時(shí)間：2023-03-22 17:45:05
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總體結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)硬件分為：高清圖像采集板、NiosII核心板、單片機(jī)接口板三部分。軟件由NiosII和單片機(jī)軟件組成。考慮到程序的標(biāo)準(zhǔn)化、可移植性，NiosII程序和單片機(jī)程序都使用標(biāo)準(zhǔn)C編寫。
高清圖像采集
方案一用工業(yè)用高清鏡頭采集影像，再對(duì)模擬視頻解碼，得到高清視頻數(shù)據(jù)。解碼芯片可選AD的ADV7181C，10位集成多格式標(biāo)清高清視頻解碼器，四個(gè)10位ADC采樣速率最高110MHz，支持720p/1080i高清分量，最高對(duì)1024x768、70Hz（XGA）RGB圖形進(jìn)行數(shù)字化處理?？萍颊撐摹；騎I TVP5150AM1，超低功耗優(yōu)化架構(gòu)，工作狀態(tài)下功耗僅為113mW，只需一個(gè)晶振就能支持所有標(biāo)準(zhǔn)，可通過I2C對(duì)亮度、對(duì)比度、飽和度、色調(diào)、銳度等控制，功能強(qiáng)大使用方便?；蝻w利浦SAA7114H，該芯片最多允許6個(gè)復(fù)合視頻輸入，顯示比例調(diào)整分辨率調(diào)整,解碼精度高支持視頻窗口縮放?？萍颊撐?。此方案成本高體積大。
方案二用高清圖像傳感器采集，直接輸出高清圖像數(shù)據(jù)。從芯片的性能指標(biāo)、價(jià)格供貨、技術(shù)支持、開發(fā)難易程度等方面考慮，Omni公司的OV9712芯片較為合適。該傳感器為1/4”標(biāo)清高清CMOS圖像傳感器，像素尺寸3.0um，內(nèi)置OmniPixel3-HS技術(shù)，可提供WXGA（1280X800）分辨率、640x480、HD720p三種格式圖像，10bit彩色rawRGB并行圖像數(shù)據(jù)輸出，PLL鎖相環(huán)，高信噪比圖像質(zhì)量，鏡頭校正，畫面缺陷補(bǔ)償。該方案成本百元左右，硬件簡單性能穩(wěn)定，符合實(shí)際要求。
設(shè)計(jì)OV9712采集電路時(shí)，要使用獨(dú)立電源，電路板上盡量減小信號(hào)線長度及避免上下層平行布線，電源芯片放在板子外側(cè)。外圍器件盡量以O(shè)V9712要求參數(shù)一致，電路中模擬地與數(shù)字地分開走線最后匯集一點(diǎn)。OV9712有效圖像傳感區(qū)域不在芯片中間位置，而是偏右偏上，為了使目標(biāo)圖像能處于畫面中心，繪制電路板時(shí)要注意調(diào)整芯片位置，具體尺寸參見OV9712器件手冊(cè)。
Nios核心板
FPGA芯片選型比較如下：
論文摘要:本文從現(xiàn)有存儲(chǔ)式電子壓力計(jì)的技術(shù)現(xiàn)狀出發(fā)，分析了在井下高溫、高壓、遠(yuǎn)距離條件下，實(shí)現(xiàn)壓力、溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可靠采集、傳輸、分析的壓力計(jì)——直讀式電子壓力計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸方案和實(shí)施，并從技術(shù)需求分析、通訊方案選擇、單芯遠(yuǎn)距離傳輸、曼徹斯特碼編解碼的軟硬件設(shè)計(jì)等方面，對(duì)直讀式電子壓力計(jì)數(shù)據(jù)傳輸方案進(jìn)行了深入研究。試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，本文研究結(jié)果解決了直讀式電子壓力計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，增強(qiáng)了電子壓力計(jì)在油田測(cè)井領(lǐng)域的市場競爭力。
一、引言
目前存儲(chǔ)式電子壓力計(jì)已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)各大油田高溫井下壓力和溫度的測(cè)量。存儲(chǔ)式電子壓力計(jì)在工作過程中，儀器內(nèi)的單片機(jī)系統(tǒng)和各種傳感器共同完成井下壓力和溫度的采集，并以數(shù)字量形式存儲(chǔ)于電可改寫型存儲(chǔ)器中，待測(cè)試過程完成后，再將壓力計(jì)返回地面，用專門配套研制的數(shù)據(jù)回放儀與壓力計(jì)連接，通過軟件和硬件接口通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收、回放和處理，使用很不方便，影響生產(chǎn)。
因此，為克服存儲(chǔ)式電子壓力計(jì)的上述缺點(diǎn)，提高油田生產(chǎn)效率，提升電子壓力計(jì)在油田測(cè)井領(lǐng)域的市場競爭力，必須研制在井下高溫、高壓、遠(yuǎn)距離條件下，實(shí)現(xiàn)壓力、溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可靠采集、傳輸、分析的壓力計(jì)——直讀式電子壓力計(jì)。
二、直讀式電子壓力計(jì)技術(shù)需求分析
（一）功能及主要技術(shù)指標(biāo)要求
直讀式電子壓力計(jì)實(shí)現(xiàn)井下壓力和溫度參數(shù)的測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果通過單芯鎧裝電纜實(shí)時(shí)傳送至地面解碼控制儀，主要技術(shù)指標(biāo)要求如下所示。
a) 壓力測(cè)量范圍：（0～30、45、60、80）MPa；壓力測(cè)量誤差： 0.04%F.S；
b) 溫度測(cè)量范圍：（-20～+150）℃， 測(cè)量誤差：±1℃；
c) 傳輸距離不小于6000m；通訊誤碼率1.0×10-7。
（二）基本方案及工作原理
直讀式電子壓力計(jì)由井下電子壓力計(jì)和地面解碼控制儀兩部分組成，其中井下電子壓力計(jì)由壓力傳感器、溫度傳感器、信號(hào)放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)系統(tǒng)、編碼電路、數(shù)字通訊接口電路和裝載于單片機(jī)系統(tǒng)中的相關(guān)工作軟件組成，解碼控制儀由解碼電路、通訊接口電路、通用計(jì)算機(jī)(油田配置)和相關(guān)工作軟件組成。
工作過程中，井下電子壓力計(jì)由地面解碼控制儀通過單芯鎧裝電纜提供能源，溫度和壓力傳感器分別將環(huán)境壓力和溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，該電信號(hào)經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后由單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和處理，然后按一定周期經(jīng)數(shù)字通訊口輸出。井下電子壓力計(jì)和井上解碼控制儀之間通過單芯鎧裝電纜連接，解碼控制儀中通訊接口電路接收井下電子壓力計(jì)輸出的壓力和溫度數(shù)據(jù)，并經(jīng)解碼后輸入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理。
三、數(shù)據(jù)傳輸方案選擇
設(shè)備之間數(shù)據(jù)通訊通常有并行通訊和串行通訊兩種方案，并行通訊的缺點(diǎn)是傳輸距離短，通訊信道所占點(diǎn)號(hào)多，而串行通訊與之相反。根據(jù)井下電子壓力計(jì)與井上解碼控制儀的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)，需選擇串行數(shù)據(jù)傳輸方式。
在曼徹斯特編碼中，用電壓跳變的相位不同來區(qū)分邏輯1和邏輯0，即用正的電壓跳變表示邏輯0，用負(fù)的電壓跳變表示邏輯1。
在油田測(cè)井中，井下電子壓力計(jì)在井下采集大量信息，并傳送給地面解碼控制儀；但井下電子壓力計(jì)到地面解碼控制儀這段信道的傳輸距離較長且環(huán)境惡劣，常用的NRZ碼不適合在這樣的信道里傳輸，而且NRZ碼含有豐富的直流分量，容易引起滾筒的磁化。曼徹斯特編碼方式使得信號(hào)以串行脈沖碼的調(diào)制方式在數(shù)據(jù)線上傳輸，和最常用的NRZ碼相比，消除了NRZ碼的直流成分，具有時(shí)鐘恢復(fù)和更好的抗干擾性能，這使它更適合于從井下到井上的信道傳輸，因而在井下電子壓力計(jì)和地面解碼控制儀之間選用曼徹斯特編碼使數(shù)據(jù)傳輸可靠性更高、傳輸距離更遠(yuǎn)。
四、曼徹斯特碼編碼軟硬件設(shè)計(jì)
每一周期井下電子壓力計(jì)需將采集到的壓力和溫度兩個(gè)參數(shù)分別進(jìn)行曼徹斯特編碼方式輸出，井下電子壓力計(jì)與地面解碼控制儀之間按如下通訊協(xié)議進(jìn)行。
a) 壓力與溫度均以字為單位進(jìn)行傳送，先發(fā)送壓力字，后發(fā)送溫度字，一個(gè)壓力字和一個(gè)溫度字的組合稱為一個(gè)消息；
b) 每一個(gè)字由20位組成，第1～3位為3個(gè)起始位，第4～19位為16個(gè)數(shù)據(jù)位，第20位為奇偶校驗(yàn)位；
c) 壓力字3個(gè)起始位電平為先高后低，溫度字起始位為先低后高，高低電平均各占一位半，壓力字與溫度字校驗(yàn)位均采用奇校驗(yàn)；
d) 傳輸?shù)牟ㄌ芈剩?.7292 kbps（175μs/位），傳輸一個(gè)消息共耗時(shí)3.5ms。為保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性，井下電子壓力計(jì)同一消息在一個(gè)采樣周期內(nèi)重復(fù)發(fā)送兩次，地面解碼控制儀根據(jù)校驗(yàn)位判斷每個(gè)字的正確性。
由單片機(jī)編程輸出兩路I/O控制信號(hào)，經(jīng)過濾波電路、運(yùn)放電路、整型電路后，產(chǎn)生曼徹斯特編碼雙相電平信號(hào)，并經(jīng)單芯鎧裝電纜送至地面解碼控制儀。為滿足曼徹斯特編碼格式及井下電子壓力計(jì)與地面解碼控制儀之間的通訊協(xié)議，井下電子壓力計(jì)軟件采用如下的編程方式輸出波形。
a）壓力字同步頭為262.5μs高電平后跟隨262.5μs低電平，溫度字同步頭為262.5μs低電平后跟隨262.5μs高電平；
b）若數(shù)據(jù)位為邏輯0，則在87.5μs低電平后跟隨87.5μs高電平；
c）若數(shù)據(jù)位為邏輯1，則在87.5μs高電平后跟隨87.5μs低電平；
d）校驗(yàn)位的波形產(chǎn)生方式與數(shù)據(jù)位相同。
五、曼徹斯特碼解碼軟硬件設(shè)計(jì)
地面解碼控制儀需將井下電子壓力計(jì)輸出的曼徹斯特碼進(jìn)行解碼，并按通訊協(xié)議用軟件將接收到的曼徹斯特碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為井下電子壓力計(jì)測(cè)得的壓力和溫度數(shù)據(jù)，即地面解碼控制儀中的解碼過程為井下電子壓力計(jì)編碼過程的逆過程。曼徹斯特碼解碼過程可分為如下三部分：
a) 同步字頭檢測(cè)，并辨別其為溫度數(shù)據(jù)還是壓力數(shù)據(jù)。
b) 對(duì)曼碼形式的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，從曼徹斯特碼波形中分離出同步時(shí)鐘，并將時(shí)鐘和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理使曼碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為非歸零二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
c) 將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)，并進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，以檢驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。
經(jīng)過幾千米鎧裝電纜傳輸上來的數(shù)據(jù)，幅度衰減到毫伏級(jí)，因此井上需要精密的解碼電路，才能保證數(shù)據(jù)傳輸無誤碼率。井下傳輸上來的數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波電路、精密運(yùn)算放大器、雙D觸發(fā)器輸出曼碼波形給單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)的程序轉(zhuǎn)化為井下的壓力與溫度數(shù)字量。
六、試驗(yàn)結(jié)果
直讀式電子壓力計(jì)首臺(tái)產(chǎn)品完成廠內(nèi)試驗(yàn)后，到油田用8000m的鎧裝電纜連接井下電子壓力計(jì)和地面解碼控制儀，將電子壓力計(jì)下放到井下6500m的深度，在溫度高達(dá)150℃、壓力為30～60 MPa的油井中測(cè)試壓力和溫度。在三次連續(xù)5個(gè)小時(shí)的測(cè)試過程中，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確可靠，沒有出現(xiàn)丟點(diǎn)現(xiàn)象，誤碼率為零。
