導語：如何才能寫好一篇光電識別技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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除了遠方光電切入生物識別領域，LED業內亦有不少企業低調布局這一領域，如臺灣大廠晶元光電、億光電子，國際巨頭日亞化、歐司朗，通過加大紅外LED技術的研發及市場布局，進入生物識別領域。

近年來，隨著技術的進步，在銀行等金融領域的內控管理和客戶身份認證方面的應用需求更加迫切，且呈逐年上升的趨勢，生物識別領域市場散發出誘人的香氣。對于正處于紅海競爭的LED企業來說，生物識別領域將是一個充滿機遇及挑戰的細分市場。

生物識別是什么？

生物識別技術就是，通過計算機與光學、聲學、生物傳感器和生物統計學原理等高科技手段密切結合，利用人體固有的生理特性，（如指紋、指靜脈、人臉、虹膜等）和行為特征（如筆跡、聲音、步態等）來進行個人身份的鑒定?，F今已經出現了許多生物識別技術，如指紋識別、手掌幾何學識別、虹膜識別、視網膜識別、面部識別、簽名識別、聲音識別等。

隨著生物識別技術應用的逐漸普及，應用系統已經從較簡單的商業應用級產品（如門禁、考勤等）和消費類產品（如指紋門鎖、指紋U盤等）逐漸深化，擴展到涉及公共安全、國家安全及公共利益等中大型系統，如警用指紋與人臉自動比對系統、生物特征護照系統、社會保險系統、出入境管理系統、智能監控、黑名單追逃系統等等。

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基金項目：中南大學本科生自由探索計劃項目(Z12029);中南大學大學生創新訓練計劃項目(CL12294)

作者簡介：施鶴遠（1993―），男，湖南安鄉人，學士生，研究方向：電氣自動化。

文章編號：1003-6199(2014)02-0112-03

摘 要：研究基于Cortex-M4芯片的智能車路徑識別最優化方案，選用光電傳感器作為路徑識別的傳感器，結合路徑識別算法和控制算法對智能車的坡道、速度和停車位等進行優化配置。制作的小型光電智能汽車，通過增加傳感器和改進算法實現了路徑識別，使小車循著賽道軌跡行進，在遇到坡道、障礙時能夠自動作出響應。實際運行結果驗證了所做研究的有效性。

關鍵詞：CortexM4;光電智能汽車;路徑識別

中圖分類號：TP273+.2文獻標識碼：A

お

Study on Path Identification Optimization of Photoelectric Intelligent Vehicle Based on CortexM4

お

SHI Heyuan,PENG Kai,SHENZhengwei,LINan,LIYin,WANGJik

(School of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha,Hunan 410075, China)

Abstract:The paper studies the optimization scheme of the intelligent vehicle path identification based on CortexM4, adopts photoelectric sensor for path recognition, combined with the path recognition algorithm and control algorithm of the intelligent vehicle ramp, speed and parking space allocation. A small photoelectric intelligent car was produced, by increasing the sensor and the improved algorithm to achieve the path identification, the car on the track path, in the face of the ramp, obstacles to automatically respond. The actual results validate the research efficiency.

Key words:CortexM4;photoelectric intelligent vehicle;path identification

1 引 言

智能汽車是主要依靠車內以計算機系統為主的智能駕駛儀來實現無人駕駛的汽車。無人駕駛汽車集自動控制、體系結構、人工智能、視覺計算等眾多技術于一體，是計算機科學、模式識別和智能控制技術高度發展的產物。目前國內對于無人駕駛車輛主要有三大系統支撐：環境感知系統，定位導航系統，控制系統。智能汽車自主通過程序實現駕駛，給人們的出行安全帶來更大的保障。其技術涵蓋智能控制、模式識別等學科前沿的熱點研究領域，研究與應用具有巨大的理論和現實意義。20世紀70年代開始，美國、英國、德國等發達國家開始進行無人駕駛汽車的研究，目前在可行性和實用化方面都取得了突破性的進展。美國在無人駕駛技術上應該是全球走得最遠的國家，他們在2004年、2005年就已經舉辦過智能車挑戰賽。我國從上世紀80年代開始著手無人駕駛汽車的研制開發，雖與國外相比還有一些距離，但目前也取得了階段性成果。

由教育部高等學校自動化專業教學指導委員會主辦的飛思卡爾杯全國大學生智能車競賽，已列入教育部主辦的全國五大競賽之一，涵蓋了控制、電子、電氣、傳感技術、計算機、模式識別、機械等多個學科的專業知識，極具挑戰性。競賽使用Freescale半導體公司的微控制器作為核心控制模塊，通過增加電源管理模塊、路徑識別模塊、車速檢測模塊、電機驅動電路、舵機轉向控制及編寫相應軟件，制作一部能夠自主識別路線的智能車，并在專門設計的跑道上自動識別道路行駛［1］。

目前能夠用于智能車路徑識別的傳感器主要有光電傳感器和CCD/CMOS傳感器，光電尋跡方案的優點是物理結構簡單、信號處理速度快，但是前瞻距離有限；攝像頭方案的優點是能更早感知前方路徑信息，但是信號數據處理較為復雜。由于路徑識別在整個控制系統中占重要地位，而且路徑識別的精確程度與傳感器的選擇和數量有直接聯系，因此本文針對光電傳感系統，討論路徑識別解決方案。

2 系統設計方案

智能車硬件系統如圖 1所示，主要包括控制核心(CortexM4)、電源模塊、路徑識別模塊、車速檢測模塊、電機驅動電路、舵機轉向控制模塊。

ネ1 智能車系統結構オ

控制芯片選用基于CortexM4高速內核的低功耗處理器，它可以內嵌實時操作系統，和傳統的控制方式相比，外設資源更豐富，可滿足各類傳感器通訊需求，性能更好。CortexM4內核還帶有單精度浮點運算單元(FPU)，數據處理能力更強。整車利用CortexM4作為核心控制單元，利用車體前方的光電傳感器作為路徑識別的傳感器，經MCU的I/O處理，控制車體的運動，同時內部模塊發出兩路PWM波，驅動直流電機對車體進行加減速控制和驅動伺服電機對車體進行轉向控制，完成轉向、前進、制動等功能，使智能車在賽道上能自主行使。

光電傳感器用于檢測路面信息，其原理是由發射管發射一定波長的激光，經地面反射到接收管。發射管發射的激光具有一定的方向性，當激光照射到白色表面上時會有較大的反射，如果距離的取值合適，接收管可接收到反射回的激光，再利用紅外接收管的電氣特性，在電路中處理激光的接收信息；如果反射表面為黑色，大部分紅外光會被表面吸收，接收管就難以收到激光。這樣，就可以利用紅外收發管組成的光電傳感器檢測賽道黑線，實現智能車的路徑識別。由于采用這種機理，實際的比賽或者測試中同樣需要對賽道進行合理設計。

計算技術與自動化2014年6月

第33卷第2期施鶴遠等：基于CortexM4的光電智能車路徑識別最優化研究

3 路徑識別算法設計

3.1 跑道設計

跑道的設計應模擬現實世界。在盡量不改變現實世界中公路的前提下，增加智能車所必須的各種標志，要能夠完成車子直道不跑偏、彎道能夠順利轉、能根據限速信息限速、在交叉口可以自主選擇道路等要求。例如采用將跑道抽象為白色，跑道兩邊粘貼黑色膠帶標志跑道邊緣，在需要限速的跑道中央連續貼若干不同寬度的黑膠帶，交叉口提前引出黑線，十字交叉口全部空白等的設計方法。

3.2 跑道識別

主控模塊需能根據激光模塊撒到跑道上的點所接收到的狀態值判斷出跑道的類型，識別跑道類型是主控模塊給定各執行機構控制量的依據。跑道類型包括直道、彎道、十字交叉口、普通交叉口、坡道、限速段、停車位等。

將激光分射在賽道兩邊，同時獲取賽道兩邊的信息。后排傳感器有18個發射單元，6個接收單元，我們使用的是1對3的策略。由于激光點間距2CM，故將18個點分為兩組，每組9點，使其中5個點在賽道白板上，余下4個點在黑線外面或黑線上。分布示意圖見圖 2。

