车载三维数据获取与处理系统设计与实现

2024-06-23

车载三维数据获取与处理系统设计与实现（精选9篇）

篇1：车载三维数据获取与处理系统设计与实现

车载三维数据获取与处理系统设计与实现

为了实现对城市主干道及其两侧的`街景等三维场景进行自动快速采集,车载三维数据获取与处理系统集成多种传感器:全球定位系统(GPS)、VECTOR、惯性测量单元 (IMU)、激光扫描测距仪(LS)、面阵CCD数码相机、线阵CCD数码相机等.该套系统通过对GPS/IMU组合系统导航解算、VECTOR和升降几何平台进行空间配准、时间同步处理,计算出系统精确可靠的空间时间和姿态航向信息,二维激光扫描仪数据经过滤波去噪、和其他传感器数据融合、三维空间计算,解算出道路和两侧街景的三维空间数据模型,对空间激光数据模型提取点线面特征值,结合CCD相机数据进行立体重建和可视化,实现了实时、主动、完整地获取和处理三维空间数据信息.

作者：魏波张爱武李佑钢冀翼王瑶作者单位：魏波,张爱武,冀翼,王瑶(首都师范大学资源环境与旅游学院,北京,100037)

李佑钢(交通部规划研究院,北京,100029)

刊名：中国体视学与图像分析 ISTIC英文刊名：CHINESE JOURNAL OF STEREOLOGY AND IMAGE ANALYSIS年，卷(期)：13(1)分类号：P2关键词：多传感器数据融合 GPS/IMU组合导航三维立体重建

篇2：车载三维数据获取与处理系统设计与实现

1 雷达数据处理单元系统结构组成

雷达数据处理单元是雷达综合处理机中的数据处理部分, 由3个模块组成, 分别是:主机模块、从机模块和接口模块。各模块之间通过LBE总线相连, 主机模块通过从机板和接口板上的双口RAM进行数据传送, 模块内通过CPU内总线互连, 其中接口模块不仅具有多路总线接口的功能, 还包括主机模块的6路串口及若干离散量资源, 该资源只有主机模块可通过LBE总线直接访问。系统结构如图l所示。

2 主机模块的构成

在此雷达数据处理单元组成中, 主机数据处理器模块作为LBE总线上的唯一主控设备。其硬件组成结构如图2所示。

需要管理LBE总线上的资源, 并可作为VME总线的主/从设备, 通过母板VME总线与外部信号处理部分进行通讯, 它对整个数据处理单元做管理, 分配和处理的作用, 所以是整个系统的核心部分, 主机数据处理器模块是其中的难点, 本文重点讨论它的设计思路及实现方法。

2.1 处理器的选择

中央处理器CPU是主机数据处理器模块的核心部件, 选用Intel公司的通用高性能徽处理器MD80486芯片 (+5v供电) 。设计其工作在保护模式下, Cache不使能, 其外部时钟最高频率为33MHz。

2.2 复位信号处理

处理机核心部件的复位包括:软件复位、主机模块复位、系统复位和上电复位。其中, 软复位由I/O写端口产生;上电复位是由复位电路MAX791监视电源, 在VCC>4.65V时产生一个长度为200ms的复位脉冲。主机模块复位和系统复位由主机模块不同的复位按钮产生, 其中主机模块复位还要通过主机模块的RESET信号复位接口板的主机资源, 系统复位来自机箱面板的RSTIN信号, LBE总线的LRES信号复位接口板和从机板。如图3所示。同时, 主机模块复位添加了去抖动电路, 选用合适的电阻和电容组成, 保证了主机模块复位信号的稳定。

同时, 主机模块可通过写VIC64寄存器的方法产生SYSRESET信号, 用来复位VME总线上的SHARC板, 但不复位主机模块 (VIC64除外) 。

2.3 时钟信号实现

处理器CPL工作主频由时钟电路产生, 考虑到主机模块的VME总线接口电路最高使用64MHz时钟, 该时钟可由CPU的工作主频32 MHz时钟倍频后产生, 为减少时钟种类, 提高系统工作可靠性, 设计时将32 MHz作为基本时钟, 一方面直接提供给CPU;另一方面经过倍频产生64MHz时钟提供给VME总线接口电路, 且该基本时钟还将用于时序逻辑电路的同步和访问超时电路。同时, 对高频时钟信号在靠近源处串接33欧姆电阻, 增强信号的稳定性。另外, 还没计添加1个3.6864MHz的晶振.以此提供3.6864MHz的时钟给通用异步串行通讯口 (UART) 芯片。如图4所示。

2.4 看门狗电路

为了实现软件运行轨迹的可靠性, 处理机核心部件提供看门狗电路, 定时周期100ms (50nf电容) 。看门狗电路由硬件实现, 在地面调试状态下自动禁止, 但可用软件设置使能/禁止;在实时状态下自动使能, 当看门狗有效后产生非屏蔽中断并点亮本模块故障灯。

2.5 中断

主机主要提供1个非屏蔽中断, 15级可屏蔽中断的处理能力, 因此选用2片8259A中断控制器, 通过主从式级联来实现处理15级可屏蔽中断的功能。可屏蔽中断由8259A中断控制器管理, 非屏蔽中断由看门狗电路和总线超时电路触发产生, 直接接到CPU的MNI引脚, 为区分非屏蔽中断的类区分非屏蔽中断的类型 (看门狗/总线超时) , 可查询状态寄存器来判定。

2.6 总线接口

主机有LBE总线和VME总线2个接口, 从机只有LBE总线接口。主机是LBE总线的唯一主设备, 从机只是LBE总线的从设备。

2.6.1 LBE总线接口

LBE总线用于雷达数据处理单元内的数据传输, 采用16位数据宽度, 且根据应用需要, 设计只采用LBE总线中的部分信号。LD15-LD0提供LBE总线主设备与其他模块间的数据通路;LA15-LA0由主设备发出, 为寻址存储器或IO提供地址;LADS由主设备发出, 表示1个总线访问周期开始;LMEN由主设备发出, 表示访问存储器空间;LIOCS由主设备发出表示访问IO空间, LW/R由主设备发出, 表示写/读操作 (“1”表示写/“0”表示读) , LDEN由主设备发出。表示数据有效, 通常用于控制总线收发器;LRDY由从设备发出, 表示从设备允许主设备结束总线访问周期, 从设备通过三态门输出该信号;LRES*由主设备发出, 表示LBE总线复位;LCLK由主设备发出, 它是LBE总线系统时钟。使用该信号产生LRDY;GSE是一个输入信号, 指示当前运行状态, 高电平表示实时运行状态, 低电平表示地面调试状态。特别注意的是, 主机模块还定义了GO/NOGO信号, 该信号由LBE总线主设备发出, 高电平表示主设备能正常运行, 低电平表示主设备模块不能正常工作, 该信号作为接口板的输入。

