2010年第02期-《电子技术应用》杂志

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2010年第02期

刊出日期：2010-02-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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嵌入式技术

SoPC技术在图像采集和处理系统中的应用设计

作者：张建荣，林知秋

作者单位：江西应用技术职业学院，江西赣州 341000

摘要：对基于FPGA以及NIOS的图像采集与处理系统进行了深入研究，在完成硬件实验平台设计的基础上，完成了嵌入式操作系统的移植及应用程序的设计。以PDF417二维条码的识别为例，对识别过程及识别算法进行研究，并对所设计的系统进行测试，达到了较好的识别效果。

关键词：
SoPC

NIOS

图像采集

二维条码

Altera公司

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一种新型指纹识别系统的设计与实现

作者：傅磊，史延东，李飞，宁飞

作者单位：西北工业大学自动化学院，陕西西安 710129

摘要：针对目前对嵌入式指纹识别系统的广泛需求，提出了一种基于TMS320VC5501 DSP芯片和HV7131R COMS图像传感器的新型指纹识别系统。该系统采用独特的设计方法提高了存储器的可扩展性以及图像采集电路设计的灵活性，采用特别的图像处理算法显著提高了指纹图像识别的准确率和速度。实验结果表明，该识别系统图像采集速度快、识别精度高、适用性强，具有一定的参考价值。

关键词：
DSP

TMS320VC5501

图像采集

指纹识别算法

TI

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嵌入式高精度GPS异地时间测量系统的设计

作者：张杨敏1，郭勇2，谢兴红3

作者单位：成都理工大学信息工程学院，四川成都610059

摘要：通过GPS授时系统实现异地时间测量的方法。利用GPS可靠性、高精度、全球覆盖等特点，辅以ARM系统高性能低成本的优势，改进并实现了基于ARM的嵌入式GPS异地时间测量系统，使异地时间测量精度和性价比明显提高。对系统存在的影响精度部分进行了分析和测试并做出相应改进，为进一步提高精度提供了理论和工程依据。

关键词：
GPS

时间同步

PPS

高精度

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基于ARM9和MPC56x的燃料电池发动机双核主控制器的研制

作者：李建秋，林辛凡，华剑锋，徐梁飞

作者单位：清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京100084

摘要：燃料电池发动机控制系统具有输入输出通道多、控制变量多和控制算法复杂等特点。针对燃料电池分布式控制系统中的主控制器，提出了采用ARM系列单片机进行上层算法的计算、采用MPC56x系列单片机进行底层输入输出和外围驱动接口、采用CAN总线进行信息交互的双核控制器的设计思路。设计了ARM和MPC56x兼容的数字核心接口板，并对双核的燃料电池发动机主控制器进行了验证。

关键词：
ARM

双核控制器

燃料电池发动机

控制算法

ARM9

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基于FPGA的μC/OS-II任务管理硬件设计

作者：李岩，崔晓英，李贤尧，赵宏杰，程平，张礼勇

作者单位：哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院，黑龙江哈尔滨150080

摘要：针对实时操作系统的开销导致应用程序可执行性降低的问题，提出了基于FPGA的硬件实时操作系统设计方案，并实现了μC/OS-II任务管理模块的硬件化。通过设计基于片内寄存器的TCB及基于组合电路的任务调度器，充分发挥了多任务潜在的并行性。整个设计采用VHDL硬件描述语言，通过ISE 8.2软件进行时序仿真验证，并使用Xilinx公司的Virtex-II Pro FPGA板实现。

关键词：
FPGA

VHDL

μCOS-II实时操作系统

RTOS

Virtex-II

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一种基于SoPC技术的煤矿井下电缆故障定位片上系统

作者：江晋剑

作者单位：安庆师范学院计算机与信息学院，安徽安庆246311

摘要：提出以脉冲电源作用下的故障相与健全相的电流差为测量信号，运用小波变换对其作多尺度分解，并利用SoPC技术构建的煤矿井下电缆故障定位片上系统。系统具有具有体积小、成本低、灵敏度高、扩展容易、易于操作等优点，在不同程度上解决了目前煤矿井下电缆故障测定方法存在的问题。