賽道位置獲取方案［2］~［4］：首先得到前排激光模塊接收到的路面信息的18位數據，0代表白色，1代表黑色。通過分階段窮舉算法得到道路偏轉方向及偏轉角度。具體算法是：

1）將18位數據分為2個9位數據，分別代表左側信息和右側信息；

2）再將左側9位數據3個3位數據，分別窮舉3位數據可能的狀態?？紤]到在道路上的情況，每個點依次有1、2、4種窮舉狀態。因此9位數據一共需要7*3=21次窮舉即可列舉盡所有道路信息，列舉過程中賦予相應左側偏差值；

右側9位數據列舉過程類似步驟②，并賦予相應右側偏差值。

圖2 激光點分布圖オ

3.3 其它模式識別與控制

坡道：主控模塊需能根據激光模塊測到前方的點所接收到的狀態值判斷出前方一定范圍內是否坡道。在程序中設置有標志位，若標志位為1，則轉入坡道程序進行處理。

限速：主控模塊需能根據激光模塊測到跑道中央的點所接收到的狀態值判斷出跑道是否限速，如有，則根據限速值降速行駛，否則自動選擇適當的速度行駛。

停車位：主控模塊需能根據激光模塊測到跑道中央的點所接收到的狀態值判斷前方是否有停車標志位，如有，則迅速停車。

轉彎：主控模塊根據激光模塊所接收到的跑道狀態的偏差來控制轉向舵機的控制值以決定前輪轉角轉角大小，同時給電機控制部分適當的減速，達到轉彎的最優路徑，使車輛不會沖出跑道，從而使車子在跑道上始終以最優路徑行駛。

其中主要是采用智能模糊控制［5~8］。根據獲取的賽道信息數據分析有4種情況：①左右信息均非白；②左右信息全白；③左側信息全白，右側不為全白；④右側信息全白，左側不為全白。

模糊變量選擇如下：

1)偏差E為|Br-Bl|，偏差變化率ΔE=|Br-Bl|-|PreBr-PreBl|；

2)偏差E為前20次E的平均值，偏差變化率ΔE為前20次ΔE的平均值；

3)偏差E為Br，偏差變化率ΔE=Br-PreBr；

4)偏差E為Bl，偏差變化率ΔE=Bl-PreBl。

速度：主控模塊根據激光模塊接收到的跑道類型以及搖頭舵機當前轉角與理想轉角的偏差來控制當前所需的速度，采用PID算法，并能做到加速及時、減速迅速、需要勻速行駛時速度變化在較小范圍內。

定位導航：主控模塊在識別到十字交叉口時需能根據激光采集賽道信息，當接收管全能接收到信號時，十字彎標志位置位。在識別起跑線是主要采用跳變法，當下排左右兩側同時出現1次以上的跳變（由白到黑或由黑到白）時，便將起跑線標志位夢弧＊

4 實驗結果

搭建模擬現實環境的高逼真賽道和硬件穩定、機械精簡安全的高性能智能汽車模型，智能汽車能高速穩定安全的運行完整個賽道，并順利完成蔽障、停車等功能。硬件方面設計好控制電路PCB板并交付工廠加工制作，同時留有一定的余量。傳感器的調試需要考慮前瞻性和精確度，方便采集和接收賽道信息，使用IAR System出品的編譯器IAR以及硬件程序下載器――JTAG來開發智能小車的軟件系統，并通過程序改動來控制小車的運行情況?；诖?，開發了一套適合智能汽車運行的最優化的路徑識別控制方案，通過調試和改良，具有很高的可移植性和兼容性。

5 結 語

基于Cortex-M4的光電智能車路徑識別是近些年來重要的研究方向。本文基于課題Z12029和CL12294，介紹了該研究的概念、方法和應用領域，提出了路徑識別的新型研究，接著，闡述了該研究的主要內容和研究方法。該研究使用飛思卡爾32位微處理器做主控芯片，處理速度快且較為準確，通過激光采集賽道信息轉變為電壓信號，穩定性較好，接受信息量大。同時位置控制算法使用分段綜合模糊化采集信息對相關的研究有一定的指導性，跳變法的使用是該研究的一個亮點，對于任何傳感器都是適用的，基于此識別起停跑線出錯率減少。此外速度控制主要采用PD控制算法，能有效消除抖動，并預測下一步的動作。實際運行結果驗證了所做研究的有效性。

參考文獻

［1］ 卓晴, 黃開勝, 邵貝貝. 學做智能車［M］. 北京: 北京航空航天大學出版社, 2007.

［2］ 吳斌華, 黃衛華, 程磊, 楊明. 基于路徑識別的智能車系統設計［J］. 電子技術應用. 2007,(3)：80-82.

［3］ 曾星星. 基于攝像頭的路徑識別智能車控制系統設計［J］. 湖北汽車工業學院學報,2008,(6)：72-76.

［4］ 熊凱, 邵明明, 盧紅海. 中南大學比亞迪雙魚座2012技術報告［R］. 2012.

［5］ 羅強, 徐文城, 劉堯. 基于激光傳感器的智能車路徑識別系統設計［J］.電氣自動化,2012,(5):88-90.

［6］ 王擊, 羅安, 蔡自興. 智能控制在時滯系統中的算法研究［J］. 基礎自動化,2001,8(6):4-6.

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公司具備很好的成長性，每一款產品都極具競爭力，早期的色選機產品在國內市場份額30%以上，而近年來推出的牙科CBCT機正逐步實現進口替代，未來其在醫療影像、食品安全檢測等多個領域都將大有作為。從傳統的色選機到新興的移動醫療業務，公司通過自己在光學識別領域深厚的技術積累，在享受高毛利的同時，也在快速切入廣闊的藍海領域。

美亞光電傳統色選機業務仍有亮點：大米色選機行業非常成熟，未來將保持5%-10%的增長，盈利能力有望受海外需求增長拉動得到持續提升；而雜糧、茶葉色選機的滲透率仍然較低，未來幾年內有望保持15%-20%的較高增速。

公司憑借傳統大米色選機等可見光識別設備成功延伸至牙科CBCT產品，成功實現了在光學識別平臺上的產品升級轉型。公司從年均50億的市場（年銷售2萬臺*25萬元），新增了一個理論年均40億的市場。

在此基礎上，公司與春雨醫生合作，從賣設備轉為平臺服務，市場空間進一步拓展。公司從單一CBCT產品完善至口腔醫療產業鏈，構建口腔移動醫療平臺，并且遠期合作打造多科室遠程醫療平臺。短期內有望增加CBCT銷量（目前預計2014E120臺/2015E200臺，合作后春雨醫生將向口腔科潛在用戶進行疾病教育并精準推廣各美亞光電簽約口腔醫院或診所，實現患者、口腔醫院或診所、以及美亞光電的多贏局面），長期將形成醫療大數據、遠程醫療平臺的深度合作。這樣從理論年均90億市場（色選機+牙科CBCT），新增加了預計超過125億元的市場。

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為此，贊華公司聯合富士通與國家有關部門成立三方項目小組，保持密切的合作和配合。

在項目期間，贊華動用了集團分布在全國的33個技術服務中心，組織調動了100多個資深的工程師到340個地市第一線。在富士通的協作下，贊華順利完成了近4000人次天的專業培訓、現場安裝、集成和現場培訓，以及800熱線7天×24小時支持服務和現場服務。光電錄入系統的系統管理、圖像掃描、OCR識別、校對審核、數據管理、圖像管理、業務管理和進度監控、工作任務管理子系統運行順利，使農普采集到的5億多張紙質原始文本全部安全可靠正確地由光電掃描儀錄入和存儲。

據統計，各地上報國家有關部門農普原始數據量約300GB，上報的掃描圖像數據合計40TB。贊華和國家有關部門一起對20萬條抽樣的普查表數據進行了人工復錄和光電錄入比較，光電錄入的誤差率是人工復錄的十分之一。在與富士通緊密溝通和協作下，整個項目得以順利完成。

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【關鍵詞】STC89C52RC；智能小車；超車；紅外收發管；光電傳感器