2.6.2 VME总线接口

VME总钱接口是主机模块的重要组成部分, 也是整个模块的关键技术之一。主机模块的VME总线接口能够实现以下功能:总线控制器功能;主/从设备功能;中断处理器功能;A32/D32/单字传送和块传送能力。因此, 在设计时, 选用以VIC64为主协议芯片, 以配套的CY7C964作为扩展芯片, 整个VME总线接口可用一片VIC64和三片CY7C964顺次级联来实现, VIC64作为主协议芯片, 三片CY7C964作为VME总线的数据和地址扩展。VME总线接口的实现框图如图5。

采用这种方案, 主机模块既可以做系统控制器, 叉可以做总线主设备、总线从设备, 还可以做中断请求者、中断处理者, 满足了系统设计技术要求。

2.7 逻辑控制电路

2.7.1 局部总线控制逻辑

主机模块内局部总线可由CPU、VME接口芯片中的任何一个来占用, 局部总线仲裁电路的设计也是主机模块详细设计中的一项要点。考虑到VME是整个系统信息交换的重要通道, 它的利用率的高低直接决定了系统的性能所以将其优先权定为最高, 只要CPU不处于总线锁定 (LOCK#或PLOCK#为低) 状态, 它就可以获得总线占用权, 此外, 一旦系统出现了死锁状态, 则无论CPU是否处于总线锁定 (LOCK#或PLOCK#为低) 状态, 总线仲裁逻辑都会强制CPU放弃总线 (将BOFF#信号置低) , 以解除死锁。CPU承担着所有的数据处理和管理任务, 其性能的发挥也对整个系统的性能有着决定性的作用, 因此将其优先权定位最高。局部总线仲裁逻辑如图6所示。

2.7.2 主机模块控铡逻辑

主机模块逻辑控制器采用了XILINX公司的FPGA芯片XC4010E, 控制逻辑结构如图7所示。

主机模块逻辑核心控制器是整个主机模块的控制核心, 它将模块上的全部控制逻辑都集成在内, 其中包括复位产生逻辑、存储器译码, I/O译码、CPU总线周期 (存储器读写、I/O都写) 控制, 总线仲裁逻辑、CPU总线周期控制信号到VME接口控制信号的转换逻辑。

3 系统的软件设计

该雷达数据处理单元在设计时采用嵌入式实时操作系统Vx Works及配套的开发环境Trnado, 由实时多级多任务操作系统, 自测试程序, 地面支持系统组成, 负责控制管理包括中央处理器, 存储器, 中断源, 接口等资源, 使整个系统安全、可靠、正常的运行, 为整个系统提供实时, 正确的软件运行环境和软件开发, 系统维护平台。系统软件可工作在3种状态下, 具体工作状态由设置状态离散量来控制:

a.空中运行状态:装机后的工作状态, 系统进行上电BIT测试、启动操作系统、启动已驻留的应用程序。

b.地面单机调试:系统处于地面调试工作模式, 进行上电BIT测试后启动操作系统及Tornado调试环境支持程序。此种工作模式便于用户进行高级符号调试。

c.地面多机调试:系统处于地面调试工作模式, 进行上电BIT测试后启动操作系统及地面多机支持系统, 进行系统调试。

4 结束语

本文讨论了一种数据处理计算机的设计思路和具体结构, 介绍了此种高速数据处理计算机的设计实现方法和具体工作原理。此系统拥有的双总线系统, 进行内外数据交换, 这种设计优点有着数据交换灵活, 总线利用率高, 设计结构运用, 易维护等特点。为机载数据处理系统的设计提供较为清晰的结构和思路参考。

参考文献

[1]汪小燕, 王俊峰, 徐文.VME总线数据上行中断传输及从设备接口设计[J].微电子学与计算机, 2007, 24 (3) :208-209.

[2]丁岐娟, 王志红.雷达数据处理的双系统设计[J].雷达科学与技术, 2005, (4) :240-243.

[3]Hans-Peter Hoffmann.Rational Harmony for Systems Engineering Deskbook[M].Release 3.IMl IBM software GROUP, 2010.

篇3：车载三维数据获取与处理系统设计与实现

关键词实时数据库数据采集系统设计实现

中图分类号：TP392 文献标识码：A

这些年，企业进行信息化建设是我国一些大型企业所面临的重大问题。自从新世纪以来，烟草企业也逐渐开始信息化建设。随着MES 系统逐渐被人们认可，在接下来的几年之内，卷烟企业进行战略性调整和信息化建设是关键的工作，这直接决定了中国烟草工业的命运。

1 数据中心框架结构和设计

1.1系统设计的目标

设计出来的实时数据采集系统达到的效果如下：能够建设符合各个领域里面的决策系统；集中了很多小规模范围里面的应用；能够有效分担其它的事物处理系统的负担，提高决策和事物处理的效率。这个系统建设是以公司的业务流程建立的一个管理机制，是可以提供准确相同的分析数据。整个系统采用的是大量数据集中在一起的方式，这样就可以实现数据的自动获取和积累，还有就是业务数据和信息在整个行业里面实现共享。这个系统还能够提供一个相当强大的数据处理平台，能够满足不同种类业务的分析。整个系统的建立还能够提高工作的效率和准确性。这个系统能够满足现代的企业管理模式，这样就可以使得业务流程化和规范化。这样就可以通过智能的商业技术对集团的信息进行分析预测，还可以实现业务的自动化，为企业领导分析决策提供一个准确的依据。

1.2系统的性能指标

在进行实时数据库系统设计的时候需要保证的系统性能如下：（1）可靠性和及时性，设计出来的系统必须能够二十四小时进行工作。这样就可以保证系统在任何情况之下都可以进行资源的分配，这样就可以保证各个板块的功能能够正常进行。（2）系统的整体性和效率性，设计的系统需要是一个高效的一体化管理系统，系统需要能够容纳大量的数据，而且数据的更新还需要在短时间之内完成。整个系统需要在短时间之内完成对数据的处理，而且还需要高效率高质量完成。（3）系统需要先进和实时，整个系统可以运用充分的资源，然后根据客户的要求，把高的工作效率和好的经济效益当作是主要要求，在这个基础上，为客户提供一系列业务服务平台。（4）系统的安全性和实时性，系统采集的数据安全是十分重要的，在系统的设计过程当中，设计人员需要采取严格的技术来对技术进行保密。设计人员需要通过保密技术来保证用户身份的真实性，数据的完整性。在网络连接良好的情况之下，对每一个IP地址请求的操作处理时间需要控制在一分钟时间之内。（5）整个系统需要支持集群技术，设计人员可以通过多个服务器来完成一个集群，当服务器上面的用户达到最大的时候，其它的服务器会开始工作。（6）整个系统需要有一个完好的信息输出端口，整个系统的目标是为了对数据进行分析，而分析的目的是为了借鉴使用。为了能够进行应用，就需要把分析得到的结果数据转化成不同的输出文本，有的人需要把它变成演讲文稿，有的人就需要获得一个Excel数据。一般的开发格式有Excel， PPT， HTML等。