关键词：
小波变换

片上系统

SOPC技术

电缆故障

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集成电路应用

嵌入式系统的显卡方案设计

作者：何汶静，黄子强

作者单位：川北医学院医学影像学系生物医学工程教研室，四川南充637000

摘要：介绍具有面向微处理器的通用接口显卡系统，可使低速微处理器轻松驱动高分辨率显示器，且占用微处理器的时间极少。该方案以DDR SDRAM为显存存储图像数据，以FPGA为核心，控制并读/写显存中的数据，并将显存中的数据同步到液晶屏的驱动时钟下，形成持续的数据流，同时输出控制信号控制液晶屏的驱动，嵌入式微处理器仅需要在改变图像时输出数据，而不需持续输出驱动信号和数据流，从而大大降低嵌入式处理器的驱动负担。

关键词：
FPGA

嵌入式系统

显卡

DDRSDRAM

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基于FPGA的语音识别前端算法研究实现

作者：刘文姝，季爱明，王子欧

作者单位：苏州大学，江苏苏州215021

摘要：通过分布式语音识别DSR的研究，提出了基于FPGA平台的前端处理系统结构。对其中两个除法器分别采用了LUT查找表和常数除法器的结构。用VerilogHDL语言进行建模仿真，并与Matlab的建模结果进行了对比。结果表明，与之前的方法相比，系统能够在较短的时钟周期内计算出LPCC系数，节省了大量的运算时间和一定的面积。

关键词：
FPGA

语音识别

DSRdistributedspeechrecognition

除法器

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基于FPGA的图像处理电路的设计与实现

作者：任文平，贾赞，申东娅，李同宇

作者单位：云南大学信息学院，云南昆明650091

摘要：以FPGA为平台，设计了灰阶变化、图像压缩、边缘检测等图像处理电路。与传统的设计方法相比较，本设计不仅具有FPGA电路特有的开发周期短、设计效率高、扩展性和升级性良好、设计灵活等特点，而且由于系统采用硬件电路实现，因此在图像处理的速度上具有明显的优势。

关键词：
FPGA

图像压缩

边缘检测

灰阶

VGA显示

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一种机载高分辨率图像实时压缩系统的设计

作者：田静安，毕笃彦，李权合

作者单位：空军工程大学工程学院，陕西西安710038

摘要：为解决机载高分辨率图像的实时压缩问题，提出了一个基于FPGA+PowerPC的高分辨率图像实时压缩系统的设计方案。本系统主控采用PowerPC 处理器，压缩芯片采用ADV202，用FPGA实现图像数据流程中各个环节控制，最终输出数据为高性能的静止图像压缩标准JPEG2000格式。

关键词：
FPGA

高分辨率图像

ADV202

PowerPC

JPEG2000

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一种用于Buck DC-DC转换器的自适应斜坡补偿电路

作者：李帅１，张志勇１，赵武１，程卫东２

作者单位：1.西北大学信息科学与技术学院，陕西西安710127；2.西安微电子技术研究所，陕西西安710054

摘要：从斜坡补偿的基本原理出发，设计了一种用于Buck型DC-DC转化器的自适应斜坡补偿电路。该电路可以跟随占空比的变化，相应提供适当的补偿量，从而避免了因过补偿而引起的系统瞬态响应慢和带载能力低等问题。该电路基于标准0.6 μm CMOS工艺设计，经Cadence Spectre验证达到设计目标。

关键词：
斜坡补偿

Buck型DC-DC转换器

自适应

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基于阈值电压差原理的CMOS电压基准源

作者：叶侃，刘诗斌

作者单位：西北工业大学电子信息学院，陕西西安710129

摘要：设计了一种新型的纯MOS结构电压基准源，提出了一个基于简单偏置电路的电流相加电路，利用该电路中具有与电源电压无关且与环境温度成反比特性的和式电流，改善了PMOS和NMOS阈值电压差电路输出电压的温度性能，提高了电压基准源的精度。

