实时监测系统,并利用LabVIEW设计出多种软件滤波方法来抑制心电信号中的噪声。由于心电信号的时频特性能提供反映患者心脏活动动态行为的信息,该系统还包括基于LabVIEW设计出的多种用于心电信号实时分析的程序,使被试心电信号所包含的生理特性能够及时地被分析出来。利用所开发的心电实时监测分析系统对被试的心电信号进行采集和分析,发现系统能够非常灵敏、准确地检测心电信号,并对信号噪声有着很好的抑制能力。此外系统能够对信号进行各式的实时分析,且分析结果可靠,能够运用于临床诊断。利用该系统对心电信号进行实时采集和分析,其测量结果准确、去噪效果良好、分析结果可靠,为今后心电实时监测分析系统的设计提供了借鉴。     

Z箍缩内爆等离子体双层丝阵负载设计的物理分析

实验证实双层金属丝阵负载Z箍缩内爆等离子体产生的X光辐射源,与单层丝阵负载相比可以提高40%的功率。为了优化Z装置上双层丝阵负载实验方案的设计,从内爆动力学过程和Rayle igh-Taylor(RT)不稳定性发展过程进行了理论分析。分析表明:双层丝阵负载实验不会提高X光辐射的总能量,但可以明显地提高辐射功率;双层丝阵的外半径应与单层丝阵负载优化方案的半径相一致;双层丝阵内、外层质量的选取应以优化的单层丝阵内爆到心时间为标准;内层丝阵置于外层丝阵半径的正中位置上,更有利于抑制RT不稳定性。     

基于相位一致性的实时压缩跟踪方法

针对基于压缩感知的目标跟踪算法在跟踪过程中,光照剧烈变化引起跟踪不稳定或跟踪失败的问题,本文提出了一种基于相位一致性的改进跟踪方法.该方法利用相位一致性图像特征对光照变化不敏感的特点,首先对样本搜索区域内的图像进行相位一致性变换,然后再提取变换后相位一致性图像的特征,将其用于分类器中来确定目标位置.实验结果表明,该方法在目标受到光照剧烈变化影响的情况下具有很强的适应性,在目标大小为50pixel×55pixel时平均处理帧频可达22fps.与已有基于压缩感知跟踪算法相比,该算法在光照变化剧烈的情况下仍具有很好的鲁棒性,而且在目标尺度和纹理发生一定变化的情况下跟踪稳定.     

基于改进Mean Shift算法的实时视频目标跟踪

设计了一套嵌入式平台上实现的视频目标跟踪系统.该系统采用CMOS图像传感器获取视频信号,利用Z228多媒体芯片自带的ARM9处理器完成视频信号的控制,并通过MPEG-4硬件编码器实现视频信号的压缩.用Mean Shift算法跟踪运动目标,针对其收敛的局限性设置多个搜索点来提高其跟踪效果.通过减少采样点和标记已计算点来提高代码运行速度,增强了跟踪的实时性.实验结果表明,本系统能以27 fps速率连续稳定地实现视频目标的跟踪.     

基于实时样本采集的个性化手写汉字输入系统设计

手写汉字识别是手写汉字输入的基础。目前智能设备中的手写汉字输入法无法根据用户的汉字书写习惯,动态调整识别模型以提升手写汉字的正确识别率。通过对最新深度学习算法及训练模型的研究,提出了一种基于用户手写汉字样本实时采集的个性化手写汉字输入系统的设计方法。该方法将采集用户的手写汉字作为增量样本,通过对服务器端训练生成的手写汉字识别模型的再次训练,使识别模型能够更好地适应该用户的书写习惯,提升手写汉字输入系统的识别率。最后,在该理论方法的基础上,结合新设计的深度残差网络,进行了手写汉字识别的对比实验。实验结果显示,通过引入实时采集样本的再次训练,手写汉字识别模型的识别率有较大幅度的提升,能够更有效的满足用户在智能设备端对手写汉字输入系统的使用需求。     

基于改进Mean Shift算法的实时视频目标跟踪

设计了一套嵌入式平台上实现的视频目标跟踪系统.该系统采用CMOS图像传感器获取视频信号,利用Z228多媒体芯片自带的ARM9处理器完成视频信号的控制,并通过MPEG-4硬件编码器实现视频信号的压缩.用Mean Shift算法跟踪运动目标,针对其收敛的局限性设置多个搜索点来提高其跟踪效果.通过减少采样点和标记已计算点来提高代码运行速度,增强了跟踪的实时性.实验结果表明,本系统能以27 fps速率连续稳定地实现视频目标的跟踪.     