七、結(jié)束語
試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，本文研究結(jié)果解決了直讀式電子壓力計(jì)通訊方案、通訊協(xié)議、單芯遠(yuǎn)距離傳輸、曼徹斯特碼編解碼軟硬件設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)，增強(qiáng)了電子壓力計(jì)在油田測(cè)井領(lǐng)域的市場競爭力。
1 引言系統(tǒng)仿真技術(shù)是近30年才發(fā)展起來的新興技術(shù)，它是指在計(jì)算機(jī)上通過系統(tǒng)模型的仿真實(shí)驗(yàn)去研究或驗(yàn)證一個(gè)已經(jīng)存在的或者正在設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的過程。系統(tǒng)仿真并不是對(duì)原形的簡單再現(xiàn)，而是按照研究的側(cè)重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行提煉，以利于抓住問題的本質(zhì)。
在“某型機(jī)浮標(biāo)定位系統(tǒng)研究”科研課題中，經(jīng)過多方論證與研究，最終設(shè)計(jì)出了在充分利用原機(jī)載設(shè)備功能的基礎(chǔ)上，通過對(duì)原機(jī)載設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)投放的無線電聲納浮標(biāo)進(jìn)行快速、遠(yuǎn)距離的極坐標(biāo)定位方案。
本文試圖通過對(duì)該方案建立合理的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行系統(tǒng)仿真，以達(dá)到驗(yàn)證所設(shè)計(jì)方案的正確性的目的?？萍颊撐?。
2浮標(biāo)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案“某型機(jī)浮標(biāo)定位系統(tǒng)”的組成包括機(jī)上某型搜瞄雷達(dá)、某型無線電聲納浮標(biāo)、某型聲納浮標(biāo)信息接收處理機(jī)、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航態(tài)勢(shì)顯示器及新設(shè)計(jì)加裝的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)和信號(hào)處理分機(jī)等，如圖1所示。
某型搜瞄雷達(dá)的作用是：利用其連測(cè)通道產(chǎn)生測(cè)距詢問脈沖信號(hào)發(fā)往浮標(biāo)，同時(shí)將與發(fā)射脈沖同步的信號(hào)提供給戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航態(tài)勢(shì)顯示器和信號(hào)處理分機(jī)。
測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)為在浮標(biāo)上的加裝電路，它的作用是接收雷達(dá)連測(cè)通道發(fā)來的詢問脈沖，經(jīng)識(shí)別后產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)答脈沖，再經(jīng)振幅調(diào)制后發(fā)往機(jī)載某型聲納浮標(biāo)信息接收處理機(jī)。
某型浮標(biāo)信息接收處理機(jī)的作用是：接收浮標(biāo)發(fā)回的信號(hào)，將該信號(hào)經(jīng)幅度檢波后，送往信號(hào)處理分機(jī)進(jìn)行處理。
信號(hào)處理分機(jī)為機(jī)載部分的加裝電路，它的作用是對(duì)某型浮標(biāo)信息接收處理機(jī)送來的幅度檢波信號(hào)進(jìn)行濾波、識(shí)別后產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，并將其送往某型搜瞄雷達(dá)和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航態(tài)勢(shì)顯示器，以計(jì)算出浮標(biāo)與反潛機(jī)的距離及顯示。
戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航態(tài)勢(shì)顯示器的作用是：將浮標(biāo)相對(duì)機(jī)的方位和距離以一次信息的形式顯示在熒光屏上。
由于“某型機(jī)浮標(biāo)定位系統(tǒng)”研究項(xiàng)目是一個(gè)較大的系統(tǒng)工程，涉及的設(shè)備很多，而且多數(shù)為機(jī)上原有設(shè)備，因此這里只對(duì)新研制的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)和信息處理分機(jī)進(jìn)行仿真。科技論文。
3浮標(biāo)定位系統(tǒng)的仿真對(duì)某型機(jī)浮標(biāo)定位系統(tǒng)進(jìn)行仿真，就是要根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的浮標(biāo)定位系統(tǒng)方案，將定位系統(tǒng)中各組成部分依照其作用原理建立數(shù)學(xué)模型，并按仿真平臺(tái)的要求生成所需仿真模塊，再利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算以觀察其輸出結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)于仿真平臺(tái)的選取，我們采用的是自行開發(fā)的專用于航空電子裝備仿真的“航空電子裝備仿真系統(tǒng)”軟件。由于對(duì)浮標(biāo)定位系統(tǒng)的仿真是一種驗(yàn)證性仿真，其目的在于驗(yàn)證所設(shè)計(jì)方案的正確與否，所以建模時(shí)在保證系統(tǒng)功能的條件下模型應(yīng)盡量簡化。
3.1仿真模型的建立3.1.1 浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)的仿真模型浮標(biāo)部分電路組成框圖如圖2所示。為實(shí)現(xiàn)對(duì)浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的計(jì)算機(jī)仿真，應(yīng)首先建立該電路的數(shù)學(xué)模型。
（1）視頻放大器
視頻放大器主要實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)視頻詢問脈沖信號(hào)放大，在理想狀態(tài)下應(yīng)不產(chǎn)生波形失真，為簡化模型，可用一個(gè)放大倍數(shù)為K的理想放大器代替。
（2）脈沖間隔解碼器
脈沖間隔解碼器是浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的核心，其作用是對(duì)放大后的視頻脈沖進(jìn)行脈沖間隔的檢測(cè)，并根據(jù)其脈沖間隔大小判斷是否為雷達(dá)連測(cè)通道發(fā)來的詢問脈沖，是則輸出一個(gè)觸發(fā)脈沖，否則不予理睬。脈沖間隔解碼器采用比較法，即將雙脈沖信號(hào)一路直接送到比較器的輸入端，另一路則經(jīng)延遲T（T等于測(cè)距詢問雙脈沖間的時(shí)間間隔）后送到比較器的另一輸入端。比較器對(duì)輸入的兩路脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，若脈沖重合則產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖。如圖3所示。
（3）延遲電路
延遲電路的作用是對(duì)脈沖間隔解碼器產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖給與適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲，以保證應(yīng)答信號(hào)不會(huì)落到雷達(dá)的探測(cè)盲區(qū)范圍內(nèi)。為了簡化模型，這里采用了理想的延遲線。
（4）應(yīng)答脈沖產(chǎn)生電路
為便于機(jī)載接收機(jī)對(duì)應(yīng)答脈沖的識(shí)別，應(yīng)答脈沖也采用雙脈沖形式，但其雙脈沖間的時(shí)間間隔必須與詢問脈沖區(qū)別開。應(yīng)答脈沖產(chǎn)生電路一般采用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，為了使產(chǎn)生的應(yīng)答脈沖為雙脈沖形式且雙脈沖間的時(shí)間間隔滿足要求，還應(yīng)在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器之后加一延遲線和或門，如圖4所示。
3.1.2 信息處理分機(jī)的仿真模型信息處理分機(jī)負(fù)責(zé)接收處理浮標(biāo)發(fā)回的測(cè)距應(yīng)答脈沖，根據(jù)其電路功能，建立每個(gè)功能電路的數(shù)學(xué)模型如下：
（1）射頻放大器
射頻放大器主要實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)來自某型浮標(biāo)信息接收處理機(jī)信號(hào)分配器的射頻信號(hào)進(jìn)行放大，它是一個(gè)寬帶放大器，在理想狀態(tài)下應(yīng)不產(chǎn)生波形失真，為簡化模型，可用一個(gè)放大倍數(shù)為K的理想放大器代替。
（2）包絡(luò)檢波器
包絡(luò)檢波器用于對(duì)放大后的射頻信號(hào)進(jìn)行幅度檢波，以取出視頻應(yīng)答脈沖信號(hào)。一般此類檢波器大多利用二極管或三極管的非線性實(shí)現(xiàn)，此處的包絡(luò)檢波器可直接采用二極管檢波器。
（3）視頻放大器
這里的視頻放大器主要實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)檢波后的視頻應(yīng)答脈沖信號(hào)放大，在理想狀態(tài)下應(yīng)不產(chǎn)生波形失真，為簡化模型，可用一個(gè)放大倍數(shù)為K的理想放大器代替。
（4）脈沖間隔解碼器
這里的脈沖間隔解碼器同浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的一樣，其作用是對(duì)放大后的視頻脈沖進(jìn)行脈沖間隔的檢測(cè)，并根據(jù)其脈沖間隔大小判斷是否為浮標(biāo)發(fā)來的測(cè)距應(yīng)答脈沖，是則輸出一個(gè)觸發(fā)脈沖，否則不予理睬。數(shù)學(xué)模型同2.2.1的（2），只是延遲參數(shù)不同。
3.2仿真結(jié)果按以上建立的模型對(duì)浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)和信息處理分機(jī)的各功能電路建模后，還要用算法語言對(duì)各模塊進(jìn)行編程，并按“航空電子裝備仿真系統(tǒng)”軟件的要求生成所需的動(dòng)態(tài)鏈接庫文件。完成后，就可以在“航空電子裝備仿真系統(tǒng)”軟件平臺(tái)上進(jìn)行浮標(biāo)定位系統(tǒng)的仿真測(cè)試了。
3.2.1 浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)的仿真為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的功能，需要模擬該電路的輸入信號(hào)，即雷達(dá)連測(cè)通道測(cè)距詢問脈沖，以觀察仿真對(duì)象的輸出情況。由于浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的輸入信號(hào)已經(jīng)過檢波，因此這里模擬的測(cè)距詢問脈沖為視頻脈沖。
通常雷達(dá)發(fā)射機(jī)的探測(cè)脈沖都采用鐘形脈沖形式。根據(jù)某型搜瞄系統(tǒng)雷達(dá)的實(shí)際工作情況，在這里我們模擬該雷達(dá)在量程為М8、М16、М32檔，“連測(cè)”開關(guān)接通狀態(tài)下的發(fā)射機(jī)脈沖信號(hào)波形。此時(shí)，雷達(dá)主天線在一個(gè)雷達(dá)周期內(nèi)發(fā)射三個(gè)脈沖，其中第一個(gè)脈沖作為雷達(dá)的探測(cè)脈沖，后兩個(gè)作為連測(cè)通道的詢問脈沖。為了逼真模擬輸入信號(hào)的實(shí)際情況，在模擬的雷達(dá)連測(cè)通道測(cè)距詢問脈沖中還要加入噪聲。模擬雷達(dá)脈沖信號(hào)如圖5所示。雷達(dá)脈沖信號(hào)經(jīng)視頻放大器放大后的波形如圖6所示。
圖5 模擬的雷達(dá)脈沖信號(hào)圖6 視頻放大后的雷達(dá)脈沖信號(hào)
