2010年第06期-《电子技术应用》杂志

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2010年第06期

刊出日期：2010-06-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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Altera 中国大学生电子设计文章竞赛 2010

基于FPGA的方向滤波指纹图像增强算法实现

作者：罗军，肖芳，毛雪莹，黄启俊，常胜

作者单位：武汉大学物理科学与技术学院电子科学与技术系，湖北武汉430072

摘要：设计了一种基于FPGA纯硬件方式实现方向滤波的指纹图像增强算法。采用寄存器传输级（RTL）硬件描述语言（Verilog HDL），利用时分复用和流水线处理等技术完成了方向滤波指纹图像增强算法在FPGA上的实现。系统通过了Modelsim的仿真验证，并在Terasic公司的DE2平台上完成了硬件测试。

关键词：
指纹识别

图像增强

方向滤波

FPGA

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基于FPGA的新型高性能永磁同步电机驱动系统设计

作者：李伟亮，李宪全，杨春玲

作者单位：哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨150001

摘要：提出了一种基于FPGA的单芯片驱动控制方案。它采用硬件模块化的现代EDA设计方法，使用VHDL硬件描述语言，实现了永磁同步电机矢量控制系统的设计。

关键词：
FPGA

永磁同步电机

矢量控制

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嵌入式技术

基于GPS的远程心电监护定位系统的设计

作者：刘彩霞1，刘波粒2，王嫣3，屈建萍4

作者单位：1.河北师范大学物理科学与信息工程学院，河北石家庄050016；2．河北师范大学职业技术学院，河北石家庄050031；3．河北化工医药职业技术学院，河北石家庄050026；4.河北建筑工程学院，河北张家口075000

摘要：设计了一种基于GPS的远程心电监护定位系统。提出了一种基于GPS的远程心电监护定位系统的设计,介绍其硬件结构的总体框架, 重点介绍了心电监护定位系统终端的硬件电路设计和软件设计思想。该系统充分利用CDMA网络的技术和资源优势实现对病人随时随地的监护。

关键词：
GPS

心电监护

CDMA

远程

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基于WSN的工作面液压支架监测系统的研究

作者：李峥，陈得宝

作者单位：淮北煤炭师范学院物理与电子信息学院，安徽淮北235000

摘要：针对目前工作面液压支架监测系统的现状，设计了一种基于CAN总线和无线传感器网络（WSN）的液压监测系统。该系统以ATmega128L单片机和CC2420芯片为核心设计传感器节点，结合CAN控制器MCP2515设计Sink节点，给出了系统的硬件设计和软件流程。

关键词：
微处理器微控制器

液压支架

现场总线

无线传感器网络

ATmega128单片机

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一种新型嵌入式轮参测量仪设计

作者：苏磊，张登福

作者单位：空军工程大学工程学院航空电子工程系，陕西西安710038

摘要：针对传统测量仪体积大、成本高、精度难以保证等缺点，基于ARM芯片LPC2214设计了一款手持式的轮参测量仪，具有体积小、精度高、功耗低、容量大等优点。设计中结合实际情况和要求，采用灵活有效的设计方法，在充分利用现有资源的基础上，设计了符合要求的实际电路和相关程序，具有很高的经济价值和参考价值。

关键词：
测试测量仪器

嵌入式系统

轮参测量

液晶显示

LPC2214

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Prewitt图像边缘检测及边缘细化的FPGA实现

作者：谢昭莉，白颖杰

作者单位：重庆大学自动化学院，重庆400030

摘要：针对实时图像处理的要求，使用FPGA对图像数据流进行在线Prewitt边缘检测。针对传统算法需要人工给定阈值和产生的边缘较宽的不足，用基于FPGA的自适应阈值算法和非极大值抑制方法对边缘检测的结果进行细化处理，提高了边缘检测的精度。

关键词：
FPGA

prewitt边缘检测

模板卷积

非极大值抑制

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基于扫频RCS测量的便携式吸波涂料测量仪

作者：王亮，薛明华，洪韬

作者单位：北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191

摘要：介绍了一种测试吸波涂料反射率的便携式测量设备，该设备基于扫频RCS测量原理实现。与传统方法相比，本设备具备简单、测试灵活的优点；与其他的便携式设备相比，本设备精度更高、性能更稳定。

