智能环境下跟踪系统设计-毕业论文.docx

《智能环境下跟踪系统设计-毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能环境下跟踪系统设计-毕业论文.docx（53页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、智能环境下跟踪系统设计The projiect of the tracking system under the intellect environment学 院：电气学院 专 业 班 级：自动化1001 学 号：100302118 学 生 姓 名： 指 导 教 师： （副教授） 2014年5月48摘 要 在智能轮椅跟踪运动目标的过程中，为了顺利达到目的需要解决2个问题：一是准确的检测到目标的存在并确定其位置，二是根据运动目标的状态确定制定有效的跟踪策略。本文针对在智能环境下也就是2个实验室的环境下，以有效的跟踪运动目标为目的，研究工作围绕上述的2个关键问题开展。 首先需要确定的是在2个实验室

2、和1个走廊的环境中需要的传感器的个数和传感器的类型，以保证运动物体在这这样的环境中可以无死角的被定位，只有这样才能有效的实现跟踪。其次是传感器从运动物体接收到的信息能正确的传给智能轮椅，智能轮椅接收后对收到的信息进行处理，从而通过dsp控制电机的转速和电机的转向以实现对运动物体的跟踪。然后是硬件和软件问题，正确的硬件连接和合适的算法是保证实现跟踪的关键，在硬件设计中，用protel99正确的绘制电气原理图是一大重点，而软件中，正确的算法是重中之重。最后通过控制，实现智能轮椅对运动目标的准确跟踪。 关键词：DSP；智能环境;传感器;跟踪算法Abstract It need to be addre

3、ssed two questions in in order to successfully achieve the purpose of the process that intellect wheelchair tracks moving target : First, accurately detect the presence of the target and determine its location, the second is to determine the strategy to develop effective tracking of moving targets a

4、ccording to the state .In this paper, a intellect environment that is under two laboratory environment for the purpose of effectively track moving targets in the research work around two key issues to carry out the above . First,it need to determine the number of sensors and the types in two laborat

5、ories and a corridor to ensure no dead of moving objects can be positioned in such an environment,the only way to effectively achieve tracking.Following, the sensor receives information from a moving object to be able to pass the intellect wheelchair,then wheelchair deals information that it receive

6、s,thus turning to achieve tracking of moving objects by DSP motor speed control and motor . Then the hardware and software problems: hardware properly connected and the appropriate tracking algorithm is the key to ensure the realization of the hardware design, with protel99 correct electrical schema

7、tic drawing is a major focus, and software, the correct programming is heavy in the heavy . Finally,control can achieve intelligent wheelchair for accurate tracking of moving targets.Keywords: motor; DSP;intellect environment;sensor 目 录摘 要IABSTRACTII第1章 引言21.1研究的目的与意义21.2 研究背景21.3国内外研究现状21.4 研究方法2第2

8、章 智能环境22.1 智能环境的设计22.1.1 智能环境的特定概念22.1.2 运动目标的位置坐标22.1.3 智能环境具体设计2第3章 硬件设计23.1 DSP设计23.1.1 DSP技术简介23.1.2 DSP的选择23.1.3 TMS320F2812部分功能介绍23.1.4 TMS320F2812的最小系统设计23.2 无线传感器简介23.2.1 无线传感器内部结构23.2.2无线传感器的定位跟踪技术23.2.3 无线传感器的参数设置23.3 有线传感器的设计23.3.1 有线传感器的介绍23.3.2 传感器信息采集及处理23.3.3 有线传感器的设计2第4章 算法设计24.1运动目标

9、跟踪算法分析24.1.1波门跟踪算法24.1.2光流法24.1.3主动轮廓跟踪24.1.4 KALMAN滤波跟踪24.1.5其他跟踪算法24.1.6课题的跟踪算法选择24.2 目标模板24.2.1 目标模板的描述24.2.2 候选模板的描述24.2.3 相似性度量243 实验结果分析244 改进的 MEANSHIFT 跟踪算法24.4.1 核窗口带宽问题24.4.2 颜色分布问题24.5 改进后的 MEANSHIFT 算法24.6 改进后 MEANSHIFT 算法流2第5章 结论2参 考 文 献2致 谢2沈阳工业大学本科生毕业设计（论文）第1章 引言 智能环境是什么呢?计算机的出现，人们就努力