脈沖間隔解碼前、后的波形對(duì)比如圖7所示。
解碼前 解碼后
圖7 脈沖間隔解碼前、后的波形對(duì)比
觸發(fā)脈沖和應(yīng)答脈沖波形如圖8所示。
觸發(fā)脈沖 應(yīng)答脈沖
圖8 觸發(fā)脈沖和應(yīng)答脈沖的波形
可見，通過計(jì)算機(jī)仿真，設(shè)計(jì)的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路在某型搜瞄系統(tǒng)雷達(dá)發(fā)出的探測(cè)和詢問脈沖照射下，能夠正確地產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)答信號(hào)。
3.2.2 信息處理分機(jī)的仿真信息處理分機(jī)的輸入信號(hào)來自某型浮標(biāo)信息接收處理機(jī)的信號(hào)分配器，這是一個(gè)包絡(luò)含有應(yīng)答雙脈沖的射頻信號(hào)，經(jīng)射頻放大器放大后送入包絡(luò)檢波器檢波。包絡(luò)檢波器檢波前、后的波形對(duì)比如圖9所示。
圖9 包絡(luò)檢波器檢波前、后的波形
檢波后的視頻雙脈沖信號(hào)經(jīng)放大后送入脈沖間隔解碼器進(jìn)行解碼，解碼前、后的波形對(duì)比如圖10所示。
解碼前解碼后
圖10 解碼前、后的波形對(duì)比
由此可見，通過計(jì)算機(jī)仿真，設(shè)計(jì)的信息處理分機(jī)在收到浮標(biāo)發(fā)出的信號(hào)后，能夠從中正確地檢出測(cè)距應(yīng)答脈沖加以識(shí)別并輸出觸發(fā)信號(hào)?？萍颊撐摹?/p>
4浮標(biāo)定位系統(tǒng)仿真的結(jié)論通過以上的仿真結(jié)果可以看到，按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的浮標(biāo)定位系統(tǒng)方案，新設(shè)計(jì)的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)和信息處理分機(jī)均能較好地實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)功能，配合浮標(biāo)定位系統(tǒng)的其它設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)某型機(jī)對(duì)投放的某型無線電聲納浮標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離快速定位。
通過對(duì)設(shè)計(jì)的浮標(biāo)定位系統(tǒng)電路進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性和可行性。
參考文獻(xiàn)：
[1] 吳明敏. 信號(hào)處理機(jī)與測(cè)距測(cè)速機(jī)的一體化設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代雷達(dá), 2005.5，27（5）
[2] 劉愛霞，趙國慶. 一種新的雷達(dá)信號(hào)識(shí)別方法[J]. 航天電子對(duì)抗,2003（1）
論文摘要：醫(yī)療器械的發(fā)展經(jīng)歷了從最早的僅僅滿足使用需求到現(xiàn)在需要滿足使用者內(nèi)心感受的巨大變革，同時(shí)對(duì)于醫(yī)療器械設(shè)計(jì)理念在不同時(shí)代也給予了不同的定義，當(dāng)今社會(huì)所追求的物質(zhì)與精神的統(tǒng)一決定了醫(yī)療器械設(shè)計(jì)也必須從外觀設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向涉及使用者內(nèi)心感受的交互式設(shè)計(jì)階段，這是科技與人，歷史與發(fā)展結(jié)合的必然產(chǎn)物。交互式設(shè)計(jì)在醫(yī)療器械中的作用，旨在思考機(jī)器與人，人與機(jī)器的和諧發(fā)展。
二十世紀(jì)二、三十年代包豪斯提出的“功能主義”在工業(yè)設(shè)計(jì)中影響很大，醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)有相當(dāng)長一段時(shí)間以“理性主義”思潮為主流，遵循“形式追隨功能”原則，其“技術(shù)至上”的傾向?qū)е铝水a(chǎn)品與人的情感、與環(huán)境的疏遠(yuǎn)。這種高估 “物”的技術(shù)作用，而忽視“物”的人文價(jià)值的作法，是不符合當(dāng)今時(shí)代要求的。
我國醫(yī)療器械產(chǎn)品技術(shù)除在超聲聚焦等少數(shù)領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先水平外，多數(shù)關(guān)鍵技術(shù)被發(fā)達(dá)國家大公司所壟斷，國產(chǎn)高端醫(yī)療器械產(chǎn)品技術(shù)性能和質(zhì)量水準(zhǔn)落后于國際先進(jìn)水平10年左右。與此同時(shí)，將產(chǎn)品的“設(shè)計(jì)”行為視為或從事為“裝飾”行為，仍是我國企業(yè)中醫(yī)療器械設(shè)計(jì)的主流。這種認(rèn)識(shí)和行為上的膚淺化、歪曲化，正使相當(dāng)多的企業(yè)遭受嚴(yán)重的短期損失（如產(chǎn)品積壓）和長遠(yuǎn)損失（如失去市場）。
一、設(shè)計(jì)對(duì)話——作品與受眾的信息交流
醫(yī)療器械的交互式設(shè)計(jì)在于有效地傳遞產(chǎn)品與服務(wù)的信息，樹立良好的品牌形象與企業(yè)形象，刺激消費(fèi)者的購買欲望，并從精神上給人以美的享受，最后達(dá)到推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目的。這就要求設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)創(chuàng)新的時(shí)候需要考慮到產(chǎn)品與消費(fèi)者之間的這種對(duì)話，以保證產(chǎn)品生產(chǎn)投入市場之后可以獲得較好的市場認(rèn)同度。從而也在一定程度上促進(jìn)設(shè)計(jì)的發(fā)展。
設(shè)計(jì)師根據(jù)市場競爭態(tài)勢(shì)與消費(fèi)者需求趨向等信息來確定設(shè)計(jì)作品的開發(fā)與傳播，同樣，消費(fèi)者作為設(shè)計(jì)信息終端部位的信宿，是設(shè)計(jì)信息的接受者，他在接受信息時(shí)必須經(jīng)過解碼過程。對(duì)于設(shè)計(jì)師而言，就需要在設(shè)計(jì)創(chuàng)新的過程中進(jìn)行思考，來規(guī)劃這一個(gè)解碼的過程。
對(duì)于設(shè)計(jì)受眾來說，信息的解碼過程大體可分為注意、識(shí)碼、分析、記憶、行動(dòng)幾個(gè)階段。當(dāng)設(shè)計(jì)作品引發(fā)他們關(guān)注時(shí)，才能產(chǎn)生審美注意，設(shè)計(jì)信息引起注意是信宿接受信息，解碼過程的開始，當(dāng)解讀相關(guān)信息后，也就獲得了某種設(shè)計(jì)信息。了解了產(chǎn)品的性能、特點(diǎn)，感受到它的造型、質(zhì)量。聯(lián)想到對(duì)提高自己生活品質(zhì)的利益和好處，從而在心理上縮短了與產(chǎn)品的距離，萌生一種擁有的欲望。識(shí)碼、分析是設(shè)計(jì)信息解碼過程的主體，是信息的接受與處理。設(shè)計(jì)信息作用的實(shí)現(xiàn)就從這里開始，因此也是很重要的。記憶，行動(dòng)是設(shè)計(jì)信宿解碼過程的完成，于是設(shè)計(jì)活動(dòng)與設(shè)計(jì)對(duì)話就在這種雙向信息交流中開始與終結(jié)。在設(shè)計(jì)的創(chuàng)新階段，設(shè)計(jì)師可以針對(duì)不同的產(chǎn)品進(jìn)行相應(yīng)有效的注意、識(shí)碼、分析、記憶、行動(dòng)的針對(duì)性預(yù)設(shè)計(jì)，從而為這個(gè)結(jié)果的實(shí)現(xiàn)提供前提。
二、多維思考
醫(yī)療器械的交互式設(shè)計(jì)在明確命題之后，具體實(shí)踐的過程則要求進(jìn)行多維思考。所以在設(shè)計(jì)創(chuàng)新和開發(fā)階段，設(shè)計(jì)師從多維角度考慮出發(fā)，在避免重復(fù)傳統(tǒng)的無序思維發(fā)散的基礎(chǔ)上，為達(dá)到醫(yī)療器械交互設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)開發(fā)之后能準(zhǔn)確的與市場消費(fèi)需求相吻合而充分的實(shí)現(xiàn)附加值的最大化，定位情感消費(fèi)與設(shè)計(jì)開發(fā)相結(jié)合方法，還需要提出一些基于命題和市場的概念描述：
1.輔助物：現(xiàn)階段對(duì)醫(yī)療器械的交互式設(shè)計(jì)需求注重的是情感上的共鳴，輔助物是一個(gè)玩具亦或一個(gè)玩伴甚者一種友誼，一種美好的心情。
2.適用人群確立：有想法、充滿了想象力、勇于嘗試和創(chuàng)新，對(duì)現(xiàn)行交互式設(shè)計(jì)文化耳濡目染，關(guān)心自己，關(guān)心他人，重視生活，物質(zhì)和精神的雙重需求。
3.共性與個(gè)性：或許是某個(gè)按鍵、表面、質(zhì)感、顏色與使用者產(chǎn)生共鳴。
有了這樣的概念性描述之后，基本上明確了醫(yī)療器械的交互式設(shè)計(jì)導(dǎo)向，也就為下一步工作做好了充分的準(zhǔn)備。
三、設(shè)計(jì)效用性
由于現(xiàn)代設(shè)計(jì)信息創(chuàng)意水平的提高，企業(yè)整體營銷戰(zhàn)略的加強(qiáng)，一般有遠(yuǎn)見卓識(shí)的企業(yè)傳播的設(shè)計(jì)信息都具有長期效果，對(duì)受眾起著舉一反三的作用，并使其獲得經(jīng)濟(jì)，藝術(shù)與審美的多種效應(yīng)。而在創(chuàng)意上這種長期的有效性就表現(xiàn)為對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品創(chuàng)意程度的應(yīng)用。產(chǎn)品的周期決定了產(chǎn)品的壽命，創(chuàng)意是這一產(chǎn)品在市場上的賣點(diǎn)?？梢酝ㄟ^對(duì)效用性的研究，來分析特定產(chǎn)品在特定情況下的設(shè)計(jì)過程和實(shí)現(xiàn)的方法。
一、引言
所謂視頻編碼方式就是指通過特定的壓縮技術(shù)，將某個(gè)視頻格式的文件轉(zhuǎn)換成另一種視頻格式文件的方式。視頻壓縮發(fā)展到現(xiàn)在己有幾十年的歷史。1948年，Oliver提出了第一個(gè)編碼理論脈沖編碼調(diào)制(PulseCodingModulation，簡稱PCM);同年，Shannon的經(jīng)典論文“通信的數(shù)學(xué)原理”首次提出了信息率失真函數(shù)的概念;1959年，Shannon進(jìn)一步確立了碼率失真理論;而Berger在1971年所著的《信息率失真理論》一書則對(duì)率失真理論做了系統(tǒng)地論述和擴(kuò)展;以上各項(xiàng)工作奠定了信息編碼的理論基礎(chǔ)。
二、AVS基本介紹
AVS是基于我國創(chuàng)新技術(shù)和部分公開技術(shù)的自主標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)方案簡潔，芯片實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，達(dá)到了第二代標(biāo)準(zhǔn)的最高水平；而且，AVS通過簡潔的一站式許可政策，是開放式制訂的國家、國際標(biāo)準(zhǔn)，易于推廣；此外，AVS是一套包含系統(tǒng)、視頻、音頻、媒體版權(quán)管理在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)體系，為數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)提供更全面的解決方案。綜上所述，AVS可稱第二代信源標(biāo)準(zhǔn)的上選。
圖1AVS視頻編碼器框圖
三、AVS主要技術(shù)
AVS采用的主要技術(shù)包括：8x8整數(shù)變換量化技術(shù)、幀內(nèi)預(yù)測(cè)、半像素與1/4精度像素插值、特殊的幀間預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、二維熵編碼、去塊效應(yīng)環(huán)內(nèi)濾波等：
1.整數(shù)變換量化：AVS為了避開H.264的專利問題，選擇了以往標(biāo)準(zhǔn)廣泛采用的8×8變換，這樣可以在16位處理器上無失配地實(shí)現(xiàn)。AVS采用的64級(jí)量化，可以完全適應(yīng)不同的應(yīng)用和業(yè)務(wù)對(duì)碼率和質(zhì)量的要求。目前AVS所采用的8x8變換與量化方案大大降低了芯片的實(shí)現(xiàn)難度。