关键词：
测试测量仪器

雷达吸波涂料

反射率

扫频RCS测量

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基于FPGA的实时QRS波检测系统设计

作者：王静，张大慧，张宏

作者单位：浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物医学工程系，浙江杭州310027

摘要：根据在线心电信号自动分析系统的实时性要求，提出了一种基于现场可编程门阵列的QRS波检测解决方案和硬件结构。该方案采用离散小波变换（DWT）算法结合阈值检测算法进行特征点提取，克服了传统算法受噪声、基漂、杂波等影响的缺点，逻辑简单，适合硬件实现。

关键词：
离散小波变换

现场可编程门阵列

QRS波检测

DSPbuilder

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集成电路应用

两通道时间交织ΣΔ调制器研究及仿真

作者：郭召波，凌朝东，李国刚

作者单位：华侨大学信息科学与工程学院，福建泉州362021

摘要：设计了一个二阶双通道时间交织ΣΔ调制器的系统结构并用SIMULINK对其进行系统仿真。阐明了此结构的设计理论依据及方法，同时从带宽和SNDR等方面与传统ΣΔ调制器进行了比较。

关键词：
IC设计软件

时间交织

SNDR

Simulink

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1.9 GHz低电压低功耗CMOS射频低噪声放大器的设计

作者：周建明，陈向东，兰萍，谢睿，徐洪波

作者单位：西南交通大学信息科学与技术学院电路与系统研究所，四川成都610031

摘要：针对1.9 GHz PHS和DECT无线接入系统的应用，提出了一种可工作于0.9 V低电压的CMOS射频低噪声放大器，并对其电路结构、噪声及线性度等主要性能进行分析。该电路基于传统的折叠结构低噪声放大器，利用晶体管线性补偿技术，实现了低压低功耗下的高线性度。采用TSMC 0.18 um CMOS工艺模型设计与验证。

关键词：
低噪声放大器

低功耗

低电压

噪声系数

线性度

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DVB-S射频调制的FPGA实现

作者：韩庆喜，刘志军，张淑慧，王小群

作者单位：山东大学信息科学与工程学院，山东济南250100

摘要：一种采用AD9789与FPGA相结合，在FPGA上实现全数字QPSK射频调制的方案。介绍了AD9789的接口设计及配置流程，并给出了设计实例。

关键词：
FPGA

可变符号率

AD9789

射频调制

ODDR

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基于TMS320C5402的语音信号压缩存储系统设计

作者：杨明远，何颖

作者单位：湖南商务职业技术学院，湖南长沙410205

摘要：根据TMS320C5402的特点，提出了采用G.711语音编解码算法设计的语音压缩系统，给出了系统的硬件结构和软件流程及A/D、D/A模块与TMS320C5402接口电路的设计方法。该系统具有很高的实时性和实用性。

关键词：
DSP

语音压缩

TMS320C5402

TLC320AD50C

主从模式

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一种新颖的Π型双极性D/A转换器的设计

作者：焦俊生

作者单位：铜陵学院电气工程系，安徽铜陵244000

摘要：在分析通用双极性输出D/A转换器的基础上，给出了Π型电阻网络单元及串联电阻计算方法，提出了一种全新的Π型双极性输出D/A转换器，该电阻网络电阻个数少、阻值选取方便，有重要的理论及应用价值。

关键词：
数据转换

双极性

Π型电阻网络

DA转换器

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基于第三代电流传输器的滤波器设计

作者：王丽娜，陈向东，李沁莲

作者单位：四川成都西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都610031

摘要：提出一种基于第三代电流传输器（CCIII）的电流模式二阶滤波器的实现方法，导出的电流模式连续时间二阶滤波器结构比较简单，可实现低通、高通、带通3种滤波。这3种滤波的无源和有源灵敏度较低。本文提出的电路基于TMSC 0.35 um CMOS工艺，在2.5 V电源电压工作条件下，采用Hspice在LEVEL49模型参数下对整个电路进行仿真。