10、的让计算机完善到服务于自己，从小型的发展到大型的机器，及未来的广泛覆盖的计算环境；计算机最初是多人使用一台延伸到个人独立使用一台，演化到机器的联合共同服务于人们。具有通信功能和计算的信息设备已融入到人们的工作、生活中，人们希望能随心所欲地享用计算和信息服务，智能环境的概念就这么神奇般地产生了。 智能环境系统有很强的直面交流互动性，人们的日常工作生活状态它都能正确及时地感知到，而且人们能够得到它严谨的服务结果。在智能的环境下,技术的识别,不要人为控制的感知这些都是研究的瓶颈。组成智能环境的最关键因素有：应用界面舒适、不会泄露隐私、信号稳定、人们愿意与其方便交流.。智能环境中的计算组件很复杂，使系

11、统的设计应用带来很多问题的差异化，如果想阻止底层存在的差异化，则须在更高层次上进行抽象和统一，服务描述、注册、查询和调用是自动化流程完成的基础。 跟踪系统是跟踪监测并测量处于位移物体轨迹参数的系统。它的测量对象是处于速度运动的物体。跟踪系统能够输出运动目标的位置、姿势、组织构造和指标，这些因素都是导致高测量结果产生的决定性因素。传感器的分类不同决定跟踪系统：无线电跟踪系统；光学跟踪系统。现今信息来源广泛且良好融合，模拟人脑对视觉和听觉信息融合归纳作为基础，研究人员利用音频视频信息的时空相关性和互补性进行另类信息融合跟踪，较好的克服了单模态情况下的不足4.1.1研究的目的与意义 当今社会,无线通

12、讯技术迎来了高效飞速发展、传感器种类和性能越来越高、网络覆盖、社会迎来了网络主时代，绿色社会号召,都推动了低功耗低成本的无线传感器快速发展，也引发了国内外各界的广泛关注。无线传感器有无线通信，信号采集，处理的功能；无线传感器节点成本低，体积小，可随意地分布在监测区域，简单方便；它们组成的网络规模大，具有自组织、无线多跳的功能，并且不需要基础设施来支持12。无线音频传感器能够做到跟踪目标和确定位置，比如监测到车的驶入要不要为其解除门禁，这样当车辆要通过时能否为它开启门禁，当车所传达的信息允许其进入时，门禁就会在车辆到达之前会自动提前开启，不仅减少了车辆等待时间的环节，同时也给用户带来了便捷，这种

13、装置的功能非常适用于有紧急事件处理的部门（例如医院，消防部门）13。 智能机器人是人工智能与机器人学的混合交叉的研究范围，而对机器人的智能化控制则是智能化控制的重要应用研究范畴。其存在不确定性,多重任务性,等一些因素,这些因素的存在导致移动机器人的系统变得很复杂,需要解决这些问题就要有传统控制理论和模型阐述。 智能环境的实现因素是随着现在的硬件设备越做越小，计算机运算质量的不断增强与运算速度越来越快，空间储存能力也不断的在扩大，无限网络的健全。我们认为，把这些智能的电子设备隐藏到角落里，凳子上，饮料上,人们所穿戴的鞋帽，还有经常使用的饰品上。假设这些如这些硬件、储存的技术均能满足这种变化性较强

14、的趋势，我们自问还有没有全新的应用能展现出来?而因为硬件迷你化，然后又有新的应用更替14，人们应该会实现以前实现不了的事情了。 如果未来生活中都存在这些，而且能给人们的需求做出相应的反映。就好比,当我们进入了一个空间，这个空间的设施是不是能有什么样的改变，比如说，每天早上起床喝杯热茶，智能系统就会知道当我端起杯子时也想顺便知道各界有什么新闻呢?系统把我想知道的新闻呈现在墙壁上，这一系列的动作，是系统对人类需求做出的反应和对策。这些东西本该是死的，现在我们却把它变得有生命了，人们所在的空间能够感知到人,根据不同的人，空间会随之做出相应的对策，你可能对娱乐性的消息比较中意，我可能对股市跟企业的动态