2.幀內(nèi)預(yù)測(cè)：AVS采用的幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)，是用相鄰塊的像素預(yù)測(cè)當(dāng)前塊，同時(shí)采用代表空間域紋理方向的多種預(yù)測(cè)模式。AVS亮度和色度幀內(nèi)預(yù)測(cè)都是以8x8塊為單位的。亮度塊采用5種預(yù)測(cè)模式，色度塊采用4種預(yù)測(cè)模式，而這4種模式中有3種和亮度塊的預(yù)測(cè)模式相同。在編碼質(zhì)量相當(dāng)?shù)那疤嵯?，AVS采用較少的預(yù)測(cè)模式，使方案更加簡潔、實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度大為降低。
3.幀間預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償：幀間運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償編碼是混合編碼技術(shù)框架中最重要的部分之一。AVS標(biāo)準(zhǔn)采用了16×16，16×8，8×16和8×84種用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)暮陦K模式，去除了MPEG-4AVC/H.264標(biāo)準(zhǔn)中的8×4，4×8，4×4的塊模式，這樣可以更好地刻畫物體運(yùn)動(dòng)，提高運(yùn)動(dòng)搜索的準(zhǔn)確性。
4.半像素與1/4精度像素插值：AVS通過4抽頭濾波器（-1，5，5，-1）得到半像素點(diǎn)，再通過4抽頭濾波器（1，7，7，1）和均值濾波器得到1/4像素點(diǎn)，在不降低性能的情況下減少插值所需要的參考像素點(diǎn)，減小了數(shù)據(jù)存取帶寬需求，這在高分辨率視頻壓縮應(yīng)用中是非常有意義的。
5.預(yù)測(cè)模式：AVS的B幀雙向預(yù)測(cè)使用了直接模式、對(duì)稱模式和跳躍模式。使用對(duì)稱模式時(shí)，碼流只需要傳送前向運(yùn)動(dòng)矢量，后向運(yùn)動(dòng)矢量可由前向運(yùn)動(dòng)矢量導(dǎo)出，從而節(jié)省后向運(yùn)動(dòng)矢量的編碼開銷；對(duì)于直接模式，前塊的前、后向運(yùn)動(dòng)矢量都是由后向參考圖像相應(yīng)位置塊的運(yùn)動(dòng)矢量按比例分配導(dǎo)出，因此也可以節(jié)省運(yùn)動(dòng)矢量的編碼開銷；跳躍模式的運(yùn)動(dòng)矢量導(dǎo)出方法和直接模式的相同，跳躍模式編碼塊都不編碼運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)臍埐?，也不傳送運(yùn)動(dòng)矢量，即該模式下宏塊只需要傳輸模式信號(hào)則可。
6.二維熵編碼：AVS熵編碼采用自適應(yīng)變長編碼技術(shù)。在AVS熵編碼過程中，定長碼用來編碼具有均勻分布的語法元素，指數(shù)哥倫布碼用以編碼可變概率分布的語法元素。采用指數(shù)哥倫布碼的優(yōu)勢(shì)在于：一方面，它的硬件復(fù)雜度比較低，可以根據(jù)閉合公式解析碼字，無需查表；另一方面，它可以根據(jù)編碼元素的概率分布靈活確定k階指數(shù)哥倫布碼編碼，如果k選得恰當(dāng)，編碼效率可以逼近信息熵。預(yù)測(cè)殘差的塊變換系數(shù)后，經(jīng)掃描形成（level、run）對(duì)串，level、run不是獨(dú)立事件，而存在很強(qiáng)的相關(guān)性，在AVS中l(wèi)evel、run采用二維聯(lián)合編碼，并根據(jù)當(dāng)前l(fā)evel、run的不同概率分布趨勢(shì)，自適應(yīng)改變指數(shù)哥倫布碼的階數(shù)。
四、總結(jié)與展望
目前AVS技術(shù)可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)清晰度、相當(dāng)清晰度、低清晰度等不同格式視頻的壓縮，但針對(duì)此類應(yīng)用的壓縮效率還有待不斷提高，這應(yīng)當(dāng)是AVS視頻技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的重點(diǎn)所在：著力AVS編解碼的實(shí)際應(yīng)用研究，優(yōu)化AVS運(yùn)動(dòng)搜索算法，提高AVS解碼速度，從而推動(dòng)我國數(shù)字音視頻標(biāo)準(zhǔn)AVS的推廣和應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
1 陳亮 AVS先進(jìn)編碼技術(shù)研究 華中科技大學(xué) 2006
在我們的快速JPEG 2000圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法中，首先將原始JPEG 2000圖像經(jīng)EBCOT解碼以及反量化步驟解出圖像的頻率域編碼信息后，再透過頻率域圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法，直接在頻率域里縮小圖像尺寸，最后再通過量化與EBCOT編碼等步驟，將圖像尺寸縮小后的圖像頻率域編碼信息編成JPEG 2000圖像。
本文所提的JPEG 2000圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法與空間域圖像大小轉(zhuǎn)換方法相比，所提的方法省掉反向小波轉(zhuǎn)換、反向色彩轉(zhuǎn)換、后置處理、前置處理、正向色彩轉(zhuǎn)換、以及正向小波轉(zhuǎn)換等六個(gè)步驟。由于所提的方法不需將頻率域編碼信息轉(zhuǎn)成空間域圖像，因此本論文所提的方法除了可更快速的轉(zhuǎn)換圖像大小外，也可省下存放空間域圖像內(nèi)容所需的存儲(chǔ)空間以及減少所需的計(jì)算量。
1 簡化JPEG 2000壓縮與解壓縮流程
在快速JPEG 2000圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法中，保留了EBCOT解碼、反量化、量化與EBCOT編碼等四個(gè)部分，主要原因說明如下：
1.1 EBCOT編/解碼 JPEG 2000編碼后的圖像會(huì)儲(chǔ)存成封包的格式，但封包并非以子頻帶為單位儲(chǔ)存，所以要取得各子頻帶的內(nèi)容，必須先經(jīng)過EBCOT解碼才行。再者本文的方法有可能需要對(duì)子頻帶再進(jìn)行小波轉(zhuǎn)換，因此EBCOT編/解碼過程不可省略。
1.2 量化與反量化 保留量化與反量化步驟的主要原因在于圖像經(jīng)由正向小波轉(zhuǎn)換后，會(huì)產(chǎn)生不同大小的子頻帶頻率信息，不同子頻帶頻率信息使用不同的量化步長值進(jìn)行量化。
子頻帶與量化步長值這兩者有相對(duì)應(yīng)關(guān)系，換句話說以具有7個(gè)子頻帶的JPEG 2000圖像而言，必須要有7個(gè)相對(duì)應(yīng)的量化步長值。而子頻帶與量化步長值所產(chǎn)生的數(shù)目與小波轉(zhuǎn)換的層數(shù)有關(guān)，對(duì)于一個(gè)經(jīng)過m層小波轉(zhuǎn)換的影像，所具有的子頻帶數(shù)目Nsubbands計(jì)算公式為：Nsubbands=3×m+1，圖2所示為圖像經(jīng)由二次小波轉(zhuǎn)換后所產(chǎn)生的七個(gè)不同的子頻帶。
每個(gè)子頻帶的量化步長值都是由一組獨(dú)立的控制參數(shù)（ε，μ）決定，該組控制參數(shù)必須記錄于JPEG 2000碼流頭部，供譯碼端還原量化步長值使用。圖3所示為一張圖像經(jīng)過三次小波轉(zhuǎn)換后所產(chǎn)生的頻率域情況。
本文所提的頻率域圖像尺寸縮小方法會(huì)改變?cè)緢D像的小波轉(zhuǎn)換層數(shù)，進(jìn)而影響到量化步長值與子頻帶的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)使用不同小波轉(zhuǎn)換層數(shù)時(shí)，每個(gè)子頻帶的量化步長值會(huì)不同。所以，當(dāng)圖像在進(jìn)行尺寸縮小前，先使用原本JPEG 2000圖像的量化步長值對(duì)圖像進(jìn)行反量化，還原頻率域信息，當(dāng)圖像尺寸已調(diào)整縮小后，再用新的量化步長值來量化頻率域信息，即可解決量化步長值與子頻帶不一致的問題。
在我們所提的方法中，分別會(huì)遇到小波層數(shù)足夠與小波層數(shù)不足的情況。假設(shè)一張JPEG 2000圖像小波層數(shù)為m層，欲要將圖像尺寸縮小為原來的（1/2n×1/2n）大小時(shí)，假如n
若n>=m發(fā)生，也就是小波層數(shù)不足。首先經(jīng)EBCOT解碼后，產(chǎn)生不同的子頻帶信息。針對(duì)不同的子頻帶信息使用反量化，接著進(jìn)行圖像縮小的工作，將不需要的外頻信息去除，保留的頻率信息因小波層數(shù)不足（小波層數(shù)需為1層以上），要對(duì)保留的頻率信息再進(jìn)行小波轉(zhuǎn)換。產(chǎn)生出來的小波頻率域尺寸大小超過欲轉(zhuǎn)換尺寸，可將外頻的小波頻率信息去除，保留LL子頻帶。此時(shí)圖像大小雖已符合轉(zhuǎn)換所需大小，但JPEG 2000規(guī)定圖像至少要有一層小波轉(zhuǎn)換，所以必須再做一次小波轉(zhuǎn)換，得到一張小波轉(zhuǎn)換層數(shù)為1的JPEG 2000圖像，最后再經(jīng)量化與EBCOT編碼，得到尺寸縮小后的JPEG 2000圖像。
2 頻率域圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法
圖1中間的頻率域圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法主要工作包括縮小頻率域圖像尺寸與修改JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭相關(guān)參數(shù)等步驟，詳細(xì)步驟如下：
2.1 括縮小頻率域圖像尺寸
①小波轉(zhuǎn)換層數(shù)足夠的作法。假設(shè)當(dāng)圖像的小波層數(shù)為m層，欲將圖像尺寸縮小為（1/2n×1/2n）大小時(shí)，若n
首先使用EBCOT解出頻率域信息，再對(duì)需保留的頻率域信息作反量化動(dòng)作，接著將整張圖像的尺寸縮小，并且丟棄不需要的外頻頻率信息，最后將所保留的頻率域信息再重新經(jīng)過量化與EBCOT編碼，即可得到圖像尺寸縮小后的JPEG 2000圖像。
②小波轉(zhuǎn)換層數(shù)不足的作法。假設(shè)當(dāng)圖像的小波層數(shù)為m層時(shí)，欲將圖像尺寸縮小為（1/2n×1/2n）大小時(shí)，若n>=m，就是小波層數(shù)不足，則除了丟棄m個(gè)外層的中高頻信息外，還需要將原來最內(nèi)層的低頻信息，進(jìn)行（n-m）+1次小波轉(zhuǎn)換，再將所產(chǎn)生的（n-m）層的中高頻信息丟棄。由于以上的（n-m）次小波轉(zhuǎn)換后的中高頻信息最終將被丟棄，因此在進(jìn)行以上小波轉(zhuǎn)換時(shí)可直接省略許多計(jì)算工作，不必進(jìn)行完整的小波轉(zhuǎn)換。此法為本文提出的快速小波轉(zhuǎn)換方法。
2.2 修改JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭相關(guān)參數(shù) JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭記錄原始圖像大小、塊狀（tile）大小、小波層數(shù)、各子頻帶的量化步階值參數(shù)（ε和μ）等數(shù)據(jù)信息。在我們所提方法中，并沒有將圖像解回空間域，而是在頻率域信息縮小圖像尺寸后，直接進(jìn)行量化和EBCOT編碼，產(chǎn)生新的JPEG 2000圖像。新的JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭數(shù)據(jù)無法像空間域轉(zhuǎn)換方法由JPEG 2000壓縮方式設(shè)定，而必須自行修改JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭內(nèi)的相關(guān)參數(shù)。
3 小結(jié)
JPEG 2000具有的多種特性使其有著廣泛的應(yīng)用前景。目前許多圖形圖像公司如Pegasus，Aware等在開發(fā)的圖像軟件中集成了JPEG 2000圖像壓縮技術(shù)；有的公司如ImagePower等已開發(fā)出JPEG 2000的DSP芯片。JPEG 2000將取代JPEG在圖像壓縮領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。本論文提出一個(gè)新的快速圖像壓縮方法，可 大幅降低使用空間域轉(zhuǎn)換時(shí)的處理時(shí)間，以及所需存儲(chǔ)空間，但是本文所提方法只針對(duì)靜態(tài)圖像實(shí)現(xiàn)固定大小的縮小轉(zhuǎn)換，無法對(duì)圖像作任意大小轉(zhuǎn)換，對(duì)圖像作任意大小轉(zhuǎn)換是一個(gè)很好的發(fā)展方向，需作進(jìn)一步研究。
