一种用于智能空间的多目标跟踪室内定位系统_谷红亮

第30卷 第9期2007年9月

计 算 机 学 报

CH INESE JOURNA L OF COM PU TERS

Vo l.30N o.9

Sept.2007

收稿日期:2005-11-12;修改稿收到日期:2007-01-21.本课题得到国家自然科学基金(60672066)和国家 八六三 高技术研究发展计划项目基金(2006AA01Z131)资助.谷红亮,男,1977年生,博士,讲师,研究方向为位置感知计算、嵌入式系统、分布式多媒体.E -mail:hlgu @https://www.sodocs.net/doc/f08008844.html,.史元春,女,1967年生,教授,博士生导师,研究领域为人机交互、分布式多媒体、普适计算.申瑞民,男,1967年生,教授,博士生导师,研究领域为E -Learning 网络教育技术、多媒体网络协同工作.陈 渝,男,1972年生,博士,讲师,研究方向为嵌入式系统、操作系统.

一种用于智能空间的多目标跟踪室内定位系统

谷红亮1) 史元春2) 申瑞民1) 陈 渝

2)

1)(上海交通大学网络教育学院 上海 200030)

2)

(清华大学计算机科学与技术系 北京 100084)

摘 要 定位系统是智能空间位置感知计算的基础部件,它不仅要能较精确定位多目标,而且在方向性、可携带性等方面也要满足要求.文中设计了一种室内定位系统Cicada,该系统基于射频和超声波到达时间差来测量距离,并采用滑窗滤波和卡尔曼滤波的方法计算位置.实验表明它对静止和移动目标都能提供平均5cm 的定位精度,拥有全向型的工作区域,便于携带,具有较好的规模伸缩度以及易部署性,能较全面地满足智能空间定位的需求.关键词 普适计算;位置感知计算;定位系统;扩展卡尔曼滤波;滑窗滤波器中图法分类号T P 391

A Mult-i O bject Tracking Indoor Positioning System for Smart Space

GU H ong -Liang 1) SH I Yuan -Chun 2) SH EN Ru-i M in 1) CH EN Yu 2)

1)

(Ne tw ork Ed ucation Colleg e ,S hang hai Jiaoton g Univ er sity ,S hang hai 200030)

2)

(Dep artment of Comp uter S cience and T echnolog y ,T singh ua Univ er sity ,B eij ing 100084)

Abstract T he location sensing sy stem (also called po sitio ning system )is an underlying co mpo -nent for location -aw are computing in Smart Space,w hich not only dem ands the location sensing system to locate m ultiple o bjects w ith desirable precision,but also super im poses the require -m ents,such as dir ectio nal char acteristic and portability etc,on it.This paper presents an indoo r location sensing system,Cicada.This system is based on the T DoA (Time Difference of Arr iv al)betw een radiofrequency and ultraso und to estimate distance,and em plo ys a technolog y integ ra -ting Slide Window Filter and Ex tended Kalman Filter to calculate location.As the ex periments pro ve,Cicada can pro vide the average 5cm location precision both for static objects and for mo bile objects,ow ns a nearly o mn-i directional w orking area r anging from -90degree to +90degree.

Besides,it is able to run independently,mini and light so that it is co nvenient to be po rtable and ev en embedded into people s parapher nalia.Further,it is also flex ible in scalability,for neither quantity range nor co nstraint of structure form is demanded on its infrastructur https://www.sodocs.net/doc/f08008844.html,st,it is fairly facile to be em plo yed,attributing to the w ireless co nnectivity in its infrastructur e.Those advan -tages illuminate that it is able to be co mpetent fo r al-l r ound location sensing requirements of Sm art Space.Keywords

pervasive/ubiquitous computing;location -aw are com puting;po sitioning system;

ex tended Kalman filter;slide w indow filter

1 引 言

当前位置感知正成为许多新型计算领域(如普适计算[1]、移动计算等)的一个最重要的特征和追求目标,此外它还带来了一些新型应用,如依赖于位置的信息服务[2]、觉察位置的教学[3]等.定位系统(或称位置传感系统)是提供目标位置的系统,它是位置感知计算最基础的部件.尽管全球定位系统GPS[4]在对室外目标定位上获得了广泛的应用,但是因为其信号无法穿透房间的建筑材料而使其难以适合于室内环境的应用.智能空间 是一个典型室内环境,为智能空间中实现位置感知计算我们需要可用于室内环境的定位系统.不仅要求能提供目标的位置,智能空间还要求其定位系统具有以下特点:

(1)精度要求.在智能空间中,作为最重要的定位目标 人往往可能紧挨着的.为了能区别人形大小目标,定位系统的精度希望能达到分米以下.且由于人是不断移动的,因此定位系统应该能对移动目标提供跟静止目标差不多的定位精度.

(2)多目标跟踪.智能空间是一个多人协作的空间,其定位系统应该能跟踪多个对象,准确地区分其ID.

(3)方向性要求.在室内,被人携带的定位单元往往会随着人们的日常活动而不定地改变朝向(方向).例如,如果将定位单元固定于用户头部,当用户弯腰、从椅子上站起来以及摇头时,定位单元的朝向往往会有很大的变化.在这些情况下系统不应该中断或丢失位置的跟踪,或产生大的定位偏差.因此我们希望系统能对方向的改变有一定的免疫力.

(4)携带的方便性.定位单元应该小巧、轻便,便于携带甚至嵌入到日常用品中去.此外,定位单元应该能独立工作,即它不需要附着在某个携带设备(如笔记本电脑或PDA)上,也能跟踪到目标位置.

(5)规模伸缩度(scalability)和易部署性.一个好的智能空间定位系统在规模上应该有较好的伸缩度,同时也应该在一定程度上便于部署.

然而,目前几种流行的定位系统,或者在满足智能空间的多方面需求上存在一些不足,或在国内应用推广上存在一些不可忽视的障碍(如价格、核心技术等).对此,我们设计和实现了一种用于室内环境的能对多个目标进行定位的系统:Cicada.此系统无论对静止目标还是移动目标都能提供厘米级的定位精度.而且它在方向性、便携带性、规模伸缩度、易部署性等方面都具有一定的优势.

2 相关工作

Activ e badg e[5]是早期的也是最有名的室内定位系统.该系统根据是否能收到用户携带的徽章发射的调制红外信号来判断该徽章是否在某个读卡器的检测区域内,如检测到了则认为用户的位置就是该检测区域.该系统是一种粗略定位系统,其定位精度是 房间级 的,这种精度难以满足智能空间的广大需求.

微软公司的RADAR[6]是基于无线局域网的信号强度来判断目标的位置.该系统中基站利用无线网卡发射的信号强度和信噪比来计算携带该网卡的设备的二维平面位置.该系统一半的误差在3~4 3m 内.这种定位精度使该系统在智能空间的应用大打折扣,而且定位的目标需要绑定在计算机上,不便于携带.

LANDM ARC[7]是基于用户携带的主动射频标识RFID来定位的.该系统通过读取主动RFID的信号强度来确定目标的位置.该系统一半的误差在1m内,此外它定位出一个目标需要30s,这种特性在拥有大量移动目标的环境中简直无法容忍.

PinPo int公司的3D-iD系统[8]可以说是一种室内GPS,它通过测量目标携带的标签发出的射频信号到达基础设施中各天线的时间差来确定目标的位置.3D-iD的定位精度为1~3m,这种精度在智能空间中也不尽如人意.

与3D-iD纯粹基于射频信号到达时间差TDo A (T ime Difference o f Arrival)定位的原理不同,MIT 的Cricket[9]和A T&T公司的Active BAT[10]利用射频和超声波的T DoA来测量距离,采用三角测量法来计算位置.Active BAT是主动工作型系统.该系统中用户携带的设备BAT主动地发射信号,而基础设施接收信号并计算目标的位置.Active BAT 的平均定位精度为9cm左右.Activ e BAT基础设施中的接收器是以规则形状位置(如矩阵的形式)部署,且采用有线连接,不便于扩容和部署.Cricket是一种被动型系统,作为基础设施的信标器可以任意数量在任意位置部署,其规模伸缩度较好.Cricket 定位的平均平面误差在40~50cm[11].此外Cricket 对方向敏感,它只能在一个狭窄的扇形区域内接收

计 算

http://w w https://www.sodocs.net/doc/f08008844.html,/smartspace/

到信号.由于采用被动模式使得Cricket 有两个特点:一个是它不能独立工作,即其携带部分必须连接到由用户同时携带的计算单元(如PDA)计算机上,由计算单元来计算位置;另一个特点是对移动目标的定位精度不如静止目标.