一、系統方案

1.1 功能與要求

1.1.1 功能

甲車車頭緊靠起點標志線，乙車車尾緊靠邊界，甲、乙兩輛小車同時起動，先后通過起點標志線，在行車道同向而行，實現兩車交替超車領跑功能。跑道如圖1-1。

1.1.2 設計要求

（1）甲車和乙車分別從起點標志線開始，在行車道各正常行駛一圈。

（2）甲、乙兩車按圖1所示位置同時起動，乙車通過超車標志線后在超車區內實現超車功能，并先于甲車到達終點標志線，即第一圈實現乙車超過車。

（3）甲、乙兩車在完成（2）時的行駛時間要盡可能的短。

（4）在完成基本要求后，甲、乙兩車繼續行駛第二圈，要求甲車通過超車標志線后要實現超車功能，并先于乙車到達終點標志線，即第二圈完成車超過乙車，實現了交替領跑。甲、乙兩車在第二圈行駛的時間要盡可能的短。

1.2 系統分模塊比較與論證

本系統主要由車體、控制器、電機驅動、紅外收發傳感器、無線收發模塊、測距模塊組成，現做比較分析如下。

1.2.1 車體的選擇比較

方案一：采用四輪雙電機電動車。這種電動車具有靈活性和體積較小的優點。但是一般的說來，它還具有如下缺點：首先，這種電動車結構簡單，車輪較小而且容易與賽道表面打滑，雖然能夠通過兩個電機來實現轉向，但是不容易控制。其次，這種電動車一般都是兩個直流電機通過聯軸器帶動小車，力矩小，空載轉速快，負載性能差，不易調速。

方案二：采用帶舵機的電動小車。前端加舵機的電動小車可以精準的控制其轉彎方向，能較好的完成題目賽道里的轉彎要求。但是舵機小車的轉向需要通過MCU對光電收發器進行信號采集，通過處理分別發送給電機和舵機從而控制小車的前進。其優點是轉彎精確，能較好的完成轉彎路徑的實現，但相對其他類型小車成本高，控制較復雜。

方案三：采用履帶式電動小車。選擇RP5底盤的小車，它是大功率坦克車體，采用帶電感的大扭力260馬達，組合斜齒+金屬齒，形成大扭力系統，具有動力性能強、底盤穩定性高、可原地轉圈、轉彎靈活精確等特點。履帶小車可以完成本次題目的要求，達到轉彎靈活，轉彎角度可調，可滿足小車運行平穩等要求，而且控制兩個直流電機相對簡單。

綜上，選擇方案三，使用RP5底盤履帶式電動小車。

1.2.2 控制器的選擇比較

方案一：采用凌陽公司的16位單片機，它是16位控制器，具有體積小、驅動能力高、集成度高、易擴展、可靠性高、功耗低、結構簡單、中斷處理能力強等特點。處理速度高，尤其適用于語音處理和識別等領域。

方案二：采用宏晶科技公司的STC89C52RC單片機作為主控制器。本款單片機是單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8-12倍。內部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉換（250K/S），針對電機控制，強干擾場合。其編程下載使用較方便，而且能夠完成對本題目要求較簡單的控制。

51單片機控制簡單，下載使用方便。其處理能力能夠滿足本題目的要求，故采用方案二。

1.2.3 紅外收發傳感器模塊的選擇比較

方案一：使用紅外發射和接收管制作紅外收發電路，紅外發射管發出紅外線，當發出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平，若接收不到發射管發出的光線則檢測出黑線繼而輸出高電平。輸出的高低電平通過電壓比較器可以得到單片機可以識別的信號，從而進行控制。這樣自己制作組裝的尋跡傳感器基本能夠滿足要求，但是工作不夠穩定，且容易受外界光線的影響。

方案二：采用TCRT5000型光電對管模塊。傳感器的紅外發射二極管不斷發射紅外線，當發射出的紅外線沒有被反射回來或被反射回來但強度不夠大時，光敏三極管一直處于關斷狀態，此時模塊的輸出端為低電平，指示二極管一直處于熄滅狀態；當無檢測黑線出現在檢測范圍內時，紅外線被反射回來且強度足夠大，光敏三極管飽和，此時輸出端為高電平。此紅外收發模塊運行穩定，感應靈敏，可以使單片機采集信號后對小車進行很好的控制。

為使紅外收發管感應黑色膠布線保證靈敏從而控制小車，使用方案二的TCRT5000紅外收發模塊。

1.2.4 電機驅動模塊的選擇比較

方案一：采用專用芯片L298N作為電機驅動芯片。L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅動芯片，它相應頻率高，一片L298N可以分別控制兩個直流電機，而且還帶有控制使能端。用該芯片作為電機驅動，操作方便，穩定性好，性能優良。

方案二：對于直流電機用分立元件構成驅動電路。由分立元件構成電機驅動電路，結構簡單，價格低廉，在實際應用中應用廣泛。但是這種電路工作性能不夠穩定。

為使電機穩定運行，能夠靈活控制小車行進，選用方案一。

1.2.5 避障和牽引模塊的選擇比較

方案一：采用超聲波測距避障。超聲測距是一種非接觸式的檢測方式。與其它方法相比，它不受光線、被測對象顏色等影響。對于被測物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環境下有一定的適應能力。而且超聲波傳感器具有結構簡單、體積小、信號處理可靠等特點。

方案二：采用激光、雷達、攝像等復雜方式測距避障，可以得到精確的距離，但本題并不要求能夠得到兩車間精確距離，而且控制電路過于復雜，較難實現。

方案三：采用E18-D80NK光電傳感器進行避障，這種光電開關具有良好的開關特性，輸出測量障礙物距離可調，可自己設置感知物體的距離。在輸出端上拉10K電阻后得到5V電壓，方便單片機進行控制。

綜上，本系統通過避障模塊實現的功能是防止撞車的發生而且保證兩車間距離，不需要得到精確的距離值，故可以采用方案三，選用E18-D80NK光電傳感器進行避障。

1.2.6 總體方案設計與比較

方案一：利用賽道的固定性，采用單片機控制兩個小車精準轉彎，按賽道和題目要求，嚴格按照規定好的路線進行兩個小車的行進，如轉彎和進、出超車區；同時兩車間利用無線模塊進行通信，通過調節速度實現兩個小車的超車；通過光電開關可以進行避障防止撞車發生。此種方案程序復雜，容易受賽道、小車性能等因素干擾，很難實現。

方案二：利用紅外反射發送接收開關，使小車在賽道內能夠識別邊界線、起點/終點標志線、轉彎標志線等黑膠帶線，從而可以循跡和轉彎行進，完成題目要求。此種方案能控制小車按照賽道邊緣行進，但在超車區進入和外出部分容易掉出賽道，同時兩車進行超車時，單純利用循跡很難實現。

方案三：綜合以上兩種方案，在小車的紅外收發管檢測到轉彎標志線車區的信號時，小車按照固定的程序進行相應的行進如轉固定角度的方向。同時，可利用紅外收發管檢測賽道內、外邊線，防止小車走出賽道。兩車進行超車時，利用無線模塊進行通信，調節各自速度，同時有光電傳感器的保證兩輛車間的距離，使超車安全穩定的完成。此種方案可以完成小車在行車道的行走，并在超車區及附近安全行駛。

綜上所述，方案三能夠相對完整、穩定的完成題目提出的各項要求。

1.2.7 系統方案確定與系統結構

進過反復論證與實際測試，最終確定系統方案如下：

（1）小車車體采用RP5底盤履帶式電動小車兩個；

（2）采用STC89C52RC單片機作為系統控制器；

（3）用TCRT5000紅外傳感器作為光電收發模塊；

（4）L298N作為直流電機的驅動芯片；

（5）E18-D80NK光電傳感器進行避障和牽引；

二、系統理論分析與計算

2.1 信號檢測與控制分析

2.1.1 黑膠帶線的檢測

小車對黑膠帶線的檢測是通過接在前端的三個紅外收發管完成的，分別標記為左、中、右紅外收發管，三個傳感器共同工作完成小車的定位和標記識別。對應信號的小車位置和相應動作如表2-1所示。