參考文獻(xiàn)：
森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、救助困難的自然災(zāi)害。做好森林防火工作，有效預(yù)防和撲救森林火災(zāi)，是確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全的迫切需要.當(dāng)森林發(fā)生火災(zāi)時(shí)，只有做到早發(fā)現(xiàn)、早解決，才能把損失降到最小。針對(duì)我國森林防火的實(shí)際需要，專門設(shè)計(jì)了一整套森林防火的解決方案。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖，如圖1所示。
1.1 圖像傳輸設(shè)備的選擇及技術(shù)參數(shù)
模擬圖像傳輸系統(tǒng)采用調(diào)頻體制，信號(hào)帶寬27MHz。為了保證信號(hào)之間互不干擾，兩路信號(hào)中心頻率間隔應(yīng)大于38MHz。目前國產(chǎn)模擬圖像傳輸系統(tǒng)主要有L波段、S波段、Ku波段幾種，頻率范圍分別為：L波段：950～1750MHz；S波段：2200～2700MHz；Ku波段：11～13GHz。
如果以38MHz頻率間隔計(jì)算，各頻段可同時(shí)傳輸?shù)淖疃嗦窋?shù)分別為：L波段：21路；S波段：13路；Ku波段：50路。
本系統(tǒng)共需同時(shí)傳輸15路圖像信號(hào)，L波段利用頻率復(fù)用技術(shù)可以做到30路圖像傳輸，從系統(tǒng)要求整體設(shè)備性能及造價(jià)來考慮，選擇L波段。微波傳輸需滿足視距傳輸條件，即監(jiān)控點(diǎn)至控制中心傳輸路徑上無遮擋（收發(fā)天線間可視）。
該系統(tǒng)方便安裝，傳輸圖像鮮明，主要是利用微波頻段傳輸，包括報(bào)警信號(hào)、伴音和視頻。
微波圖像傳輸系統(tǒng)：主要技術(shù)指標(biāo)：頻段：L波段950～1750MHz、KU波段11～13GHz；功率：10～40dBm；
微波工程接收機(jī)技術(shù)指標(biāo)：輸入頻率： 950-2050MHz；輸入阻抗：75Ω；輸入電平：-65-- -35dBm；中頻帶寬：27MHz；噪聲門限：6dB典型值；視頻制式：PAL；去加重：CCIR405-1 625行；視頻輸出：1V峰-峰值；頻率響應(yīng)：+1- -2dB（10KHz-5MHz）；工作電壓： AC150V-AC270V；功耗：15W；LNA電源：18V/100mA。
1.2 無線指令遙控系統(tǒng)
無線遙控是指實(shí)現(xiàn)對(duì)被控目標(biāo)的非接觸遙遠(yuǎn)控制，在工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)接口，以適應(yīng)各種協(xié)儀。由發(fā)射和接收部分組成，可以控制云臺(tái)、鏡頭。
2 原理設(shè)計(jì)
如圖2所示。
2.1 功能簡述
在森林內(nèi)多個(gè)地點(diǎn)放攝像機(jī)，通過無線發(fā)射C（帶煙傳感接收）發(fā)射各種信號(hào)，接收機(jī)能夠看到森林中各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀況。
前端指令機(jī)能接收到監(jiān)控點(diǎn)發(fā)出的指令，解碼器來執(zhí)行中心的指令，控制云平臺(tái)左右上下的轉(zhuǎn)動(dòng)，以及對(duì)鏡頭進(jìn)行長焦、短焦的改變等。
2.2 控制原理
2.2.1 無線圖像傳輸?shù)倪^程
無線圖像傳輸頻率復(fù)用采用分割方式，圖像通道采用微波點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式。攝像機(jī)通過采集的視頻信號(hào)輸送給發(fā)射機(jī)，然后輸出給天線，以微波的無線形式傳送給監(jiān)控設(shè)備的天線，接收設(shè)備接收到信號(hào)了以后，再經(jīng)過解調(diào)還原視頻信號(hào)，這樣就可以有確盤錄像機(jī)中顯示圖像了。
在實(shí)際使用的微波通信線路中，總是使用方向性非常強(qiáng)的天線，并把收、發(fā)天線對(duì)準(zhǔn)，以使接收端收到較強(qiáng)的直射波。但是，由于受天線的方向性所限，總會(huì)有一部分電磁波透射到地表面，經(jīng)地表面反射后到達(dá)收信端的天線，或散射進(jìn)入太空；其次，由于大氣層中存在不均勻的氣體，也會(huì)造成電磁波的折射和吸收，損失掉一部分能量；另外，由于微波無法穿過傳輸線路上的固體物，所以，在傳輸路線上的固體物，特別是高大的建筑物，就會(huì)使微波造成繞射和電平損耗。因此，微波通信既有直線傳輸特性，又有多徑傳輸特性，在無遮擋的情況下，傳輸距離可達(dá)70公里。廣泛用于公安、武警、消防、交通、金融、油田、廠礦等領(lǐng)域的遠(yuǎn)距離無線監(jiān)控系統(tǒng)。
2.2.2 無線指令控制的過程
控制通道采用碼分多址、一對(duì)多點(diǎn)方式。指令信號(hào)通過主機(jī)輸入指令參數(shù)，再通過發(fā)射天線發(fā)射到森林中的各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)中，監(jiān)控點(diǎn)接收到主機(jī)發(fā)射過來的信號(hào)，先通過校驗(yàn)，再通過無線指令接收機(jī)解調(diào)出控制數(shù)據(jù)給解碼器，解碼器再根據(jù)地址碼來判斷是否解碼，同時(shí)具備雙向語音功能，可以適時(shí)對(duì)話。
3 結(jié)束語
實(shí)驗(yàn)證明：通過采用硬盤錄像系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)錄象，上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)可以通過聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控并查詢錄像資料，能真實(shí)記錄火災(zāi)發(fā)生及救火的過程，提供有效真實(shí)的資料，其性能可靠；高清晰、高畫質(zhì)，成為技術(shù)先驅(qū)。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介
引言
近些年來，頻頻出現(xiàn)的醫(yī)藥品安全事故使公眾對(duì)醫(yī)藥品生產(chǎn)工藝和用藥安全產(chǎn)生了不同程度的質(zhì)疑。部分事故就是由于現(xiàn)在醫(yī)藥品物流系統(tǒng)的不完善所導(dǎo)致的。為此，商務(wù)部將出臺(tái)《醫(yī)藥物流企業(yè)分級(jí)評(píng)估指標(biāo)》、《醫(yī)藥物流服務(wù)規(guī)范》、《藥品零售企業(yè)經(jīng)營服務(wù)規(guī)范》和《藥品現(xiàn)代物流企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》等針對(duì)醫(yī)藥物流企業(yè)的一系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?？梢?，改善醫(yī)藥品物流信息系統(tǒng)，提高其服務(wù)水平，增強(qiáng)醫(yī)藥品監(jiān)管、維護(hù)正常的藥品市場秩序，成為當(dāng)務(wù)之急。
1 RFID的基本概念
Radio Frequency Identification（RFID）即無線射頻識(shí)別，是利用電磁感應(yīng)、無線電波或者是微波等信號(hào)通過空間耦合進(jìn)行非接觸式的雙向通信信息系統(tǒng)，通過這種形式的數(shù)據(jù)交換從而達(dá)到識(shí)別目標(biāo)的一種技術(shù)，俗稱電子標(biāo)簽。[1]
由于具有可非接觸式數(shù)據(jù)交換、有效讀寫距離遠(yuǎn)、讀寫速度快、可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)的物品、數(shù)據(jù)記憶容量大、安全保密性高、讀寫穿透力強(qiáng)、可重復(fù)使用、耐惡劣環(huán)境能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此RFID主要用于軍事、航空、交通、物流、制造、汽車、零售、醫(yī)療、動(dòng)物、食品、票證、服裝、圖書、煤礦、防偽等廣泛領(lǐng)域中的自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)采集。
RFID的初次使用可追溯到上世紀(jì)六十年代電子商品防盜系統(tǒng)（Electronic Article Surveillance，EAS）中的比特電子標(biāo)簽。從七十年代開始，RFID技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入到快速發(fā)展的時(shí)期，如RFID技術(shù)逐漸融入到動(dòng)物追蹤識(shí)別系統(tǒng)以及電子車牌系統(tǒng)。RFID技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入到商業(yè)應(yīng)用階段是從八十年代開始，此后各種規(guī)模的RFID系統(tǒng)開始出現(xiàn)，RFID技術(shù)及產(chǎn)品逐漸成為人們生活的一部分，RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問題也日趨得到重視論文服務(wù)。自本世紀(jì)初開始，RFID技術(shù)開始向物流與供應(yīng)鏈領(lǐng)域滲透。[8]
一個(gè)完整的RFID系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)由RFID數(shù)據(jù)采集器、中間件或接口、應(yīng)用系統(tǒng)軟件以及信息管理平臺(tái)構(gòu)成；其中數(shù)據(jù)采集器內(nèi)包含標(biāo)簽、芯片、閱讀器以及天線，這其中的芯片主要用于數(shù)據(jù)交換時(shí)的儲(chǔ)存。正是由于芯片的這一獨(dú)特之處，使得RFID與傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)有所區(qū)別。[9]
整個(gè)RFID系統(tǒng)的工作原理如圖1所示：RFID系統(tǒng)工作時(shí)必須有個(gè)前提，就是要處于一定的有效磁場區(qū)域內(nèi)。帶有信息的電子標(biāo)簽進(jìn)入到有效磁場區(qū)域內(nèi)，當(dāng)閱讀器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻查詢信號(hào)，這時(shí)電子標(biāo)簽憑借感應(yīng)電流獲得的能量而被激活，將存儲(chǔ)在芯片的信息經(jīng)自身解碼后通過內(nèi)置天線發(fā)送出去。閱讀器的接收天線接收到信號(hào)后，傳送給到閱讀器。接下來信息系統(tǒng)，閱讀器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼，解碼后的信息通過應(yīng)用系統(tǒng)軟件最終輸送到信息管理平臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)處理和控制。[2]
圖1 RFID系統(tǒng)工作原理圖
2 醫(yī)藥品物流系統(tǒng)分析
醫(yī)藥品物流是在依托一定的物流設(shè)備、技術(shù)和物流管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，有效整合營銷渠道上下游資源，優(yōu)化醫(yī)藥品供、銷、配、運(yùn)等環(huán)節(jié)中的驗(yàn)收、存儲(chǔ)、分揀、配送等作業(yè)過程，通過自動(dòng)化、信息化和效益化等技術(shù)的應(yīng)用，從而提高訂單處理能力，減少貨物分揀差錯(cuò)，降低庫存及縮短配送時(shí)間，進(jìn)一步降低
物流成本，提高物流服務(wù)水平和資金使用效益。典型的醫(yī)藥品物流過程如圖2所示：[3]
圖2 醫(yī)藥品物流過程
2009年，國務(wù)院出臺(tái)了《物流業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》，醫(yī)藥品物流的發(fā)展是其中的主要任務(wù)之一。由于醫(yī)藥品自身的一些特性，醫(yī)藥品物流系統(tǒng)相比較于其他物流系統(tǒng)而言，對(duì)于逆向物流的管理更為重要。
2.1醫(yī)藥品物流復(fù)雜性高
醫(yī)藥品行業(yè)是一個(gè)集高投入、高技術(shù)、高風(fēng)險(xiǎn)與高回報(bào)等特點(diǎn)于一身的行業(yè)。醫(yī)藥品物流最大的特點(diǎn)就是分類復(fù)雜、品種繁多。醫(yī)藥品行業(yè)分類如表1所示：
表1 醫(yī)藥品行業(yè)分類
序號(hào)
標(biāo)志值
類型
1.
