嵌入式超声波活体立木无损检测关键技术研究

摘要

超声波检测技术是无损检测方法中应用最为广泛的方法之一。此方法相较与目测的传统方法上有着便于携带，实用复杂多变的工作环境，快速定位，准确进行活体立木内部损伤的识别分类。所以对超声波活体立木无损检测技术进行研究是非常必要的。
　　本文在研究超声波活体立木无损检测系统的原理和方法、无线传感器定位技术原理和定位算法、支持向量机的分类原理和分类方法的基础上，完成对超声波活体立木无损检测系统的实现，并对超声波在对活体立木进行检测时的时域特征值进行提取、处理和分析，运用支持向量机做内部损伤的识别分类工作。
　　本文主要进行的研究如下:
　　在超声波活体立木无损检测系统实现上进行开发研究。系统在设计方面提出了ARM与DSP相结合的双核处理方案，本方案为复杂信号的处理上提出了良好的硬件支持。充分利用了ARM与DSP的处理性能，接口简单。ARM利用DSP的主机接口与DSP通信，不会打断DSP的正常运行。软件设计过程中，加入了无线传感器定位算法。运用RSSI定位技术，融合粒子群算法，完成处理工作人员的定位信息。
　　基于支持向量机对超声波检测到活体立木内部损伤情况进行识别分类的研究。进行了超声波在活体立木中传播的时域特征进行分类，然后进行基于支持向量机的活体立木内部损伤大小进行识别分类，在识别分类过程中运用交叉验证的方法，有效的对识别分类准确度进行提高。
　　本文研究主要结论是在对活体立木进行超声波无损检测时，运用支持向量机的方法对信号数据进行内部损伤的识别分类，是有效可行的。而且运用交叉验证的方法后使识别分类的准确度更高。

目录

摘要

1 绪论

1．1 论文研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要内容

1．4 论文组织结构

2 超声波活体立木无损检测原理

2．1 超声波

2．1．1 简述超声波的基本概念

2．1．2 超声波在传输方面的分类

2．1．3 超声波在传播过程中的性质

2．2 超声波检测活体立木内部缺陷的原理

2．3 超声波检测活体立木内部缺陷的方法

2．3．1 超声波在完好无缺陷活体立木中的传播规律

2．3．2 超声波在内部存在损伤活体立木中的传播规律

2．4 超声波无损检测设备

2．5 超声波便携式活体立木检测系统整体设计流程

2．6 介绍便携式超声波无损检测系统的整体设计方案

2．7 系统预计完成的技术功能

2．8 无线传惑器通讯功能

2．8．1 RSSI定位技术

2．8．2 野外活体立木检测作业小组人员定位粒子群算法研究

2．9 本章小结

3 超声波活体立木无损检测系统实现

3．1 CPLD芯片的原理及功能模块实现

3．1．1 CPLD的基础结构原理

3．1．2 CPLD模块的设计

3．2 DSP单元模块设计

3．3 ARM单元模块化设计

3．3．1 ARM模块的主要性能

3．3．2 SDRAM模块

3．3．3 Nand Flash模块设计

3．3．4 USB接口设计

3．4 系统电源设计

3．5 系统软件设计

3．5．1 软件设计方案的对比选取

3．5．2 主程序流程

3．6 设计针对Linux操作系统的软件

3．7 Linux的引导装载程序设计

3．7．1 引导装载程序的启动形式

3．7．2 引导加载程序的移植

3．8 设计ARM与DSP之间的通信HPI接口的驱动程序

3．9 野外活体立木检测作业小组人员定位算法的仿真实验与分析

3．10 本章小结

4 活体立木内部损伤识别技术研究

4．1 支持向量机

4．1．1 最优分类超平面的构造

4．1．2 支持向量机的算法

4．2 支持向量机对活体立木内部损伤分类辨识

4．3 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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