表2-1：對應信號的小車位置和相應動作

左管 左中管 右中管 右管 小車位置 小車相應動作

× × × × 行車道 正常前進

√ √ √ √ 起點 不動作

轉彎標志線 進行轉彎

超車標志區（第4條） 進入超車區

√ × × × 跑道內邊界 向右調整

× × × √ 跑道外邊界 向左調整

2.1.2 前車識別檢測與超車

對于小車的超車功能，前車在進過超車標志區后，進行減速緩慢行駛，后車也通過超車標志區后，用光電傳感器E18-D80NK對前車進行檢測，如果單片機識別到10cm距離的前車，則開啟超車程序，在超車區完成超車。

2.2 兩車之間的通信方法

兩車要完成互相超車的行為，必須進行通信，才能即時的對被超過的車進行控制。甲車進入超車標志區后，進行減速前進，待乙車也進入超車標志區，光電傳感器檢測到甲車后，按固定路徑超車；隨后超車完成后，乙車成為前車，再通過甲車前端的光電傳感器使其恢復原速前進，從而完成一個超車的過程。

三、電路與程序設計

3.1 電路設計

3.1.1 紅外收發管電路設計

TCRT5000紅外對管模塊采用高發射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成，輸出的高低電平通過電壓比較器可以由單片機識別，從而得到傳感器信號。傳感器的紅外發射二極管不斷發射紅外線，當發射出的紅外線沒有被反射回來或被反射回來但強度不夠大時，光敏三極管一直處于關斷狀態，此時模塊的輸出端為低電平；被檢測物體出現在檢測范圍內時，紅外線被反射回來且強度足夠大，光敏三極管飽和，此時模塊的輸出端為高電平。

3.1.2 光電傳感器電路

E18-D80NK模塊是開關電路。集發射與接收于一體的光電傳感器。輸出端口接上拉電阻可輸入至單片機I/O口，進行障礙物的信號檢測。

3.1.3 電機驅動電路

電機驅動采用L298N驅動電路，由單片機P1口接四路輸入和兩路使能信號，從而控制兩個電機進行正反轉。

3.2 程序設計

程序流程圖如圖3-1。

四、測試方案與結果

在自制的標準賽道上，將兩只小車分別置于起點，小車啟動后，均可行進，能完成一圈的行走，最后回到起點。通過觀察和測試得到兩個小車直行速度不同，一快一慢。這樣的情況導致甲、乙兩車在多圈互相超車時，不能控制間距，直接導致發生碰撞。因此采用在快車前部、后部和慢車前部安裝光電傳感器，使得兩車間距能夠保持一致。這樣第一圈和第二圈的軟件設計可以得到循環使用，達到多圈互相超車的控制。

測試可得，系統倆只小車能完成各個模塊的功能，如檢測黑線不出賽道、光電傳感開關防止撞車、進入超車區進行超車并繼續行進等，但由于賽道材質等原因，超車動作不能穩定實現。

參考文獻

[1]黃智偉.全國大學生電子設計競賽系統設計（第2版）[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011.1

[2]童詩白，華成英.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2003

[3]閻石.數字電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，1983

[4]韓毅，楊天.基于HCS12單片機的智能尋跡模型車的設計與實現[J].學術期刊，2008，29（18）：1535-1955.

[5]張桂香.單片機現場應用中的幾個技術問題[B].湖北：華中科技大學出版，2007.6

[6]吳金戍.沈慶陽，郭庭吉. 8051單片機實踐與應用[M].山東：山東大學出版社，2003.4

作者簡介

薛鵬，男，1989年生，東北大學信息科學與工程學院，檢測技術與自動化裝置碩士研究生，研究方向：生產過程參數測量與優化控制系統

安哲，男，1989年生，東北大學模式識別與智能系統碩士研究生，研究方向：控制系統設計及半實物仿真

篇6

關鍵詞： 多信息融合； 公交客流； 特征提取； 動態數據

中圖分類號： TN911.2?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）15?0127?03

Design of passenger flow detection system based on multiple information fusion

LI Chan， ZHANG Yong?qiang， LIANG Zhi?jie， CHEN Fei， TANG Hong?chao

（Unit 63778 of PLA， Jiamusi 154000， China）

Abstract： According to the current development situation of passenger transport statistics in China， a passenger information system which integrates pressure sensor and infrared sensor is designed. The real?time passenger number in bus lines is obtained by matching， analyzing， processing the pressure data and time?sequence data， and extracting their features. Experimental results show that the passenger flow statistics data have high accuracy. Compared with the traditional method， it integrates much more information， can provide more detailed and accurate dynamic data， and has more important significance for the public transportation intelligent scheduling， bus line setup， optimization and bus storp setup.

Keywords： multiple?information?fusion； public?traffic?passenger?flow； feature extraction； dynamic data

0 引 言

隨著統計分析技術和計算機技術的不斷發展，即時、可靠的客流量信息已經成為可能。同時客流信息對現代公交的智能化調度也顯得日益重要，實時準確的客流信息的重要性更加不言而喻。目前，公交客流信息采集在實際中大多依靠人力或采用基于紅外對射遮擋或者壓力傳感器技術的自動客流統計系統來采集客流信息。由于憑借紅外或壓力傳感器的客流統計系統對于乘客特征的描述過于簡單，因此其針對客流高峰期的擁擠混亂狀況無法取得令人滿意的效果，一般準確率只有60%～70%。因此，從長遠看， 采用多種方法融合是客流檢測技術的發展趨勢，本文從實際課題出發，首先提出了系統的整體設計，然后對采集到的人體在上、下兩種方式下的不同壓力數據及曲線進行分析，利用采集到的時序數據進行輔助分析、提取特征，最后采用支持向量機的方式得到實際的上下車人數和方向。

1 系統框架

公交車是一個人流比較集中的環境，公交公司往往需要了解各條線路在各個站點，各個時間段的客流信息，只有根據這些信息才能做出車輛調度和線路改變等經營決策，目前這些信息的獲得大都是依靠司機常年的經驗和所見所聞，有很大的人為因素，如果能用計算機實現乘客信息的自動統計，將會大大減少這些因素的影響，獲得準確豐富的客流信息。然而公交車處于一個不斷移動的環境，周圍的環境也在不斷的變化，開關門的時機也比較不好掌握，因此根據上述特點，構造了模擬公交車上下車的客流信息統計系統，系統框圖如圖1所示。

可以看出這是一個循環處理的過程，當開門信號到來時，上位機開始接收從下位機傳過來的壓力和時序數據；當關門信號到來時，停止采集數據，開始處理采集到的數據，得到上下車的人數。采集的數據可以選擇存儲到硬盤和數據庫也可以選擇不存，清空緩存，等待下一次的數據。一般來說，數據采集的時間也就是乘客上下車的時間遠小于數據處理的時間也就是兩站之間公交車行進的時間，因此進行數據處理的時間比較充足?？紤]到上下車乘客比較擁擠的情況，增加了兩個紅外光電管，兩個紅外光電管工作原理相同，當光電管被遮擋的時候記錄被遮擋的時間，然后檢測直到光電管不被遮擋，記錄遮擋終止時間，該過程為光電管的一次采集周期。壓力傳感器的時間信息是指壓力傳感器A/D值大于閾值，開始采集保存的時間為壓力傳感器的起始時間，然后檢測直到采集值小于采集閾值的時刻，記錄為壓力傳感器的終止時間，該過程為一次采集周期。這里用到的時間為系統啟動時開始的中斷計數值。壓力傳感器的時序是伴隨著壓力數據的一次采集周期來記錄的，兩個光電管通過中斷的方式來保存信息。采集時序信息主要就是結合壓力數據進行在上下車擁擠的情況下上下車人數的判斷，另外根據人體經過壓力踏板的曲線分析抽取不同特征點進行分析，得到乘客經過踏板的行走方向。

圖1 系統框圖

2 系統設計與實現

2.1 硬件設計

客流信息統計系統的硬件部分是模擬公交車的實際環境進行構建的，首先構建了一個三級的臺階，在三級臺階的中間一層加入一個帶模擬量輸出的壓力傳感器，這樣就可以產生一組完整的壓力變化數據，由于對模擬數據進行分析和保存不方便也不可靠，所以將壓力傳感器的模擬量輸出與C51單片機的A/D輸入端相連，人體通過壓力傳感器時所產生的壓力變化由電壓的模擬量轉化成數字量進行存儲和分析。實驗過程由單片機來控制壓力傳感器，以固定間隔對人體垂直方向的足?地接觸力進行采樣。采集的模擬量進行A/D轉化，取得壓力值，存儲數據，上傳到上位機，通過上位機對采集數據進行圖形化分析。