关键词：
二阶滤波器

灵敏度

电流模式

第三代电流传输器

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基于功率MOSFET的激光器外触发系统研制

作者：金晖，罗敏，刘忠

作者单位：中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川绵阳621900

摘要：采用功率MOSFET及其驱动器和光纤收发器件，研究了激光触发开关脉冲功率源控制技术中的快上升沿(≤5 ns)触发信号产生、驱动、传输及光纤隔离、高耐压脉冲变压器使用等关键技术。给出了激光器外触发控制电路的设计及测试结果，并对其应用特点进行了分析和讨论。

关键词：
MOSIGBT元器件

功率MOSFET

驱动器

激光触发

光纤隔离

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电源技术与应用

基于模糊控制MPPT的单相光伏并网发电系统

作者：凌六一

作者单位：安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽淮南232001

摘要：采用模糊控制算法实现光伏阵列最大功率点跟踪，利用软件锁相技术完成逆变器输出电流与电网电压的频率和相位同步。实验结果表明，该系统的设计能满足并网要求，而且模糊控制可有效消除最大功率点振荡现象。

关键词：
电力自动化

光伏

并网

模糊控制

软件锁相

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基于集成芯片的低压大功率可控硅调光型节能灯的解决方案

作者：赖兵

作者单位：上海交通大学，上海200240

摘要：基于英飞凌公司ICB1FL02G的智能集成芯片控制设计，利用串联于电源输入端的前/后沿可控硅调光器来实现灯光明暗度的调节。将调光电信号通过压控振荡器线性地转换为半桥驱动频率，并用该频率直接控制灯的亮度。采用有源功率校正增大负载功率范围，以灯电流闭环反馈和深度调光滞环控制来保证灯光输出的可控性和稳定性。

关键词：
ICB1FL02G集成电路

可控硅调光器

压控振荡器

有源功率校正

频控半桥驱动

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直驱式风电机组并网动态性能研究

作者：侯世英，肖旭，张闯，薛原

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：提出发电机侧整流器采用直接电流控制方式，用以稳定直流侧电压、使发电机侧高功率因数运行,减小发电机损耗；电网侧逆变器对有功、无功功率解耦控制，使风机运行在最大功率点，保证系统以单位功率因数并网，减少并网电流谐波，提高并网电能质量。与传统的控制方式相比，该控制方式具有控制结构简单，发电机侧功率因数高，动态响应快等优点。

关键词：
永磁同步发电机

功率因数

全功率变流器

PSCAD

直驱

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基于静止无功发生器的三态滞环控制策略研究

作者：张晓滨，王小艳，钟彦儒，吴江峰

作者单位：西安理工大学自动化与信息工程学院电气系，陕西西安710048

摘要：为确保采用直接电流控制方式的静止无功发生器在准确快速补偿无功的同时降低开关频率和损耗，提出了三态滞环控制策略。分析了传统滞环控制策略和三态滞环控制策略的原理以及开关频率。仿真对比验证表明，三态滞环控制策略比传统滞环控制策略的开关频率低、动态损耗小，可以有效提高整个装置的运行效率。

关键词：
SVG

三态滞环控制策略

传统滞环控制策略

开关频率

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测控技术与仪器仪表

嵌入式压力监测系统温漂误差精确补偿方法

作者：邹天刚，杜明刚，杨正龙，杨阳

作者单位：中国北方车辆研究所车辆传动国家重点实验室，北京100072

摘要：设计了一个嵌入式特种车辆油缸压力实时监测系统。通过选用小型隔离膜片式压力传感器和高共模抑制比的测量放大电路实现了系统温度漂移误差硬补偿，利用微控制器实现B样条曲线拟合系统测量误差的软补偿算法。实验表明，通过软硬补偿算法的结合，整个系统的温漂非线性降低到满量程的0.05%之内，该监测系统已经在某型样车中使用。

关键词：
汽车安全

共模抑制比

温度漂移

补偿

ATMEGA32

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基于匹配滤波技术的激光测高仪电子学系统的设计与实现

作者：李洋1, 汤永新1, 任萍1, 张建秋1, 戚俊2

作者单位：1. 安徽理工大学，安徽淮南232001；2. 中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥230031