按照自身性質(zhì)分
化學(xué)原料藥、化學(xué)藥品、醫(yī)療器械、化學(xué)試劑以及保健品等
2
按照來源和性狀
中藥材、中藥飲片、中成藥，化學(xué)原料藥及其制劑、抗生素類、生化藥品、血清疫苗、血液制品，放射性藥品等
3
按照溫度分
常溫品種、低溫品種、冷凍品種等
4
按中國藥品管理制度分
處方藥和非處方藥
壹、前言
由於科技日新月異，印刷已由傳統(tǒng)印刷走向數(shù)位印刷。在數(shù)位化的過程中，影像的資料一直有檔案過大的問題，占用記憶體過多，使資料在傳輸上、處理上都相當(dāng)?shù)馁M(fèi)時(shí)，現(xiàn)今個(gè)人擁有TrueColor的視訊卡、24-bit的全彩印表機(jī)與掃描器已不再是天方夜譚了，而使用者對(duì)影像圖形的要求，不僅要色彩繁多、真實(shí)自然，更要搭配多媒體或動(dòng)畫。但是相對(duì)的高畫質(zhì)視覺享受，所要付出的代價(jià)是大量的儲(chǔ)存空間，使用者往往只能眼睜睜地看著體積龐大的圖檔占掉硬碟、磁帶和光碟片的空間；美麗的圖檔在親朋好友之間互通有無，是天經(jīng)地義的事，但是用網(wǎng)路傳個(gè)640X480TrueColor圖形得花3分多鐘，常使人哈欠連連，大家不禁心生疑慮，難道圖檔不能壓縮得更小些嗎？如此報(bào)業(yè)在傳版時(shí)也可更快速。所以一種好的壓縮格式是不可或缺的，可以使影像所占的記憶體更小、更容易處理。但是目前市場上所用的壓縮模式，在壓縮的比率上并不理想，失去壓縮的意義。不然就是壓縮比例過大而造成影像失真，即使數(shù)學(xué)家與資訊理論學(xué)者日以繼夜，卯盡全力地為lossless編碼法找出更快速、更精彩的演算法，都無可避免一個(gè)尷尬的事實(shí)：壓縮率還是不夠好。再說用來印刷的話就造成影像模糊不清，或是影像出現(xiàn)鋸齒狀的現(xiàn)象。皆會(huì)造成印刷輸出的問題。影像壓縮技術(shù)是否真的窮途末路？請(qǐng)相信人類解決難題的潛力是無限的。既然舊有編碼法不夠管用，山不轉(zhuǎn)路轉(zhuǎn)，科學(xué)家便將注意力移轉(zhuǎn)到WAVELET轉(zhuǎn)換法，結(jié)果不但發(fā)現(xiàn)了滿意的解答，還開拓出一條光明的坦途。小波分析是近幾年來才發(fā)展出來的數(shù)學(xué)理論。小波分析，無論是作為數(shù)學(xué)理論的連續(xù)小波變換，還是作為分析工具和方法的離散小波變換，仍有許多可被研究的地方，它是近幾年來在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利葉（Fourier）分析的重要發(fā)展，他保留了傅氏理論的優(yōu)點(diǎn)，又能克服其不足之處?？蛇_(dá)到完全不失真，壓縮的比率也令人可以接受。由於其數(shù)學(xué)理論早在1960年代中葉就有人提出了，而到現(xiàn)在才有人將其應(yīng)用於實(shí)際上，其理論仍有相當(dāng)大的發(fā)展空間，而其實(shí)際運(yùn)用也屬剛起步，其後續(xù)發(fā)展可說是不可限量。故研究的動(dòng)機(jī)便由此而生。
貳、WAVELET的歷史起源
WAVELET源起於JosephFourier的熱力學(xué)公式。傅利葉方程式在十九世紀(jì)初期由JosephFourier(1768-1830)所提出，為現(xiàn)代信號(hào)分析奠定了基礎(chǔ)。在十九到二十世紀(jì)的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)研究領(lǐng)域也占了極重要的地位。Fourier提出了任一方程式，甚至是畫出不連續(xù)圖形的方程式，都可以有一單純的分析式來表示。小波分析是近幾年來才發(fā)展出來的數(shù)學(xué)理論為傅利葉方程式的延伸。
小波分析方法的提出可追溯到1910年Haar提出的小波規(guī)范正交基。其後1984年，法國地球物理學(xué)J.Morlet在分析地震波的局部性質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的傅利葉轉(zhuǎn)換，難以達(dá)到其要求，因此引進(jìn)小波概念於信號(hào)分析中，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分解。隨後理論物理學(xué)家A.Grossman對(duì)Morlet的這種信號(hào)根據(jù)一個(gè)確定函數(shù)的伸縮，平移系{a-1/2Ψ[(x-b)/a]；a,b?R,a≠0}展開的可行性進(jìn)行了研究，為小波分析的形成開了先河。
1986年，Y.Meyer建構(gòu)出具有一定衰減性的光滑函數(shù)Ψj,k(x)，其二進(jìn)制伸縮與平移系{Ψj,k(x)=√2jΨ(2jx-k)；j,k?Z}構(gòu)成L2（R）的規(guī)范正交基。1987年，Mallat巧妙的將多分辨分析的思想引入到小波分析中，建構(gòu)了小波函數(shù)的構(gòu)造及信號(hào)按小波轉(zhuǎn)換的分解及重構(gòu)。1988年Daubechies建構(gòu)了具有正交性（Orthonormal）及緊支集（CompactlySupported）；及只有在一有限區(qū)域中是非零的小波，如此，小波分析的系統(tǒng)理論得到了初步建立。
三、WAVELET影像壓縮簡介及基礎(chǔ)理論介紹
一、WAVELET的壓縮概念
WAVELET架在三個(gè)主要的基礎(chǔ)理論之上，分別是階層式邊碼(pyramidcoding)、濾波器組理論(filterbanktheory)、以及次旁帶編碼(subbandcoding)，可以說wavelettransform統(tǒng)合了此三項(xiàng)技術(shù)。小波轉(zhuǎn)換能將各種交織在一起的不同頻率組成的信號(hào)，分解成不相同頻率的信號(hào)，因此能有效的應(yīng)用於編碼、解碼、檢測(cè)邊緣、壓縮數(shù)據(jù)，及將非線性問題線性化。良好的分析局部的時(shí)間區(qū)域與頻率區(qū)域的信號(hào)，彌補(bǔ)傅利葉轉(zhuǎn)換中的缺失，也因此小波轉(zhuǎn)換被譽(yù)為數(shù)學(xué)顯微鏡。
WAVELET并不會(huì)保留所有的原始資料，而是選擇性的保留了必要的部份，以便經(jīng)由數(shù)學(xué)公式推算出其原始資料，可能不是非常完整，但是可以非常接近原始資料。至於影像中什度要保留，什麼要舍棄，端看能量的大小儲(chǔ)存（跟波長與頻率有關(guān)）。以較少的資料代替原來的資料，達(dá)到壓縮資料的目的，這種經(jīng)由取舍資料而達(dá)到壓縮目地的作法，是近代數(shù)位影像編碼技術(shù)的一項(xiàng)突破。即是WAVELET的概念引入編碼技術(shù)中。
WAVELET轉(zhuǎn)換在數(shù)位影像轉(zhuǎn)換技術(shù)上算是新秀，然而在太空科技早已行之有年，像探測(cè)衛(wèi)星和哈柏望遠(yuǎn)鏡傳輸影像回地球，和醫(yī)學(xué)上的光纖影像，早就開始用WAVELET的原理壓縮/還原影像資料，而且有壓縮率極佳與原影重現(xiàn)的效果。
以往lossless的編碼法只著重壓縮演算法的表現(xiàn)，將數(shù)位化的影像資料一絲不漏的送去壓縮，所以還原回來的資料和原始資料分毫無差，但是此種壓縮法的壓縮率不佳。將數(shù)位化的影像資料轉(zhuǎn)換成利於編碼的資料型態(tài)，控制解碼後影像的品質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)木幋a法，而且還在擷取圖形資料時(shí)，先幫資料「減肥。如此才是WAVELET編碼法主要的觀念。
二、影像壓縮過程
原始圖形資料色彩模式轉(zhuǎn)換DCT轉(zhuǎn)換量化器編碼器編碼結(jié)束
三、編碼的基本要素有三點(diǎn)
（一）一種壓縮/還原的轉(zhuǎn)換可表現(xiàn)在影像上的。
（二）其轉(zhuǎn)換的系數(shù)是可以量化的。
（三）其量化的系數(shù)是可以用函數(shù)編碼的。
四、現(xiàn)有WAVELET影像壓縮工具主要的部份
（一）WaveletTransform（WAVELET轉(zhuǎn)換）：將圖形均衡的分割成任何大小，最少壓縮二分之一。
（二）Filters（濾鏡）：這部份包含WaveletTransform，和一些著名的壓縮方法。
（三）Quantizers（量化器）：包含兩種格式的量化，一種是平均量化，一種是內(nèi)插量化，對(duì)編碼的架構(gòu)有一定的影響。
（四）EntropyCoding（熵編碼器）：有兩種格式，一種是使其減少，一種為內(nèi)插。
（五）ArithmeticCoder（數(shù)學(xué)公式）：這是建立在AlistairMoffatslineartimecodinghistogram的基礎(chǔ)上。
（六）BitAllocation（資料分布）：這個(gè)過程是用整除法有效率的分配任何一種量化。
肆、WAVELET影像壓縮未來的發(fā)展趨勢(shì)
一、在其結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)完備性。
二、修改程式，使其可以處理不同模式比率的影像。
三、支援更多的色彩?？梢蕴幚鞷GB的色彩，像是YIQ、HUV的色彩定義都可以分別的處理。
四、加強(qiáng)運(yùn)算的能力，使其可支援更多的影像格式。
五、使用WAVELET轉(zhuǎn)換藉由消除高頻率資料增加速率。
六、增加多種的WAVELET。如：離散、零元樹等。
七、修改其數(shù)學(xué)編碼器，使資料能在數(shù)學(xué)公式和電腦的位元之間轉(zhuǎn)換。
八、增加8X8格的DCT模式，使其能做JPEG的壓縮。
九、增加8X8格的DCT模式，使其能重疊。
十、增加trelliscoding。
十一、增加零元樹。
現(xiàn)今已有由中研院委托國內(nèi)學(xué)術(shù)單位研究，也有不少的研究所的碩士。國外更是如火如荼的展開研究。相信實(shí)際應(yīng)用於實(shí)務(wù)上的日子指日可待。
伍、影像壓縮研究的方向
1.輸入裝置如何捕捉真實(shí)的影像而將其數(shù)位化。
2.如何將數(shù)位化的影像資料轉(zhuǎn)換成利於編碼的資料型態(tài)。
3.如何控制解碼影像的品質(zhì)。
4.如何選擇適當(dāng)?shù)木幋a法。
5.人的視覺系統(tǒng)對(duì)影像的反應(yīng)機(jī)制。
小波分析，無論是作為數(shù)學(xué)理論的連續(xù)小波變換，還是作為分析工具和方法的離散小波變換，仍有許多可被研究的地方，它是近幾年來在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利葉（Fourier）分析的重要發(fā)展，他保留了傅氏理論的優(yōu)點(diǎn)，又能克服其不足之處。
陸、在印刷輸出的應(yīng)用
WAVELET影像壓縮格式尚未成熟的情況下，作為印刷輸出還嫌太早。但是後續(xù)發(fā)展?jié)摿o窮，尤其在網(wǎng)路出版方面，其利用價(jià)值更高，WAVELET的出現(xiàn)就猶如當(dāng)時(shí)的JPEG出現(xiàn)，在影像的領(lǐng)域中掀起一股旋風(fēng)，但是WAVELET卻有JPEG沒有的優(yōu)點(diǎn)，JPEG乃是失真壓縮，且解碼後復(fù)原程度有限，能在網(wǎng)路應(yīng)用，乃是由於電腦的解析度并不需要太高，就可辨識(shí)其圖形。而印刷所需的解析度卻需一定的程度。WAVELET雖然也是失真壓縮，但是解碼後卻可以還原資料到幾乎完整還原，如此的壓縮才有存在的價(jià)值。
有一點(diǎn)必須要提出的就是，并不是只要資料還原就可以用在印刷上，還需要有解讀其檔案的RIP，才能用於數(shù)位印刷上。等到WAVELET的應(yīng)用成熟，再發(fā)展其適用的RIP，又是一段時(shí)間以後的事了。
在網(wǎng)路出版上已經(jīng)有瀏覽器可以外掛讀取WAVELET檔案的軟體了，不過還是測(cè)試版，可是以後會(huì)在網(wǎng)路上大量使用，應(yīng)該是未來的趨勢(shì)。對(duì)於網(wǎng)路出版應(yīng)該是一陣不小的沖擊。
圖像壓縮的好處是在於資料傳輸快速，減少網(wǎng)路的使用費(fèi)用，增加企業(yè)的利潤，由於傳版的時(shí)間減少，也使印刷品在當(dāng)?shù)赜∷⒌目赡苄栽龈撸瑴p少運(yùn)費(fèi)，減少開支，提高時(shí)效性，創(chuàng)造新的商機(jī)。
柒、結(jié)論
WAVELET的理論并不是相當(dāng)完備，但是據(jù)現(xiàn)有的研究報(bào)告顯現(xiàn)，到普及應(yīng)用的階段，還有一段距離。但小波分析在信號(hào)處理、影像處理、量子物理及非線性科學(xué)領(lǐng)域上，均有其應(yīng)用價(jià)值。國內(nèi)已有正式論文研究此一壓縮模式。但有許多名詞尚未有正式的翻譯，各自有各自的翻譯，故研究起來倍感辛苦。但相信不久即會(huì)有正式的定名出現(xiàn)。這也顯示國內(nèi)的研究速度，遠(yuǎn)落在外國的後面，國外已成立不少相關(guān)的網(wǎng)站，國內(nèi)僅有少數(shù)的相關(guān)論文。如此一來國內(nèi)要使這種壓縮模式普及還有的等。正式使用於印刷業(yè)更是要相當(dāng)時(shí)間。不過對(duì)於網(wǎng)路出版仍是有相當(dāng)大的契機(jī)，國內(nèi)仍是可以朝這一方面發(fā)展的。站在一個(gè)使用其成果的角度，印刷業(yè)界也許并不需要去了解其高深的數(shù)理理論。但是在運(yùn)用上，為了要使用方便，和預(yù)估其發(fā)展趨勢(shì)，影像壓縮的基本概念卻不能沒有。本篇文章單純的介紹其中的一種影像壓縮模式，目的在為了使後進(jìn)者有一參考的依據(jù)，也許在不久的將來此一模式會(huì)成為主流，到時(shí)才不會(huì)手足無措。