与以上系统不同,一些利用用户的生理特征来定位的系统不要求用户携带定位单元.Smart Flo or

[12]

和Active Floor [13]

都是通过嵌入压力传感器的地板来感知用户的位置.此外Sco tt Stillman [14]和Barry

Brumitt [15]等人采用视觉的方法来定位.然而这些方法存在难以区分多对象ID 、受环境干扰影响大、鲁棒性不强等缺点.

3 工作原理和框架

跟Cricket 的工作原理有些相似,Cicada 也是基于射频和超声波的TDo A 来定位的.与前者不同的是Cicada 是属于主动模式,其框架如图1所示

.

图1 Cicada

的工作原理和框架

图2 电子徽章、读卡器、基站连接器

Cicada 由电子徽章、读卡器、基站连接器、位置计算中心等四部分组成.电子徽章由用户携带或安装在需定位的目标上,它周期性地同时发射射频和超声波信号,而射频信号调制了该电子徽章的ID.读卡器部署在房间的固定位置,如天花板上,其位置可用手工或其它方法测得.因为射频和超声波的传播速度不同,所以两者从电子徽章到读卡器的

T DoA 正比于其距离,而比例系数就是声速(射频的传播时间忽略不计).根据此原理读卡器便能推算出它离电子徽章的距离,并无线连接将距离数据传给基站连接器,最后通过串口线将其报告给专用计算机 位置计算中心.位置计算中心收集全部的距离数据并计算出电子徽章(目标)的位置.应用程序可作为客户端访问位置计算中心获得其所需要

1605

9期谷红亮等:一种用于智能空间的多目标跟踪室内定位系统

的目标位置.

电子徽章、读卡器、基站连接器显示在图2中.1元硬币和厘米尺放在旁边作为其大小的对比.电子徽章正面有一个全向超声波发射器,该发射器由5个彼此正交的超声波传感器组成.基站连接器有两个接口:一个是USB 口,该口连接一个U SB 转COM (串口)的转接器;另一个是并口,该口连接计算机的并口.并口用于烧制读卡器板上程序.读卡器大小与电子徽章差不多,它采用两个相邻的同平面的传感器作为超声波接收器.

电子徽章、读卡器、基站连接器的无线射频单元采用的是相同模块.射频模块既需要在电子徽章与读卡器之间完成测距,同时也负责将读卡器计算出来的距离数据报告给基站连接器.对于射频发射,Cicada 采用了统一的介质访问控制机制,该机制既实现了电子徽章的准确定位,同时也完成了读卡器与基站连接器的数据通信.要说明的是,读卡器在空间中部署的数量不限,位置不限,一般地说在一个空间内应至少部署4个,且避免将其放置在一个圆上.

4 定位算法

从读卡器获得距离数据后,如何推算出目标的坐标位置关系到一个定位算法的问题.Cicada 的定位算法包括两个阶段,一个是距离过滤,另一个是位置计算.4.1 距离过滤

由于室内墙壁、家具等设施对超声波的反射和阻挡,使得超声波的多径效应特别明显.相当一部分的距离数据由于它们走的并不是视觉直线而无效.在距离数据进入位置计算之前,这些无效数据必须被过滤掉.对此Cicada 采用的是滑窗滤波器.从读卡器接收的数据可表示为四元组[i,b,d,t],i 为读卡器ID ,b 为电子徽章ID ,d 为距离值,t 为信号发射时的时间戳(电子徽章的系统时间).对于每对读卡器和电子徽章,其距离数据可表示为二元组集合[t i ,d i ],i =1,2, ,集合中元素按时间序排列.我们定义距离元组D 为D i ={t i ,d i ,v i },其中v i =(d i -d i -1)/(t i -t i -1).每个滑动窗口是一个为每对读卡器和电子徽章存储近来距离元组的循环队列.

在滑动窗口中,尾指针指向的是最近的距离元组,而头指针指向的是最早的距离元组.滑动窗口的平均速度定义为 V =1n n

i =1

v i .当接受到新的距离元

组N ={t,d,v}时,如果v min {(1+ ) V ,V max },则将它入到滑动窗口中;否则它作为无效值而拒绝.上式中V max 是室内目标的最大速度,而 代表最大加速度.

在室内环境内,多径效应主要是由超声波的反射引起的.反射带来的主要效应是与前后测量的距离值有着急剧的变化,实验也表明,多径效应下测量到的距离值经常成倍地变化.滑窗滤波器采用了一种相对简单的算法处理了此问题.V max 和 的设定可能有点武断,经过多次实验比较,我们发现V max 设为1 5m/s , =1 5,能满足室内大多数移动目标定位需求,其效果也比较理想.4.2 位置计算

利用有效距离推算出目标的位置涉及到一个位置计算的问题.Cicada V1 0采用的是最小二乘法,经过比较分析后,Cicada V2 0选取扩展卡尔曼滤波器(Ex tended Kalman Filter,EKF )的方法.4.2.1 最小二乘法

记欲求的电子徽章的位置为 =(x ,y ,z ),则计算中心收到的数据集中对应该电子徽章ID 且时间戳相同的数据可以组成一个二元组集R ={[r i ,d i ]},其中r i 为第i 个读卡器的位置(已知),d i 为其报告的距离值,1 i n.令

=

n

i =1

-r i -d i

2

(1)

最小二乘法使 取最小值,最小二乘法直观、简单,但存在以下缺点:

(1)当某时刻收到的某电子徽章的距离数小于4时,该方法将失效.而当电子徽章进入盲区时,这种情况经常发生.

(2)该模型没有考虑距离的测量噪声.

由于来自硬件、软件和环境的种种因素,读卡器测量出来的距离值多少偏离于实际值.这种偏差称为测量噪声,它是不可避免的.例如,由于环境温度的波动造成声音速度的波动,从而使得距离计算不可避免地存在偏差.

(3)容易受到病态阵系数的影响,造成解的巨大偏差.

式(1)代表的最小二乘法在计算时将变换成一个非齐次线程方程组,实验发现,该非齐次线程方程组的系数矩阵容易变成病态阵,结果测量噪声引起的系数矩阵元素的微小偏差都会带来解的成数十倍甚至更多的偏差.尽管最小二乘法存在不少缺陷,但是当我们检验位置计算算法效率时,还是把它当作

1606计 算

由高斯白噪声干扰的线性动态系统的最优估算法,而扩展卡尔曼滤波器EKF[17]是卡尔曼滤波器在非线性系统上的推广.EKF由循环的迭代器组成,每一步迭代称为一个时间步,每一时间步由预测和纠正两个阶段组成,同时每一时间步能保证估计值和实际值之间的误差协方差最小.EKF采用迭代的计算方法,它不要求测量值必须大于4个,也不要求其同步,这样对于那些一次不能得到多个观察数据的定位系统偏向于使用KF或EKF来计算位置.此外在本系统中环境因素对TDoA推算距离形成的干扰确实服从高斯分布,符合EKF的适用条件.正因如此,基于视觉的室内定位系统H iBall[18]便采用了KF算法收到了比较好的效果,而开发者Greg Welch则把此方法称为SCAA T.由于在本系统中观察量(距离)与状态量(位置)并不成线性关系,因此Cicada V2 0选取了EKF作为其位置计算算法,此算法采用了位置-速度模型(PV模型),该模型对应的算法如下:

PV模型将EKF的状态向量设为6维列向量,记为X=(x,y,z,u,v,w)T,其中(x,y,z)是目标的3D坐标位置,而(u,v,w)是目标在3个坐标轴方向的速度.因为在Cicada中测量值仅仅是距离,因此测量向量m为测量距离值,为标量值.因此系统方程(带下标k的变量表示该变量在第k时间步的值,下同)为

x k=x k-1+u k-1 T+1

2

k-1 T2

y k=y k-1+v k-1 T+1

2

k-1 T2

z k=z k-1+w k-1 T+1

2

k-1 T2

u k=u k-1+ k-1 T

v k=v k-1+ k-1 T

w k=w k-1+ k-1 T

(2)

其中 T是相邻两时间步的时间差,( , , )目标的3个坐标轴上的加速度,它是零均值高斯白噪声,记为 , , ~N(0,q).系统方程的矩阵形式为

X k= X k-1+ W k-1

(3)

3差阵.由于 是一标量,所以r实际上是 的方差. h(X k)=(x k-x R)2+(y k-y R)2+(z k-z R)2,其中

(x R,y R,z R)是读卡器位置.定义H为h的雅克比矩阵:

H(X)=1

h(X)

[(x-x R)(y-y R)(z-z R)000]

(4)

由于白噪声 , , , 互相独立.因而过程噪声协方差矩阵Q k为

Q k=E[W k W T k]=q*I3(5)根据EKF的理论,我们能得PV模型的全部计算式子(即迭代器)如下:

(1)预测阶段:

X(-)k= X(+)k-1(6)

其中X(-)

k表示预测状态.