15、有兴趣。所以说，智能设备要有人性化的服务于人类的反映,还要有个性化服务。 智能化控制要解决控制问题，不再受限于传统的自动控制,它们是针对复杂的目标、空间的高级控制，其中涵盖了策划、管理、组织、协调、决策、指挥、通信等，怎么才能高质量的模仿人的动作，让智能化控制和运动性控制两者结合,根据机器人视觉检测与跟踪的世界模型去建立控制模型解决其中的任务分配，寻找一种既具有检测辨识性能高，而且可以对移动的物体做控制和辨别，并能进行实际应用都是很值得深入研究的。1.2 研究背景 运动目标物体的追踪一直以来都问题探索的热点。在上世纪，人们对图像的处理研究主要集中在单幅图像的处理范围，即使在动态图像中追踪运动目

16、标也具有浓厚的静态图像处理的特点。将运动中的目标通过图像显示,从而确定具体位置,是智能化领域中发展较快的一个应用方向。采用计算机技术将其接收到的信号进行处理,从而通过智能系统进行控制。从而使视频监控系统有更好的鲁棒性与智能性。视频的监控系统会关系到图像的处理和分析,辨别,非人工控制。它的用途范围非常广泛，在军事或者民用中都起到了巨大的作用。 近几年来，随着家居生活的智能化,汽车辅助系统以及远程视频会议系统得到很大的发展，智能化的环境下追踪目标问题逐渐成为人机交互领域的关键技术和研究热点1，这种技术在普适计算，智能化会议分析系统以及智能机器人导航等领域中都具有较为广泛的使用2 。 至今,说话目标

17、跟踪技术主要以单模态信息的支撑为基础，总结起来可以概括为基于麦克风阵列的声源定位系统以及基于机器视觉的视频跟踪技术3智能化的服务环境是全新的概念和技术，它的提出是为了更好的服务于人类,所以除了考虑技术以外的因素还需要考虑人们需要的个性化的、文化的、及法律等方面的因素，这样才能更完整的构建一个人们需要的智能系统环境。因此智能化环境所需涉及的相关学科领域较多:1 智能落脚点,2 信息交流,3 软件设计,4 视觉传达,5 机器人专家系统,6 信息聚合,7 硬件设计,8 社会学科,8 伦理,9 法律等。基于视觉跟踪的巨大利用价值和计算机技术的迅速发展及视觉跟踪技术的强烈需求，欧美等许多国家对于跟踪技术

18、进行了大量的研究。中国,这种跟踪系统在1986年开始策划并着重研究,后来并的得到了好的发展,未来前景甚是可观。运动行人的检测辨识方面取得了一定的成就。 视觉跟踪的算法很多样化，即使都能解决人们需求的问题，但是却少了些覆盖性。Yizong zheng于1995年在“Meanshift mode seeking and clustering”中更深一层拓展了Meanshift的应用范围，在这些基础上，许多的研究人员进行了对这种算法的研究探索。1.3国内外研究现状 智能化环境的概念的提出，就是用智能化的设备产生一种空间环境与运动的物体产生联系，通过感知让物与物之间亲密连接，形成互相联系的关系，实现环

19、境和人之间的结合统一。通过局域网，把家庭、社区、医疗安全结合起来的智能化系统早已出现了问题，如日本的“未来之家”、 Home Lab 、Oxygen及OZONE等。智能环境3就是某个环境中布置了多个传感器,让它去控制感知人们需求并做出相应措施。无线传感器网络最早是美国开始研究的 6。美国国防部远景计划研究局投资几千万美元，助大学生进行无限线传感器的研究。美国国家自然基金委员会（NSF）开设了相关的项目，并且在加州大学洛杉矶分校成立了传感器网络研究中心7。此外，美国交通部、能源部、美国国家航空航天局也相继启动了相关的研究项目。其中较为典型的节点有：NEST项目开发的Telos节点、美国DARPA

20、支持下开发的Smart Dust和加州大学Berkeley分校的Mica系列节点 78。许多国家的研究机构也先后开展了对无线传感器网络的研究。欧盟第6个框架计划中将多处涉及对无线传感器网络的研究。日本2004年3月成立了“泛在传感器网络”研究会。韩国信息通信部制定了信息技术839战略，其中“3”是指IT产业的3大基础设施，都包括无线传感器网络910。我国研究的相对于其他国家比较晚，正式启动于1999年中国科学院知识创新工程点领域方向研究的“信息与无线传感器网络的研究项目，2006年， “973”计划， “863”计划都资助了有关无线传感器网络的研究项目11。目前国内外研究现状主要可以概括为：在