关键词：
阈值电压

纯MOS结构

和式电流

温度系数

查看(3416)

电源技术与应用

一种新型零电流三电平Buck变换器的研究

作者：侯世英，林茂，刘早晨，嵇丽明

作者单位：重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400030

摘要：提出了一种基于零电流三电平开关单元的新型零电流三电平Buck变换器。与传统Buck硬开关变换器相比，新型零电流三电平变换器主开关的电流应力和导通损耗都没有增加，有源开关的电压应力因三电平技术的应用而减半。仿真结果验证了新型零电压零电流的可行性。

关键词：
Buck变换器

直-直变换器

三电平

零电流

软开关

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电动汽车用新型三电平双向DC/DC变换器的研究

作者：王瑞妙，王明渝，陈杨裕

作者单位：重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400044

摘要：提出了一种新型的适用于电动汽车的三电平双向DC/DC变换器，该变换器不仅可以稳定输出电压，同时通过电压控制可以使输出电压跟随给定值在较大范围内连续变化，应用场合比较广泛。详细分析了三电平双向DC/DC变换器的工作原理，介绍了其基本控制策略。仿真验证了此拓扑的正确性和有效性。

关键词：
DCDC

三电平

双向

Matlab

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基于DSP+CPLD的双级矩阵变换器双空间矢量调制策略实现

作者：宋卫章，钟彦儒，李洁，魏西平

作者单位：西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安710048

摘要：针对传统AC-DC/AC-DC-AC电源变换器因采用含储能电容的不控整流对电网谐波的污染大且不便于集成的问题，研究了一种双级矩阵变换器。推导了其双空间矢量调制策略，给出了一种零电流换流实现方法。实验结果表明，该变换器具有优良输出性能。

关键词：
双级矩阵变换器

双空间矢量调制策略

传统电源变换器

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基于单片机的动力电池管理系统的硬件设计

作者：李练兵，梁浩，刘炳山

作者单位：河北工业大学电气自动化学院，天津300130

摘要：以Freescale公司的M68HC08GZ16 8位单片机为控制核心，针对锰酸锂动力电池组构成的电池管理系统中的CPU模块、检测模块及均衡模块，从硬件的角度进行分析。该系统可以实现充放电过程中过充和过放电的保护，能够解决充电过程中电量均衡问题。可对电压、电流、温度信号进行检测，利用SOC估算法估算电池的剩余电量。该系统基本可以实现预期功能，满足了应用需求。

关键词：
微处理器微控制器

动力电池组

单片机

电池管理系统

M68HC08GZ16

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HB-LED驱动用恒流Buck变流器控制方法研究

作者：裴倩，王正仕，陈辉明，吴新科

作者单位：浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027

摘要：提出了一种适用于浮地输出Buck型HB-LED驱动器的恒流控制方法，详细分析了这种新型控制方法恒流Buck变流器的工作原理，通过控制电感峰值电流和电感电流纹波量恒定来达到输出电流平均值恒定的目的。以UC3843控制的75 W Buck恒流变流器为例进行了实验研究，该变流器能够获得宽输出电压范围内约±3%的恒流精度，满足HB-LED驱动的性能要求。

关键词：
浮地输出

Buck

恒流输出

纹波电流控制

查看(3218)

测控技术与仪器仪表

基于蓝牙技术的智能车实时监测系统的研究

作者：陆振林，张明慧，李亮，李晶皎

作者单位：东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳 110004

摘要：研究开发了以Freescale公司MC9S12DG128单片机为核心控制单元的智能车无线监测系统。系统主要由传感器模块、数据采集与处理模块、UART通讯模块、蓝牙通讯模块、上位机模块组成。详细介绍了以上4个模块的设计开发。经过测试表明，此系统工作稳定，对于摄像头图像的显示，速度曲线的绘制，PID参数修正等功能完全满足智能车调试的需求。