P(-)k= P(+)k-1 T+ Q k-1 T(7)

其中P(-)

k表示预测误差协方差阵.

(2)纠正阶段:

K k=P(-)k H T k(H k P(-)k H T k+r)-1(8)其中K k称为卡尔曼因子,而H k是H(X k)的缩写.

X(+)k=X(-)k+K k[m k-h(X(-)k)](9)

其中X(+)

k表示纠正状态,同时也是EKF的输出.

P(+)k=P(-)k-K k H k P(-)k(10)

其中P(-)

k表示纠正误差协方差阵.

4.2.3 EKF参数说明

PV模型EKF的初始变量为

X(+)0=E[X0]

P(+)0=var[X0]

(11)

在很多情况下初始状态向量的期望值和协方差阵都是未知的.因此实际上E[X0]和v ar[X0]被设置为任意值.按照EKF的稳定性原理,尽管最初时间步内误差会比较大,但是随着时间步的增长,误差协方差会一致收敛于一个稳定的最小值.

另一个问题是关于测量噪声方差和过程噪声协方差阵取值的问题.也就是说r,q应取多大.我们将电子徽章和读卡器面对面放置在无遮挡物的直线上,从0 2m到4m的不同距离测试读卡器报告的距离值,并记录下300组数据.通过与实际值的比较,得知测量误差的平均值为4 3cm,因此r=4 32 18.相比于测量噪声方差,过程噪声方差更难以决定.在

对静止目标的定位实验中,设置q =0;而在对移动目标的定位实验中,由于电子徽章沿着环形的轨道移动,而轨道的周长C 和移动周期T 可测出,故过程噪声可以近似地表示为

q =a -=v T /4=C/T T /4=

4C

T 2

(12)

5 性能分析

对定位系统的评价包括多方面的因素,而定位性能是其中最重要的因素.本节先讨论定位性能,然后探讨方向敏感性,最后分析了其它性能.

5.1 定位性能

定位性能主要是测试定位精度.为此我们在房间里布置了6个读卡器,进行了移动-最小二乘法、移动-EKF 、静止3组实验.在移动-最小二乘法中电子徽章安装在一高为83 5cm 的小车的顶部,让小车以平均11cm/s 的速度沿着一矩形轨道移动,而位置计算算法采用最小二乘法.移动-EKF 实验的情景完全与移动-最小二乘法一样,唯一的不同是其位置计算采用EKF.静止实验中电子徽章分别安装在9个不同位置,位置计算算法同样采用EKF .整个实验的平面图见图3

.

图3 实验场景

实验记录下约2780组移动-EKF 数据、400组移动-最小二乘法数据以及90组静止实验数据.其中移动-EKF 的实验数据显示在图4中.

就我们目前的测量手段而言,由于还没有能精确控制运动速度的机器人小车,故难以确定移动目标在某个时刻的准确的实际位置,不过静止目标的

实际位置可准确测量到.由于3组实验中目标的高

度是不变的,因此无论对于移动目标还是对于静止

图4 移动-EKF 实验的位置数据

目标Z 轴的误差很容易测到.考虑到这一点我们首

先比较3组实验的Z 轴误差,然后根据Z 轴误差与距离误差的比例反推出距离误差.3组实验的Z 轴误差的累积误差分布函数CDF 显示在图5中.

图5 3组实验的Z 轴误差的累积误差分布函数

图5中可以看出,静止实验一半(概率为48%)的误差不超过2 2cm,而移动-EKF 一半(概率为53%)的误差不超过2 3cm ,但是移动-最小二乘法一半(概率为47%)的误差达到了18cm.前面两个的精度之所以好于最后一个的原因是前面两个都采用了EKF 而最后一个采用的最小二乘法.此现象说明EKF 不仅能使高斯白噪声的影响最小,而且它对盲区的位置计算性能比最小二乘法更好.即使只收到一个距离值,EKF 也能根据其历史数据完成状态

的预测和更新.相反,在这种情况下最小二乘法不能不借助滑动窗口中时间戳最接近的距离数据来完成计算,这些违反了距离必须同时的条件,也增大了位置计算的误差.

图5中也可以看出,移动-EKF 实验的误差分布与静止实验非常接近,稍微的不同在于静止实验的最大误差不超过6cm,而99 8%的移动-EKF 的误差不超过12cm ,且在2780个实验值中仅仅5个实验值的误差达到了20 7cm.两个实验结果的区

1608计 算 机 学 报2007年

别很可能在于,在静止实验中滑窗滤波器有足够的时间过滤掉无效的距离值且EKF有充足的时间步来收敛于实际位置,而此条件在移动实验中难以得到满足.

静止实验中每一维的误差与记录误差显示在表1中.

表1 静止实验的误差

每一维误差

x y z

3-D (距离)

平均误差/cm2 3462 4502 2204 359

单维误差与

距离误差之比

0 5380 5620 510

从表1可以看出,各维的平均误差与平均距离误差之比基本上相等,且都接近于3/3 0 578.此比例的意义是,各维的误差相当于单位立方体的边,而距离误差相当于立方体的对角线.利用此比例能根据高度误差推算出移动实验中的距离误差:

E d=3 E h(13)其中E d表示平均距离误差,E h表示平均高度误差.从以上数据可以判断出Cicada无论是静止目标还是移动目标其平均定位精度约为5cm.

5.2 方向敏感性

我们在Cicada和Cricket之间进行了方向敏感性的对比实验.实验包括两组,分别测试Cicada和Cr icket.在每一组中我们将一对Cicada(即读卡器和电子徽章)或Cricket(即收听器和信标器)放置在无遮挡的2m的直线距离上,将其面向角调整到不同的角度,并记录下系统报告的距离值.在每一角度上记录了约230组距离值,并将其分成3类:未收到、无效值和有效值.未收到表示信号仅仅只有RF 部分,无效值是在185~215范围之外的值,剩下的是有效值.实验结果显示在表2中.

表2 Cicada和Cricket的方向敏感度对比

方向Crick et相对于全部数据的

比例/%

未收到无效值有效值

Cicada相对于全部数据的

比例/%

未收到无效值有效值

45 0 0 100 00100

60 43 50 56 500100

70 47 947 84 300100

从表2可以看出,Cicada有一个全向型的工作区,其跨度为-90 到+90 ;而Cricket对方向敏感,在角度仅为 60 时它仅仅能收到一半的有效距离值.其原因是由于发射器的单平面布局使得Cricket 的超声波发射仅仅朝一个方向,而由于采用5个正交的发射器(如图2(a)所示)使得Cicada的发射几乎覆盖整个空间.

5.3 性能比较

Cicada目前做出来的电子徽章尺寸为8 8 3 0 4 3cm,带电池重量为50g左右,具有小巧和轻便等特点,且不需要附加到另外设备(如计算机等)就能工作,具有较好的可携带性.

从定位的精度来看,Cicada、Cricket、A ctive BAT 比3D-iD高.究其原因是3D-iD是基于纯射频的T DoA来定位,而前三者都是通过射频和超声波T DoA来定位的,由于射频的传播速度太快,在时间差上的细微误差容易导致距离上的较大误差;相反,超声波传播速度比较慢,时间差上的误差不大容易放大到距离上.Cicada定位精度之所以比Cricket 高的很大部分原因在于Cicada是一种主动型系统,这样无论对静止还是运动目标都能较好地获得同时产生的信号时间差.Cicada和Activ e BAT定位精度都在一个数量级(分米以下),Cicada实验表明的定位精度略好于Active BAT声明的精度,这可能是由于我们的算法对误差具有更好的处理能力.此外,作为Cicada主要基础设施的读卡器采用无线连接,部署数量和位置均不限,相对而言,Active BAT 的接收器需以规则形状部署,且采用有线连接,可以说在这一点上,Cicada的规模伸缩度和易部署性更为突出.此外Cicada能定位多个目标,快速、准确地区别其ID,这是所有专用定位系统相对于基于生理特征定位的系统的共同优势.