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附錄：
嵌入式零元樹小波轉(zhuǎn)換、階層式嵌入式零元樹小波轉(zhuǎn)換、階層式影像傳送及漸進(jìn)式影像傳送
目前網(wǎng)路最常用的靜態(tài)影像壓縮模式為JPEG格式或是GIF格式等。但是利用這些格式編碼完成的影像，其資料量是不變的，其接受端必須完整地接受所有的資料量後才可以顯示出編碼端所傳送的完整影像。這個(gè)現(xiàn)象最常發(fā)生在利用網(wǎng)路連結(jié)WWW網(wǎng)站時(shí)，我們常常都是先接收到文字後，其網(wǎng)頁上的圖形才，慢慢的一小部份一小部份顯示出來，有時(shí)網(wǎng)路嚴(yán)重塞車，圖形只顯示一點(diǎn)點(diǎn)後就要再等非常久的時(shí)間才再有一點(diǎn)點(diǎn)顯示出來，甚至可能斷線了，使得使用者完全不知道在接收什麼圖案的圖形，無形中造成網(wǎng)路資源的浪費(fèi)。此缺點(diǎn)之改善，可以使用嵌入式零元樹小波轉(zhuǎn)換(EZW)來完成。
階層式影像傳送系統(tǒng)的主要功能為允許不同規(guī)格之顯示裝置或解碼器可以從同一編碼器中獲得符合其要求之訊號(hào)，如此不需要對(duì)於不同的解碼器設(shè)計(jì)不同的編碼器配合利用之，進(jìn)而增加了其應(yīng)用的范圍，及減低了所架設(shè)系統(tǒng)的復(fù)雜度，也可以節(jié)省更多的設(shè)備費(fèi)用。利用Shapiro所提出的嵌入式零元樹小波轉(zhuǎn)換(EZW)技術(shù)來設(shè)計(jì)階層式影像傳送系統(tǒng)時(shí)，其編碼的效果不是很好。主要的原因是，利用(EZW)技術(shù)所設(shè)計(jì)的編碼器是根據(jù)影像的全解析度來加以編碼的，這使得擁有不同解析度與碼率要求的解碼器，無法同時(shí)分享由編碼器所送出來的位元流。雖然可以利用同時(shí)播放(Simulcast)技術(shù)來加以克服之，但是該技術(shù)對(duì)於同一影像以不同解析度獨(dú)立編碼時(shí)，將使得共同的低通次頻帶(LowpassSubband)被重復(fù)的編碼與傳送，而產(chǎn)生了相當(dāng)高的累贅(Redundancy)。
基於上述情況，有人將嵌入式零元樹小波轉(zhuǎn)換(EZW)技術(shù)加以修改之，完成了一個(gè)新式的階層式影像傳送系統(tǒng)。該技術(shù)為階層式嵌入的零元樹小波轉(zhuǎn)換(LayeredEmbeddedZerotreeWavelet，簡稱LEZW技術(shù)。這個(gè)技術(shù)使我們所設(shè)計(jì)出來的階層式影像傳送系統(tǒng)，可以在編碼傳送前預(yù)先指定圖層數(shù)目、每層影像的解析度與碼率。
LEZW技術(shù)是將EZW技術(shù)中的連續(xù)近似量化(SAQ)加以延伸應(yīng)用之，而EZW傳統(tǒng)的做法是將SAQ應(yīng)用於全部的小波轉(zhuǎn)換系數(shù)上。然而在LEZW技術(shù)中，從基層(BaseLayer)開始SAQ一次僅用於一個(gè)圖層(Layer)的編碼，直到最高階析度的圖層為止。當(dāng)編碼的那一圖層碼率利用完時(shí)，即表示該圖層編碼完畢可以再往下一圖層編碼之。為了改善LEZW的效率，在較低圖層的SAQ結(jié)果應(yīng)用於較高圖層的SAQ過程中，基於這種編碼的程序，LEZW演算法則可以在每一圖層平均碼率的限制下，重建出不同解析度的影像。因此，LEZW非常適合用於設(shè)計(jì)階層式影像傳送系統(tǒng)。
引言
智能家居控制系統(tǒng)以家居電器及家電設(shè)備為主要控制對(duì)象，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施進(jìn)行高效集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的控制管理系統(tǒng)，提升家居智能、安全、便利、舒適，并實(shí)現(xiàn)環(huán)?？刂葡到y(tǒng)平臺(tái)。其中家居電器控制采用弱電控制強(qiáng)電方式，既安全又智能，可以用遙控、定時(shí)等多種智能控制方式實(shí)現(xiàn)對(duì)在家里飲水機(jī)、插座、空調(diào)、地暖、投影機(jī)、音像設(shè)備以及新風(fēng)系統(tǒng)等進(jìn)行智能控制，用以避免飲水機(jī)在夜晚反復(fù)加熱影響水質(zhì)，在外出時(shí)斷開插排通電，避免電器發(fā)熱引發(fā)安全隱患等等。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)正是在這樣的背景下產(chǎn)生，并以家居音頻設(shè)備為控制對(duì)象。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是通過隨身攜帶的智能手機(jī)利用無線網(wǎng)絡(luò)和家庭無線路由對(duì)嵌入式ARM為核心的音樂播放器進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。下文是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)過程的詳細(xì)論述。
一、總體方案設(shè)計(jì)
整個(gè)系統(tǒng)由智能手機(jī)、路由器、開發(fā)板三個(gè)部分組成。智能手機(jī)通過連接無線信號(hào)實(shí)現(xiàn)與開發(fā)板的通信，這里由于所使用的mini2440開發(fā)板缺少無線網(wǎng)卡的支持，所以路由器充當(dāng)了無線網(wǎng)卡的作用，負(fù)責(zé)發(fā)射無線信號(hào)：
1.1 硬件方案
硬件平臺(tái)選用友善之臂提供的mini2440開發(fā)板，處理器采用基于ARM9內(nèi)核的Samsung S3C2440。由于S3C2440內(nèi)部配有64M SDRAM，256M NandFlash，所以完全可以勝任內(nèi)部的音頻解碼任務(wù)。另外，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，采用了專業(yè)的CPU內(nèi)核電源芯片和復(fù)位芯片。相對(duì)來說，手機(jī)的選擇比較自由，只要是安卓系統(tǒng)的智能手機(jī)都可以，在APP測(cè)試時(shí)，要求手機(jī)的安卓操作系統(tǒng)是Android2.3版本或以上。
1.2軟件方案
要將硬件設(shè)備連接并且工作，關(guān)鍵是軟件的開發(fā)，因此軟件開發(fā)環(huán)境的選擇很重要。整個(gè)系統(tǒng)的軟件開發(fā)主要包括操作系統(tǒng)的裁剪和移植、音頻播放程序的開發(fā)、Android應(yīng)用的開發(fā)三個(gè)部分。音頻解碼采用軟件解碼。主要是利用CPU進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)的解碼，這需要在Linux操作系統(tǒng)下移植一個(gè)開源音頻解碼庫--madplay。采用軟件解碼雖然增加了CPU的開銷，但大大縮短了開發(fā)時(shí)間，而且不需要考慮解碼芯片的選擇和驅(qū)動(dòng)問題。
智能手機(jī)選用了安卓的操作系統(tǒng)，主要考慮到安卓系統(tǒng)是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，且市場占有量較高，2011年第一季度，Android在全球的市場份額首次超過塞班系統(tǒng)，躍居全球第一。 2013年的第四季度，Android平臺(tái)手機(jī)的全球市場份額已經(jīng)達(dá)到78.1%，全世界采用這款系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量已經(jīng)達(dá)到10億臺(tái)，2014年第一季度Android平臺(tái)已占所有移動(dòng)廣告流量來源的42.8%，首度超越iOS（運(yùn)營收入不及iOS）。
二、軟件開發(fā)
2.1 操作系統(tǒng)裁剪
操作系統(tǒng)的裁剪是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，一個(gè)精簡的操作系統(tǒng)不僅可以加快系統(tǒng)的開機(jī)時(shí)間，還能減小CPU的開銷，使系統(tǒng)運(yùn)行的更加流暢。操作系統(tǒng)由uboot、內(nèi)核、文件系統(tǒng)組成，需要裁剪的部分包括內(nèi)核（去掉不必要的配置）以及文件系統(tǒng)
2.2 音頻解碼數(shù)據(jù)庫的移植
madplay是linux下的開源音樂播放器，利用開源解碼庫libmad實(shí)現(xiàn)音頻的編解碼，目前該播放器除了不支持網(wǎng)絡(luò)歌曲的播放外，其余功能都支持，如快進(jìn)、暫停、繼續(xù)等。開發(fā)人員需要自己開發(fā)一個(gè)自己的可視化界面或者播放器的管理程序，這樣使用起來才方便、快捷。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要在開發(fā)板的ARM內(nèi)核上運(yùn)行madplay可執(zhí)行文件，所以移植madplay也是本次設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。
2.3 音樂播放器設(shè)計(jì)
播放器的核心代碼就是音樂的播放程序，在整個(gè)行程序運(yùn)行時(shí)的內(nèi)部主控流程：
父進(jìn)程負(fù)責(zé)接收按鍵信息或者socket信息。監(jiān)聽部分由select（）函數(shù)完成，當(dāng)按鍵或者socket文件描述符發(fā)生變化的時(shí)候，父進(jìn)程首先判斷按鍵或者socket信息，根據(jù)不同的信息向子進(jìn)程或者孫進(jìn)程發(fā)送不同的信號(hào)。如，父進(jìn)程收到的按鍵信息是“暫?！?，調(diào)用kill（）函數(shù)向子進(jìn)程和孫進(jìn)程發(fā)送SIGSTOP信號(hào)就可以暫停音樂的播放。
2.4 Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
Android操作系統(tǒng)下設(shè)計(jì)控制軟件可簡可繁，這里的界面的設(shè)計(jì)由于缺少專業(yè)UI的支持，所以設(shè)計(jì)的比較簡單。用到的控件主要有Button、TextView、ScrollView、ListView、TabHost，其中前面4個(gè)采用常規(guī)控制，調(diào)用簡單，只需在activity_main.xml文件中調(diào)用并設(shè)置相應(yīng)的屬性（如長、寬、在頁面中的位置等）即可。TabHost用起來有點(diǎn)麻煩，這里需要注意兩點(diǎn)：
在開發(fā)自己的app過程中，主要難點(diǎn)在于新的線程接收服務(wù)器返回的信息，其主要的代碼如下：
Android部分的設(shè)計(jì)邏輯明了，算法簡單。作為客戶端或者命令發(fā)送端，只需向服務(wù)器發(fā)送自己的指令即可。
三、性能測(cè)試
系統(tǒng)的運(yùn)行需要開發(fā)板、路由器以及APP三者的配合，路由器和開發(fā)板之間通過網(wǎng)線連接。需要設(shè)置路由器和開發(fā)板在同一個(gè)網(wǎng)段。測(cè)試中，路由器IP為192.168.1.10，開發(fā)板IP為192.168.1.22。經(jīng)測(cè)試，播放器可以通過按鍵或者APP實(shí)現(xiàn)歌曲切換、音量調(diào)節(jié)、歌曲信息顯示、播放模式的切換。并且經(jīng)過裁剪的操作系統(tǒng)啟動(dòng)速度快，從系統(tǒng)上電到程序運(yùn)行僅需要20秒。
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于操作系統(tǒng)的裁剪移植以及加入了手機(jī)APP的控制。省去了QT以及內(nèi)核中不必要的模塊，使播放器的開機(jī)速度更加快，同時(shí)也減小了CPU的資源消耗；加入手機(jī)APP的控制，符合目前智能家居的發(fā)展趨勢(shì)，使得播放器使用起來更加的方便、人性化。
系統(tǒng)還存在一個(gè)問題未能很好解決。歌曲播放完畢并且切換到下一首后，手機(jī)APP測(cè)并不能實(shí)現(xiàn)播放曲目的更新。