2.2 軟件設計

客流信息統計系統的軟件部分是在Windows平臺下用C++語言開發的，主要負責對接收過來的壓力、時序數據進行圖形化顯示和分析，提取特征量，支持向量機的模型訓練，最后得到上下車的人數和方向。主要功能模塊有參數設置、數據采集、數據處理、結果展示等四個部分。主要實現的功能如下：能夠調節壓力踏板高度、光電管間距等參數，觀察其變化對實驗結果的影響；能夠實現與串口的通信，數據的采集以及與下位機的指令傳輸功能；可以實現數據的存儲和查詢，并對選定數據進行預處理，預處理的算法更變，并能夠實現不同算法間的對比顯示，最后對經過預處理的數據進行模型的訓練，得到預測結果即上下車人數。在功能上基本可以滿足實驗人員對數據的分析、處理，對比實驗結果的要求，并通過整個上位機模塊的實驗來確定參數的設置，算法的選定，修改最終的識別方案。整個設計流程如圖2所示。

圖2 系統軟件設計流程圖

3 實驗數據分析及實驗結果

在整個實驗的階段，針對不同的設備參數，不同的特征的人體采集了大量的實驗數據，通過對這些數據的分析，選出最優的參數設置值，不同特征（重量，身高）的人體對曲線大致波形沒有明顯的影響，影響的只是波峰值，波谷值的高低。另外考慮到公交車的實際上下車情況分別采集了單人上、單人下、雙人同上、雙人同下、雙人交叉等情況的數據，其中針對單雙人數據尋找界點進行精確切分，在采集壓力數據的同時，采集兩組光電時序數據，切割后對壓力數據進行匹配。實現對數據的精確切割。15組單雙人數據在這5種情況下的壓力曲線情況如圖3所示。

通過對比實驗數據，經過壓力、時序數據的分割、匹配，可以得到單條的上或下踩踏數據（即總的人數），經過去噪，時序數據與壓力數據的切割與匹配，整理分類，對比分析等預處理，發現人體在上下車時的壓力曲線具有明顯的特點，且符合一定的規律。下面以單人上下車的情況為例進行簡單敘述，如圖4，圖5所示。幾幅圖分別顯示了不同人體上下車的情況，圖中縱軸為壓力，橫軸為時間。

從圖3中可以明顯地看出人體在上、下臺階兩種不同狀態下的壓力曲線變化各有規律，并且兩種狀態下壓力的變化在一定程度上有明顯區別。因為人體在通過壓力踏板的時候，用力的過程基本是一致的，不同的個體影響的只是曲線峰值的大小，基本的波形不會改變。而且，通過對數據的分析還發現人體在速度不同時其壓力變化不同。從對兩圖的比較中可明顯看出，圖4的第一個峰值一般情況下會出現的比圖5晚，并且峰值與谷值之差與圖5相比較小。一般情況下，圖4中前后出現的兩峰峰值相差不多，而在圖5中第一個峰值多數大于第二個峰值。這些區別正好為筆者提供了區分上下車的方向提供了方法。因此，筆者采用模式識別方法中簡單的模板匹配方法，提取如下幾個主要的特征來區分人體在上下臺階時的行進方向：

（1）數據的第一個峰值[F1]及其出現時間段[T1；]

（2）數據的最后一個峰值[F2]及其持續時間段[T2；]

（3）第一個斜率[R1]和第二個斜率[R2]（本文中將第一個峰值和持續時間比稱為第一個斜率，而同理，最后一個峰值和持續時間比稱為第二個斜率）；

（4）第一個峰值和最后一個峰值大小的差[F3；]

（5）第一個斜率和第二個斜率比[R3。]

圖3 15組單雙人壓力曲線

文中將這8個特征作為輸入向量的8個列，每一組輸入向量均由這8列參數組成。經過對支持向量機進行大量的實驗，發現用sigmoid核函數識別率比較高，因此采用該核函數進行訓練，將特征提取后的8維特征向量作為輸入，以特定的一維向量，即{1，-1}，其中1表示上，-1表示下，作為輸出向量。

筆者采用大量的采集（>100組）數據進行訓練，得到一個較好的模型，用此模型對后續采集的數據進行識別。發現總體識別率保持在94%附近，排除公交車實際環境的影響，采用更進一步的去噪算法，識別率也能保持在90%以上，對比于其他的方式，筆者提出的客流檢測方法有比較大的發展空間，而且針對相關算法的不斷改進，還有進一步提高識別率的空間，目前，針對單人、雙人等正常狀態下的識別過程都已得到解決，筆者正在對雙人交叉且比較擁擠的狀態下的數據進行特征點的提取與分析，此時，如何對參考時序數據進行特征的分析與提取將是解決問題的關鍵，相信不久就會解決這一難題，進而將此方法推廣應用到實際的智能公交系統中。

圖4 單人上車時力?時間曲線

圖5 單人下車時力?時間曲線

4 結 語

針對智能化的公交調度問題，構建了一個應用于公交系統的人流量統計系統。在得到一定預期效果的同時，也發現了一些不足的地方，當單人、雙人在上下車環境較好的時侯可以很好的判別出其方向及人數，當有很多人呈擁擠狀態經過踏板時，雖然加入了紅外光電管輔助進行數據的分析，但是由于噪聲的影響，還需要進一步尋求更適宜的算法對其進行去噪處理，進行時序數據的分割以及特征的提取，暫時還不能得到很高的識別率。如何對這種情況進行區分判斷，是進一步需要努力的地方，這也是今后研究的難點。

參考文獻

[1] 陳懿，戴維思.公交優先戰略研究[C]//第一屆中國智能交通年會論文集.上海：同濟大學出版社，2005：728?731.

[2] ZHAO S Z， NI T H， WANG Y， et al. A new approach to the prediction of passenger flow in a transit system [J]. Computers and Mathematics with Applications. 2010， 61（8）： 1986?1974.

[3] JIA H F， YANG L L. Pedestrian flow characteristics analysis and model parameter calibration in comprehensive transport terminal [J]. Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology， 2009， 9（5）： 117?123.

[4] MECOCCI A， BARTOLINI F， CAPPELLINI V. Image sequence analysis for counting in real time people getting in and out of a bus [J]. Signal Processing， 1994， 35（2）： 105?116.

[5] 郭平.城市軌道交通客流特征及預測相關問題[J].城市軌道交通研究，2010，13（1）：58?62.

[6] 范海雁，鮑圣捷.公交線路客流統計方法及其應用[J].交通與運輸，2009（z1）：120?122.

篇7

關鍵詞 海洋；測繪；CCD技術

中圖分類號P2 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）122-0087-02

CCD技術在海洋測繪中的應用，可以采用遠程圖像傳輸監測技術對海洋的圖像進行數值化處理，能夠有效把握流水的速度和方向，當海洋在溫度較低的情況下形成聚集冰塊時，利用CCD技術可以拍攝流冰的密度和類型，這種技術為海洋監測提供了科學的依據。

1 CCD技術概述

1.1 CCD技術的具體特點

CCD技術具有較高的分辨率，在使用過程中噪音較低，具有較高的敏感度。使用這種技術進行測量不會限制到測量人員的動作范圍，線性曲線較好，進行光電轉換的效率相對較高，在微光下可以正常進行測量和攝像。此外，其本身的體積較小，方便測量過程中的操作，具有光譜響度廣、測量精度高等特點。在應用的過程中不會引入附加誤差。