6 结 论

本文设计了一种主动性跟踪多目标的室内定位系统Cicada,它基于射频和超声波的TDoA来估算距离,并采用一种融合滑窗滤波和卡尔曼滤波的方法来计算位置.实验表明它无论对静止目标还是移动目标都能提供平均5cm的定位精度,而且其工作区域是全向型的,另外它尺寸小、重量轻、能独立工作,便于携带或嵌入到日常用品中,具有较好的规模伸缩度以及易于部署的潜力.这些特点表明Cicada 较好地适应智能空间位置感知计算的需要.尽管目前它还是一个原型系统,但随着制造工艺的成熟和成本的下降,它应该会拥有一个不错的市场前景的.

参考文献

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[12]Orr R J,Ab ow d G D.Th e smart floor:A mechanism for

natural user identification and tracking//Proceedings of the

2000Conference on H uman Factors in Compu tin g S ystem s

(CH I2000).Hague,Netherland s,2000:275-276

[13]Addlesee M D,Jones A,Livesey F et al.T he ORL active

floor.Personal Com munications,1997,4(5):35-41 [14]Scott Stillman,Raw es ak T anaw ongsuw an,Irfan Es sa.A

sys tem for track ing an d recogn izing mu ltiple people w ith mul-

tiple cameras//Proceedings of th e2nd Intern ational C onfer-

en ce on Audio-Vision based Person Authentication.W as h-

ington,DC,USA,1999:37-49

[15]Barry Brum itt,Brian M eyers,John Krumm et al.Eas yliv-

ing:T echnologies for intelligen t environm ents//Proceedin gs

of the2nd International Sym posium on Handheld and Ub iqu-i

tous Computing(HU C2000).Bristol,UK,2000:12-29 [16]Anthony Eph remides.Kalman filtering.IEEE Control Sys-

tems M agazine,1986,6(1):46-47

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augmented environm ents//Proceedings of the AC M Symp os-i

um on Virtu al Reality Softw are and T ech nology.London,

UK,1999:1

-10

GU Hong-Liang,bor n in1977,

Ph.D.,lect ur er.H is research inter ests

include locatio n-aw ar e computing,em-

bedded system,distributed mult-i media

techno log y et c.

SHI Yuan-C hun,bor n in1967,pro fesso r,Ph.D.su-

per viso r.H er r esear ch inter ests include H CI,distr ibuted

mult-i media t echnolog y,perv asive computing.

SHEN Ru-i Min,bo rn in1967,professor,Ph.D.super-

viso r.His r esear ch interests include E-L ear ning netwo rk ed-

ucation technolog y,mult-i media netw or k co llabo ration

w or k.

CHEN Yu,born in1972,Ph.D.,lectur er.H is re-

sea rch inter ests include embedded system,operation system.

Background

T his resear ch is suppo rted by the Natio nal Natural Sc-i

ence Fo undation of China under grants(60672066),the Na-

tional Hig h Technolog y Resear ch and Dev elopment Pr ogr am

(863Pr ogram)of China under g rant No 2006AA01Z131.

Perv asive computing(also called ubiquitous computing)

is a hot r esear ch field recently.Context-aw are comput ing is a

par amount characterist ic of pervasiv e computing.L ocation

(along with I D)is the most impor tant kind o f co ntext,as

well as mo st ro bustly acquir ed by actual means,so that it

turns o ut t o be an actual hot r esear ch field.By far the com-1610计 算 机 学 报2007年

prehension on location-awar e computing popularly accepted by the most scholars is that the applicatio ns or serv ices can acco rd to the lo cation and spatial r elatio nship o f objects to modify their ow n behavio rs unobtr usiv ely or non-intr usiv ely to adapt to user s purpose.Smart Space is a test-bed inten-siv ely embody ing per vasive comput ing.T he pr ojects,Smart Classr oo m,SN C(Standard N atural Classr oom)ar e the Sma rt Spaces apply ing in the fields o f tele-educatio n.In tho se pro jects,one of impor tant objectives is to study ho w to realize locatio n-aw are com puting in Smar t Space.

Lo cat ion sensing systems(also called posit ioning sys-tem)is the underlying components fo r lo cat ion-awa re co mpu-t ing in Smart Space,which ar e t o prov ide objects location for location-awar eness.U nt il now,over seas there hav e emer ged quite a few posit ioning systems,such as GP S,Ac-t ive badg e,R AD AR,L A ND M AR C,3D-iD,Cr icket and Active BA T etc,so me of w hich have even come into mar ket in the inter national co mmercial fields.H ow ever,Smart Space,especially the o ne on tele-education,is a special in-doo r envir onment,which o wns its appropr iativ e r equirements dist inct fro m the g ener al purpose environments.T ho se re-quirements span a v ariety of facto rs,including locatio n prec-i sio n,functionalit y of tracking mult-i objects,r ig oro us direc-t ional character istic,co nv enience of po rtability,flexibilit y o f scalability,and facility o f employ ment etc.T hough those a-l r eady ex istent po sitio ning systems ar e prom inent in this or that per formance,so as to succeed in do minating so me com-mer cial fields,they ar e difficult in meeting the al-l r ound de-mands o f Sma rt Space satisfy ingly.Perhaps,what Smar t Space needs is no t a sy stem ex celling at the general pur po se, but o wning a synthetic per for mance co ver ing var ious fact ors, which mig ht as w ell be a tr adeoff between various perfo rm-ance.F or desig ning a tailor ed system fo r Smart Space,w e hav e st rugg led for a long time.T his paper is a skeleton nar-r atio n on our system,Cicada.A pr otot ype as it is,it is bo und be to ow n a pro mising per spectiv e.N ow w e are man-ag ing t o apply a patent for it.

1611

9期谷红亮等:一种用于智能空间的多目标跟踪室内定位系统

智能家居系统设计方案.doc

智能家居系统设计方案 2014 年 12 月

目录 一、智能家居系统的概述 ...................................... 错误 !未定义书签。 二、智能化家居代表未来趋势 ................................... 错误 !未定义书签。 三、设计原则依据 ............................................ 错误 !未定义书签。 四、建设目标 ................................................ 错误 !未定义书签。 五、系统介绍 ................................................ 错误 !未定义书签。 1 、智能灯光系统 . ............................................... 错误 !未定义书签。 2 、空调系统 . ................................................... 错误 !未定义书签。 3 、安防及对讲系统 .............................................. 错误 !未定义书签。 4 、家庭影音系统 . ............................................... 错误 !未定义书签。 5 、电动窗帘、电动遮阳蓬系统.................................... 错误 !未定义书签。 6 、远程网络遥控系统 ............................................ 错误 !未定义书签。 六、灯光控制示例 ............................................ 错误 !未定义书签。 七、结论、案例分享 .......................................... 错误 !未定义书签。

智能家居系统设计方案

智能家居系统设计方案 1.智能家居系统概述 智能家居系统主要分为五大块，分别是“场景控制”、“逻辑自动控制”、“远程控制”、“家庭娱乐”、“安全防范”；能轻松地打造出一个集方便、节能、安全、人性化为一体的智能家居。 智能家居可以为人们带来更为惬意、轻松的生活。如今人们的工作生活节奏越来越快，智能化家居可以为人们减少繁琐家务、提高效率、节约时间，让人们有更多的时间去休息、教育子女、锻炼身体和进修，使人们的生活质量有了很大提高。智能家居的解决方案有各种不同的方式。以互联网为中心，在家庭网络连接下，结合多种智能家居功能解决方案，包括家居设施控制、讯息服务、通讯交流、商务、娱乐、教育、医疗保健、移动通讯等，来实现家居的各种智能化控制手段与功能。 智能家庭控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。 智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。

2.智能家居控制系统功能 智能家庭控制系统的主要功能包括家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范三个方面。 智能家居控制系统能够实现以下功能： ○1、始终在线的网络服务：与互联网随时连接,为在家中办公提供便利。 ○2、安全防范：智能安防系统可以实时监控非法闯入、火灾、煤气泄漏、紧急呼救的发生。一旦出现警情,系统会自动向中心发出报警信息,同时启动相关电器进入应急联动状态,从而实现主动防范。 ○3、消费电子产品的智能控制。 ○4、交互式智能控制：通过语音识别技术实现智能家电的声控功能；通过各种主动式传感器（如温度,声音,动作等）实现智能家居的主动性动作响应。 ○5、环境自动控制：如家庭中央空调的控制、室内空气质量的监测、控制。 ○6、提供全方位家庭娱乐,如家庭影院系统和家庭中央背景音乐系统。 ○7、现代化的厨卫环境。 ○8、家庭信息服务：管理家庭信息及与小区物业管理公司的联系。 ○9、家庭理财服务：通过网络完成理财和消费服务。 ○10、自动维护功能：智能信息家电可以通过服务器直接从制造商的服务网站上自动下载,更新驱动程序和诊断程序,实现智能化的故障自诊断和新功能的自动扩展。