摘要：设计了一种基于主动遥感技术的激光测高仪的电子学系统。系统利用匹配滤波技术可自动获得不同目标物回波信号的最佳信噪比并保证了信号的保真度。还设计了一套基于延时线的方法测量距离作为测高系统测量距离的一个备份。实验结果表明，该电子学系统完全实现了测距精度和信号的保真度要求。

关键词：
光电子学

测高仪

电子学系统

匹配滤波

时刻鉴别

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2~18 GHz外场RCS测量系统的设计与实现

作者：张新好1,2，彭刚1，王振荣1，刘朝辉3，陈霞4

作者单位：1. 北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191；2. 解放军94326部队装备部，山东济南250021；3. 解放军后勤工程学院，重庆400016；4. 西安恒达微波集团，陕西西安710061

摘要：外场RCS测量是获取大型全尺寸目标电磁散射特性的重要手段。在介绍脉间频率步进雷达一维、二维成像原理的基础上，给出了一种宽带（2~18 GHz）双通道雷达目标RCS测量系统的设计与实现。该系统可用于外场目标后向电磁散射特性测量和散射源高分辨力二维成像。介绍了系统的技术特点，讨论了影响外场RCS测量精度的几种主要误差来源并提出了解决办法，最后对系统性能进行了验证。

关键词：
雷达工程

双通道

高距离向分辨力

二维成像

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基于ZigBee技术的桥梁挠度无线监测系统的设计与应用

作者：陈保平1,2, 苏龙3, 陈卓4，张翠萍5

作者单位：1. 石家庄铁道学院交通工程分院,河北石家庄050043；2. 河北省交通安全与环境重点实验室,河北石家庄050043；3. 石家庄铁道学院计算机与信息工程分院，河北石家庄 050043；4. 北京中立格林控制技术有限公司,北京100098;5. 山东省巨野县第一中学，山东巨野 274900

摘要：针对传统桥梁挠度监测系统存在的弊端，提出一种采用ZigBee技术的桥梁挠度无线监测系统设计方案，重点设计了桥梁挠度无线监测系统中传感器节点的软硬件，实现了挠度数据自动监测和无线传输。现场应用结果表明，该系统具有移动性强、数据传输稳定可靠和成本低的优点。

关键词：
监测与报警系统

ZigBee

挠度

Cortex-M3

传感器

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基于CPCI总线的测井数据采集板卡的设计

作者：闫永胜1，叶青林2，万毅1

作者单位：1. 兰州大学信号与信息处理研究所，甘肃兰州730000；2. 北京方天长久科技有限公司，北京100084

摘要：介绍了一种基于CPCI总线的测井数据采集智能IO板卡的设计，包括数据采集、数据处理、板卡自诊断等功能。板卡结合具体应用环境设计滤波电路对敏感干扰信号进行有效的滤除，使用高性能A/D、FPGA和DSP做数据采集处理，高带宽CPCI总线进行传输数据，为测井数据采集设计提供了一套可行的硬件设计方案。

关键词：
传感器与数据采集

测井数据

数据采集

CPCI

FPGA

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利用时域反射计测量传输延时

作者：Bernard Hyland

作者单位：美信集成产品公司, 美国

摘要：随着时钟速率的提高，利用高速示波器的有源探头测量延时的传统方法很难获得准确结果。这些探头成为高速信号通路的一部分，并造成被测信号的失真，引入误差。探头还必须直接置于器件引脚，以消除PCB (印制电路板)引线长度产生的延时误差，满足探头位置的这一要求是困难而复杂的过程。介绍了如何利用TDR (时域反射计)测量降低探头误差的方法，有助于提高传输延时测量精度。

