基于OTG协议的气体数据采集与识别算法的研究

发布时间：2017-09-07 11:50

  本文关键词：基于OTG协议的气体数据采集与识别算法的研究

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【摘要】：OTG技术是一种新兴的技术,它可以在脱离PC机的情况下,实现各种不同设备或便携式移动设备间的连接和数据通信功能,在便携式移动设备领域得到了很好的应用。本文将此技术与数据采集技术相结合,设计了一种能够进行气体快速数据采集与检测识别的系统方案,该方案通过安卓智能平台实现对系统各模块的控制。在确保相对稳定和可靠的前提下,分别从系统的硬件、软件两个部分进行设计。硬件部分主要是从OTG接口模块的和FPGA模块的设计方面进行,而软件部分主要是从OTG的驱动、移动设备之间的通信进行。在气体识别部分,本文主要是采用了主成分分析法(PCA)和前馈神经网络算法对采集到的气体进行识别与分析,首先运用主成分分析法对采集到的高维数据集进行降维,获得一组特征数据集；然后再使用MATLAB分别对标准BP算法和改进后的BP算法进行模拟仿真。通过对识别结果进行分析发现,改进的BP算法可以减少网络在学习过程中的震荡趋势,使网络快速滑过极小值区域进而改善收敛性,使识别精度得到有效提高。
【关键词】：OTG技术 FPGA技术 数据采集系统 人工神经网络
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274.2;TP183
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-9
• 第1章 引言9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究意义与目的10-11
• 1.2.1 研究意义10-11
• 1.2.2 研究目的11
• 1.3 理论意义及实际应用价值11-12
• 1.4 国内外研究现状12-13
• 1.5 论文的结构13-15
• 第2章 OTG协议的简介15-25
• 2.1 USB OTG技术背景15-16
• 2.2 USB OTG的通信协议16-20
• 2.2.1 双重角色设备(DRD)16-17
• 2.2.2 对话请求协议(SRP)17-18
• 2.2.3 主从交换协议(HNP)18-19
• 2.2.4 USB OTG系统结构19-20
• 2.3 USB OTG通信过程20-23
• 2.3.1 上电侦听20
• 2.3.2 设备枚举20-23
• 2.4 FPGA技术23-24
• 2.4.1 FPGA工作原理23-24
• 2.4.2 FPGA设计流程24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 数据采集系统整体设计25-33
• 3.1 数据采集系统的简介25
• 3.2 数据采集系统整体设计25-31
• 3.2.1 传感器模块26
• 3.2.2 A/D转换模块26-27
• 3.2.3 FPGA模块27-29
• 3.2.4 USB OTG接口模块29-30
• 3.2.5 Android智能设备30-31
• 3.3 数据采集系统流程31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 气体识别算法的研究33-45
• 4.1 主成分分析法(PCA)33-35
• 4.1.1 主成分分析法的基本原理33
• 4.1.2 主成分分析法的计算步骤33-35
• 4.1.3 主成分分析法的优缺点35
• 4.2 人工神经网络35-39
• 4.2.1 概述35-36
• 4.2.2 基本原理36-37
• 4.2.3 网络结构37-38
• 4.2.4 人工神经网络的特点及其应用领域38-39
• 4.3 BP神经网络39-44
• 4.3.1 BP神经网络的简介39-40
• 4.3.2 BP神经网络算法的优化40
• 4.3.3 BP神经网络算法的推算过程40-42
• 4.3.4 BP神经网络算法的流程42-43
• 4.3.5 BP神经网络设计的基本原则43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第5章 实验及其结果分析45-54
• 5.1 数据预处理与特征提取45-47
• 5.1.1 传感器阵列的气体响应45-46
• 5.1.2 基于PCA的特征提取46-47
• 5.2 基于BP算法的数据处理47-53
• 5.2.1 BP神经网络模型的建立47-48
• 5.2.2 响应函数的选取48-49
• 5.2.3 BP神经网络的训练与实现49-53
• 5.3 本章小结53-54
• 第6章 总结与展望54-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-59
• 攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文59-60
• 附录1 (枚举过程)60-62
• 附录2 (IN和OUT中断请求)62-63

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本文编号：809391