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成果介紹物聯網感知層測試實驗與評估系統是在863主題項目—物聯網安全感知關鍵技術及仿真驗證平臺的資助下完成。仿真平臺為物聯網感知節點部署后的性能提供一個仿真測試和性能評估的環境，其特點是：不需要部署真實的感知節點。通過對物理信道的建模、無線信號特征建模、電源建模和通信環境建模，能夠最大限度模擬真實環境下的感知節點通信過程。仿真的結果是理論值，可以將感知層測試實驗平臺的數據作為系統的初始值，從而提高仿真的精度。其特點和指標：（1）針對實際應用環境配置參與通信的感知節點屬性和參數，即節點建模；（2）建模感知節點的電源模型；（3）根據用戶的需要選擇節點部署的方式，并可以對節點位置、屬性和參數進行手動調整；（4）能夠加載待測的通信協議；（5）能夠根據部署的拓撲圖產生用戶編程模板；（6）理論上，待測節點的數量不設置上限，但隨著節點數量的增加，PC的處理時間將延長；（7）能夠仿真無攻擊或攻擊情況下，網絡的吞吐量、丟包率、延時、數據傳輸的平均路徑長度、平均能耗和網絡的擴展性等性能；（8）該平臺不受具體應用的限制。技術創新點及參數技術原理：針對物聯網感知層設備規模龐大，部署費時費力，以及部署前很難評估系統性能，部署后加載的協議一旦不符合要求，重新加載成本巨大的問題，研發了該平臺。該成果的主要創新性體現在感知設備和環境等物理特征建模、測試內容和方法、仿真過程和結果的可視化顯示等方面，使得開發的系統簡單、易用，測試過程清晰、透明，測試結果可以分類比較。（1）在感知設備和環境等物理特征建模方面 該項目在感知設備部署環境方面，分別對室內環境和室外環境進行建模。針對室外環境，該團隊主要考慮自由空間的情況下，根據設備部署在平坦區域和非平坦區域的不同進行建模；針對室內環境，該團隊主要根據多徑效應、視距是否阻擋以及不同建筑材料（包括：混凝土墻、混領土樓板、天花板管道、金屬樓梯、厚玻璃、木門和隔墻等）對信號衰減的影響進行建模。在電源建模方面，主要是根據不同廠家的5號電池的放電曲線進行建模，由其放電電流、放電電壓和持續時間來確定電源的剩余電量。在芯片建模方面，根據不同的芯片類型，建模發射功率、接收靈敏度、RSSI、發送速率、工作電流和最小工作電壓等主要參數。（2）在感知層的測試內容和方法方面該平臺主要針對感知層需要評價的性能，如：吞吐量、丟包率、延時、平均路徑長度、能耗和連通度等，設計了其測試方法，新增待測性能可以通過組件的方式擴展。為了實現相關性能測試，首先需要選擇設備類型和部署場景，如圖1和圖2所示。然后進行部署，部署完成后，系統會自動產生5類文件，即：.ned文件，定義了感知設備部署后的拓撲結構，如圖3所示；.msg文件，定義了感知設備之間的通信規則，用戶可以根據實際需要進行修改和自定義；.ini文件，設備一旦部署完成后，其id號和位置坐標將記錄在該文件中，設備移動后，該文件對應的坐標值將自動更新；.h和.cc文件，即用戶待測協議的源文件。一旦感知設備部署完成，平臺自動產生這5類文件的初始框架，用戶只需要寫入待測協議的具體代碼，經編譯器編譯后，即可進入測試環節。具體協議的代碼可根據該項目組編寫的編程指南開發，其開發環境與C語言的開發環境類似，方便易用。（3）在仿真過程和結果的可視化顯示方面一旦待測協議編譯完成，平臺即可開始相關的測試，此時，用戶可以根據需要動態選擇不同的參數，進行測試。開始測試時，平臺將同步顯示協議的通信過程，如圖5所示。根據仿真測試結果，不同的協議可以進行性能對比，如圖4所示為不同協議的網絡平均能耗對比。該平臺可以在無攻擊和無安全機制、無攻擊和有安全機制、有攻擊和無安全機制、有攻擊和有安全機制等四種情況下，評估感知層網絡的性能，并將它們的測試結果進行對比分析。國內外同類技術對比：國際上類似的仿真工具有十種左右，如：TOSSIM，OpenNet，NS2和OMNET等，都是針對傳感器網絡開發，不能仿真技術體制不同的感知設備，沒有對設備、網絡和環境等物理特征建模，而且無法接入實體設備，無法進行虛實結合的仿真測試。即使有些工具可以仿真感知層網路，如：TOSSIM，但是只提供TinyOS傳感網絡的仿真環境，無法仿真系統的安全性能，無法動態添加安全策略和安全模型。而NS2、OpenNet和OMNET雖然可以仿真安全協議，但使用復雜，不易掌握，無法進行多安全機制對比，無法接入實體設備。而且，它們仿真的物理層是理想狀態，造成仿真結果與實際存在較大的差異。

