基于多传感器融合技术的无线智能家居监测系统的设计

摘要

伴随着人类文明进入到信息时代，建筑已经不再仅仅用来遮阳避热、挡风御寒，现代信息技术赋予建筑以灵魂，使建筑“智能”化，通过各种自然资源的合理配置，实现人与自然的和谐统一。随着多传感器融合技术的发展及人们对安全、舒适、便利生活居住环境要求的不断提高，家居智能化安防已经成为住宅发展的必然趋势。
　　本文研究了一种成本较低、操作简单灵活的智能家居监测系统，利用家庭PC机为上位控制单元，采用ZigBee短距离无线通信方式组建家庭监控网络。本文主要完成了智能家居监测控制方案的整体设计、多传感器融合数学模型的建立、异常状态监测算法的研究、系统搭建与测试等任务。本文创新点及主要研究成果如下:
　　研究设计了基于ZigBee无线通信技术组建家庭控制网络方案，设计了基于CC2430芯片的无线收发模块，研究了模块收发模式设定方法，完成了ZigBee无线通信技术的通讯测试。
　　研究了基于串口摄像机的异常目标室内跟踪检测方法，提出了背景差分法和帧间差分法相结合的自适应状态检测、小目标跟踪检测、自适应背景更换方法，研究了JPEG图像的解码、图像灰度值转换和二值化处理方法，并利用腐蚀和膨胀技术对图像进行了形态学去噪处理。
　　首次提出了基于多温度传感器数据层融合和多传感器决策层融合的家庭火灾监测方案，设计了多温度传感器及多传感器的监测系统，完成了多温度传感器数据层融合及多传感器决策层融合模型建立，实现了对家庭火灾的实时监测，提高了家庭火灾监测的准确度，降低了误报、虚报等情况的发生。
　　实验仿真及测试结果表明，文中提出的方案是先进有效的，可以满足家居监测控制系统的技术要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 智能家居国内外研究现状

1．2．2 多传感器融合技术国内外研究现状

1．3 本文所做的工作

1．3．1 本文研究的主要内容

1．3．2 本文研究内容的主要创新点

第2章 智能家居系统的研究

2．1 智能家居系统的总体研究

2．1．1 智能家居的概念

2．1．2 智能家居的一般模型

2．1．3 智能家居的基本结构

2．1．4 智能家居的分类

2．1．5 智能家居的安防

2．2 智能家居的组网技术

2．2．1 有线组网技术

2．2．2 无线组网技术

2．3 几种无线组网技术的比较

2．3．1 无线局域网(WLNA)

2．3．2 GSM／GPRS

2．3．3 蓝牙技术

2．3．4 ZigBee技术

2．3．5 几种无线通信标准的性能比较

2．4 本章小结

第3章 无线智能家居监测系统的设计

3．1 无线智能家居监测系统的总体设计

3．2 无线智能家居监测系统的硬件设计

3．2．1 各设备与上位控制单元PC机的通讯

3．2．2 CMOS摄像机设计

3．2．3 传感器设计

3．2．4 ZigBee模块设计

3．3 无线智能家居监测系统的软件设计

3．3．1 Matlab软件

3．3．2 ZigBee组网结构

3．3．3 Zigbee通讯测试

3．4 本章小结

第4章 多传感器融合技术在系统中的应用

4．1 多传感器融合技术

4．1．1 多传感器融合的优点

4．1．2 多传感器融合中的信息类型

4．1．3 多传感器融合的层次结构

4．1．4 多传感器融合的主要方法

4．2 基于温度传感器的数据层融合

4．2．1 温度传感器的选择

4．2．2 温度传感器概率分布

4．2．3 基于加权平均的温度数据融合

4．2．4 基于D-S证据论方法的温度报警数据融合

4．3 基于多传感器的安全性信息融合

4．4 本章小结

第5章 异常目标检测技术在系统中的应用

5．1 传统的检测方法

5．2 图像预处理

5．2．1 JPEG解码

5．2．2 灰度信息提取与二值化处理

5．2．3 形态学处理及结果分析

5．3 异常目标检测

5．3．1 异常目标的检测

5．3．2 小目标检测

5．3．3 背景更换

5．4 测试结果分析

5．4．1 预处理中异常目标提取效果

5．4．2 小目标运动跟踪检测效果

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