1.2 CCD技術的工作原理

CCD技術是一種半導體的表面器件，其存儲和傳遞信息的形式主要是以電荷包進行傳遞，主要組成部分是許多以陣列方式排成的MOS電容器。每個MOS電容器都可以作為一個光敏元，工作時利用光射到MOS電容器的作用使得一部分電子被吸收到勢阱中，勢阱中的電子會以光的形式注入電荷，通過電子數目的多少可以反映出光的強弱，不同強度的光線說明了圖像明暗程度的不同，利用MOS電容器在一定程度上能夠實現信號的轉變，主要是由光信號向電荷信號轉變。將MOS電容器中的光先注入到電荷中，然后使用特殊的儀器取出部分進行檢測，對這些光進行處理就可以得到視頻和圖像等信息。注入到電荷的光還要按照一定的形式進行計算，以確保注入程度能夠滿足測量的具體要求。

1.3 CCD器件的主要種類

CCD器件的分類方法有多種，從海洋測繪應用角度可以將其分為兩種，即線陣和面陣，其中線陣CCD主要指的是光敏元以線形方式進行排列。可以將線型分為兩種，一種是直線型，另一種是曲線型。典型的線陣CCD器件有TCD1206UD，組成部分是2160個沿直線排列的光敏元，這些光敏元陣列的總體長度為33mm。此外，CCD器件中還具有環行線陣CCD，主要由720個光敏元組成，具有說明性的環行線陣CCD是PO072B，每個光敏元中的光電二極管均勻分布在圓周的上面，光敏元所占的角度是0.5度。從形式的排列上看除了線陣CCD以外還有面陣CCD，主要是以面的形式進行光敏元的排列。面陣CCD可以直接接收二維光信息，主要的代表物體是TCD5130AC，這種設備具有較高的有效像元數和較大的像敏面積。

2 CCD技術在海洋測繪中的應用

2.1 CCD技術在海洋水下攝像中的應用

在海洋測繪過程中，需要對海洋下面的具體物體進行圖像采集時，可以使用CCD面陣進行圖像采集工作。這種技術開始于20世紀80年代，產生于外國的海洋物質研究，首先是美國等一些國家在載人潛水器上面安裝攝像機對水下的情況進行勘探，實施水下救生等作業，取得了較大的成果，曾經在4000m深的海洋發現了稀有礦物。之后是墨西哥石油泄漏事故的發生，英國的一些海洋勘測人員使用水下攝像機對海底的具體情況進行拍攝，監督石油泄漏情況，通過勘探和攝像制定了有效的堵漏方案，并將制定的方案實施。隨著水下攝像的發展，我國的水下考古人員也利用攝像機進行水下考古作業。起初使用這種技術時受到多種因素的影響，無論是照明度還是分辨率的影響都使得水下攝像沒有較好的清晰度。

2.2 CCD技術在海底地質取樣中的應用

CCD技術在海底地質的取樣調查中起著較為重要的作用，是海底調查的重要手段。傳統的取樣中取樣器不具備攝像功能，取樣人員在取樣過程中通常是根據自身的知識或測量儀器等具有聲音的設備對海底的深度進行判斷，使用這種方法雖然可以對一些地質構造較為復雜的地區進行采樣，也可以對一些特定的目標區域進行采樣，但是在采樣過程中不可避免地會因操作不當導致采樣器出現不同程度的損壞。由于CCD技術具有一定的可視性，在采樣過程中可以避免不可控盲采事件的發生，可以清楚地看見采樣點的位置和原始樣本的附存情況，對采樣過程中海底出現的動靜也能夠觀察清楚。對于海底表層難以進行取樣的物質不需要取樣，可以通過視頻拍攝的方式觀察，從而精確判定它的地質類型。當研究人員需要獲得深度的海底樣品時，可以通過拍攝的視頻操控取樣器，有效提高海底作業的

效率。

2.3 CCD技術在水準點聯測中的應用

CCD器件上具有電子水準儀，可以對水準點進行測量。電子水準儀是在自動安平水準儀的基礎上發展的，這種水準儀上面具有條碼標尺，在測量過程中可以將望遠鏡對準條碼標尺。標尺的條碼具有兩方面的作用，一方面可以通過分光鏡在光電傳感儀上成像，另一方面可以在望遠鏡分化板上成像，通過對這些形成圖像進行處理，可以自動給出標尺的讀數，最后實現自動測量。

2.4 CCD技術在潮水測量中的應用

CCD技術可以對潮水進行測量，主要方法是在水中豎立特制水尺，在海岸邊固定光學測量儀器，定時對水尺和海面圖像進行攝像，使用自動識別的功能可以對海面上的水尺位置進行判別，從而得到出水位。在測量過程中采用的水尺和電子水準儀的條碼不同，主要是為了清楚地識別測量圖像。使用這種技術關鍵是對水尺和水面進行識別，對水尺的識別屬于靜態圖形的識別，主要是對尺碼圖形的迅速識別，然后得出碼單元的像素值。而水面識別屬于動態識別，通過水面和水尺的灰度差識別多種圖像。

3結論

在海洋測量中，由于受到不同使用環境和檢測目標的影響，測量圖像在處理過程中也會有所不同，CCD技術可以對各種測量圖像自行處理，來獲取圖像的特征和需要的要素。現階段大多數的CCD技術在測量過程中可用來監視水中的各種動態，人眼直接對各種圖像進行監視，來輔助測量工作的實施，但獲取的信息是的一定限制的。在側量過程中還需要根據實踐經驗來完善這種技術，使其能夠滿足全天候連續作業的要求，在以后的測量中發揮更好的作用。

參考文獻

篇8

關鍵詞：傳感器技術；機電控制系統；概況；智能建筑

一、傳感器技術的概況

傳感器是指能感受規定的被測量，并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。我國國家標準（GB7665-2005）對傳感器的定義是："能感受被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置"。傳感器作為信息獲取的重要手段，與通信技術和計算機技術共同構成信息技術的三大支柱。作用：利用物理效應、化學效應、生物效應，把被測的物理量、化學量、生物量等轉換成符合需要的電量。

二、傳感器在機電控制系統中的應用

1、機器人的傳感器應用

工業機器人之所以能夠準確操作，是因為它能夠通過各種傳感器來準確感知自身、操作對象及作業環境的狀態，包括：其自身狀態信息的獲取通過內部傳感器（位置、位移、速度、加速度等）來完成，操作對象與外部環境的感知通過外部傳感器來實現，這個過程非常重要，足以為機器人控制提供反饋信息。

2、機械加工過程的傳感檢測技術

（1）切削過程和機床運行過程的傳感技術。切削過程傳感檢測的目的在于優化切削過程的生產率、制造成本或（金屬）材料的切除率等。切削過程傳感檢測的目標有切削過程的切削力及其變化、切削過程顫震、刀具與工件的接觸和切削時切屑的狀態及切削過程辨識等，而最重要的傳感參數有切削力、切削過程振動、切削過程聲發射、切削過程電機的功率等。對于機床的運行來講，主要的傳感檢測目標有驅動系統、軸承與回轉系統、溫度的監測與控制及安全性等，其傳感參數有機床的故障停機時間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機床狀態與冷卻液的流量等。

（2）工件的過程傳感。與刀具和機床的過程監視技術相比，工件的過程監視是研究和應用最早、最多的。它們多數以工件加工質量控制為目標。20世紀80年代以來，工件識別和工件安裝位姿監視要求也提到日程上來。粗略地講，工序識別是為辨識所執行的加工工序是否是工（零）件加工要求的工序；工件識別是辨識送入機床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，同時還要求辨識工件安裝的位姿是否是工藝規程要求的位姿。此外，還可以利用工件識別和工件安裝監視傳感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成這些識別與監視將采用或開發許多傳感器，如基于TV或CCD的機器視覺傳感器、激光表面粗糙度傳感系統等。

（3）刀具（砂輪的檢測傳感。切削與磨削過程是重要的材料切除過程。刀具與砂輪磨損到一定限度（按磨鈍標準判定）或出現破損（破損、崩刃、燒傷、塑變或卷刀的總稱），使它們失去切（磨削能力或無法保證加工精度和加工表面完整性時，稱為刀具/砂輪失效。工業統計證明，刀具失效是引起機床故障停機的首要因素，由其引起的停機時間占NC類機床的總停機時間的1/5-1/3.此外，它還可能引發設備或人身安全事故，甚至是重大事故。