基于物联网的智能家居系统设计毕业设计论文

基于物联网的智能家居系统设计毕业设计论文I 基于物联网的智能家居系统设计 摘要 智能家居系统是利用计算机、嵌入式系统和通信网络技术，将各种家用设施(如照明、安防、家电等)通过家庭网络连接到一起，从而为人们提供更为便利舒适的生活。传统的智能家居系统一般是通过有线线路布线和进行各种控制和通信的，人们难以脱离各种线缆的羁绊，而且系统的可扩展性能也很差。现代近距无线通信技术的发展，使得人们能够冲破这种束缚，营造更舒适的家居生活。家居网络可以大致分为数据网络和控制网络两大部分，本文主要针对智能家居系统的控制网络相关技术进行研究，并进行了系统设计。 本文主要按照以下几部分展开论述: 首先分析了智能家居系统的一般构成以及控制系统在智能家居的地位，并通过传统智能家居的特点进行分析，指出了目前市场上的智能家居系统的局限性，提出了基于短距无线网络的现代智能家居系统是将来的发展趋势。接着对智能家居控制的系统构架以及相关关键技术进行了分析和比较，指出基于IEEE802.15.4的zigbee技术是目前最适合无线家居控制系统的无线标准，并对该标准进行了深入研究。然后从系统和应用的角度来研究智能家居控制网络，设计了一个基于近距无线技术的智能家居控制演示系统，包括主控制器与传感器、摄像头监控、开关控制等功能节点的设计。 关键词：家居控制网，Zigbee，物联网

Things Based System Design of Smart Home ABSTRACT Intelligent household system is using a computer, the embedded system and communication network technology, will all sorts of household facilities (such as lighting, security, home appliance, etc) through the family network connectivity to together, thus provide people with more convenient comfortable life. The traditional intelligent household system is generally through the cable line wiring and various control and communication, people is hard to escape the fetters of various cable, and system extensible performance is also very poor. Modern sidewall of wireless communication technology development makes the people can get the chains, build the household life more comfortable. Household networks can be roughly divided into data networks and control network of two parts, this article mainly aims at intelligent household system control network relevant technology and system design. This paper mainly according to the following several aspects to discuss. This paper firstly analyzes the general intelligent household system composition and control system in intelligent household position, and through the traditional intelligent household characteristics, the paper suggests that the current market the limitations of the intelligent household system, puts forward the short-range wireless network based on the modern intelligent household system is the future trend of development. Then the intelligent household control system architecture and related key technology are analyzed and compared, points out that the IEEE8O2. Based on zigbee technology 15.4 is the most suitable for wireless home control system's wireless standards, and the standards were studied. Then from the Angle of system and application research intelligent household control network, design of a close wireless technology based on the intelligent household control demonstration system, including the main controller and sensor, surveillance camera, switch control design of functional nodes. Keywords:home control nets, Zigbee, Content networking

T-11-V5-多目标追踪微波车辆检测器技术方案

微波交通检测器应用方案——T-11 V5 多目标追踪雷达 江苏志德华通信息技术有限公司 编辑者：高志鹏

1．Tracteh T-11 V5多目标追踪微波车辆检测器简介 1．1功能概述 ●Tractech T-11 V5多目标追踪微波车辆检测器（以下简称T-11 V5），是利用二维主动扫描式阵列雷达 微波检测技术，对路面发射微波，以每秒20次的扫描频率可靠地检测路上每一车道的目标，准确区分机动力、非机动力、行人等，可同时识别及跟踪最多64个目标对象。 ●可同时测量每车道的流量、平均速度、占有率、85%位速率、车头时距、车间距等交通数据，以及排队 长度、逆行、超速、ETA等报警信息，并可准确地测量区域内每个目标的位置坐标（X,Y）与速度（Vx, Vy）。 ●能进行大区域检测，沿来车方向正常检测区域至少可达160米，能同时检测至少6个车道，其中中间的 4个车道每条车道可以有4个精确的检测点，4条车道就可以配置16个精确的检测点。每个检测点就是一条线，这条线与路交叉成90度夹角，也就是垂直于路的方向。这些垂直于路的方向的检测线，就可以作为雷达的检测点，可以非常精确检测车辆接近并经过这些检测点时的状态 ●自动检测交通流的运行方向，进行车辆逆行检测统计。 ●采用前向安装的方式，可方便地利用既有杆件：信号灯杆、电警杆横臂、任一标志标牌、路灯杆上，具 有安装维护方便，不破坏路面，不影响交通，技术先进，成本低等特点。 ●可在全天候环境下工作，外壳达到IP67防护标准，并具有自校准以及故障自诊断功能。 ●可视化的图形化操作界面能实时显示每个目标在检测区域内被跟踪情况以及车辆即时速度、车辆长度等 实时信息。 1．2应用场合 T-11 V5 是一款革命性的通用交通管理雷达，可以用在交通管理领域的很多方面： 公路和交通管理系统

智能家居系统系统设计方案

第一章智能家居系统概述 住房是生活的原点，未来的家居是什么样子，您想过吗?从美国科幻电影中，从媒体报道中，我们可以窥见未来智能家居生活的一些影子。 清晨，轻柔的音乐自动响起并逐步增大音量催您起床，同时窗帘自动打开，音乐舒缓响起，早餐开始自动烹饪，新闻按预定播放。 离家出门，您完全不必担心灯还没关，大门还没锁。因为在您开车上公路 的时候，只需在手机轻触远程控制界面，智能家居系统会帮您照料好一切;同时安防系统自动布防，出现异常智能侦测，煤气漏了、发生火灾了、有人闯入了，系统将自动及时地通报到小区的管理中心，并将现场情况通过信息发送到正在 上班的您面前。 回到家中，随着门锁被开启，安防系统自动解除室内警戒，廊灯缓缓点亮，空调、新风系统自动启动，背景乐轻轻奏起。 在家中，只需一个遥控器就能控制家中所有的电器。每天晚上，所有的窗帘都 会定时自动关闭，入睡前，床头边的面板上，您触动“晚安”模式，就可以控 制室内所有需要关闭的灯光和电器设备，同时安防系统自动开启处于警戒状态。在您外出之前只要按一个键（离家情景）就可以关闭家中所有的灯和电器…… 现在和未来随着社会的进步人们物质和精神生活质量的全面提升，安逸和休 闲就成了生活基调。而智能家居恰好能迎合、满足人们的需要。现在，楼宇的 卖点越来越集中在智能化和生态环保化，而最大的变量和砝码就是智能化。消 费者在除了选用传统的节能卫具、灯具来节能的同时，也没有忽视对“智能” 生活的追求。智能化的家装设计可以更好地实现人们对人性化家居的需求，而 通过智能家居的应用不但可以实现小区智能化，同样也可以起到节能的效果。 未来随着经济的发展，人们对生活质量追求的提高，智能家居也将逐渐引领装 修时尚潮流，成为新的消费趋势。 第二章设计原则 智能家居又称智能住宅。通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算机网络 系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。衡量一个住宅小 区智能化系统的成功与否，并非仅仅取决于智能化系统的多少、系统的先进性 或集成度，而是取决于系统的设计和配置是否经济合理并且系统能否成功运行，系统的使用、管理和维护是否方便，系统或产品的技术是否成熟适用，换句话说，就是如何以最少的投入、最简便的实现途径来换取最大的功效，实现便捷 高质量的生活。 1、实用性 智能家居最基本的目标是为人们提供一个舒适、安全、方便和高效的生活环境。对智能家居产品来说，最重要的是以实用为核心，摒弃掉那些华而不实，只能 充作摆设的功能，产品以实用性、易用性和人性化为主。

智能家居系统设计方案

小珠山罗格朗智能家居系统 设 计 方 案

设计单位：智能网络设备 2011年3月 目录 一、概述 (3) 二、罗格朗简介 (3) 三、罗格朗智能家居特点 (3) 四、系统设计方案 (6) 1、设计依据 (6) 2、设计原则 (6) 3、罗格朗智能控制系统简介 (7) 4、罗格朗产品的技术特点 (8) 5、系统设计描述 (9) 6、采用无线遥控系统的优点 (10) 7、系统主要应用功能 (10) 8、设备介绍 (19) 9、联框面板外观 (29)