关键词：
MC9S12DG128

实时监控

蓝牙

UART

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基于柔性测试技术的位置传感器标定与检测系统

作者：秦莉娜, 王朝志, 邓兆敏

作者单位：北京中科泛华测控技术有限公司，北京100083

摘要：介绍了一种基于柔性测试技术的磁感应式位置传感器标定与检测系统平台。系统以LabVIEW和TestStand为开发平台，采用高性能的硬件设备，在温度控制、电气控制、运动控制等方面均达到了高精度的测试要求，可满足多种位置传感器的标定和检测要求，具备良好的测试性能和较高的可扩展性。

关键词：
自动测试系统

位置传感器

检测系统

LabView

TestStand4.0

查看(5230)

基于CAN总线和MiniGUI的虚拟仪表设计

作者：尹玉梅1，刘建新2，田东亮1，李金超3，匡平章4

作者单位：1. 沙市大学湖北荆州 434000； 2. 西华大学四川成都 610039；3. 重庆大学重庆 400030； 4. 泰和县苑前中心小学江西泰和 343700

摘要：基于ARM+Linux的架构，通过CAN总线获得数据，再利用嵌入式系统平台的构建思想，实现了在嵌入式Linux操作系统下，基于ARM和 MiniGUI环境的车载信息的图形化显示。介绍了虚拟仪表系统的体系结构、数据采集节点的构成及Linux环境下CAN总线驱动程序的实现。

关键词：
虚拟仪表

CAN

ARM

Linux

MiniGUI

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基于麦克风阵列的声源定位研究

作者：邓艳容，景新幸，任华娟

作者单位：桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林 541004

摘要：以基于声达时间差（TDOA）的定位技术为基础，在噪声和混响同时存在的环境下，对基于麦克风阵列的声源定位方法进行了系统研究。在传统LMS自适应算法的基础上，提出了一种基于语音激励信息的LMS自适应时延估计新方法，再结合平面四元几何法定位。经过模拟房间环境的实验验证，该方法抗噪声、抗混响能力强，是一种定位精度高，运算量小的声源定位方法，可用于实时定位。

关键词：
声达时间差

自适应

时延估计

声源定位

查看(4402)

基于逆系统的赖氨酸发酵多变量解耦内模控制

作者：孙晓天1，靳其兵1，张瑶2，徐海涛1

作者单位：1. 北京化工大学信息科学与技术学院，北京 100029；2. 江苏大学电气信息工程学院, 江苏镇江212013

摘要：针对赖氨酸发酵过程的时变、非线性和高耦合性，提出基于逆系统的赖氨酸发酵多变量解耦内模控制方法。根据动态递归模糊神经网络（DRFNN）的非线性辨识原理离线建立发酵过程的逆模型，将得到的逆模型串联在发酵系统之前，实现了发酵过程输入输出解耦线性化，从而得到伪线性系统；对复合后的伪线性系统采用内模控制。仿真结果表明，该方法能够适应赖氨酸发酵过程模型的不确定性和参数的时变性，具有较强的鲁棒性，且结构简单，易于实现。

关键词：
动态递归模糊神经网络DRFNN

逆系统

赖氨酸

解耦

内模控制

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基于S12X的直流无刷电机反电势控制方法

作者：熊慧，李玉锟，尤一鸣

作者单位：天津工业大学电气工程与自动化学院，天津 300160

摘要：介绍了反电势控制理论，并论述应用S12X单片机在反电势理论基础上控制直流无刷电机的方法，并对在此控制方式下的直流无刷电机起动问题进行讨论。经试验证明，在此种控制方式下直流无刷电机能够稳定运行并能正常起动。

关键词：
直流无刷电机

双核单片机

MC9S12XDG128

反电势

查看(3044)

通信与网络

支持区分服务的无线传感器网络802.11 MAC协议

作者：靳勇1，乐德广1，吴志刚2，白光伟3

作者单位：1. 常熟理工学院计算机科学与工程学院, 江苏常熟 215500;2. 南京理工大学紫金学院, 江苏南京 210094;3. 南京工业大学计算机科学与技术系, 江苏南京 210009