目前，APP上顯示的歌曲信息只有三種情況會(huì)更新：點(diǎn)擊上一首或者下一首、暫停后繼續(xù)、點(diǎn)擊開始播放。試著修改代碼，子進(jìn)程在實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存更新后將歌曲信息發(fā)送給APP，但是問題來了，APP和開發(fā)板的通信是基于UDP協(xié)議，即無連接，通俗的說，每次通信過程，只有當(dāng)APP發(fā)送數(shù)據(jù)給開發(fā)板，開發(fā)板收到數(shù)據(jù)后同時(shí)記下了客戶端（APP）地址信息，通過地址信息將數(shù)據(jù)返回給APP。所以如果系統(tǒng)上電后APP并未接入網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)板發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)將會(huì)報(bào)錯(cuò)。感興趣的讀者可以在APP發(fā)送數(shù)據(jù)給開發(fā)板后設(shè)定一個(gè)標(biāo)志位，然后根據(jù)這個(gè)標(biāo)志位判斷播放下一首歌曲的時(shí)候是否要將歌曲信息發(fā)送給APP。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] Matt Welsh & Lar Kaufman，linux權(quán)威指南[M] 中國電力出版社 2000 年3月
中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
Research and Design of UHF RFID reader
LI Bao-shan，LI Ge
（Inner Mongolia University of Science and Technology, Inner Mongolia Baotou 014010,China）
Abstract:The system of UHF RFID has the advantages such as storage capacity, read and write speed, recognition distance, and can read or write multiple RFID tags simultaneously, which has been applied widely in many fields. In order to meet market requirements, this paper proposes a design project of a UHF RFID system interrogator based on ARM. In this paper, two aspects of hardware and software design of the interrogator are described, the design gives the structure of interrogator, work processes and the related flow chart of software. The practical results show that the interrogator has the advantages of read and write speed, efficient read-write, recognition distance and so on, which can meet market requirements.
Keywords: RFID; UHF; reader
1引言
超高頻射頻識(shí)別[1]（Radio Frequency Identification，RFID）即無線射頻識(shí)別技術(shù)，是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，通過無線耦合的方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，對(duì)目標(biāo)加以識(shí)別并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，不需人工接觸，不需光學(xué)可視即可完成信息輸入和處理，并且操作簡單快捷，具有廣泛的應(yīng)用前景。
RFID系統(tǒng)按工作頻率可分為低頻、高頻、超高頻、微波四個(gè)頻段。其中，超高頻（UHF） RFID系統(tǒng)具有讀寫距離遠(yuǎn)，同時(shí)識(shí)別多標(biāo)簽，讀寫速度快等優(yōu)點(diǎn)，因此UHF RFID系統(tǒng)使用的場景越來越多。UHF頻段的RFID產(chǎn)品也逐漸成為這個(gè)行業(yè)的主流產(chǎn)品。
2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其工作原理
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
基本的RFID系統(tǒng)主要由三部分組成：電子標(biāo)簽（Tag）、讀寫器（Reader）、PC機(jī)或后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2.2系統(tǒng)的工作原理
RFID技術(shù)的基本工作原理[2]是利用空間電磁波的耦合或者傳播來進(jìn)行通信，達(dá)到自動(dòng)識(shí)別被識(shí)別對(duì)象，獲取識(shí)別對(duì)象相關(guān)信息的目的。讀寫器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)貼有電子標(biāo)簽的物體進(jìn)入無線識(shí)別系統(tǒng)讀寫器的識(shí)讀范圍時(shí)，其天線將產(chǎn)生感應(yīng)電流，電子標(biāo)簽獲得能量被激活并向讀寫器發(fā)送自身的編碼等信息，讀寫器接收到電子標(biāo)簽發(fā)射回來的電磁波信號(hào)后，經(jīng)過處理得到電子標(biāo)簽存儲(chǔ)的代碼等信息，這些信息可以作為物體的特征數(shù)據(jù)被傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)一步處理。
3UHF讀寫器設(shè)計(jì)
3.1讀寫器的結(jié)構(gòu)
UHF讀寫器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。 讀寫器主要由三部分組成：（1）主控部分：本設(shè)計(jì)中，主控部分選用ARM9單片機(jī)；（2）射頻部分：射頻部分又由發(fā)射部分和接收部分兩部分組成，其中發(fā)射部分由調(diào)制器、濾波器和功率放大器組成；接收部分由濾波電路解調(diào)器多級(jí)運(yùn)放和整形電路組成；（3）天線。
3.2工作流程
讀寫器的工作過程分發(fā)送讀寫命令和接收標(biāo)簽返回信息兩階段，具體如下：
1 ）發(fā)送讀標(biāo)簽命令的工作流程如下:
（1）計(jì)算機(jī)發(fā)送讀標(biāo)簽命令給主控制器，主控制器接收到來自計(jì)算機(jī)的讀標(biāo)簽信號(hào)，啟動(dòng)讀標(biāo)簽程序，主控制器內(nèi)相應(yīng)的編解碼電路FPGA對(duì)讀標(biāo)簽令進(jìn)行編碼，F(xiàn)PGA將編碼好的基帶信號(hào)送至調(diào)制器; （2）調(diào)制器將基帶信號(hào)與本振信號(hào)混合,將混合信號(hào)調(diào)制到 UHF 頻段；（3）調(diào)制后的高頻信號(hào)被送至功率放大器進(jìn)行放大; （4）放大后的信號(hào)被送入環(huán)形器，環(huán)形器再將高頻信號(hào)送至天線發(fā)射。
2 ）接收標(biāo)簽返回信息的工作流程如下:
（1）標(biāo)簽接收到讀寫器發(fā)來的信號(hào)，獲得能量被激活，開始執(zhí)行讀寫器命令，并將返回的應(yīng)答信息以后向散射調(diào)制方式送至天線；（2）天線將接收到的信號(hào)經(jīng)環(huán)形器送至帶通濾波器濾波；（3）信號(hào)經(jīng)過濾波后被送至解調(diào)電路，解調(diào)電路將信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后送至放大電路進(jìn)行放大；放大后的信號(hào)被送至整形電路，形成基帶信號(hào)送至編解碼電路解碼；（4）編解碼電路將基帶信號(hào)進(jìn)行解碼并進(jìn)行CRC校驗(yàn),形成標(biāo)簽信息,傳給 ARM；（5）最后，ARM 將接收的標(biāo)簽信息按照一定規(guī)則傳給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。
3.3主控部分
主控模塊選擇 ARM為控制芯片 , 該模塊的主要功能就是協(xié)調(diào)系統(tǒng)工作。主要包括控制讀寫器與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊；在啟動(dòng)時(shí)向 FPGA 傳送配置數(shù)據(jù)初始化 FGPA；控制鎖相環(huán)頻率合成器的輸出頻率使其產(chǎn)生系統(tǒng)所需的頻率；控制發(fā)射輸出的功率大??；在讀標(biāo)過程中向 FPGA 傳送讀標(biāo)簽命令從而啟動(dòng)編碼程序和對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解碼；處理標(biāo)簽信息，實(shí)現(xiàn)防沖突功能。
3.4發(fā)射部分
發(fā)射部分的原理圖如圖3所示。發(fā)射部分的工作流程如下:
（1 ）ARM主控制器設(shè)定工作頻率，控制頻率合成器產(chǎn)生載波頻率并送至功率分配器；（2） 編解碼電路將標(biāo)簽命令編碼成基帶信號(hào)送至混頻器；（3 ）混頻器將載波信號(hào)和基帶信號(hào)混合將其調(diào)制到所需頻率,調(diào)制后的高頻送帶通濾波器濾波,然后送至功率放大器進(jìn)行放大，功率大器的放大倍數(shù)由 ARM 根據(jù)需要控制 ;（ 4 ）放大后的信號(hào)經(jīng)環(huán)形器送天線發(fā)射;
3.5接收部分
同樣，標(biāo)簽返回讀寫器的信息，也要由相應(yīng)的接收電路進(jìn)行接收和處理，接收部分的原理圖如圖4所示。接收部分的工作流程如下:
（1 ）環(huán)形器將天線接收到的標(biāo)簽信號(hào)送至帶通濾波器進(jìn)行濾波，濾波后的信號(hào)送至小信號(hào)放大器進(jìn)行放大；（ 2 ）放大后的信號(hào)被送至 90°相移功率分配器，90°相移功率分配器將信號(hào)分成正交的2 路信號(hào)：一路是沒有相移的信號(hào),另一路是相移 90°的信號(hào)，這 2 路信號(hào)同時(shí)送到2 個(gè)完全相同的解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)；（ 3 ）解調(diào)電路解調(diào)出相對(duì)應(yīng)的中頻 IF 信號(hào)并送入二階LC低通濾波器，濾除殘留的載波；（4）解調(diào)濾波后的信號(hào)通過差分放大電路，然后被送至電壓比較器；（5） 電壓比較器將放大后完整的解調(diào)信號(hào)電壓與設(shè)定的基準(zhǔn)電壓比較，還原成標(biāo)簽返回信息的基帶信號(hào)，經(jīng)整形后送至編解碼電路解碼處理。
3.6讀寫器軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)控制軟件包括對(duì)讀寫器的初始化、配置控制器和編解碼電路、設(shè)定發(fā)射功率、發(fā)送尋卡命令、防沖突算法實(shí)現(xiàn)、讀卡命令、數(shù)據(jù)處理、與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信等。軟件控制流程如圖 5所示。
4結(jié)束語
超高頻讀寫器對(duì)系統(tǒng)的要求比較高，它要求數(shù)據(jù)傳輸和處理速度快 ,選擇ARM9作為主控制器 ,增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的處理速度的同時(shí)也適應(yīng)不斷增加的 RFID標(biāo)簽和讀寫器之間數(shù)據(jù)傳遞量。另外，選擇ARM9作為控制器其處理速度快，接口資源豐富 ,可擴(kuò)展性強(qiáng)，為以后在實(shí)際應(yīng)用中讀寫器的升級(jí)擴(kuò)展打下良好的基礎(chǔ)。經(jīng)過測(cè)試該讀寫器在同類型產(chǎn)品設(shè)計(jì)中具有一定優(yōu)勢(shì)，各項(xiàng)性能都符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。
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