2 系统的结构

烟草企业对过程的监控和数据出来了是通过紫金桥实时数据库来完成的，它把现场的各种数据集中在一起，这些数据包括了生产上面的数据、设备的数据和质量数据等，在此同时整个数据库还包括一个完整的数据查询和分析功能，这可以为企业的生产和决策提供一个可靠的依据。还有生产过程出现状况的时候，系统还能够随时发出警报，这样就能够很方便采取处理解决的措施。整个系统还需要提供各种接口，比如说S Q L 接口、AP I接口等，通过这些接口就可以把各种组件连接到一起，这样就可以实现数据库能够正常工作。

3 实时数据库的功能

实时数据库的作用是对烟草企业的生产过程实施监控管理，但是它在这个系统的作用不只是储存数据，它还需要处理现场采集获得的数据，对获得的数据进行加工分析，一旦出现异常情况发出警报。它需要实现的功能如下：（1）事故的追忆功能。这就需要系统对和事件有关的状态进行记录，这样在事件产生之后就能够进行原因分析了。事件的数量、时间范围等都是可以自由设定的。（2）数据的压缩备份功能，中心的服务器刷新的时间是1 s ，在这样的情况之下，数据库不进行压缩的话是无法容纳这么多数据的。这就要求数据库进行压缩运算，这就可以解决数据量大的问题。（3）物料平衡，系统需要对实际的投料数据、收率数据等进行计算，然后对不同的时间数据进行统计分析。实时数据库当中的数据也是可以来自现场的，也可以通过人工输入的方式。（4）趋势分析，趋势功能主要包括了用户可以选择查看一些含有PID 数值的趋势图，也可以把趋势图打印出来，或者是把图片保存成图片的格式。用户还可以输入开始和结束的时间来查看数据的走向。趋势图如图1 所示。（5）系统还需要有班组考核功能，主要通过对重要工艺数据的追踪，发现生产过程当中的问题，然后提出改进意见。（6）系统还需要有统计分析功能，这样就可以全程监控产品质量。（7）系统还需要有报表系统，这样就可以制作各种各样的报表。

4 总结

考虑到我国烟草企业的规模大，所以系统的点数要多，这样就要有好的数据采集和储存，还需要制定大量的趋势图和报表。实施数据库需要有良好的性能和繁多的数据接口，这样不仅能够满足项目要求，还能够对烟草企业做出评价，推动烟草企业的信息化发展。

参考文献

[1] 张俊良，薛振兴.烟草企业数据中心系统的设计与实现[J].安徽：电脑知识与技术，2009（5）： 2316.

[2] 付文，范广辉.实时数据库实现烟草行业过程管理实时监控系统[J].江苏：工业控制计算机，2009（3）： 17-18.

[3] 徐毅博.烟草一号工程工业数据采集系统设计与实现[J].北京：硅谷，2012（7）： 170-172.

篇4：车载三维数据获取与处理系统设计与实现

在中国大洋协会“十五”采矿海试系统中,多金属结核中试采矿系统设计是该项目的重要任务,而采矿系统的测控实验系统则是其中的一个重要组成部分。创建测控实验系统的目的是为了验证采矿系统运动学动力学有限元程序和ADAMS程序的正确性和可靠性。在研究、拟定多金属结核中试采矿模拟实验方案的基础之上,选取一组实验方案进行了动力学模拟,得出了一些具有参考价值的重要数据。在模拟实验中采集到的原始数据对虚拟课题研究者来说是不直观、没有明确物理意义的,必须把它们恢复成一定的物理量形式,并尽可能形象地给出它们的变化规律,以便数据使用者能一目了然地看出他们所要了解的东西,这是数据处理的首要任务。

此外,在模拟实验过程中,由于系统本身的原因、外界的干扰、噪声的影响,会或多或少地在实验数据中引入一定的误差,如系统误差、随机误差和粗大误差等,本系统中影响较大的是随机误差。数据处理的另一个重要任务就是采取各种方法(例如,剔除奇异项、滤波等)最大限度地消除这些误差[1,2]。图1反映了测试系统数据后处理系统的设计思想。

2 实验数据后处理平台功能及界面设计

根据前面的数据后处理思想,设计了测试系统数据后处理平台,其主要功能如下:

(1)剔除实验数据的奇异项,减小随机误差的干扰;

(2)加权平滑滤波,有效消除白噪声;

(3)绘制处理前后的实验数据,供虚拟研究者参考;

(4)自动显示本次实验数据中的最大值、最小值和变化差值等数据特性;

(5)查看已有的实验数据表,并且可以进行编辑;

(6)用户选择是否保存本次实验数据,选“是”则保存数据进入数据库,选“否”则放弃。

同时,在Delphi平台上设计了数据后处理平台界面[3],如图2所示。

3 实验数据后处理系统设计研究

实验数据后处理是多金属结核中试采矿模拟实验系统的一个重要研究内容。本节以软管系统受力特性模拟实验数据为例,对数据后处理进行详细分析与研究。

在模拟实验中,用软钢尺模拟真实软管,软管下端连接模拟集矿机,上端固定,软管下端贴电阻应变片。电机驱动模拟集矿机沿X方向运动,数据采集卡实时采集模拟软管下端的弯曲应变。

利用多金属结核中试采矿模拟实验系统获取的原始数据是数据采集卡采集到的各个时刻对应的电压值e,它的物理意义不明确,必须根据一定公式转化成应力。根据应变片的双臂半桥工作方式,应变与输出电压之间转换公式、应变应力转换公式如下:

式中:e0为桥路输出电压;U为供桥电压,U=2V;KS为应变片灵敏系数,KS=2;ε0为应变值;σ为应力;E为弹性模量。

3.1 检拾数据中的奇异项及其计算机程序实现

测量数据在传输过程中,由于强干扰或意外情况,可能出现有较大误差的数据点。错误的数据点混在大量正确数据之中,却不真正代表被测物理参数的实际值。这些数据点被称为奇异点或奇异项,奇异项的存在使数据处理误差大大增大。为尽可能减小数据处理误差,在数据处理之前,必须把奇异项检拾起来,同时在该点位置上补上一个合适的值[4]。

任何一个物理量的变化总是从大到小或从小到大平滑变化的。也就是说,任何物理量的变化有它本身的连续性。可以根据物理量的连续特性用预测的方法来检拾奇异项。

采用一阶差分方法可以检拾奇异项。当数据采样频率大于物理量变化的最高频率时,一阶差分的预测方法具有足够的精度。本系统的实验数据变化较缓慢,采样频率为20Hz,采用一阶差分方法检拾奇异项完全满足数据处理精度的要求。一阶差分方程表达式为:

式中:为在t时刻预测值;xt-1为t时刻前一个采样点的值;xt-2为t时刻前两个采样点的值。

用t时刻的预测值和t时刻的实际数据值进行比较,来判断t时刻的实际数据值是否为奇异项。其判断准则为,给定一个误差限,即给定一个误差窗口W,若t时刻的实际数据值为xt,当时,则认为此采样值不符合正常变化规律,是奇异项。根据数据采集系统的采样频率和物理量的变化特性决定误差窗口W的大小。本数据采集系统的误差窗口W=0.7。