一、概述 小珠山项目为高档别墅群，共145户。为配合定位及装饰的精致生活品味的定位，我们将把享誉欧洲并具有经典艺术风格和现代智能科技的罗格朗智能控制系统融入其中，作为建筑功能的组成部分之一。使建筑突现现代及未来科技服务于精致生活品味和谐，让科技与美在该建筑中完美的结合，达到至高的境界。 二、罗格朗简介 ?创建于1860年，年销售额为450亿元人民币，在全球拥有员工33000名，其中中国的员工为6000多人。 ?180这个数据，承载着非同寻常的含义，罗格朗达到或超过了绝大多数国家的电气生产标准。 ?罗格朗全球市场占有率超过19% ?现拥有5000多项有效专利及1500人规模研发机构 ?罗格朗集团在全球60个国家拥有分支机构，180多个国家开展业务 ?2005年TCL集团与法国罗格朗集团（Legrand S.A.）合作，成为全资子公司。?产品包括：开关插座、结构化布线、智能家居系统、线缆管理系统、通风换气系统

? TCL-罗格朗开关插座业务自2000年开始名列中国高档开关插座市场占有率榜首，取得多项国行业荣誉和广大消费者的认可，综合布线业务在教育行业市场中达到30%以上。 ?目前开关插座业务在中国设立41家办事处、700多家专销商、1000多家分销商；综合布线业务已经设立27家办事处、200多家系统集成商。 ?办事处目前为10人，智能项目技术人员2人。 三、罗格朗智能家居特点 罗格朗智能家居系统包含了：灯光、窗帘、背景音乐、温度控制、场景控制、安防报警、可视对讲和无线控制子系统，各个子系统之间可以任意组合，满足用户的需求。功能上实现场景控制、调光控制、遥控控制、定时控制、墙装触摸屏控制、无线触控屏控制、远程网络控制等功能；根据其装修风格不同为客户提供了瓷、玻璃、法国原木、珍珠鱼皮等多种不同材质、不同颜色的面板。 您可以自由享受罗格朗智能家居产品为您带来的便利，比如早晨系统为您打开灯光、拉开窗帘，播放您喜欢的音乐，帮您打开热水器等，让您更轻松的迎接每一天。出差前设置定时开关灯光及家电的效果，创造虚拟有人在家场景，防小偷等。 同时，用户可通过Internet 远程控制室的智能家居系统，如灯光、窗帘、背景音乐等，可实时监控各路摄像头，观看家中的情况；下班前，提前把电饭煲、热水器或空调开启，回家马上享受，享受科技带来的便利。 罗格朗智能家居系统特点： 1、完整的家居功能：

平安校园---智能视频巡逻跟踪系统解决方案

平安校园---智能视频巡逻跟踪系统 解决方案 厦门博聪信息技术有限公司 2015年2月1日

目录 目录 (2) 第一章、项目概述 (3) 1.1.需求分析 (3) 2.2.实现目标 (3) 3.3.系统建设原则 (4) 第二章、方案设计 (5) 2.1平台总体架构 (5) 2.2系统简介 (5) 2.3在平安校园中的应用 (12) 2.4系统部署 (12) 第三章、设备清单 (20)

第一章、项目概述 1.1.需求分析 近几年以来一系列校园安全事件的发生，使得政府及社会各界对于平安校园安防系统的建设更为关注,传统的人力巡查已不能满足校园安全管理的需求,平安校园建设迫在眉睫。目前学校普遍存在着学生众多，校园周边的环境复杂等特点，就各中小学校来说，都有个共同特点：管理人员少，学生人数众多、生性好动、防范意识差。学校的操场、运动场、大门口、教学楼等公共场合都存在安全隐患: 1,操场存在意外事件的安全隐患,要求实现全覆盖、无死角，同时又要拍清楚细节，便于对意外事件的事后举证。 2,学校大门口,不法人员借上下学期间乘着混乱的情况从事犯罪活动的事件常有发生,要求对校门口有效监控，能看清场景及细节，出现异常情况实时作出应对，预防安全治安事件发生。 但普通的视频监控系统存在以下问题： 1,操场面积大，使用普通的枪机球机都很难实现全覆盖、无死角。即使覆盖了大部分场景，离监控点远的位置也拍不到细节。一旦发生意外事件，虽然监控设备有拍摄到，但看不清细节，对于事后举证毫无作用。 2,上下学期间学校大门口人员众多,使用普通的枪机或球机看得不全或看不清细节，无法真正实现对上下学期间大门口场所的有效监管。 可以看出，传统的视频监控方式不能很好的满足平安校园这些场所的监控需求，平安校园监控系统的建设不再是简单地增加普通监控设备，而是需要向着智能化、主动化监控方向发展。本方案所介绍的智能视频巡逻跟踪系统，即是针对上述监控难题而推出的有效解决方案，这是视频监控领域一次革命性的飞跃。 2.2.实现目标

博聪多目标智能跟踪系统

博聪多目标智能跟踪系统 产品组成 注：因产品更新较快，产品图片仅供参考，实际产品外观请在购买前与销售人员确认。 系统概述 博聪多目标智能跟踪系统系列产品，由广角摄像机、高速跟踪球机、多目标智能跟踪处理器和一体化支架组成，是厦门博聪信息技术有限公司自主研发的新一代智能监控产品。 其采用了国内先进的 高速跟踪球机 [20x 光学放大倍数] 广角摄像机 [全景视频采集设备] 一体化支架 多目标智能跟踪处理器 [多目标智能跟踪算法程序]

图像检测、识别和跟踪技术，通过先进的视频分析算法和多目标跟踪算法程序，配合精密、精准的云镜控制系统，实现对全景区域内多个移动目标或选定目标的自动、快速、精准、连续、流畅的跟踪和捕捉；并同步完成对全景区域的监控需要，实现对高等级要求的安保需求。 传统球机通过预置位巡航转动，对于视野内的移动目标拍摄效率很低，而且拍摄的很多内容都是无效的静止物体，实际利用率不高。博聪多目标智能跟踪系统采用了广角摄像机与高速跟踪球机搭配的摄像机组合方式，结合国际领先的复杂环境运动物体检测技术和多目标跟踪技术，可同时锁定广角摄像机画面内多个移动目标，多目标智能跟踪处理器驱动高速跟踪球机锁定移动目标并对其进行自动跟踪、放大以得到更清晰的目标特征。这样既有反映目标移动轨迹的监控大场景全局画面，又保留具有监控价值的运动目标局部清晰特写画面，使得监控画面的效用极大提高。 博聪多目标智能跟踪系统支持鼠标点控的球机操作方式，使球机控制操作更简单、更迅捷，降低用户与球机交互过程中的成本，给用户带来持续的、良好的人机交互体验，为人工干预球机及时看清感兴趣目标提供了非常便捷的工具。 功能特点 1.多目标自动跟踪特写拍摄（无人值守） 多目标自动跟踪特写拍摄功能可自动锁定警戒区内多个移动目标，并结合博聪独有的专利技术控制高速跟踪球机平滑跟踪各个运动目标，获得清晰特写画面，自动监控闯入警戒区的每个目标。很好地解决了传统球机没有人工干预时形如摆设的问题，并且有效利用起存储设备，只将关键有用信息抓拍存储，减轻了事后取证的难度。高速跟踪球机抓拍细节，同步广角摄像机监控大范围场景，实现“点面结合、动静兼顾”。

智能家居系统设计方案

智能家居系统设计方案 2014年12月

目录 一、智能家居系统的概述 ...................................... 错误!未定义书签。 二、智能化家居代表未来趋势................................... 错误!未定义书签。 三、设计原则依据 ............................................ 错误!未定义书签。 四、建设目标 ................................................ 错误!未定义书签。 五、系统介绍 ................................................ 错误!未定义书签。 1、智能灯光系统................................................ 错误!未定义书签。 2、空调系统.................................................... 错误!未定义书签。 3、安防及对讲系统.............................................. 错误!未定义书签。 4、家庭影音系统................................................ 错误!未定义书签。 5、电动窗帘、电动遮阳蓬系统.................................... 错误!未定义书签。 6、远程网络遥控系统............................................ 错误!未定义书签。 六、灯光控制示例 ............................................ 错误!未定义书签。 七、结论、案例分享 .......................................... 错误!未定义书签。