21、视频目标跟踪算法中分为5个,这5个分别是：1：基于对比度分析 2：基于匹配 3：核方法 4：运动检测 5：其他方法。其中在基于匹配这个中又分为特征匹配和贝叶斯跟踪，核方法中包括光流法。1.4 研究方法 课题的研究在硬件上主要采用DSP2812，开发硬件，准确分配接口,方法是模块化的编程及流程图的绘制。对考察其实现性做研究，确定可实施的方案。 第一部分:系统的简介和简单描述，建立数学模型,建立控制模型,前期运用控制理论建立动态方程。 第二部分:详细严密的介绍系统各个部分的元件，包括: DSP的系统资源、指令及元件的功能，算法和原理的相关算法作细致说明。 第三部分是硬件设计，各个供电元件设计，传感

22、器、电机驱动部分与DSP进行整合。 第四部分是软件设计，通过编程控制物体在智能环境中的运动，然后将收集到的数据和物体的位置坐标都各方面传入传感器并进行分析。第五部分如果时间充足就调试机构，用实物元件尝试功能。第2章 智能环境2.1 智能环境的设计2.1.1 智能环境的特定概念智能环境的提出是一次创新的行动，多应用于个人方便携带的各个部件功能结合起来的通信结构。智能环境的构成包括：1 只能空间 2 智能节点 3 网络。节点的分布地方才有智能，所以要有存储和记录。这样才能保证它的自主操作，并且和其他智能节点进行协议的联系。本人做的这次设计中，智能环境是在一个特定的环境下被设计的。这个特殊的环境就是

23、2个实验室和1个走廊，这些地方布置了多个传感器用于接收运动物体发出的信息，所以首先要考虑的是这个智能环境的面积并且需要传感器的类型及个数。物体需要定位，无线传感器是最佳选择，无线传感器置于封闭的壳内，使用时通过内部供电，组成节点，独立组织来构成网络。接收到的信息通过无线传感器传送到检测中心并进行对策设计。也可根据使用者的需要记录时间及过程，倒过来输送也可以。数据调理将模块转化并转化为数字传输到处理器进行处理，计算出传感器的有效值，位移值等。当然由于我的目的是跟踪，所以必须确定运动物体的位置，测量出它的位移量。2.1.2 运动目标的位置坐标在这个智能环境的设计中，我所选的是2个长4米，宽3米的实

24、验室，走廊的宽度是2米，门的宽度是1米。在这样的一个环境中，所需传感器的个数就是关键，用的多了会造成数据，节点的重叠，少了又不能进行无死角的跟踪。对于传感器的选择，每个传感器的节点定为一个，多个传感器之间收集数据然后传送给控制芯片。确定运动目标的位置是难点，在这里选用的是三边定位方法。其原理如图2-1所示，已知节点a、b、c为已知节点，其坐标分别为错误!未找到引用源。未知节点为o，其坐标为错误!未找到引用源。，而且a、b、c分别到o的距离为错误!未找到引用源。故分别以a、b、c为圆心，错误!未找到引用源。为半径画圆，三个圆所得的交点为o,故可求出X的坐标错误!未找到引用源。bc 三边定位原理如

25、图2-1所示aobc图2-1 三边定位原理图 无线传感器在网络中的定位，利用三维法。即利用多个节点的坐标和该节点到未知点的距离，联立求解，得到未知节点的坐标 (2-1) 上式中，将各行减去最后一行，进行线性交换，得到： AT=B 其中： (2-2) (2-3) (2-4) 利用最小二乘法，可以得到未知节点的X的位置。2.1.3 智能环境具体设计上述已经分析了运动目标的具体算法，接下来就是确定传感器节点的个数。因为假定的是一个传感器有一个节点，所以所需节点数就是所需要的传感器个数。假设每个传感器节点所能接收到信号的覆盖半径为2米,而传感器节点覆盖的区域可以认为是个三角形，其覆盖的角度为60度，那