用Pascal语言计算机程序实现检拾奇异项,其流程图如图3所示。

3.2 平滑滤波及其计算机程序实现

叠加在数据上的噪音,在很多情况下可以近似认为是白噪音。白噪音具有一个很重要的统计特性,即它的统计平均值为零。根据概率论,一个平稳的随机过程的统计平均值可以从随机过程一个样本的时域平均求得[4]。即:

式中:n(t)为随机噪声的一个样本;T0为观测时间;E[n(t)]为对n(t)取平均值。

当n(t)进行等间隔采样时,其离散序列的均值可表示为:

如果n(t)是随机白噪声的一个样本,那么显然有:

在实际工程领域,取无穷多个采样点是不可实现的。但只要N的数目足够大,就可以近似地用有限个观察点N的算术平均值来逼近统计平均值。假设数据采集系统采得的数据由两部分组成:

式中:x(t)为处理前的数据;s(t)为有用数据;n(t)为随机噪声。

上式用离散值形式可表示为:

有用值xk在N次测量中基本保持不变,而随机噪声n(t)是变化的。在求取平均值之后,n(t)的值会因为误差的随机性互相抵消一部分,使得随机噪声对信号的影响减小。随着N值的增加,将趋向于零。因此,利用时域平均可以平滑噪声,即平滑滤波[4]。

平滑滤波有很多种方法,例如单纯移动平均滤波,加权移动平均滤波等。单纯移动平均滤波有很大缺陷。因为在实际工程领域,数据的有用值往往是有变化的。单纯移动平均滤波不但对噪声进行了平滑,而且也对数据的变化部分进行了平滑,从而引入了由于数据处理本身所产生的方法误差。这个误差随N值的增大而增大。单纯移动平均滤波一般无法达到很好的滤波效果。加权移动平均滤波在平均区段内各点的权值不同。平滑处理中心点附近的数据权值大。越偏离中心,权值越小。这样可以减小滤波方法对数据本身的平滑作用,从而减少了处理方法自身所引起的方法误差。

本文的实验数据可认为是白噪声,经过研究,选用加权移动平均方法对实验数据进行滤波处理。

现假设权系数为,平滑后第k点的数据表示为:

式中L及V为加权系数的上下限。平滑处理后,噪声的平均方差为:

式中:r=l-k;W(p)为归一化系数,

基于使平滑后的数据以最小均方差逼近原始数据的思想,利用最小二乘法求取加权系数。逐点移动x0点的位置,就可以对所有数据进行平滑滤波处理。点数越多,滤波效果越好。但是点数的增加同样会增大计算量,效率不高。经过综合考虑,采用七点加权平滑滤波。平滑公式、数据前三点和后三点计算公式为:

用Pascal语言计算机程序实现平滑滤波算法,其流程图如图4所示。

图5是数据处理前后对比曲线,从图中可以看出,进行数据后处理的数据曲线更加真实地反映物理量的变化趋势和特性,更加有利于实验数据的分析。

4 小结

进行数据后处理的数据曲线更加真实反映物理量的变化趋势和特性,有助于虚拟课题研究者的计算机仿真结果对比研究。数据后处理系统的设计方法具有形象直观、低成本、高效率的特点,可以推广到其它工程领域,因而具有一定的参考价值和广阔的应用前景。

参考文献

[1]吴正毅.测试技术与测试信号处理[M].北京:清华大学出版社,1991.

[2]严普强,黄长艺.机械工程测试技术基础[M].北京:机械工业出版社,1985.

[3]余德彦,谢清荣,陈耀和.基于Delphi的小型实时数据采集与分析系统[J].计算机自动测量与控制,2001(9):63-65.

篇5：车载三维数据获取与处理系统设计与实现

关键词：CDMA车载监控系统设计实现分析

中图分类号：TN91文献标识码：A文章编号：1007-3973(2011)006-087-02

当前，对于无线通信网络应用问题的研究已经越加受到关注，如何降低成本，最大限度地整合现有网络资源，尤其是对于移动物体的加以监控始终是这一监控系统的焦点。CDMA本身具有独特的网络，进而脱离了GPS系统的限制，实现了自身的定位服务，并且其终端严格同步于网络，从而使得监控信息和定位信息的传输能够实现。

1CDMA技术概述

1.1CDMA通信技术概述

CDMA通信技术是将先进的无线扩频技术通过多址接入的方式应用于数字通信中，从而使得其用户能够在同一频阶、同一时间依据编码的差异来获取业务信道。通过多址技术的应用使得其众多客户能够对通信线路共同使用，实现信号多址分路的途径有三种，分别是时分多址、频分多址及码分多址三种形式，而频分多址技术既是我们通常说的CDMA。CDMA的通信是依靠不同频率的信道来实现的，将整个可分配频道进行多个无线电信道的划分，每一个信道负责一路控制和话音信息的传输。

1.2CDMA定位技术概述

CDMA定位技术基本上包括Cell ID技术、AOA技术、TDOAFFOA技术及AFLT／IPDL技术及AGPS四种形式。这四种定位技术，都是通过对无线电波信号参数的接受和测量，并利用定位算法，来对其移动终端位置加以测量。此外，值得注意的是，一般情况下，测量的参数包括信号强度、传播时间及角度等。

2基于CDMA车载监控系统的设计

基于CDMA车载监控系统中关键设计是CDMA无线通信模块，论文选用的模块具有国际领先的先进水平。

2.1设计过程

由于车载系统是一个特殊的系统，涉及到相对更复杂的环境干扰、频繁的启动，以及机械的振动等因素，只有稳定运行的系统，才能确保电子监控系统平稳可靠，同时可有效地减少使用人员和系统维护人员的麻烦。传统的PC构架(工控式系统)或居于一些开放式平台开发的系统(Windows、Linux等)由于其自身的原因，其稳定性受到质疑。因此选择采用工业级专用高速嵌入式数字信号处理器和高可靠的嵌入式实时操作系统(WinCE)，是系统稳定可靠的有力保证。

设计选择ARM9S3C2440作为微处理器，通过处理器串口向通讯模块下发指令，这种程序实现了控制工作方式、查询模块状态、维护和设置通讯连接及发送和接受通讯数据等功能。将CDMA通讯模块设置自己的命令集，由外部设备来对其进行控制，由用户在命令模式下输入分析和执行的指令，并有为主机为目标发送相应代码。CDMA是公众电话接入网的一种，同时也是具有高智能特性的通信终端，内部设有微控制器，功能完善，其终端的一切操作均由AT指令来进行控制，例如挂机、拨号、链路连接和参数设置等。此外，还应设置AT指令的补充部分，以用于特殊操作的实现。车载监控系统程序执行时，应首先对CDMA模块和ARM9主控模块进行初始化，检查其模块和SIM卡工作转台，若正常，则进行网络连接，反之只对错误信息判断程序加以执行。在检查其硬件和启动之后，利用通信模块系统对CDMA网络进行搜索，网络连接成功后直接连接系统服务器。硬件模块包括了CMOS摄像头MT9M111、Altera FPGA、统宝液晶屏TD036THEA3、SDRAM、时钟复位模块和配置模块。结构图中CMOS摄像头用于实时接收视频信号；LCD用于实时显示视频数据；时钟复位模块用于提供相应的系统时钟和复位信号；SDRAM用于缓冲视频数据，由于FPGA为易失性器件，即上电后需要从外部读入程序才能进行功能控制，配置Flash用于缓冲程序。