摘要：针对无线传感器网络不能提供数据流优先级区分的问题，提出了一种基于IEEE 802.11 MAC协议的改进机制。该机制通过引入新的控制分组，使目的节点可以拒绝接收来自低优先级节点的数据，从而确保了高优先级数据业务的服务质量。数学分析表明，该机制能够使高优先级数据流占用更多的带宽，并且降低了高优先级数据流的分组丢弃概率。能耗分析表明，高优先级数据业务能耗低于低优先级数据业务，随着节点密度的增加，该机制节能效果逐渐明显，适合于节点密度高的无线传感器网络。

关键词：
无线传感器网络

多媒体服务质量

区分服务

MAC协议

能量高效

查看(3802)

多径信道下MPSK信号调制识别算法的研究

作者：徐晓瑶1，刘娟 2，杨东1

作者单位：1. 中国电子科技集团第36研究所，浙江嘉兴314033；2. 重庆大学通信工程学院，重庆400030

摘要：针对室内以及山区多径环境下MPSK信号的调制识别，提出一种基于高阶累积量的识别算法。该算法利用高阶累积量良好的抗噪性能，实现了多径信道下的有效识别。理论分析及仿真结果表明，采用本文所提出的识别算法，在中等信噪比条件的，对多径信道的MPSK信号的整体识别率在90%以上，能满足实际应用的需要。

关键词：
调制识别

多径信道

高阶累积量

MPSK信号

查看(3766)

基于无线传感器网络的入侵检测系统设计

作者：曹奕涛，杨波

作者单位：北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京 100191

摘要：设计了具有磁场传感器的传感器网络硬件节点，从元器件选择到硬件电路设计均体现了无线传感器网络低功耗的特点，同时对磁场传感器的输出信号进行详细测试和深入分析。该节点可以对进入其监测区域的具有铁磁特性物质，如车辆、坦克和装甲车等目标实现有效检测并报警。针对传感器节点处理器和能量资源有限的特点，设计了简单有效的入侵检测算法，并在实验平台上验证了节点和算法设计的可行性和有效性。

关键词：
无线传感器网络

ZigBee

磁场传感器

入侵检测

查看(6274)

改进的乘积合并接收机部分频带抗干扰性能分析

作者：孙张文, 陈亚丁, 程郁凡

作者单位：电子科技大学通信抗干扰技术国家重点实验室, 四川成都 610054

摘要：乘积合并接收机以其简单有效的特性在快速跳频通信系统中得到了广泛关注。对于实际应用中普遍遇到的非最坏部分频带干扰环境，传统乘积合并算法有其自身的不足。针对这种情况，提出了一种改进的乘积合并方法,它保留了传统乘积合并算法的主要特征，通过增加对各跳频信号能量差异的检测信息，改善了传统乘积合并接收机在部分频带干扰下的传输性能，仿真验证了这种改进合并方法的有效性。

关键词：
抗干扰

频带干扰

乘积合并

查看(1834)

循环平稳特性检测频域设计及信噪比估计研究

作者：刘帅, 谭学治, 张南

作者单位：哈尔滨工业大学通信技术研究所, 黑龙江哈尔滨150080

摘要：针对现有的循环平稳特征检测时域设计法计算周期较长、系统比较复杂且实时性不高等不足，根据离散傅里叶变换的特性提出了一种循环平稳特征检测频域设计方法。此方法检测性能和时域设计方法相当，但却有效地降低了计算量，提高了系统的实时性，还能够节省存储单元。同时分别在能量检测和循环平稳特性检测中利用多次独立检测所得的方差与信噪比之间的近似线性关系，通过最小二乘法对所得数据进行分析,对未知信噪比进行了有效的估计，从而可以根据信噪比选择合适的信号检测方法。

关键词：
无线网络

循环平稳特征检测

频谱感知

频域设计法

信噪比估计

查看(8116)

工业通信用网关设计及其关键技术研究

作者：夏继强，梁超众，邢春香

作者单位：北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191

摘要：提出了工业通信用网关系统的一般设计方法，并以PROFIBUS-DP智能网关设计为例对网关设计的关键技术——数据映射关系、实时性、可靠性及故障处理进行了研究。对其他类型的工业网关的设计具有指导意义。

