版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
【教學(xué)目標(biāo)】了解現(xiàn)代傳感器技術(shù)發(fā)展熟悉智能傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)掌握運用LabVIEW進行測試測量【教學(xué)重點】智能傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)LabVIEW測試平臺搭建【教學(xué)難點】多傳感器數(shù)據(jù)融合虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用第十一章現(xiàn)代傳感器與虛擬儀器技術(shù)【教學(xué)內(nèi)容】現(xiàn)代傳感器技術(shù)多傳感器數(shù)據(jù)融合智能傳感器無線傳感器網(wǎng)絡(luò)第十一章現(xiàn)代傳感器與虛擬儀器技術(shù)【教學(xué)內(nèi)容】虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器概述LabVIEW開發(fā)環(huán)境傳感器與虛擬儀器應(yīng)用案例第十一章現(xiàn)代傳感器與虛擬儀器技術(shù)411.1現(xiàn)代傳感器與虛擬儀器技術(shù)1多傳感器數(shù)據(jù)融合2智能傳感器3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)1多傳感器數(shù)據(jù)融合采用具有多級別、多方面和多層次處理能力的多傳感器數(shù)據(jù)融合(Multi-SensorDataFusion)技術(shù),融合來自多種傳感器的信息,綜合分析而得到對周圍環(huán)境的穩(wěn)定可靠信息,使系統(tǒng)具有容錯性,提高了系統(tǒng)信息處理的速度和決策的正確性。多傳感器數(shù)據(jù)融合方法主要有:經(jīng)典推理法、卡爾曼濾波法、貝葉斯估計法、Dempster-Shafer證據(jù)推理法、聚類分析法、估計理論法和專家系統(tǒng)法等。近年來,模糊集合理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、粗集理論、小波分析理論和支持向量機等也被用于多傳感器數(shù)據(jù)融合的計算智能里。數(shù)據(jù)融合的基本原理多傳感器數(shù)據(jù)融合的基本原理就像人腦綜合處理信息的過程一樣,它充分利用多傳感器資源,通過對各種傳感器及其觀測信息的合理支配與使用,將各種傳感器在空間和時間上的互補與冗余信息依據(jù)某種優(yōu)化準(zhǔn)則組合起來,產(chǎn)生對觀測環(huán)境的一致性解釋和描述。1多傳感器數(shù)據(jù)融合多傳感器數(shù)據(jù)融合是在不同層次,通過不同方式進行的,數(shù)據(jù)融合的最終完成是在數(shù)據(jù)融合中心。根據(jù)信息數(shù)據(jù)處理方式的不同,多傳感器數(shù)據(jù)融合的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要分為集中式、分布式、混合式和反饋式。(1)集中式多傳感器數(shù)據(jù)融合(2)分布式多傳感器數(shù)據(jù)融合(3)混合式多傳感器融合(4)反饋式多傳感器融合數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)融合實質(zhì)上是指對多源信息進行綜合提煉以得到一個一致性的描述或解釋。數(shù)據(jù)融合由淺到深可分為數(shù)據(jù)層融合、特征層融合、決策層融合三個層次。1多傳感器數(shù)據(jù)融合(1)數(shù)據(jù)層融合數(shù)據(jù)級融合的優(yōu)點是能保持盡可能多的現(xiàn)場數(shù)據(jù),提供其他融合層次所不能提供的細(xì)微信息;缺點是所要處理的傳感器數(shù)據(jù)量大,處理時間長,導(dǎo)致實時性差,同時在原始信息不精確、不完整和不穩(wěn)定時,要求在數(shù)據(jù)融合時有較高的糾錯能力。(2)特征層融合特征層融合的優(yōu)點是實現(xiàn)了信息壓縮,有利于實時處理,并且由于所提取的特征直接與決策有關(guān),因而融合結(jié)果能最大限度地給出決策分析所需要的特征信息。目前大多數(shù)C3I(Communication,Command,ControlandIntelligencesystems)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合研究都是在該層次上展開的。(3)決策層融合決策層融合的主要優(yōu)點是數(shù)據(jù)量小,所以融合中心處理代價低,同時系統(tǒng)對信息、傳輸帶寬要求也降低了;另外,對傳感器的依賴性小,當(dāng)一個或幾個傳感器出現(xiàn)錯誤時,通過適當(dāng)?shù)娜诤?,系統(tǒng)還能獲得正確的結(jié)果,所以具有容錯性。決策層融合的缺點是要對原傳感器信息進行預(yù)處理以獲得各自的判定結(jié)果,所以預(yù)處理代價高。智能傳感器是美國宇航局(NASA)在開發(fā)宇宙飛船的過程中產(chǎn)生的。宇宙飛船需要速度、加速度、位置和姿態(tài)等傳感器,宇航員的生活環(huán)境需要溫度、氣壓、空氣成份和微量氣體傳感器,科學(xué)觀測也要用大量的各種傳感器。2智能傳感器早期的智能傳感器是將傳感器的輸出信號經(jīng)處理和轉(zhuǎn)化后由接口送到微處理機進行運算處理。80年代智能傳感器主要以微處理器為核心,把傳感器信號調(diào)節(jié)電路、微電子計算機存貯器及接口電路集成到一塊芯片上,使傳感器具有一定的人工智能。90年代智能化測量技術(shù)有了進一步的提高,使傳感器實現(xiàn)了微型化、結(jié)構(gòu)一體化、陣列式、數(shù)字式,使用方便、操作簡單,并具有自診斷功能、記憶與信息處理功能、數(shù)據(jù)存貯功能、多參量測量功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能、邏輯思維以及判斷功能。(1)功能自我完善能力自我管理與自適應(yīng)能力自我識別與運算處理能力交互信息能力智能傳感器的功能與特點(2)特點精度高高可靠性與高穩(wěn)定性高信噪比與高分辨力強自適應(yīng)性較高的性能價格比智能傳感器的功能與特點智能傳感器的發(fā)展歷史:80年代初,將信號處理電路(濾波、放大、調(diào)零)與傳感器設(shè)計在一起,輸出0-5V電壓或4-20mA電流,這樣的傳感器即為當(dāng)時意義上的“智能傳感器”;80年代末期到90年代中后期,隨著單片機技術(shù)的發(fā)展,將單片微處理器嵌人傳感器中實現(xiàn)溫度補償、修正、校準(zhǔn),同時利用A/D變換器將原來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,將“智能傳感器”所包含的含義向數(shù)字化推進了一步。智能傳感器的發(fā)展趨勢智能傳感器的發(fā)展趨勢:①廣泛采用半導(dǎo)體集成技術(shù),使傳感器微電子化;②傳感器與表面安裝技術(shù)(SMT)相結(jié)合,使傳感器模塊化;