系统图像的压缩、解压缩技术从WAVELET、M-JPEG、MPEG1、MPEG2、MPEG4、H.263、H.264一路演变发展过来，尤以MPEG4成为当今视频监控的主流，其既具有DVD级(MPEG2)高清晰画质，又在同等画质MPEG2下存储容量减少1／3到一半。其它的压缩、解压缩技术要么技术不先进，画质达不到监控要求，要么仅为概念其核心仍为MPEG4，目前国外的视频监控类产品中MPEG4占据主导地位，图像的压缩、解压缩处理芯片，市场上也分有纯硬件处理芯片和DSP+压缩算法处理模式。其中以纯硬件处理芯片较好的解决了音视频同步问题，是安防监控应用的首选。而DSP+算法的方式，除音视频同步问题需解决外，还需解决算法优化、处理能力等一系列问题，其可靠性受到质疑。

2.2系统中心服务器和车载终端的连接

连接建立之后通过车载终端进行中心服务器登录，并向中心服务器的车载终端发生相关标识。中心服务器接受到登录信息后，两者间就建立了对应的连接关系。此时，车载终端进行成功信息的发送，反之则发送失败的信息。在系统设计时，我们以飞凌公司的ARM9作为本系统的核心器件，以统宝公司的3.6寸液晶屏TD036THEA3，进行图像的显示。

对于统宝的TD036THEA3液晶显示屏控制，主要就是对如下输入信号进行控制，表对各个引脚进行说明。

3基于CDMA车载监控系统的实现

在设计阶段性结束时用设计软件包对这些程序进行仿真测试，模拟实际物理环境下的工作情况。而其中对于功能仿真仅对逻辑功能进行测试模拟，以了解其实现的功能是否满足原设计的要求。

3.1位置查询功能

车载位置查询功能的实现涉及到车载监控系统的监控中心、车载终端及通讯网络三个方面，主要包括查询请求的发送、定位、信息返回、信息处理及误差处理。车载台利用无线通信模块对来自于监控中心的指令查询加以接受，并通过芯片上的接口对接收器收到的最晚输出信息加以查询，提取信息后，随之通过CDMA通信模块向监控平台进行定位信息和回应信号的发送。监控中心则利用通讯串口所接受的车辆目标位置信息进行必要的提前处理，对其中的经纬度信息进行提取，以实现车辆实际位置的实时显示。值得注意的是经由互联网和无线信道的传输，信息数据难免出现误差，出现误码，因此，车载监控系统必须在基于地图信息的基础上对这些数据进行处理。

3.2系统其他功能

车载监控系统的实现得益于稳定实时的CDMA无线通信能力，主要包括对车辆信息的管理、车辆信息的查询、车辆轨迹的回访、巡线路线的锁定、最近车辆的位置查询、日常状态的告警及日常行车的报告。这些系统功能的实现是也正是车辆监控系统自身特色所在，在其实际设计应用过程中，有效结合通讯技术和定位数据，从而使得这些功能得以更好的细化和发挥作用。

参考文献：

[1]肖杰，车载监控系统关键技术的研究与实现[J]，信号与信息处理，2008(5)

[2]李小红，基于移动网络技术的车载导航监控系统[J]，微电子学，2007年6期

篇6：车载三维数据获取与处理系统设计与实现

1研究背景

电磁兼容试验在我国兴起于上世纪90年代。针对不用的产品特性, 所用的检测标准不尽相同。考虑到端子骚扰的话, 信息类产品主要源自GB 9254, 音视频类产品和家用电器主要需要符合GB 13837和GB 4343.1的规定, 而工业、科学和医疗设备需要满足的又是GB 4824。这些国家强制标准还映射到了各行各业自己的对应产品标准中, 例如铁道部的TB/T 3034与我们的国标都是源自CISPR 11、CISPR 22等诸多对电磁兼容骚扰测试限值和方法进行了规定的标准。

对于某类型产品而言三个频率段的电磁兼容实验限值一般都包含在同一份国家标准中。虽然三个测试的频率段有所交集, 但是其试验方法、设备和场地却不尽相同。

2研究目的

一般电磁兼容实验室常面对可能包括:家用电器、电动工具、音视频设备、信息技术设备、电信终端和医疗设备。上述设备在进行EMC试验时所用到的主要设备和摆放方式几乎相同、相通, 例如一套由频率范围为150k Hz~30MHz的接收机和人工电源网络组成的测试系统, 便可进行90%以上常见产品的射频传导骚扰限值试验。以某品牌接收机为例, 其可生成的REPORT型式虽然包括txt文档、数字位图和PDF文档, 但是其内容全部不能进行编辑, 不能按需选择生成仅包涵重点信息的报告, 按照频率点提取的扫描峰值总量有6000多行数据, 要进行全部数据的查阅极为不方便。现有设备除了对冗余数据筛选能力不足以外, 对EMI测量数据的计量特性体现也不足, 比如说在最终结果的数值修约和不确定度的评定几乎不涉及。

3研究技术路线和解决方案

根据射频传导骚扰和功率骚扰试验工作需要处理的数据所具备的特殊情况, 设计系统的开发平台、运行环境、系统功能和计量特性, 主要功能除符合我院实际工作需要外, 还需将系统移植到使用同样测试硬件的我省部分企业实验室, 从而保证系统能发挥应有的作用和具备相应的价值。

3.1系统开发平台

联合编程的开发平台其实可选择的并不多, 利用Visual Studio和MATLAB完成联合编程基本原理已被广泛论证且普遍适用。考虑到操作界面的友好性与可扩展性, 选用MATLAB R2009a与Visual Studio 2010 C#语言进行联合编程最为合适。

3.2系统功能及实现方案

3.2.1数据格式批量调整

EMI Receiver可输出的数据格式需要经过调整才可被MATLAB语言编译的函数提取并进行后续处理, 而MATLAB语言获取数据的能力略显不足, 其强大的图像和数据处理功能不言而喻, 但是只有首现借助C#, 编译可调整数据格式的函数才能让MATLAB发挥其优势。

3.2.2数据筛选和计算

通过程序转换后的数据在xls文件中占6024行, 冗余信息量大且查阅困难, 利用MATLAB编写的程序具有直观的操作界面现将全部数据呈现在操作员面前 (见图1) , 它可将波形图、限值和扫描结果直接呈现在操作员面前, 点击程序中“数据处理”按钮后数据自动筛选功能立即开始运行, 在筛选工作开始的同时, 程序会指引操作员将被筛选过的数据存入指定位置, 以便和后期运算衔接。

一般接收机工作原理都是在预扫中获得全部频率点的电压电平峰值, 对其中超越了限值的频率点进行准峰值和平均值扫描, 这样获得的矩阵就包括了频率点、峰值、准峰值和平均值。但是这样的一个矩阵在被导出的时涵盖了敏感点和非敏感点的全部信息, 对于工作来说, 非敏感点数据不作为判定依据, 所以程序能够实现将非敏感度点信息剔除的功能。生成仅含敏感点数据的矩阵后, 对于检定工作来说最重要的就是计算全部敏感频率点在对应限值下的余量, 因为标准的合格判定都是建立在限值余量 (Margin) 之上。