关键词：
无线网络

现场总线

网关

数据映射

PROFIBUS-DP

查看(5844)

计算机技术与应用

一种应用于实时图像系统的USB2.0通信设计

作者：杨斌1,2, 刘布民1, 吴斌2, 程鹏2

作者单位：1. 电子科技大学微电子与固体电子学院, 四川成都 610054；2. 中国科学院微电子研究所, 北京 100029

摘要：针对小型化实时图像系统对移动性和高数据传输速率的迫切需求，提出了一种由USB2.0芯片、FPGA和图像传感器组成的便携式实时图像采集和传输系统。经实测，该系统能在207 Mb/s峰值传输速率下，实时采集并传输84 S/s、640×480 分辨率的实时图像数据。

关键词：
FPGA

实时图像系统

USB2.0

查看(3262)

基于ARM9的USB与多通道CAN转换器的设计

作者：杨晔，曲波

作者单位：苏州大学电子信息学院，江苏苏州 215021

摘要：介绍了基于嵌入式系统的USB与多通道CAN转换器的设计。将USB总线与CAN总线的特点相结合，使上位机能够通过USB接口同时监视多个CAN通道（最多8个），完成USB总线与CAN总线的数据双向传输。

关键词：
嵌入式系统

USB总线

CAN总线

CPLD

查看(7620)

适于底层协议栈开发的数据采集与仿真系统

作者：黄建尧, 刘开华, 李琨

作者单位：天津大学电子信息工程学院, 天津 300072

摘要：针对数字通信系统中底层协议栈开发过程中处理数据量大，出现问题不易再现、难于追踪的问题，设计了一种专门用于底层协议栈开发的高速数据采集、仿真系统。系统采用USB总线作为高速数据通路，使用FPGA进行格式转换及数据缓冲。论述了仿真系统的工作原理和系统框架，分析了数据转换、解析的流程，给出了系统仿真的一般模式。

关键词：
FPGA

数据采集

仿真

USB总线

CY68013A

查看(6238)

一种快速热处理温度控制器的设计

作者：赵晓庆1，何广平2，袁俊杰2，刘敬猛1

作者单位：1. 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京 100191；2. 北方工业大学机器人与MEMS实验室，北京 100041

摘要：针对现阶段灯管式的快速热处理设备自动化程度不高和温度控制精度不理想等问题，介绍了一种基于DSP和MCU的控制器设计。DSP内置模糊PID控制算法，负责完成温度信号采集与控制输出部分；MCU负责实现人机交互和大量数据存取功能。仿真结果表明，控制算法具有较高的控制精度。

关键词：
DSP

MCU

快速热处理

温度控制

查看(5284)

基于MapXtreme的人防电子地图系统设计与实现

作者：刘雪芹，邓晓衡，陈志刚

作者单位：中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙410083

摘要：根据国家和地方人防法规的要求，设计并实现了人防电子地图系统。系统采用基于C/S与B/S混合的体系结构，通过MapInfo地图编辑和基于MapXtreme2004中间件的编程，解决了最短路径查询、人防预案评估、空间分析与鹰眼图等关健问题。采用表单验证和Session认证机制相结合、基于角色的访问控制等安全机制保证了系统的可靠性。系统运行稳定可靠，完全满足人防管理与应急指挥的要求。

关键词：
人防工程

应急指挥

最短路径

鹰眼

MapXtreme

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基于MPC5534的压电式共轨ECU硬件设计

作者：张兴春，张幽彤，黄国钧, 丁晓亮

作者单位：北京理工大学汽车电子技术创新中心，北京 100081

摘要：介绍了采用高性能32位处理器MPC5534设计的基于压电喷油器的电子控制单元（ECU）。设计中主要采用了基于电子产品可靠性设计的如电磁兼容设计、热设计、降额设计等思想，以解决压电喷油器驱动电路中的高电压、大电流带来的电磁辐射和热负荷以及关键元器件的寿命等问题。实验表明，该系统能够满足压电式喷油器多次喷射的要求。