26、么一个传感器节点覆盖的面积S=22*sin300*cos300,然后知道实验室面积的大小，用拼凑法就可以知道用多少传感器就可以完全覆盖整个实验室。经过计算用8个传感器就可以覆盖1个实验室，所以2间实验室一共需要16个，走廊需要3个，因为只有3个才可以用三点定位法计算出运动目标的位置坐标，才能确定其位置。所以一共需要19个传感器节点，即用19个传感器。这19个传感器的分布范围如图2-2所示： 智能环境具体设计图2-2所示图2-2 智能环境设计图 这样的情况下就可以完成对整个环境的覆盖并且可以保证任意一个区域都有3个传感器节点对其覆盖，这样无论运动目标在什么位置都可以通过三点定位原理确定运动目标的

27、位置。第3章 硬件设计如图所示，本人所做的设计中完成的就是图3-1所示的任务，通过图3-1可以清楚地看到所需要做的东西和控制的内容。其中运动目标当做运动的人来模拟，人在实验室行走的过程中会有运动的轨迹和运动的位置坐标，然后传感器将记录下人的一系列的运动的位置坐标，将采集到的信息传给DSP，DSP经过处理然后控制智能轮椅的运动，从而达到跟踪运动目标的目的。在这个过程中，硬件的设计主要有2个，1个是DSP的设计，另一个是无线传感器的设计，以下为详细介绍：硬件设计图3-1所示图3-1 无线传感器的设计3.1 DSP设计3.1.1 DSP技术简介目前数字信号处理器（Digital Signal Pro

28、cessor）已经成为信号处理的主流。TMS320系列DSP芯片便宜，用法简单，功能大，使它广受欢迎。TMS320芯片运算精度达32。比较适合大量数据接收场所,如采集数据，自动化，电力电子技术应用，马达伺服控制系统等。它的处理质量高，可在单个指令时间完成32*32位的乘法测算，它的时钟频率可高达150MHZ。使用灵活，这个处理器集成了128KB的迅速存储器，4KB的引导ROM,数字运算表以及2KB的OTP ROM，下载不用担心空间问题。片上2个管理器模块（EVA,EVB）设计用于脉冲宽度调制PWM输出，转速测量，脉宽测量。DSP在硬件上有进行哈佛结构的改进，工作不间断，硬件乘法器，广泛处理问题

29、，特殊DSP指令及零开销循环，片内存储器和强大的片内硬件配置，所以它在运算能力上大大超过其他通用存储器。长期以来DSP一直被用来快速处理各种复杂的数字信号，如音频，视频，传感器信号，DSP时钟频率的提高，执行周期的缩短，丰富的片内外设和种类多样的片内存储器，使得DSP成为迅速发展的数字信号处理技术与实现之间的一个桥梁，以后DSP会在视频处理，传感器在数据的处理扮演着尤为重要的角色。3.1.2 DSP的选择DSP应用系统的设计，选择DSP芯片起到至关重要的作用。选对正确的合适的DSP芯片，就能进行下一步设计来控制电路。总而言之，选择DSP要因地制宜,根据实际情况。不同的空间适合不同的DSP。需要

30、的结果不同，选择肯定不同。DSP的选择必须考虑的因素有：（1）运算能力：有由速度，精度，字长选择和存储性能等。是DSP内核性能的最主要体现。 （2）开发工具：一个复杂的DSP系统，必须与强大的软件和硬件开发工具的支持。（3）DSP芯片价格：即使有些DSP性能非常优越，但是其成本高，价格昂贵，在民用产品上不适宜推广。（4）功耗与电源管理：因为本设计是小型设计，故需要的是低功耗的DSP芯片。综上所述，能满足以上性能并且能实现设计，本人选择的是TMS320C2812芯片TMS320C2812芯片内部结构如图3-2所示图3-2 TMS320C2812芯片内部结构框图3.1.3 TMS320F2812部

31、分功能介绍a. 中断与外设由于F2812数字信号处理器集成了许多内核可以访问和控制的外部设备，内核需要通过某种读/写外设。因此，处理器将所有的外设都映射到了数据存储器空间。每个外设被分配一段相应的地址空间，主要包括配置寄存器，输入寄存器，输出寄存器和状态寄存器。每个外设只要通过访问寄存器就可以使用。外设通过外设总线连接到CPU内部存储器接口上，如图3-3所示。所有的外设包括看门狗与CPU时钟在内，使用之前必须配置相应的控制寄存器。TMS3202812的外设框图示3-3逻辑UFC28*CPU+JTAGSAROMFlash ROM(最多128K&16位）P总线接口EVENT管理器 EVA和EVBE