三、傳感器在智能建筑機電設備控制中的應用

智能建筑的機電設施系統很多，包括供配電照明系統、空調系統、給排水系統、電梯控制系統等。傳感器在其中都得到廣泛的應用。如空調系統中大量的溫度、濕度傳感器，給排水系統中的流量傳感器等。這里主要介紹傳感器在電梯控制中的應用。

以轎廂式電梯為例，電梯由轎廂、曳引機構、導軌、對重、安全裝置和控制系統組成。其控制包括拖動系統的控制和操控系統的控制。后者指對來自轎廂、廳站、井道、機房等外部控制信號的分析、判斷和處理。

1、選層控制

乘客進入轎廂后，會在控制面板上鍵入所要到達的樓層數字，控制電梯的電腦必須知道電梯所在的位置，才能正確指層，選擇減速點，正確平層。一般電梯都采用光電脈沖編碼器來實現測距。

曳引電動機旋轉后，編碼器即輸出脈沖，脈沖數正比于電梯運行的距離。例如，電梯上行到3樓，設3樓距地面對應9000個脈沖，減速點設定在7000個脈沖，當電梯從地面（設為零點）往上時即開始計數，當計數到7000個脈沖時，發出減速指令，于是電梯慢速上行，當計數到9000個脈沖時，發出停止指令，電梯便停在3樓層面。

2、入口安全保護

電梯門有層門和轎門兩扇，并在停靠層同時開閉。層門固定設在每層入口處，轎門設在轎廂靠近層門的一側隨轎廂升降。開關門時，為保證乘客或貨物的安全，電梯門的入口處都有保護裝置。

光電式保護裝置是在轎門邊上安裝兩道水平光電裝置，選用對射式紅外光電開關，對整個開門寬度進行檢測。在轎門關閉的過程中，只要遮斷任一道光路，門都會重新開啟，待乘客進入或離開轎廂后才繼續完成關閉動作。

超聲波保護裝置一般安裝在轎門的上方，如圖1所示。在關門過程中，當檢測到門前有乘客想進轎廂時，則門會重新打開，待乘客進入轎廂后再關閉。

防夾條是當發生乘客的手或腳還未完全進入轎廂，光電、超聲傳感器未起作用時，手或腳就有被轎門夾住的危險，這時必須立即重新打開轎門。在兩扇轎門的邊沿。各安裝了一根防夾條。防夾條內部有兩根距離很近的金屬條，其長度與轎門相等，外面用柔軟的橡膠包裹。當乘客被夾時，兩根金屬條發生短路，向電梯的控制系統發出報警信號，轎門和層門立即微開一段距離，待報警消除后再重新關閉。

四、結束語

綜上所述，傳感器技術是實現自動控制、自動調節的關鍵環節，也是機電一體化系統不可缺少的關鍵技術之一，其水平高低在很大程度上影響和決定著系統的功能；其水平越高，系統的自動化程度就越高。在一套完整的機電一體化系統中，如果不能利用傳感檢測技術對被控對象的各項參數進行及時準確地檢測出并轉換成易于傳送和處理的信號，我們所需要的用于系統控制的信息就無法獲得，進而使整個系統就無法正常有效的工作。

參考文獻

[1] 孫術杰. 傳感器技術在機電一體化中的應用[J]. 科技致富向導. 2012（32）

篇9

早在2010年，在智能手機方興未艾之際，以萊寶高科、歐菲光、宇順電子為代表的手機觸摸屏概念公司曾掀起一波獨立于大盤的快速上漲行情，龍頭股均出現翻倍漲幅，可以說是當年最牛的板塊之一。同時，智能手機的快速普及也體現在上市公司業績上。以歐菲光為例，2011年～2014年公司營收連續4年實現翻倍，可見其爆發式的增長速度。

但到了2015年，隨著智能手機的普及，手機行業增速開始放緩，曾經的龍頭企業也受到很大沖擊。從業績上看，萊寶高科三季度歸母凈利潤虧損1.3億元，同比下降602%;宇順電子僅盈利200萬，同比下降83%。相比之下，歐菲光通過轉型攝像頭等產業，緩解了主業下降帶來的風險，但由于觸控業務營收占比較高（75%）及匯兌損益等因素，公司自2015年開始業績也出現了一定下滑，三季度歸母凈利潤同比下降34%。

手機產業趨于飽和，行業競爭加劇，公司將何以應對？轉型攝像頭業務當前的經營狀況如何？為了幫助投資者更好地了解公司的經營情況，《投資者報》記者于近日致電且致函公司相關負責人，并收到了相關回復。

觸摸屏主業下滑

智能移動終端目前已出現飽和甚至衰退的趨勢，2015年上半年，中國手機市場整體呈下滑態勢，市場規模約為1.88億部，同比下降14.3%。面對如此困局，主營觸摸屏業務的歐菲光也未能幸免。

據Wind數據顯示，前三季度歐菲光實現營收132億元，同比減少5.3%;歸母凈利潤約3.5億元，同比下滑34.2%。《投資者報》記者發現，相比于二季度（營收4.5%/歸母凈利-15.4%），業績下滑的幅度正在加劇。

對此，公司解釋稱：“傳統產品隨市場競爭和行業盈利情況出現正常的階段性回落。營收規模同比有所下降，主要是由于部分液晶模組由自購改為客供所致;同時，匯兌損失是造成三季度凈利潤下滑的主要原因之一;此外，新產業研發和開辦初期費用高，綜上，公司三季度業績并非加速下滑?！?/p>

那么，面對主營業務下滑的風險，公司將如何應對呢？

公司回復稱：“面對觸摸屏行業增長放緩的壓力，公司將通過內部成本優化控制，持續保持良好的競爭優勢;通過攝像頭模組業務的提升彌補觸摸屏業務的下滑風險，優化業務結構;同時公司指紋識別產品業務正保持良好發展勢頭，未來預計將是公司的另一利潤增長點?！?/p>

加速切入新業務

攝像頭、指紋識別等新業務是歐菲光未來的重要利潤增長點，其中攝像頭業務發展最快。

從公司中報來看，攝像頭業務實現營收20億元，同比增長68%，營收占比也上升至24%。對于新業務，公司稱：“目前，攝像頭產品的出貨量已經是國內第一，已具備規?；?，自動化程度在行業領先。”

除了攝像頭業務，指紋識別系統也是公司重點，但該業務上半年僅為公司貢獻營收約1800萬左右，收入占比不高。對此，公司表示：“2015年半年報時，公司已經投資建成亞洲最大指紋識別模組工廠，指紋識別產品已經在今年6月份量產，雖然上半年營收規模不高，但是，公司已做好充分的準備。

《投資者報》記者發現，除以上業務外，歐菲光還通過收購上海融創布局智慧城市業務，并將籌資8.5億建設智能汽車電子項目。觸摸屏、攝像頭、智能汽車、指紋識別，公司當前的業務是否過多，未來又是否會出現多元惡化的局面呢？

對此，公司在采訪中稱：“公司目前的發展戰略比較明確，一是繼續加大在觸摸屏、攝像頭、指紋識別等光電系列產品上的優勢;二是利用移動互聯產業的優勢向有一定關聯度的智能汽車電子、智慧城市領域拓展。”

“兩大事業群之間具備良性的聯動效應，光電產品的技術積累、生產經驗和產品優勢能為智能汽車電子、智慧城市業務提供基礎研究經驗或上游產品支撐;智能汽車電子、智慧城市業務的發展又能帶動光電產品的產能消化。各大業務將發揮聯動優勢，暫不存在多元惡化的局面?！?/p>

從股價走勢看，或許受益于前兩年觸屏業務的快速增長，公司股價自2012年起開始走出獨立行情。從月線級別看，形成了大盤下跌股價橫盤，大盤上漲股價創新高的凌厲走勢，成功渡過了2012年～2014年初的漫漫熊市。

篇10

關鍵詞 光電傳感器；信息融合技術；實際應用研究

中圖分類號TP39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）100-0209-02

光電傳感器因其靈敏輕便等優勢而被廣泛應用于自動化設備檢測裝置中。20世紀80年代，美國軍事領域開始應用光電傳感器信息融合技術；2013年3月15日，美國國防先期計劃研究局（DARPA）公布了在阿靈頓召開的已進入第二階段的MIST-LR項目會議，指出在未來的第三階段，將開發出能夠提升飛行器性能的原型系統傳感器，極大發揮其在民用和軍事兩個方面的助推器作用。