经过筛选和计算的数据被直接呈现在程序界面中 (见图2) , 主要内容包括仅包括敏感频率点的峰值 (Peak) 、准峰值 (QPeak) 、平均值 (Avg) 、准峰值限值 (Limit QP) 、准峰值余量 (Margin QP) 、平均值限值 (Limit Avg) 和平均值限值 (Margin Avg) 。

3.2.3数据判定

通过筛选和计算之后的数据可直接用于检测结果的判定, 敏感点被罗列出来后只需观察其准峰值和平均值余量, 如果Margin QP和Margin Avg两个纵行中出现负数, 那么自然检测结果可记作“不合格”。但是从事计量工作的人都明白, 只有引入系统不确定度后的结果才能作为用于最终判定。

在将系统不确定度植入程序软件之前我们首现需要明确它的来源。以电源端子传导骚扰为例, 它主要是测量待测物对公共电网产生的干扰。测试频率由9k Hz~30MHz, 该试验主要是由测量接收机、人工电源网络、电缆和限幅器组成。影响测量结果的要素包括测量接收机读数、人工电源网络阻抗、电缆校准和限幅器的校准, 测试的重复性等。不确定度按照不同来源 (见表1) 被视作彼此独立、互不相关的不确定度分量, 利用“方合根”得出的值就被视作测试系统的合成不确定度被载入本文所述软件的数据判定模块。

3.2.4报告生成

一份完整的EMC测试报告应该包括:曲线图、敏感读点结果、引用测试标准信息和部分EUT信息。测试报告被提交委托测试者手中后, 对方可以清楚得知EUT测试结果或测试失败的原因。一份测试报告作为检定证书的原始记录时, 篇幅其实不用特别长, 通过一份Report, 检测人员最需要获取的信息是测试数据能否支持合格判定。敏感点被罗列出来以后, 检定员就可以快捷的复现失败部分的试验, 以便验证试验复现性, 同时被记录下的敏感频率点将可以更好的引起研发人员的关注。

4总结与展望

本文论证了利用MATLAB语言编译的数据筛选函数和数据计算函数, 可被利用于EMC端子骚扰、功率骚扰试验数据的处理方面。试验输出的庞大矩阵信息在MATLAB程序中可以被快速处理, 且MATLAB的数学功能无论是在普通计算还是不确定度的评定中都可以被充分运用, 着实可以帮助电磁兼容检定员提高工作效率。本文在讲述技术方案时, 论证了将C#语言作为程序操作界面的编译语言的优势, 在取得这一优势的同时C#与MATLAB的联合编程的可行性也在电磁兼容发射数据处理系统中得到了良好验证。本文论述的程序虽然编译难度不大, 但是本程序是针对电磁兼容试验频率范围广、数据计算量大、不确定度评定复杂和标准变更频率高等特点来量身定制的, 将软件投入单位实际工作后, 充分证明了此软件的功能性和稳定性都满足设计的要求, 可被运用于EMC检测工作。

参考文献

[1]余洪文, 方强, 熊洋洋.电源端子传导骚扰试验测量不确定度的评定[J].日用电器, 2012 (4) :36-38.

[2]李凯, 王劲松.Visual C#与Matlab混合编程原理及其在数据图形化中的应用[J].数字技术与应用, 2014 (9) :55-56.

[3]孙玮.电磁兼容发射测量中的不确定度[J].环境技术, 2013 (5) :36-39.

篇7：车载三维数据获取与处理系统设计与实现

关键词：安全防范；入侵报警；三维仿真；OpenGL；虚拟现实

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 09-0000-02

一、引言

目前，安全防范系统已广泛应用于社会生产、公共安全等领域，对于损失控制和犯罪预防起到了重要的作用，也取得了不少成效。然而，在对安全防范系统的设计、安装及运行等阶段投入了大量财力、物力和人力的同时，我们应该看到其所得的成效并非与这些大量的投入相匹配。很多安全防范系统的设计目的不明确，各个子系统不能达到很好的配合，多数安防设备（如：前端摄像机、入侵探测器等）都未达到最优配置。更多的情况是很多设备的安装位置不正确，甚至存在违规违法的情况。这使得安全防范系统在实际运行中，不能达到应有的防范效果（对违法行为的震慑和遏制），对所防范场景的控制、对重要或可疑事件的监视不理想，所采集的音视频信息不能被法律认可。因而使得大量安全防范系统形同虚设，造成大量资金的浪费。对安全防范系統建立科学的、直观的效能评估体系，建立规范的安全防范系统设计、安装和运行标准，势在必行。

我们以公安部重点实验室为依托，基于已有的研究成果和技术积累，以安全防范系统的设计和评估为突破点，使安全防范的设计与评估更科学、更有效，研究成果可以作为实用工具，为安防工程的设计人员提供设计工具，为方案的评估人员提供客观的评估手段。

二、系统设计与系统功能

篇8：车载三维数据获取与处理系统设计与实现

随着我国航空业的持续快速发展, 对航空的交通管制变的越来越重要, 通过计算机对空中交通进行有效管理是航空公司规范运行、提高飞行安全、节约运营成本的一项重要措施。飞行数据处理系统是空管自动化的核心, 而飞行计划是飞行数据处理的主体, 对飞行计划中航路的解析是整个飞行数据处理系统的基础。

1飞行计划与航路解析

飞行计划是指在一次飞行任务执行前, 对本次飞行进行筹划、预调配, 并通过已有资料计算出符合要求的飞行路线、高度, 预测本次飞行在该种运行条件下的油量情况、飞行时间等飞行计划要素, 以便及时向相关部门协调, 同时也有利于对后续飞行实施管制及引导[1,2]。飞行计划的航路包括从起飞机场起飞离场、进入航路、退出航路、进近及降落到目的机场, 特殊的飞行计划还要有进入空域、退出空域等。飞行数据处理系统对于飞行航路的解析主要涉及读取机场、固定导航点、航路航线等已有数据信息, 将航路描述字符串转化为每一系列具体的扩展航路数据项。

飞行航路解析是根据飞行计划中的航线和空域需求来确定计划中要飞越的固定航路点、区域边界交接点和移交点以及空域的进入退出点, 根据飞行速度、科目要求、飞机性能以及气象数据, 估算到达每一个点的时间和高度, 生成一个连续的四维飞行轨迹。

本系统中航线转换处理的航路信息, 包括报告点、扇区分界点、出入管制区域交接点、起飞和落地航路点 (机场) 等均采用XML格式进行数据的存取和传输, 对XML格式网络数据的传输与收发采用观察者模式和消息机制处理。