③傳感器與微處理相結(jié)合,促進了傳感器向智能化發(fā)展;
④傳感器與近代技術(shù)相結(jié)合,促進了傳感器品種的增加和質(zhì)量的提高。智能紅外線測溫儀智能傳感器的應(yīng)用輪速智能傳感器汽車制動性能檢測儀無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,WSN)是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò),它的末梢是可以感知和檢查外部世界的傳感器。WSN中的傳感器通過無線方式通信,因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活,設(shè)備位置可以隨時更改,還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器的組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本特點一般而言,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下特點:(1)自組織方式組網(wǎng)(2)無中心結(jié)構(gòu)(3)網(wǎng)絡(luò)有動態(tài)拓?fù)洌?)采用多跳路由通信(5)高冗余(6)硬件資源及功能有限(7)電源續(xù)航能力較小無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域(1)軍事領(lǐng)域(2)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域(3)環(huán)境監(jiān)測(4)基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(5)工業(yè)領(lǐng)域(6)智能交通(7)醫(yī)療護理(8)智能家居4111.2虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器概述LabVIEW開發(fā)環(huán)境傳感器與虛擬儀器應(yīng)用案例虛擬儀器(VirtualInstrumention,VI)是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。一般來說這種結(jié)合有兩種方式,一種是將計算機裝入儀器,其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機功能的日益強大以及其體積的日趨縮小,這類儀器功能也越來越強大,目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計算機。以通用的計算機硬件及操作系統(tǒng)為依托,實現(xiàn)各種儀器功能。1虛擬儀器概述常見的虛擬儀器方案虛擬儀器的主要特點:第一,盡可能采用了通用的硬件,各種儀器的差異主要是軟件。第二,可充分發(fā)揮計算機的能力,有強大的數(shù)據(jù)處理功能,可以創(chuàng)造出功能更強的儀器。第三,用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。2LabVIEW開發(fā)環(huán)境LabVIEW(LaboratoryVirtualinstrumentEngineering)是一種圖形化的編程語言,它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受,視為一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)。LabVIEW應(yīng)用程序的構(gòu)成所有的LabVIEW應(yīng)用程序,即虛擬儀器(VI),它包括前面板(frontpanel)、流程圖(blockdiagram)以及圖標(biāo)/連結(jié)器(icon/connector)三部分。(1)前面板控制對象(輸入)顯示對象(輸出)隨機信號發(fā)生器的前面板(2)流程圖(3)圖標(biāo)與連接器VI具有層次化和結(jié)構(gòu)化的特征。一個VI可以作為子程序,這里稱為子VI(subVI),被其他VI調(diào)用。圖標(biāo)與連接器在這里相當(dāng)于圖形化的參數(shù)。LabVIEW的操作模板(1)工具模板(2)控
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2019-2025年中國鯊魚肝油行業(yè)市場行情動態(tài)分析及發(fā)展前景趨勢預(yù)測報告
- 不銹鋼板材項目可行性研究報告-20241226-075714
- 2024年長期廠房租賃協(xié)議示例版B版
- 2024質(zhì)量計量部的實習(xí)報告5
- 2023-2029年中國機場商業(yè)行業(yè)發(fā)展監(jiān)測及市場發(fā)展?jié)摿︻A(yù)測報告
- 二零二五年度國有企業(yè)無償資助科技研發(fā)項目協(xié)議3篇
- 2025年中國倉儲行業(yè)市場深度分析及投資戰(zhàn)略規(guī)劃研究報告
- 2024年高端醫(yī)療設(shè)備研發(fā)與共享合同
- 2024年電商交易協(xié)議法律效力探究版B版
- 2025年中國云數(shù)據(jù)中心行業(yè)市場發(fā)展監(jiān)測及投資戰(zhàn)略規(guī)劃報告
- 《用戶體驗設(shè)計導(dǎo)論》
- 美團外賣運營知識試題
- 航空概論學(xué)習(xí)通超星期末考試答案章節(jié)答案2024年
- 業(yè)務(wù)流程可視化改善
- 期末復(fù)(知識清單)2024-2025學(xué)年人教PEP版(2024)英語三年級上冊
- 45001-2020職業(yè)健康安全管理體系危險源識別與風(fēng)險評價及應(yīng)對措施表(各部門)
- 多層鋼結(jié)構(gòu)廠房施工組織設(shè)計#廣西#雙跨門式鋼結(jié)構(gòu)
- 人教版六年級科學(xué)重點知識點
- 春節(jié):藝術(shù)的盛宴
- 煙草公司化肥采購項目-化肥投標(biāo)文件(技術(shù)方案)
- 【良品鋪子成本控制中存在的問題及優(yōu)化建議探析(定量論文)11000字】
評論
0/150
提交評論