1. 痛點問題 場景、目標對象的感知與語義理解在醫療健康、運動培訓等領域具有廣闊的應用前景，其核心是如何在像素級、對象級、場景級多層次、多尺度表示下實現語義、幾何及空間關系的透徹感知。 現有計算機視覺方法或激光雷達等手段無法同時獲取多個維度的高質量場景與目標信息，同時現有的深度估計、語義分割、位姿估計等相關技術，存在識別精度低、提取不到關鍵信息、應用場景單一等問題，無法滿足大尺度場景應用的需求。 2. 解決方案 團隊提出多模態采集、時空復用編碼攝像方法，獲取大景深、高時空分辨、豐富的精確場景視覺信息；提出一種基于物理空間推理和語義關聯建模的動態場景深度估計方法，綜合語義信息、幾何結構信息以及時空間信息進行濾波，實現復雜動態場景的無先驗深度估計，將觀測目標與背景進行區分；提出一套從圖像和視頻中預測目標的位置和姿態的方法，包括迭代匹配的深度網絡、基于物體三維坐標的旋轉/平移解耦、自監督6D模型等，克服了遮擋、光照變化、視覺歧義與數據標注依賴等因素的影響，可以準確估計目標相對相機的 6D 位姿（3D平移量和3D旋轉量）；構建了基于全卷積網絡和興趣區域的多目標實例檢測與分割框架，有效的解決了復雜類別、場景遮擋情況下的多目標實例分割問題，能夠實現同時對場景中多個目標檢測與分析。 合作需求 尋求醫療健康服務、醫療器械等領域有相關技術開發、市場推廣經驗，能推廣本技術落地的高科技企業，可以進行深度合作。

本項目搭建一套基于深度學習技術的列車軌道安全自主感知系統，利用攝像頭，激光雷達毫米波雷達等多傳感器，通過多傳感器融合和物體檢測技術，對軌道安全進行監測感知。通過視覺目標檢測，實現激光雷達點云數據處理和多傳感器數據整合。

機器視覺智能檢測與定位技術用機器視覺取代人類視覺，為傳統裝備增加視覺判斷與智能定位功能，可實現“無人車間”的智能檢測與機械手的準確定位，實現裝備智能化，解放勞動力。 該技術由太原科技大學數字媒體與通信研究所獨立研發、具有獨立知識產權，硬件成本低于國內外同類產品。 該技術從準確性、精度、速度、硬件成本等指標上處于國際先進水平，可實現生產線裝備的實時在線智能檢測與定位，檢測準確度97%以上，精度0.3mm以下，定位精度可達0.01mm以下。 該技術擁有中國發明專利18項，軟件知識產權5項。 2015年以來，先后應用在上海地鐵隧道災害監測、沈陽公路隧道檢測、西安鐵路高鐵橋墩裂縫檢測、愛旭太陽能義烏生產線的硅片崩邊缺角及隱裂檢測、通威太陽能成都、合肥生產線的硅片碎檢及隱裂檢測，河北電力的絕緣子檢測。