2基于XML的数据存储与读取

2.1XML存储数据的优点

XML格式是W3C的一个标准, 它的特点是开放性、自我描述性和分离性。XML提供了一种树形层次结构, 可以很方便的定位某一功能块。使用XML存储数据具有很好的操作性和可读性, 从写的角度看, 几乎所有的应用程序都能处理XML文件, 并且通过DOM提供的方法可以快捷的对XML文件进行操作;从读的角度看, XML文件提供了一种简洁的自解释的标记方法, 几乎不需要说明文档, 就能理解XML格式文件的意义[4]。

XML存储数据可以为用户提供正确的结构化数据视图。另外, XML存储格式具有高度的可扩展, 只要遵循一定的规则, XML的可扩展性几乎是无限的, 而且这种扩展并不以结构混乱或影响基础配置为代价。在航路解析子系统中, 将所需的数据字典文件以XML格式存储可以大大增强可读性和处理的简便性。

2.2 XML数据生成及提取

由于XML格式的文档为一种树形层次结构的特性, XML数据的生成便于用计算机程序实现。XML文档的构成要素是声明、元素、属性、注释和文本, 这几个要素都可以抽象成一个节点。面向对象的解析器的设计就可以将这个节点类作为基类, 在这个节点类的基础上派生出具体的节点类。XML数据的提取可以采取层次遍历树形结构, 将整个文档依次读入内存中, 然后根据各个数据项的标签名提取和识别数据。

当前有两种类型的XML解析器, 一种是基于文档对象模型 (DOM) 的解析器, 另一种处理XML文档的方式是SAX接口[4]。本系统采用基于文档对象模型 (DOM) 的解析器, DOM解析器是在分析文档并在内存里创建对文档内容树状的表达方式, 解析器将输出传递给文档对象模型。这样程序可以从树的顶部开始遍历, 按照从一个树单元到另一个单元的引用, 从而找到需要的信息。使用DOM有几点优越性:

(1) DOM能够保证正确的语法和格式正规性。

(2) DOM能够从语法中提取内容。

(3) DOM能够简化内部文档操作。

(4) DOM能够贴切地反映典型的层次数据库和关系数据库的结构。

使用DOM解析器来提取以XML格式存放的数据文件易于编程实现, 同时也可以进行相反的操作生成数据文档。而XML这种树形层次结构的特性便于阅读和人工修改。本系统中的XML网络数据格式如下:

3网络数据传递

网络通信是航路解析子系统的关键模块, 是系统与外界进行数据交互的通道。本系统的设计采用观察者模式对网络数据进行收发处理, 将接收网络数据模块作为数据模型, 将数据的处理模块作为观察者。由解析网络数据所生成的内部数据则采用消息机制进行模块间的数据交互。

3.1观察者模式

观察者 (Observer) 模式又名发布-订阅 (Publish/Subscribe) 模式, 定义了对象间的一种一对多的依赖关系, 当一个对象的状态发生改变时, 所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新[5]。观察者模式的组成部分:

(1) 抽象目标 (数据) 角色 (Subject) :是被观测者的抽象类 (如图1中的CDataModel) , 目标角色知道它的所有观察者, 一个目标角色可以有多个观察者。

(2) 抽象观察者角色 (Observer) :对目标数据或状态改变进行处理的抽象类 (如图1中的CObserver) , 当目标数据或状态发生改变时通知对象的更新接口。

(3) 具体目标角色 (Concrete Subject) :将有关数据或状态存入各个具体观察者对象。当数据或状态发生改变时, 向它的各个观察者发出通知。

(4) 具体观察者角色 (Concrete Observer) :存储有关数据或状态, 这些数据或状态与目标的状态保持一致。实现Observer的更新接口。在本角色内指向具体目标对象。

通过观察者模式可以使一个数据模型有多个观察者, 当该数据接收的新的数据或数据发生变化时产生内部消息, 同时触发所有的观察者更新, 与其相关的观察者进行处理。

CDataModel和CObserver分别为抽象目标 (数据) 角色和抽象观察者角色。CNetMgr类为一个具体目标角色, 用于处理接收到的网络数据, 将接收到的XML格式数据转为包含内部数据类型消息。CRoutMgr类为一个具体观察者角色, 处理接收到航路数据信息生成的内部消息, 实现对飞行计划的航路数据项进行解析和具体业务处理。

3.2网络数据的消息机制、分发与处理

本系统的消息机制是依附于观察者模式的内部数据的一致性传递方法。到达本系统的数据是以XML格式表示的字符串, 通过对XML字符串的解析生成符合内部数据定义的数据对象。包含网络数据的消息对象具有统一的格式, 同一目标的观察者接收该目标生成的所有消息, 每个更新处理只对自己关心的消息类型进行处理和返回。观察者模式及消息机制在本系统中的运用方式如图1所示。

当数据模型接收到如上2.2节所示的XML式表示的网络目标数据, 首先调用网络数据解析器NetParser解析出该网络数据的类型及数据内容, 然后根据数据类型生成内部数据对象, 最后将该数据对象封装为消息。包含数据类型和内部数据对象的消息由目标角色通过指针分发到各个观察者。其中目标角色中最重要的Change动作是遍历登记为该数据模型的观察者, 分别调用每一个观察者的Update动作。

对于每一个观察者, 只需在自己的Update动作中实现对自己关心的数据类型的处理。如果处理的结果需要向外发布以通知其他模块或者观察者, 可将处理后的数据通过调用解析模块的EnCode接口将数据封装为XML字符串, 然后通过网络收发模块向外发送。

4飞行航路解析的计算和数据组织

4.1相对航路位置点的计算方法

航路位置点的精确计算是对航路处理和飞行一致性监视的关键, 由已知观测点的三维坐标:经度、纬度、海拔高度以及航路位置点与观测点的斜距、方位角、海拔高度三个原始坐标值, 计算航路位置点的经度、纬度、海拔高度, 即航路位置点在统一的地心大地坐标系中的三维位置坐标。首先以正球模型推导计算公式, 然后对正球模型与地球实际几何形状偏差引起的误差, 采用适当选取局部最佳等效地球半径的方法作一定程度的补偿。最佳等效地球半径的计算公式如下:

$R = R \oplus \sqrt{(1 - (2 ε^{2} - ε^{4}) \times \sin (2 φ_{0})) / (1 - ε^{2} \times \sin (2 φ_{0}))} \approx R \oplus . \sqrt{1 - ε^{2} \times \sin (2 φ_{0})}$

式中R⊕=6378.137Km (地球赤道参考半径) , ε=0.081819191 (地球第一偏心率) 。φ0-变换中心点的纬度[6]。

(1) 斜距、方位角到经度、纬度的变换 (rh-β) → (λ-φ) :

cosγ=[ (R+h) 2+ (R+C) 2-rh2]/[2* (R+h) * (R+C) ]

tan (λ-λ0) =sinβ/ (ctgγ*cosφ0-cosβ*sinφ0)

tanφ=ctgβ*sin (λ-λ0) /cosφ0+tanφ0*cos (λ-λ0)