关键词：
测试测量仪器

时域反射计

传输延时

TDR

Maxim公司

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通信与网络

GPS弱信号的自适应载噪比估计算法

作者：何文涛1，徐建华2，叶甜春1

作者单位：1．中国科学院微电子研究所，北京 100029;2．杭州中科微电子有限公司，浙江杭州310053

摘要：载噪比是GPS接收机中的一个重要测量值和控制参数。针对高灵敏度GPS接收机中的载噪比测量，提出了一种自适应载噪比估计算法。该算法根据信号功率的大小自适应调整载噪比估计时间来获得准确且稳定的载噪比估计值。该算法已经在GPS接收机中实用，测试结果表明，载噪比大于40 dB-Hz时，估计时间小于1 s，估计值的标准差小于0.2 dB，随着载噪比的降低，估计时间呈指数关系增加，载噪比为14 dB-Hz时，更新时间为12.48 s，估计值的标准差小于0.8 dB。

关键词：
GPSGPRS

GPS接收机

弱信号

载噪比

自适应载噪比估计算法

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OFDMA中继系统中基于速率约束的资源调度算法

作者：杜长平，唐伦，陈前斌

作者单位：重庆邮电大学移动通信技术重点实验室，重庆400065

摘要：针对无线资源调度算法中系统吞吐率与用户公平性之间的矛盾，研究了OFDMA多用户多中继系统中的比例公平调度算法，并提出了基于速率约束的资源调度方案，该方案充分考虑不同用户对传输速率的最小约束，通过给不能满足速率要求的用户增加优先权，使其优先分配子信道，保证了用户的速率QoS要求。仿真结果表明，该方案在满足系统吞吐率的同时能更好地保证用户的公平性。

关键词：
OFDMA

资源调度

速率约束

比例公平

查看(2246)

认知无线网络的改进资源管理算法研究

作者：谢健骊1, 李翠然1,2

作者单位：1．兰州交通大学电子与信息工程学院，甘肃兰州 730070；2. 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京100044

摘要：提出了一种基于资源认知信道的接入算法，可用于认知无线电环境下的无线资源管理。对资源认知信道上传输的每个分组——数据域部分采用了基于联合检测的扩频码，而控制域部分则分别采用了5种不同的信道接入协议。分析并仿真了认知用户在资源认知信道上的成功接入概率以及吞吐量性能。

关键词：
无线网络

吞吐量

扩频

发射功率

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用于卫星通信的Ku波段宽带双频双极化微带天线阵

作者：徐永杰, 姜兴

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：利用口径耦合馈电、错位倒相馈网技术和单层微带贴片结构设计出一种用于卫星通信的Ku波段宽带双频双极化微带四元天线阵。用电磁仿真软件CST2008对天线阵的电特性进行了仿真和优化。四元天线阵实测结果表明：水平极化端口在11.21 GHz～13.47 GHz频率范围内VSWR≤1.5，相对阻抗带宽为18.3%；垂直极化端口在13.43 GHz～14.88 GHz频率范围内VSWR≤1.5，相对阻抗带宽为10.24%。工作频带内两端口隔离度<-35 dB，最大增益为13.2 dB，与仿真结果一致。

关键词：
无线网络

宽带

双频双极化

口径耦合

微带天线阵

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基于混合战略博弈的P2P激励机制

作者：邓晓衡, 黄勉

作者单位：中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙 410083

摘要：针对P2P系统中的搭便车问题，提出了一种基于混合策略博弈的激励机制。将信誉值作为激励节点贡献资源和提供服务的基础,节点是否能获得服务也是与节点当前信誉值成比例的，节点只能通过提供服务来增加其信誉值。同时节点是否响应服务请求是以某一概率来进行的，通过调节该概率来有效的激励节点提供服务。仿真实验表明，节点在经过一段时间的博弈之后，其响应次数和请求次数基本相等，提高了节点在系统中的参与度。

关键词：
P2P

仿真工具

查看(3914)

基于双阶段能量积累的Chirp-UWB信号时延估计

作者：贾永昌，金梁，黄开枝，吉江

作者单位：国家数字交换系统工程技术研究中心，河南郑州 450002

摘要：在Chirp-UWB时延估计中，针对多径导致伪尖峰会影响多径判别及时延估计的问题，文中提出了一种利用双阶段变换积累Chirp信号能量的时延估计方法。仿真实验表明，该方法可以消除伪尖峰的影响从而正确地估计时延，且在低信噪比的条件下仍能工作。