32、VASPIADCCANMcBSPWDADC控制中断复位等I/O寄存器存储器接口SCI图3-3 TMS3202812的外设框图如下表所示，F2812的CPU中断共有14个屏蔽中断（INT1-INT14)和一个不可屏蔽中断NMI。在这其中，INT14来自于F2812的32位定时器2。这个定时器和CPU的定时器1都是用于实时操作的。INT3来自CPU定时器1或外部中断3。除此之外的的屏蔽中断都是因为PIE。PIE把12个CPU扩展至96个PIE中断，再将这96个PIE中断分成8组，8组中都有12个中断源，向量接收并确定产生中断源。CPU就会获得中断向量，结束时，CPU需要9个系统时钟完成中断向量的获

33、取和重要CPU寄存器的保护。所以，CPU就会很快的接收到中断的信息。下表为TRAP指令引用的中断向量号及赌赢的中断向量的意义，如下表3-1所示：表3-1 TRAP指令引用中断向量号及赌赢中断向量的意义 向量号 中断向量 向量号 中断向量 0 RESET 7 INT7 1 INT1 8 INT8 2 INT2 9 INT9 3 INT3 10 INT10 4 INT4 11 INT11 5 INT5 12 INT12 6 INT6 13 INT13 14 INT14 23 USER4 15 DLOGINT 24 USER5 16 RTOSINT 25 USER6 17 Reserved 26 U

34、SER7 18 NMI 27 USER8 19 IILLEGAL 28 USER9 20 USER1 29 USER10 21 USER2 30 USER11 22 USER3 31 USER12 b. F2812的系统资源与扩展接口 DSP处理器 TMS320F2812，最高工作频率 150MHz； DSP芯片内置18K X 16位SRAM, 4K X 16位BOOT ROM , 1K X16位OPT ROM ; DSP芯片内置128K X 16位FLASH； 外扩32k16bit 的程序RAM，32k16bit的数据RAM； 监视用LED发光管一个； DSP所有功能引脚引出，176pin；

35、 4MB 程序、数据寻址空间； I/O输入输出模块8个LED； SCI模块RS232通讯接口电路； SPI_DA模块4路8位串行D/A输出； A/D转换模块2路12位A/D采样（可扩展到16 路）； CAN模块CAN总线收发器； PWM模块PWM控制微型直流电机正反转；步进电机支持（选配）； IEEE 1149.1 标准JTAG接口； 176pin全部功能引脚引出，用户可以扩展使用； RS232标准DB9接口插座； 4路D/A输出接口插座； 2路A/D输出接口插座； CAN总线接口插座； 电机接口：支持直流电机、步进电机（选配）； 5V直流稳压电源 c. PWM 事件管理器的比较机制能够产生多

36、路PWM的功能。EVA的2个通用定时器分别可以产生T1PWM和T2PWM2路波形，并且每个比较单元都能产生一对互补的波形，T1和T2分别能够产生1路PWM波形。为了产生PWM信号，EV的定时器周期寄存器可以产生与PWM周期相同的计数周期。定时器的比较寄存器可以根据已知的调制信号确定PWM脉冲宽度。每个EV的3个全比较单元的每个都可以产生一对具有可编程死区及输出极性的PWM。另外，每个EV的2个定时器可以产生2路无死区的PWM输出，因此，EVA和EVB总计可以有16路的PWM信号输出。EV输出的每一路PWM，都可以通过编程定时器的计数模式得到对称或非对称的PWM输出，当定时器置于连续增计数模式时

37、，产生非对称PWM波形;当定时器置于连续增/减计数模式时，产生对称PWM波形。3.1.4 TMS320F2812的最小系统设计 要使DSP系统能够正常工作，需要具备一些基本结构：DSP、电源、RAM、时钟源（晶振）。通常把由这些基本器件构成的可以工作的DSP称为DSP最小系统。本设计硬件所需的的主要任务是DSP最小系统板硬件设计。在TMS320F2812基本特点的基础上，运用DSP技术和硬件电路设计知识进行了DSP最小系统设计，包括电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、JTAG接口设计等。本设计使用Protel99se设计电路板，绘制电路原理图。 a.电源部分设计DSP2812的供电电压是3.

