基于ARM的地震预警系统终端设计

摘要

地震灾害严重的威胁着人类的生命财产安全，现如今我国对地震的防范还处于初级阶段，全国还没有建立起有效的地震防范系统。
　　针对当前背景，本文设计的地震预警终端作为地震预警系统的一部分，主要完成的功能是对加速度信号的实时采集，并且对采集到的加速度信号进行相应的处理，以判断是否有地震事件发生，同时在地震发生时发出预警信息并且完成对地震数据的存储和传输。
　　在硬件方面，本文对整个系统做了一个详细的需求分析，并且根据实际情况选择了相应的芯片型号，最后利用以ARM Cortex?-A8为控制器的核心板和ADXL355芯片设计了相应的地震预警终端硬件系统。核心板可以控制加速度计对加速度进行实时采集并且对其进行相应的处理。同时，终端里面还加入了GPS模块进行系统授时，以保证整个系统能有一个较高的守时精度。
　　在软件方面，首先是利用多线程程序设计中的生产者-消费者模型并结合信号量及互斥锁等技术完成了对系统整体框架的设计，保证系统可以长时间可靠的运行，并且设计了实时采集和地震触发的两种工作模式，同时完成了两种模式之间的任意切换；其次根据数据采集实际情况设计了相应的数据结构来存储数据，并且设计相应的数据替换清理算法来保证系统可以长时间运行；同时，设计并实现了相关的数据处理算法，其中包括了IIR数字滤波器的设计与实现、地震事件判定长短窗算法的实现、地震事件发生后实时地震数据的计算和地震数据的压缩存储；完成了对加速度原始数据的提取和解析，对 GPS数据帧的分析和提取；并且利用TCP/IP模型完成了与台网中心的网络通讯，采用I/O口复用的通信模式实现了实时响应台网中心命令的功能；最后根据采集的相应数据测试了终端的整体性能指标，并且完成了对系统整个功能的测试。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 课题背景及意义

1.3 国内外现状综述

1.4 主要研究内容

第2章 地震预警终端方案设计

2.1 地震预警系统整体介绍

2.2 地震预警终端的需求分析

2.3 地震预警终端总体方案设计

2.4 本章小结

第3章 地震预警终端的硬件设计

3.1 主要元器件的选型

3.2 地震预警终端的硬件设计

3.3 本章小结

第4章 地震预警终端的软件设计

4.1 整体结构框架的设计

4.2 程序功能具体设计与实现

4.3 算法设计与实现

4.4 本章小结

第5章 地震预警终端的功能测试

5.1 加速度数据采集测试

5.2 事件触发判别测试

5.3 网络数据传输测试

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

声明

致谢