关键词：
时延

多径

时延估计

超宽带

查看(4500)

计算机技术与应用

自适应PID的薄壁筒体TIG焊接熔透控制研究

作者：代克杰1，王勤2，赵丽1，曾申波1

作者单位：1. 武汉大学动力与机械学院，湖北武汉 430072;2. 苏州热工研究院在役检查中心, 江苏苏州215001

摘要：在薄壁筒体环缝焊接中，工艺参数以及坡口尺寸的波动都会导致焊接熔透状态的变化。为保证稳定的熔透，需要对焊接熔透状态进行实时检测和控制。针对薄壁筒体环缝TIG焊，建立了基于视觉传感的直接传感法,获取了清晰的熔池背面图像，经图像处理得到了满足熔透要求的熔池背面熔宽范围，并通过自整定PID控制器调节焊接速度，对熔透状态进行自适应控制。结果表明,该方法对熔透状态信号提取可靠，基本消除了熔透状态间接传感法的控制盲区。

关键词：
薄壁筒体环缝

熔透状态

图像处理

自整定PID

查看(5262)

基于ISP1581的USB数据采集系统的实现

作者：王之海1, 李想2

作者单位：1. 大连91550部队93分队，辽宁大连116023;2. 哈尔滨工程大学水声工程学院，黑龙江哈尔滨150001

摘要：具有PCI总线等接口形式的采集卡虽然传输速率高，但安装麻烦,易受PC机插槽数量、地址、中断资源的限制。为了解决以上问题，设计了基于ISP1581的高速USB接口的多通道数据采集系统，介绍了系统硬件组成以及软件程序的开发过程。经验证，系统最高传输速率可达60 Mb/s。

关键词：
传感器与数据采集

数据采集

ISP1581

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一种新型盲人导行识别系统的设计

作者：宁志刚, 杨保柱, 杨玲, 黄智伟

作者单位：南华大学电气工程学院, 湖南衡阳 421001

摘要：采用ZigBee无线传感器网络技术设计的盲人导行识别系统，该系统具有GPS定位、超声测距、物体识别和语音提示功能。

关键词：
无线网络

ZigBee

GPS

无线传感器网

数据采集

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CORDIC算法在三轴电子罗盘中的应用

作者：李翔，李智

作者单位：桂林电子科技大学电子工程学院, 广西桂林 541004

摘要： CORDIC算法是用于计算三角、反三角、指数、对数等超越函数的简捷算法。将该算法应用在以单片机为核心的三轴电子罗盘中，用于实现罗盘的倾斜补偿并计算俯仰角、横滚角和航向角。实验表明，该算法可有效地在单片机上运行，能够较好地兼顾计算精度与效率，有实用价值。

关键词：
51单片机

CORDIC算法

电子罗盘

单片机

浮点运算

查看(6556)

基于MAS的达州地质灾害远程监控系统

作者：唐湘丹1,2，马维峰2，杨强根1,3，张时忠2

作者单位：1.中国地质大学研究生院，湖北武汉 430074；2.中国地质大学地球科学学院，湖北武汉 430074；3.中国地质大学网络教育技术中心，湖北武汉 430074

摘要：将地质灾害监测与三维可视化及地理信息系统相结合，建立了基于网络三维地理信息系统的地质灾害远程监控系统，实现了基础地理信息数据、灾害数据、监测数据的综合呈现。通过中国移动MAS平台实现灾害信息的自动查看和报警，为地质灾害指挥决策提供科学支持。

关键词：
监测与报警系统

地质灾害

三维地理信息系统

远程监控

MAS

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基于VQ-MAP与LS-SVM融合的说话人识别系统

作者：展领，景新幸

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：传统的最小二乘支持向量机(LS-SVM)使用特征向量作为训练样本,在说话人识别系统中应用时区分性不够明显。对此，提出VQ-MAP与LS-SVM融合的方法，使用通用背景模型(UBM)经过VQ-MAP过程得到说话人自适应参数集，把此参数集作为最小二乘支持向量机的训练样本应用于说话人识别系统中。用Matlab进行仿真实验，结果表明，该识别系统SVM训练时间短，且具有较高的识别率。