項目的來源于國家項目，并已經申請專利。 GPS是全球衛星定位系統的簡稱。本系統采用GPS技術、GIS技術，集通訊、報警、定位、防盜等功能于一體，專門用于各種車輛（移動目標）和固定目標（儲蓄網點等）的定位跟蹤、報警監控。 本系統由監控調度指揮系統、車載設備和室內報警系統三部分組成。監控調度指揮系統由調度、報警、電子地圖及大型數據庫組成，基本設備是計算機系統和通訊電臺以及大屏幕投影儀等，安裝在公安局110報警指揮中心（或保衛部門）。車載設備由GPS衛星接收機、計算機和電臺組成，安裝在車上。室內報警系統由報警探頭和無線發射機或電話報警裝置組成，安裝在金庫、儲蓄所等重要場所。該系統對移動目標的管理功能有： 1、調度：監控調度系統可以和任何一臺車輛單獨通話，也可以和所有車輛同時進行通話；還可以隨時監測每臺車的狀況（無須打擾司機），這樣便于車輛的集群調度。 2、定位跟蹤：將車輛的位置、速度信息顯示在電子地圖上，以便于監控、調度。系統具有測量車輛行駛距離、保存并調閱車輛的歷史行車信息等多種功能。還有車輛越區報警功能，這一點對于銀行系統車輛尤為適用。 3、跟蹤報警：當車輛遇到打劫時，司機只要觸動暗藏開關，即可發出報警信號，報告公安機關進行處理。 系統還可對固定目標（儲蓄網點）實施管理，當儲蓄所、金庫等場合發生被盜、被搶、火災等情況時，現場的無線發射機或電話報警系統立即向監控調度指揮中心發出相應的報警信號。 針對市場需要，已開發了三種GPS車輛跟蹤監控定位報警系統： 1、監控十臺運鈔車, 適用于地市縣級銀行。 2、監控300個用戶(包括50個移動點和250個固定點)。 3、監控2000個用戶(包括500個移動點和1500個固定點)。

本技術從原理上區別于傳統的位移(包括線位移和角位移)測量，它是利用多個小范圍高精度傳感器進行大范圍位移測量，而其大范圍位移測量的精度僅取決于小范圍高精度傳感器的精度，即本技術是將小范圍測量的高精度沿展至整個大范圍位移測量，從而使位移測量系統的相對測量精度得以極大地提高（例如：小范圍r的測量誤差為△r，其相對測量誤差為△r/r，若測量范圍為L，其中L可是r的數倍，數十倍，甚至上千倍， 應用本技術，則大范圍L的測量誤差仍為△r，甚至更小，其相對誤差減小至△r/L）。 與光柵、磁柵、感應同步器等位移測量技術的比較 無論是光柵，磁柵，還是感應同步器位移測量裝置，其測量精度的提高主要取決于它的感測目標（光柵和磁柵的的各個柵線，感應同步器的繞組）的均勻分布位置精度（各個柵線及各繞組在測量范圍全程的間距均布精度）的提高。而在較大的測量范圍內實現感測目標高均布位置精度的難度較大，往往造成成本很高，對環境要求也十分苛刻，甚至無法實現。本技術由于測量原理上的不同，并不要求感測目標的均勻分布，因此，其位移測量精度不受此限制，僅與所用傳感器本身的精度有關。 本技術附有的幾大優點： 低成本高精度、測量范圍大。 用于本技術的傳感器可為現有的線位移或角位移傳感器產品，因此傳感器的選擇范圍非常廣泛，且因傳感技術的成熟而使本技術具有良好的穩定性。 本技術利用傳感器進行位移測量，影響傳感器精度的因素主要有溫度等，但本技術的測量精度只與傳感器在測量時間內受溫度等因素的影響有關，而測量時間一般較短，溫度等因素的影響則可忽略不計，因而就本技術而言，溫度等因素對測量的影響微乎其微。 本技術無零漂問題。因為傳感器所在的任何位置均可作為本技術測量裝置的起始零點，對傳感器而言沒有回零問題，故測量裝置無零漂問題 。 本技術無任何理論上的誤差，因而其測量精度可隨傳感器精度地提高而不斷 地提高。 本技術可進行靜態或動態測量；接觸或非接觸測量；等分及連續測量。