1 應用必要

第一，光電傳感器獲取信息的過程實際是一個多對一的對應抽樣過程，在將客觀世界空間的信息傳輸至傳感器這一過程中信息丟失的問題難以避免；第二，軍事領域中光電傳感器的數量龐大，急需處理的信息量也繁多冗雜，這些都會給人工處理帶來一定困擾，而光電傳感器信息融合技術的應用巧妙地解決了這一信息綜合處理的難題；第三，應用環境決定了光電傳感器性能發揮的好壞，但截至目前尚未有一個國家可以開發出適用于任何環境下且性能優于其他類型的光電傳感器。

2 概念優點

光電傳感器信息融合的過程正是為了完成目標分類、識別及跟蹤等任務而進行信息自動分析綜合處理的過程。軍事領域中的目標識別及跟蹤可以實現光電傳感器目標屬性中的監視功能，有利于精確定位與預估判決。我國航天技術的高速發展離不開當前最熱門的技術之一——航天技術上光電傳感器信息融合技術，它能夠有效提高空間的分辨率和系統的可靠性，無疑成為我國GDP增長的“助推器”。

3 工作原理

光電傳感器能夠有效檢測到光強度變化的情況并將光強度的變化轉換為電信號的變化。通常情況下，光電傳感器這種小型電子設備由三部分組成：發送器、接收器與檢測電路。發送器負責向目標發射來源于發光二極管、激光二極管及紅外射二極管等的光束，不間斷發射出的光束經過像光圈、透鏡這種光學元件后達到由光電二極管、光電三極管及光電池構成的接收器中，接收器接收到光束后會將其傳輸至能夠過濾該信號是否有效并決定是否應用的檢測電路。詳細流程見下圖所示。

需要強調的一點是發射板和光導纖維作為光電傳感器結構元件的一種也獨具特色。眾所周知，三角形的結構最為穩定，因此由極細小的三角錐體反射材料組成的三角反射板是一種能保證光束可以準確無誤地從反射板返回的發射裝置，其結構極其穩固且具有極強的實用性。

4 應用領域

4.1研制抄表系統

為及時結算用戶的電費，一般由電力部門派專門的抄表人員到有關用戶處定期走家串戶地查看、抄寫設置在現場的電能表，通過人工讀取、記錄、計算和收費。這不僅浪費人力，而且還會因人工讀取造成不必要的誤差，給用戶帶來不必要的麻煩和損失，甚至會發生不法分子假冒抄表人員入室作案而影響社會治安。因此，無論是電力部門還是用戶們均迫切要求改變當前的落后狀態。隨著微電子技術、傳感器技術、計算機技術及現代通訊技術的發展，可以利用光電傳感器來研制自動抄表系統。

電能表的鋁盤受電渦流和磁場的作用下產生的轉矩驅動而旋轉，采用光電傳感器則可將鋁盤的轉數轉換成脈沖數。如在旋轉的光亮的鋁盤上局部涂黑，再配以反射式光電發射接收對管，則當鋁盤旋轉時在局部涂黑處便產生脈沖，并可將鋁盤的轉數采樣轉換為相應的脈沖數，并經光電耦合隔離電路，送至CPU的T0端口進行計數處理。采用光電耦合隔離器可以有效地防止干擾信號進入微機，再結合其它傳輸方式便可形成自動抄表系統。目前自動抄表系統沒有大規模使用與當前的技術有莫大關系，這套技術還有很多需要改進之處，相信在未來幾年隨著技術的發展，自動抄表將在全國范圍內實現。

4.2節能燈具設計

光敏傳感器、紅外傳感器、顏色傳感器已進入各種自控節能LED照明系統的設計方案之中，它們的自主控制、方便應用使得不少公共照明LED燈具和居家照明燈具實現智能化。光電傳感器可以協助公共照明的LED燈具實現燈光的自動開啟關閉，可以智能的感應人和車輛進出而自動開關燈光，可以智慧的控制LED燈光開啟的時間和控制亮度，甚至按人類的意愿自動調整光線的色溫，營造人類想要的光氛圍。

4.2.1光敏傳感器應用

光敏傳感器中最簡單的電子器件是光敏電阻，它能感應光線的明暗變化，輸出微弱的電信號，通過簡單電子線路放大處理，可以控制LED燈具的自動開關。對于遠程的照明燈具，如街燈、庭院燈、草坪燈等都可經濟而簡單的實現節能自動控制。太陽能路燈本身是利用太陽光發電、儲能的LED照明燈具，無需電網供電也就無需架設成本不菲的輸電線路，因此使用光敏傳感器可以實現極低成本、自動開啟關閉的節能管理。

4.2.2紅外傳感器應用

紅外熱釋電傳感器（PIR）在LED照明中的應用已有近十年的歷史。紅外傳感器的視角有限，需要搭配菲涅爾透鏡才能擴大探測區，才能監視移動的熱源（人或車）。菲涅爾透鏡有兩個作用：一是聚焦作用，將熱釋紅外信號折射在PIR上；二是將探測區內分為若干個明區和暗區，使進入探測區的人能以溫度變化的形式在PIR上產生變化的熱釋紅外信號。

4.3航天技術應用

我國神舟十號發射成功后到與天宮一號的自動交會對接，2000多項航天技術成果移植國民經濟成為經濟發展“倍增器”，其中光電傳感器技術發揮了重要作用。神舟十號和天宮一號對接機構十分復雜，由上百個傳感器、上千軸承組合而成。對接任務要求嚴絲合縫且不能漏氣。另外考慮到飛行器在太空環境中失重要經歷高低溫的變化，因此必須保證對接時不出現故障。手控交會對接時要有精確的傳感器測量設備，不斷測量兩個飛行器之間的距離、相對速度和姿態等，稍有差池后果不堪設想。最后對接時，要求軸向誤差≤18cm。這些對航天員的身心都是極大的挑戰，要求他們具有極高的眼手協調性、操作精細性和過硬的心理素質等。在交會對接的過程中，航天員需要緊盯電視圖像，根據實時傳輸的數據讓兩個航天器一點點逼近，根據仔細計算決定速度變化方案完成交會對接，其中傳感器起到決定性作用，為實現航天夢奠定最強基礎。

4.4工業自動化裝置

光電傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，在工業上常用于非接觸測量物位、距離和條碼等信息，因此在工業自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用。隨著現代檢測技術的發展出現了很多新型的光電傳感器，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進一步應用開創了新的一頁。相關應用行業的系列產品如下：

1）光電式煙霧報警器。沒有煙霧時，發光二極管發出的光線直線傳播，光電三極管沒有接收信號，沒有輸出；有煙霧時，發光二極管發出的光線被煙霧顆粒折射，使三極管接受到光線，有信號輸出，發出報警。如今頻遭吐槽的霧霾天氣說明環境污染問題嚴重，而光電式煙霧報警器則可通過光在煙道里傳輸過程的變化檢測到煙道中的煙塵濁度；2）點鈔機的計數傳感器。具有結構微型化、操作簡便化、使用耐用型等特點的點鈔機在我們的日常生活中應用頻繁，其不光在金融機構中被大量使用，也逐漸成為一些大型企事業單位必備的辦公用品，成就其的正是結構簡單、響應速度快、精確度高的光電傳感器。點鈔機的技術傳感器采用兩組由一個紅外發光二極管和一個接收紅外光的光敏三極管組成的紅外光電傳感器，沒有鈔票時，接收管受光照導通而輸出為0；有鈔票時，接收管光通量不足而輸出為1且產生一個脈沖信號，經檢測電路輸入至負責計數和顯示的單片機。只有不斷提升光電傳感器的性能，才能滿足商業經濟和財務自動化日新月異變化而產生的高要求。

參考文獻

[1]黃斌.基于多傳感器信息融合的節能控制系統.測控技術，2013（4）.

[2]趙娟妮.多傳感器數據融合技術及其在光伏電站監控系統中的應用.科技信息，2013（7）.