38、31.8V。TSP767D318电源芯片是TI专门针对DSP应用而设计的，为双通道输出的可控电源转换芯片，响应快、失调电压小、单电源供电、双电压输出、静态电流极小、内部含有过热保护电路，具有两个可延时200ms的上电位引脚。TPS767D138的两路输出电压为3.3V和1.8V，最大输出电流1A。TPS767D318的具体硬件设计如图3-4所示，其中的+5V电压为外部电源提供。TPS767D318设计原理图示3-4图3-4 TPS767D318设计原理图 b. 复位部分设计对于DSP系统，可靠的系统复位非常重要。本最小系统的复位电路如图3-5所示，可以看出这是一个典型复位电路，通过电阻、电容和

39、手动复位开关，可以在电路上电和按压开关时产生复位脉冲。复位开关设计原理图示3-5图3-5 复位开关设计原理图 c. 时钟电路部分设计时钟电路是时序逻辑电路最基本的组成部分，须要为其提供时钟源，F2812才能正常工作，F2812内部有倍频的PLL电路，在此我们使能锁相环，并且为了提高系统的抗干扰能力，本文使用30M有源晶振为系统提供时钟信号，通过PLL倍频至150MHz，外部有源时钟电路如图3-6所示。时钟电路设计原理图示3-6图3-6 时钟电路设计原理图 d. JATG部分设计 DSP2812支持JTAG边界扫描调试方式，该方法可以在线对程序进行调试，并支持DSP对Flash存储器的在线烧写，

40、这种方式给DSP的电路设计和调试带来了极大的方便。JTAG设计原理图如图3-7所示。在程序调试时，须要配合CCS编译环境以及XD510/XD560仿真器配合使用。JTAG接口电路图示3-7图3-7 JTAG接口电路3.2 无线传感器简介3.2.1 无线传感器内部结构无线传感器内部结构图示3-8 定位单元 动力单元数据采集单元数据处理单元传感器数模转换器处理器存储器数据传输单元 电 源发电设备图3-8 无线传感器内部结构图 无线传感器内部结构总共包含11个部分，定位单元，动力单元，数据采集单元，数据处理单元，传感器模块，ADC模块，处理器部分，存储器部分，数据传输单元，电源部分和发电设备模块。其

41、中的数模转换部分和传感器部分是无线传感器内部的核心部分，电源是支撑无线传感器可以正常工作的枢纽，存储器是将采集到的信号存储，处理器是将采集到的信息进行处理，数据处理完成后，由数据传输单元输出。3.2.2无线传感器的定位跟踪技术 目标跟踪问题作为一个科学技术发展的方向，最早可以追溯到二战时期第一部雷达跟踪站。之后，随着无线传感器技术的迅速发展，基于雷达，激光，卫星等目标跟踪系统不断出现并趋于完善，目标跟踪理论和方法得到了很大的发展。随着无线传感器网络技术的发展，如何在无线传感器环境下实现目标跟踪已经成为了目标跟踪的重要的研究方向。无线传感器的目标跟踪研究是作为交叉学科出现的，它所设计的方面包括信

42、号处理，控制，网络构架，分布式计算及最优方案等。传统的单目标，多目标跟踪技术已经日渐成熟，逐步发展成为一套比较完整的理论，包括目标建模，滤波算法，数据关联等。无线传感器网络的目标跟踪系统的最大特点就是就是由很多探测节点组成，为了节能，WSN节点只能得到精度不高的探测结果，为此需要在特定目标区域内节点间通过协作信号的处理实现目标初步定位，然后向数据处理中心发送目标位置信息，在数据处理中心，执行比较复杂的目标状态估计算法得到运动目标的速度等信息。据此可推断目标将要到达的区域，通过节点激活协议，启动预测区域内的节点参与目标跟踪。与传统的目标跟踪相比，基于无线传感器目标跟踪的技术具有以下特点： （1）跟踪精度高（2）跟踪更可靠（3）跟踪更及时（4）跟踪隐蔽性（5）低功耗低成本。 无线传感器节点体系结构图示3-9 电 源 模 块 传感模块 处理模块 通信模块 可选模块传感器A/D转换CPU存储器无线通信串口通信定位跟踪系统图3-9 无线传感器节点体系结构图3.2.3 无线传感器的参数设置表3-2 无线传感器的参数 参数条件MinTypMax单位位移8121