本系統采用先進的無線射頻及自組網技術，用于解決煤礦井下安全生產、信息溝通等問題，是一套專門針對礦井工作的智能定位與無線通訊系統。整套系統包括地面管理中心、分布式通信接入點、手持移動語音通信終端和便攜式智能定位終端。/line分布式通信節點：負責通訊中轉，為語音終端和定位終端提供高性能通訊鏈路，保證地面調度管理中心對人員即時調度和查詢。/line地面管理中心：含考勤、定位、語音等管理功能，可以實時顯示人員及設備的位置，提供高精度定位及歷史軌跡回放；呼叫相關人員；對語音接入、傳輸進行管理。/line手持移動語音通信終端：內嵌自主研發的自組網協議，實現了語音數據的采集、壓縮、無線收發、解壓以及播放等功能，還提供充電指示、電量指示、信號強度檢測、通話指示等。/line便攜式定位終端：支持點對多點的無線通信，同時提供實時定位數據搜集、人員檢測信息上傳、來自地面服務器的被叫指示、對地面服務器的主叫呼救和在線更新升級等功能。

一、項目簡介 由于眾多工業企業存在工作環境噪音大、粉塵多、勞動強度大等問題，均不同程度面臨著招工難的問題，生產規模很難擴大。同時，由于長時間重復機械工作，容易出現漏檢和誤檢，整體工作效率不高。對于已上線成套設備的企業，其集成度仍較低，自動化程度及性能都亟待提高，很難滿足市場的迫切需求。因此，機器換人可有效解決上述問題，而機器視覺是模擬人工操作的關鍵，綜合利用視覺檢測、模式識別、優化調度和綜合信息管理等技術和方法提高生產自動化水平極為重要。 二、前期研究基礎 項目組已與惠州高視科技有限公司簽署合作協議“機器視覺定位平臺開發與技術服務，2018.3-2019.3，50萬元”，并聯合廈門大學自動化系與高視科技有限公司建立“視覺定位聯合實驗室”，與廈門市自動化學會簽署合作協議，聯合建立“人工智能-機器視覺聯合實驗室”。研究了視覺對位平臺如何實現兩個目標物之間的精確對準。視覺系統需要對兩個目標物分別進行拍攝，選擇Mark點或者目標物的邊或角的特征信息。利用視覺對位技術，實現兩個目標物物理坐標之間的在X、Y軸和角度坐標的偏差，通過驅動相關運動平臺，引導平臺運動到貼合位置，實現視覺引導精確對位。 三、應用技術成果 開發了鞋模噴膠系統，采用傳送帶傳送鞋模，利用工業相機采集圖像，經圖像處理算法檢測鞋模邊緣，再將處理過的邊緣坐標數據傳送給控制器，控制器控制噴膠器對鞋模進行噴膠。 開發了自動貼蓋機系統，基于傳送帶傳送產品，利用工業相機采集傳送帶上的產品圖像，再通過圖像處理算法定位到模板圖像在采集圖像中的準確位置，從而通過坐標轉換將圖像中的坐標轉換到世界坐標，然后將數據通過串口通信傳送給控制系統，控制系統會控制機械手在定位到的位置坐標貼上產品標簽或者封蓋。 四、合作企業 惠州高視科技有限公司是一家專業從事機器視覺應用領域設備、計算機圖像處理系統解決方案研發的高科技現代化企業。公司的機器視覺產品廣泛應用于液晶、電子、新能源、金屬加工等行業公司秉承以人為本、合作共贏的管理理念，以技術開發為中心，以客戶需求為導向，致力于成為在機器視覺檢測、測量、圖像識別領域杰出的系統解決方案及設備供應商。擁有11項軟件著作權和5項實用新型專利。

此產品包含了超高頻射頻處理和天線設計、納秒級的嵌入式時序處理、基于神經網絡的位置解算、大范圍大容量的調度管理等多項軟硬件技術，經過2年多的研發和改進，實現了實時精度10厘米、刷新率超過100Hz的成熟產品，除了精度高之外，司方無線精確定位系統還具有續航時間長、單元范圍大等特點，支持多區域大范圍部署、使用方便