基于相位共轭的动态体全息衍射特性的实时非破坏性测量

基于相位共轭技术,提出了一种动态体全息衍射特性的实时测量方法.在光学系统设计中,通过调整使得物光和参考光较强,而与参考光共轭的再现光非常弱（约为参考光的1/1 000）,借助非常微弱的共轭再现光实现了动态体全息的非破坏性实时测量.三束光的强度和偏振态可通过1/4波片、偏振片和衰减片进行调节和组合,可记录光强调制型或偏振态调制型体全息.本方法适合于光致折射率变化和光致变色材料体全息的测量.     

基于FPGA的实时Pythagorean Hodograph曲线运动控制器的设计

提出了一种采用SOPC技术在单个FPGA芯片上构建的新型实时PH曲线运动控制器的架构;该运动控制器在QuartusⅡ9.0中设计,由一个NiosⅡ软核处理器和多个功能模块构成;它通过采用二次插补方式以减少PH曲线插补的计算量;NiosⅡ处理器执行主控程序和PH曲线粗插补算法,FPGA硬件逻辑执行精插补算法并输出两组用于控制执行机构(XY工作台)的控制脉冲;实验数据表明,该运动控制器完成恒进给速度的单次PH曲线插补的平均耗时均小于2ms,终点坐标的定位误差均低于0.0079mm。     

Real-time optical imaging and tracking of micron-sized particles

We report real-time imaging and dynamics monitoring of micrometer predefined and random sized particles by time-space-wavelength mapping technology using a single-detector. Experimentally, we demonstrate real-time line imaging of a 5 μm polystyrene microsphere, glass powder particles and patterns such as fingerprints with up to 5 μm resolution at 1 line/50 ns capture rate. By using the same setup, real-time displacement tracking of micrometer-size glass particles with 50 ns temporal resolution and up to 5 μm spatial resolution is achieved. We also show that existing correlation spectroscopy algorithms can be adopted to extract dynamic information in a complex environment.     

Real-time spectroscopy of Frenkel exciton system

We performed selective excitations of the first- and second-excited Frenkel exciton states (Q- and B-excitons) with use of sub-40-fs and sub-5-fs visible laser pulses. The transient absorption signals exhibit oscillatory features associated with molecular vibrations. From an analysis of the spectral profiles of the phase and amplitude of the oscillation, the experimental result is well explained by the modulated transition dipole moment, which is caused by the dynamic intensity borrowing from the intense B-transition to the weak Q-transition.     

容错实时任务调度的DSPN建模与分析

复杂系统的形式化描述对新系统的设计以及现有系统的改进与评价都具有十分重要的作用。针对处理机系统容错实时混合任务调度,提出采用确定与随机Petri网(Deterministic and Stochastic Petri Net, DSPN)进行建模与性能分析。首先,根据任务执行的优先级、周期性、容错性和实时性,将任务分为四类;然后,采用DSPN对任务调度执行过程,不同优先级任务抢占式调度,处理机故障及故障恢复过程进行建模,由此构成处理机系统容错实时任务调度过程的DSPN模型;最后,仿真实验结果表明,在负载相同情况下,处理机利用率基本相同,且具有容错的实时任务调度算法可以有效地降低任务错失率。容错实时任务调度DSPN模型可以为复杂任务调度系统的Petri网建模与分析奠定了基础,并为实际工程应用提供了理论指导。     

测控数据实时监测软件设计方法研究

测控数据实时监测软件是测控系统中的关键分系统之一,承担着大量测控信息的实时监视任务,由于其监测的数据具有信息量大、发送频率高、种类多样等特点,如何提升软件的性能和效率,成为了测控软件领域的一项重要课题。为实现该软件信息监测功能实时、全面、可靠,从软硬件平台、软件架构和算法设计等方面开展研究。采用多线程设计实现大量并行数据的接收,利用面向对象程序设计方法使数据处理层和展现层分离,对有曲线显示需求的数据存储方法进行了算法优化,从而实现软件的全面效能提升设计。设计的软件经实际环境测试,设计方法能够有效提升软件的效能,保证了测控数据监测功能的实时性和可靠性,增强了测控数据实时监测软件的数据承载能力。同时该方法设计的软件具有较好的可扩展性和可维护性。