目标检测、跟踪与识别技术与现代战争

目标检测、跟踪与识别技术与现代战争 【摘要】本文讨论目标检测、跟踪与识别技术在现代战争各个领域中的应用，总结目标识别技术的发展方向，提出目标识别技术工程化实现方法，同时本文介绍了国外目标识别的现状及发展趋势，提出了现代战争应采用综合识别系统解决目标识别问题的建议。 关键词目标检测；目标跟踪；目标识别；雷达；人工神经网络；精确制导 1．引言 随着现代科学技术的飞速发展及其在军事领域内日益广泛的应用，传统的作战思想、作战方式已发生根本性的变化。从第一次海湾战争到科索沃战争，特别是刚刚结束的海湾战争，空中精确打击和空地一体化作战已经成为最重要的作战形式。集指挥、控制、通信、计算机、情报、监视侦察于一体的C ISR 已成为取得战场主动权，赢得最后胜利的关键因素。目标识别技术是雷达智能化、信息化的重要技术支撑手段。在现代化战争中，目标识别技术在预警探测、精确制导、战场指挥和侦察、敌我识别等军事领域都有广泛的应用前景，已受到了世界各国的关注。 现代战争中取得战场制信息权的关键之一是目标属性识别。现代战争的作战环境十分复杂，作战双方都在采用相应的伪装、隐蔽、欺骗和干扰等手段和技术，进行识别和反识别斗争。因此仅仅依靠一种或少数几种识别手段很难准确地进行目标识别，必须利用多个和多类传感器所收集到的多种目标属性信息，综合出准确的目标属性，进行目标检测，跟踪后进行识别。 2．目标检测、跟踪与识别技术在现代战争中的应用 2．1 目标检测、跟踪与识别技术在预警探测上的应用 目标检测、跟踪与识别技术对于弹道导弹的预警工作有重要的作用。弹道导弹一般携带多个弹头，其中可能包含核弹头或大规模杀伤的弹头以及常规弹头，预警雷达必须具备对目标进行分类和识别真假弹头的能力，将核弹头或大规模杀伤的弹头分离出来，为弹道导弹防御(BMD)系统进行目标攻击和火力分配提供依据。早期的BMD系统假设只有一个核弹头，多弹头分导技术的出现，使问题转化为雷达的多目标识别问题，加上电子对抗技术的广泛使用，给目标识别技术带来很大困难。另外，预警雷达还要对空中目标或低空目标进行探测，对来袭目标群进行分类识别。利用星载雷达以及远程光学望远镜等观测设备，可以对外空目标进行探测，对外空来袭目标进行分类和识别，达到早期预警的工作。

智能家居毕业设计25

某别墅智能家居系统设计 摘要 随着计算机网络技术和信息技术的进步，智能家居得到了前所未有的发展，居民对住宅的功能以及质量提出了更多、更高的要求，智能化住宅以其安全舒适、信息通畅、服务完善而深受住户们的喜爱，智能住宅成为现代化住宅的必然发展趋势。因此研究并开发出适合人们要求的智能化产品具有很重要的意义。 怎样把电气智能化，怎样安排家居格局，我们就涉及到了家居布线系统。家居布线系统就是把、有线电视、电脑网络、影音系统、家庭自动化控制系统的布线统一规划、布局、集中管理，为实现家具智能化提供网路平台。采用综合布线方式，使得家庭内部布线系统具有良好的扩展性和可升级性，满足不同用户现在和未来的需求。 本论文设计的智能家居布线系统能充分实现以下功能： 1.将住宅内的控制系统、安防系统等系统连接起来，并让它们能够正常的工作； 2.新型的布线系统让住宅更加的美观； 3.让我们的住宅时刻处于一个安全的状态。 智能家居布线系统须遵循TIA/EIA 570-A家居电信布线的国家标准。布线系统是实现连接功能是由配线箱进行连接，然后再分配到各个功能模块，让功能模块发挥自己的功能。 关键词：智能家居自动化,自动控制,信息化和智能化,家具综合布线

ABSTRACT Along with the puter network technology and information technology progress,intelligent household got unprecedented development,residents of residential function and quality put forward more and higher demand,intelligent residential to its safe and fortable,information unobstructed,and perfect service and favored by residents of the love,intelligent residential bee modern residential trend.So the research and the development of a suitable for people to requirements of the intelligent product has important significance. Household telephone wiring system,cable TV,puter network,audio-visual systems,the family of the automatic control system of unified planning,layout and wiring for realizing the centralized management,providing a network platform,intelligent https://www.sodocs.net/doc/f08008844.html,ing the prehensive wiring,internal cabling system has good family the expansibility and scalability,meet different users of the present and future needs. In domestic and abroad existing intelligent home control system are studied and analyzed,the bination of domestic intelligence changes household to actual requirements standards,puts forward a set of multifunctional smart home wiring system design scheme. This thesis design intelligent household wiring system can fully realize the following functions: 1.Will inside the residence control system,secutity links up and allow them to normal work; 2.Type of wiring system to make the house more beautiful; 3.Make our housing moment in a safe condition. Intelligence lives in wiring system must follow TIA/EIA 570-A household telemunication wiring national standards.Wiring system is to realize the connect function is connected by wiring kit is included as standard,then assigned to each function module,make function module play to one's own function. Keyword:intelligent household automation;automatic control;information and

制高点多目标智能跟踪系统设计方案V20-副本

xxx校园制高点监控系统 及多目标智能跟踪系统方案设计 北京xxx数码科技有限公司2015年12月7日

目录 1 校园监控目前存在的问题 1 2 解决方案 1 3 系统整体设计 1 3.1 普通制高点监控系统 1 3.1.1 优势 1 3.1.2 不足 1 3.2 多目标智能追踪系统 2 3.2.1 系统概述 2 3.2.2 平安校园中的应用 2 3.2.3 系统组成 3 3.2.4 系统优势 3 3.2.5 功能特点 3 3.2.6 多目标智能跟踪系统设备性能及参数 5 3.2.7 智能多目标系统管理软件平台8 3.2.8 平台对接9 4 清单配置9 4.1 方案一配置9 4.2 方案二配置9

校园监控目前存在的问题 各高职院校的校园大门口社会人员嘈杂，犯罪事件频发，使用普通的枪机或球机拍得不全和拍不清细节，无法真正实现对上下学期间大门口场所的有效监管。 操场面积大，使用普通的枪机球机都很难实现全覆盖、无死角。即使覆盖了大部分场景，离监控点远的位置也拍不到细节。一旦发生意外事件，虽然监控设备有拍摄到，但看不清细节，对于事后取证毫无作用。 解决方案 针对此问题，我公司提供如下两套设计方案以供校方结合具体实际情况采纳。 第一套方案：采用在校园至高点配置全景摄像机的方式实现学校法范围重点部位的精确监控。 第二套方案：采用至高点多目标智能跟踪系统对学校的校门、主要路口、操场、运动场等主要区域进行布控、对校园的重点部位和重点区域进行主动化、智能化的实时监控，以实现对校园重点区域和场所进行高安全级别的监控和管控。 系统整体设计 普通制高点监控系统 大范围、远距离、高清晰监控校园，尤其适合夜晚从高处俯视校园某处。 可以实时从高处远距离监视和控制监控点的图像，在有紧急事件发生和举行重要活动时或者夜间有危险警情出现时可以作为指挥调度的辅助手段，协助有关校领导和安保部门完成紧急事件处理。同时可根据实际情况实现对相应设备、安保人员和事件处理的控制。 优势 校园楼栋的制高点安装2套300万30倍光学变焦、支持H.265的高清全景球机，后端配置8路网络视频录像机进行存储，并通过校园保安监控中心进行视频输出图像显示，从而实现学校大范围的精确制高点监控。 此种方案设备配置的优点是成本低，安装相对简单，效果也比较良好。 不足 仅能实现简单的学校大范围的精确制高点监控。其他更多的报警联动、智能跟踪等功能无法实现。若想实现重点区域或重点目标的特点拍摄、入侵报警、绊线报警及动静兼顾并获得清晰的图像和动态的智能跟踪功能，需要采用方案二即：多目标智能追踪系统。

智能家居系统设计方案四篇

智能家居系统设计方案四篇 篇一：智能家居系统设计方案 智能系统设计范围： 本设计包含的系统为：智能门锁、安防、可视对讲、厨房室内可视分机、灯光、空调、电动窗帘（百叶窗、气窗）、背景音乐、环境监测（红外亮度、然气感应）、视频监视、集中控制和远程WEB控制等。并且，以上所有系统都不是独立的，而是和其他系统相互联系，融合为一个统一的整体，并相互响应，做到真正意义上的智能。 智能系统设计的原则： 用户需要操作方便，功能实用，外观美观大方的智能家居系统。系统要有吸引来宾的外观和功能，能体现用户高人一等的生活品位。同时要化繁为简、高度人性、注重健康、娱乐生活、保护私密。 系统功能描述： 以下，我们跟据房型结构，设计的智能家居系统： 区域：主楼一层：大门、门厅、客厅、餐厅、厨房、客卧室、主卧室及阳台、洗衣间、卫生间、楼梯、后门厅.主楼二层:二层休闲厅、主卧室及阳台、主卫、次卫、儿童房、书房及阳台. 1、大门 设备设置：电子锁、门口设置可视对讲门口机、夜视防水摄像机、门磁功能描述：