(2) 经度、纬度到斜距、方位角的变换 (λ-φ) → (rh-β) :

cosγ=sinφ*sinφ0+cosφ.cosφ0*cos (λ-λ0)

tanβ=[cosφ.sin (λ-λ0) ]/[sinφ*cosφ0-cosφ*sinφ0*cos (λ-λ0) ]

rh2= (R+h) 2+ (R+C) 2-2* (R+h) * (R+C) *cosγ

式中:rh为航路位置点斜距, β为航路位置点方位角、C为航路位置点高度、h为观测点高度、λ为航路位置点经度、φ为航路位置点纬度、λ0为观测点经度、φ0为观测点纬度、R为最佳等效地球半径。

4.2航路解析数据结构

用UML语言设计的航路解析模块的数据组织结构如图2所示, 为方便内部数据的存储与统一处理, 各个具体航路数据类均由一个航路数据基类CRouteData派生。主要数据类由航路点类CRoutePiont、航线数据类CRouteLine、空域数据类CRouteAirspace;航路的固定点类CRouteFixpoint类和机场类CRouteAirport由航路点类派生。

5软件实现与测试

UML是一种对软件密集型系统的人工制品进行可视化、规格化、构建和文档化的图形语言, 适用于许多层次和开发周期的不同阶段。UML是一种使文字及图片描述系统成为可能的建模语言。[6]采用UML语言设计的框架不仅有利于程序员之间交流和便于理解, 而且采用UML的设计工具Rational Rose还能生成初步的代码框架, 为代码开发实现提供了极好的基础。同时在UML的设计上做改动后只需对改动部分重新生成一次便可。对于后续的代码实现可以采用Qt风格的注释, 并通过Doxgen工具生成技术说明文档。极大的促进了代码的可读性和规范性。

该系统在WindowsXP操作系统平台上开发, 利用标准C++语言实现, 开发初期采用UML视图工具Rational Rose设计并生成代码框架, 代码实现采用Qt风格注释。利用局域网环境, 实现跨平台编译和测试, 可以在Solaris、Linux、Tru64、AIX系统下运行, 以保证系统良好的稳定性和用户广泛适应性。软件开发过程采用CppUnit进行单元测试, 软件集成测试及稳定性采用模拟发报程序进行7×24小时测试。对于测试过程中发现的缺陷进行跟踪, 完善修改后进行回归测试。经过长期的软件测试以及同其他空管软件中航路解析模块相比较, 本系统的通信速度和解析效率均取得良好效果。

6结束语

通过对飞行航路解析子系统的功能分析, 给出了一种飞行航路解析子系统的设计与实现方法。针对飞行航路处理相关的配置文件以及由固定点数据表、固定空域表、标准进离场航线表等航路数据, 采用基XML存储和解析的方法。本系统设计基于观察者模式和消息机制, 将数据模型接收到的网路数据划分不同数据类型, 并进一步分离和生成不同消息, 把网络传输的数据信息保存在包含内部数据对象的消息中。同时定义不同的观察者实现针对具体类型下的操作, 最后给出了该系统中一些关键模块的算法和原则。本文对航路解析的关键技术进行了深入探讨和创新, 对我国实现航空交通管理软件和航空管制系统的的自主化具有一定的现实意义。

参考文献

[1]陈轶, 等.飞行计划管理系统的设计及关键技术[J].空军雷达学院学报, 2004, 18 (3) :18-21

[2]陈强.飞行数据处理技术研究和应用.四川大学硕士学位论文, 2003.

[3]Elliotte Rusty&Harold W.Scott Means著.孔小玲, 商艳莉译.MXL技术手册[M].北京:中国电力出版社, 2001.

[4]Alan Shalloway&Iames R.Trott著, 熊节译.设计模式精解[M].北京:清华大学出版社, 2004.

[5]Paolo Dell’Olmo, Guglielmo Lulli.A new hierarchical architecture for Air Tra?c Manage-ment[J].European Journal of Opera-tional Research, 2003, 144 (1) :179-193

篇9：车载三维数据获取与处理系统设计与实现

[关键词] 数字城市；SkyLine；三维规划；应用示范

1 前言

“数字城市”是通过综合运用3S（地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS）、网络、多媒体及虚拟仿真等技术，对城市的基础设施、功能机制进行自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统。

三维规划辅助决策系统基于全球先进的三维数字地球平台软件skyline开发，旨在满足规划业务的相关需求，基于将地理信息系统、遥感与虚拟现实等技术集成，将实景建筑运用三维倾斜摄影技术，在较少人工干预的情况下建立三维实景模型，并集成地理信息底图数据和规划专题数据构建三维地理信息场景，实现与规划业务相关的GIS功能，从而为城市管理提供三维可视化的决策手段。

2 系统平台的选取

本系统采用SkyLine系列软件作为系统的优秀三维数字地球平台，它拥有国际领先的三维数字化显示技术，可以利用海量的多源多尺度的遥感影像数据、航空影像数据以及其他二三维数据搭建出一个对真实世界进行模拟的三维场景。

具有以下几个特点：

（1）产品覆盖面广，囊括了三维场景制作，嵌入式二次开发、网络发布等整个流程；

（2）支持多源数据接入，其中包括WFS，WMS，GML，KML，Shp，SDE，Oracle，Excel以及3DMX，sketch up等，集成信息方便；

（3）通过流访问方式可集成多尺度的数据量，它制作的三维场景小到城市，大到全球；

（4）三维虚拟漫游运行流畅，用户体验良好；

（5）能够支持B/S架构下建立三维场景，制作網络应用程序；

3 三维场景数据处理与建立

三维场景是整个系统的核心，是所有功能实现的基础，对于整个系统来说有着至关重要的作用，三维场景的质量直接体现在漫游效果中，给使用者一个真实客观的场景重现。

本系统三维场景数据基于航空影像立体相对提取，从倾斜影像中提取建筑物的顶部及侧面纹理的技术流程制作标准模型。即飞机进行航空倾斜影像采集的同时，由GPS同步记录倾斜相机的空间位置，通过对倾斜影像定向进一步确定影像的空间位置及空间姿态，满足倾斜影像贴图要求；倾斜影像定位以机载LiDAR数据制作的DEM、DOM作为倾斜影像定位的辅助数据，采用人工干预的方式得到与模型坐标系相同的空间坐标信息，对重点建筑物、临街建筑物区域在白模的基础上进行模型结构细化、贴图工作。

3.1建模流程

①在数字化测图模块中恢复影像立体，在立体的环境下人工测量建筑物顶部轮廓特征点、线，获得准确的二维数据。

②在立体的环境下生产数据DEM模型，根据立体采集的要求对DEM模型进行人工编辑。

③在软件下以DEM为辅助建筑物高程生成三维模型。

④进行移动、合并、增加、删除特征点等操作，使建筑物轮廓更准确。

⑤人工选择需要进行贴图的模型，软件自动计算、选择相应位置的倾斜影像，并使用列表的形式将影像数据进入甄选状态。通过综合判断影像位置、偏转角度、建筑及植被遮挡，选择最合适影像进行贴图。

图1 三维模型场景效果图

4 系统功能

图2 系统功能

系统功能主要包括基本操作、决策分析、查询定位、编辑设计和系统设置等，如图2所示。

4.1基本功能

基本操作主要包括GIS基本功能、虚拟漫游功能、多视点定位和编辑、空间定位、导航图和动画导航等。