①可视对讲门口机实现访客和主人的对讲，并有留言和保存图像功能。 ②大门处另外设置具有夜视功能的彩色摄像机，以方便主人可以通过电视、触摸屏、Internet随时观察大门处的影像，并记录保存20天。 ③门磁与报警主机联接，可在第一时间防范非法闯入. 2、门厅 设备设置：二路调光模块、可视智能终端机、6键场景触控面板、彩色触摸屏。功能描述： ①主人在入户门口，押下智能门锁的指纹辨识器，入户门打开。 ②进门后进行安防系统撤防；出门时安防系统布防。 ③安防系统报警，布防LCD屏幕上显示报警区域。 ④6键场景触控面板“在家模式”，灯光受控制，“离家模式”，关闭所有的灯光，空调,灯光电器自动设定到节能模式或关闭,离家设防,回家撤防。 ⑤可视智能终端，完成与访客对讲，开门功能。 ⑥通过彩色触摸屏，平面图，浏览别墅中的各个系统；控制各个区域的灯光；查看视频监视；调节客厅空调温度；设定背景音乐系统； 3、客厅/餐厅设备设置：电动窗帘面板、背景音乐面板、RF多功能无线遥控器、三路调光模块、三路红外控制模块、无线接收模块。 功能描述： ①用1只触控开关取代普通的多个开关，客厅设计出如下场景：会客、休闲、明亮、全关等；餐厅设置如下多个场景：用餐、酒会、烛光、全关等。不同场合，弹指之间，灯光瞬息变换，细微处彰显气派和尊贵。

目标检测与跟踪

第九章图像目标探测与跟踪技术 主讲人：赵丹培 宇航学院图像处理中心 zhaodanpei@https://www.sodocs.net/doc/f08008844.html, 电话：82339972

目录 9.1 概论 9.2 目标检测与跟踪技术的发展现状9.3 目标检测与跟踪技术的典型应用9.4 图像的特征与描述 9.5 目标检测方法的基本概念与原理9.6 目标跟踪方法涉及的基本问题

9.1 概论 1、课程的学习目的 学习和掌握目标探测、跟踪与识别的基本概念和术语，了解一个完整信息处理系统的工作流程，了解目标探测、跟踪与识别在武器系统、航空航天、军事领域的典型应用。了解目标检测、跟踪与识别涉及的关键技术的发展现状，为今后从事相关的研究工作奠定基础。 2、主要参考书： 《目标探测与识别》，周立伟等编著，北京理工大学出版社； 《成像自动目标识别》，张天序著，湖北科学技术出版社； 《动态图像分析》，李智勇沈振康等著，国防工业出版社；

引言：学习目标检测与跟踪技术的意义 ?现代军事理论认为，掌握高科技将成为现代战争取胜的重要因素。以侦察监视技术、通信技术、成像跟踪技术、精确制导技术等为代表的军用高科技技术是夺取胜利的重要武器。 ?成像跟踪技术是为了在战争中更精确、及时地识别敌方目标，有效地跟踪目标，是高科技武器系统中的至关重要的核心技术。 ?例如：一个完整的军事战斗任务大致包括侦察、搜索、监视以及攻击目标和毁伤目标。那么快速的信息获取和处理能力就是战争胜利的关键，因此，目标的实时探测、跟踪与识别也成为必要的前提条件。

?随着现代高新技术的不断发展及其在军事应用领域中的日益推广，传统的作战形态正在发生着深刻的变化。 1973年的第四次中东战争，1982年的英阿马岛之战，1991年的海湾战争及1999年的科索沃战争，伊拉克战争等都说明了这一点。西方各军事强国都在积极探索对抗武器，特别是美国更是投入了巨大的物力、人力和财力积极研制弹道导弹防御系统。而图像检测、跟踪和识别算法作为现代战场信息环境作战成败的关键，具备抗遮挡、抗丢失和抗机动鲁棒性的智能跟踪器，将是现代战场作战必备品，具有广泛的应用前景。

智能家居控制系统-课程设计报告

智能家居控制系统-课程设计报告

XXXXXXXXXXXXXX 嵌入式系统原理及应用实践 —智能家居控制系统（无操作系统） 学生姓名XXX 学号XXXXXXXXXX 所在学院XXXXXXXXXXX 专业名称XXXXXXXXXXX 班级XXXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师XXXXXXXXXXXX 成绩 XXXXXXXXXXXXX 二○XX年XX月

综合实训任务书

目录 前言 (1) 1 硬件设计 (1) 1.1 ADC转换 (3) 1.2 SSI控制数码管显示 (4) 1.3 按键和LED模块 (6) 1.4 PWM驱动蜂鸣器 (7) 2 软件设计 (8) 2.1 ADC模块 (8) 2.1.1 ADC模块原理描述 (8) 2.1.2 ADC模块程序设计流程图 (9) 2.2 SSI 模块 (9) 2.2.1 SSI模块原理描述 (10) 2.2.2 SSI模块程序设计流程图 (11) 2.3 定时器模块 (11) 2.3.1 定时器模块原理描述 (11) 2.3.2 定时器模块流程图 (12) 2.4 DS18B20模块 (12) 2.4.1 DS18B20模块原理描述 (13) 2.4.2 DS18B20模块程序设计流程图 (13) 2.5 按键模块 (14) 2.5.1 按键模块原理描述 (14) 2.5.2 按键模块程序设计流程图 (14) 2.6 PWM模块 (15)

2.6.1 PWM模块原理描述 (15) 2.6.2 PWM模块程序设计流程图 (16) 2.6 主函数模块 (16) 2.6.1 主函数模块原理描述 (16) 2.6.2........................... 主函数模块程序设计流程图16 3．验证结果.. (17) 操作步骤和结果描述 (17) 总结 (18)

智能家居系统设计方案 (1)

智能家居系统设计方案 综述 随着计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术、信息技术的迅猛发展，提高了人们对家庭实现生活现代化，居住环境舒适化及家居安全化的要求，在这种日益迫切的需求下延伸出来的智能家居系统很好的满足了人们的这些要求。智能家居除了具有安全、便利、舒适、节能、娱乐性的功能外，还是一个集音频、视频、计算机功能、通信功能、家居自动化/控制/安全技术以及将所有不同的设备应用和功能互连于一体的系统，使我们的居家生活更为便利、灵活。 智能家居系统创新性地实现了对灯控、家电等家居设备的集中控制，可全部实现无线控制，免除布线的麻烦和弊端，不管装修与否，均可便捷安装使用，不会受到布线的任何束缚。同时，采用学习型的红外基地台，强大的软件学习功能，可与各种家居设备实现无缝对接，对新购的家居设备，也可轻松纳入联电国际系统管理，十分方便，利用网络/PDA/手机，通过目前最先进的网络侦控摄像机，即可随时随地实现对家居设备的实时监测和操控。下面，我们就以某独栋别墅项目为例，详细说明智能家居系统给我们带来的人性化、数字化的生活。用户需求分析 根据别墅业主的要求，在别墅智能家居设计中需要实现以下功能：?周界防盗及监控功能；

?全部房间的智能灯光控制； ?主要活动区域的背景音乐功能； ?一层客厅的电动窗帘控制； ?烟感及燃气泄露感应报警功能； ?家用净水，中央除尘，中央空调集成。 为实现上述功能，需用到下列系统设备： 1.周界防盗系统 主动红外探测器对射，如果有人非法入侵则触发报警主机。 2.家居安防监控系统 ? 别墅四周实时监控—业主可以在任意指定房间对外围的情况进行监控。（需布线） ? 室内安全—在厨房安装烟感及燃气泄露探测器，出现警情及时提醒业主。 ? 异常入侵—在窗户内侧安装幕帘探测器，遇到异常情况及时报警。 3.背景音乐系统 本套方案中，背景音乐系统能实现用户主要活动房间的音乐功能，同时能通过背景音乐系统做到每一个背景音乐点房间的电视能够共享收看DVD 、数字电视机顶盒等节目源，还能通过电视察看电视监控的图像。