便携式电子白板关键技术研究与实现

论文摘要

本论文分析了电子白板常用的定位方法,研究了超声定位(测距)原理以及脉冲超声波测距原理、误差分析,完成了便携式电子白板关键技术的研究与实现,全文内容概括如下。阐述了电子白板的现状,电子白板的应用;并具体阐述了本文研究对象——便携式电子白板的优势、组成和性能指标;同时指出了本文研究的重点工作和整体思路。阐述了超声定位电子白板常用的定位方法和超声波定位原理,并在此基础上阐述了本文研究的便携式电子白板的定位原理。分析并解决了超声定位在便携式电子白板中实现的两个问题:一个是超声计时起点的选择和实现;另一个是系统定位操作对象——超声信号的接收和采集。并完成了系统中书写信号笔颜色信息的识别以及省电模式等的设计与实现。针对不同情况下接收到的超声波形特征采用了不同的超声时延提取算法,并在本系统中实现。具体包括分析了超声信号的波形特征,提出了动态双阈值算法,实现了起始点动态双阈值时延提取算法;通过对连续点接收到的超声波形分析,采用了相关函数算法,实现了连续点两步相关时延提取算法;通过对波动点接收到的超声波形分析,采用了过零检测算法,实现了波动点包络微分、过零检测时延提取算法。系统性能测试。包括定位范围、实时性、慢速书写效果以及系统设定模式的测定。白板系统测试结果表明,该系统具有较好的定位效果,稳定性、可靠性也较好。本文的工作总结以及系统有待解决的问题。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 电子白板的现状
• 1.1.1 基于压控的无线定位电子白板
• 1.1.2 基于电磁感应的无线定位电子白板
• 1.1.3 基于红外的无线定位电子白板
• 1.1.4 基于 CCD 光扫描的无线定位电子白板
• 1.1.5 基于超声波的无线定位电子白板
• 1.2 电子白板的应用
• 1.2.1 电子白板在课堂教学中的应用
• 1.2.2 电子白板在其他方面的应用
• 1.3 便携式电子白板系统组成
• 1.3.1 便携式电子白板的优势
• 1.3.2 便携式电子白板的组成
• 1.3.3 便携式电子白板的性能指标
• 1.4 本文的主要研究内容
• 1.4.1 定位原理的选取
• 1.4.2 系统设计总体思想
• 1.4.3 全文结构安排
• 1.5 本章小结
• 第二章 便携式电子白板定位原理
• 2.1 超声定位电子白板定位方法
• 2.1.1 AOA 定位方法
• 2.1.2 TOA 定位方法
• 2.1.3 AOA、TDOA 联合定位方法
• 2.2 超声波定位方法
• 2.2.1 超声波基础知识
• 2.2.2 超声波定位（测距）方法
• 2.2.3 脉冲超声波定位（测距）误差分析
• 2.3 便携式电子白板的定位原理
• 2.4 本章小结
• 第三章 便携式电子白板关键硬件设计与实现
• 3.1 便携式电子白板红外接收模块设计与实现
• 3.1.1 红外信号在本系统中的作用
• 3.1.2 红外信号的接收
• 3.1.3 红外信号的处理
• 3.2 超声信号接收采集电路设计与实现
• 3.2.1 超声信号在本系统中的作用
• 3.2.2 超声信号接收电路设计
• 3.2.3 超声信号采集系统的设计与实现
• 3.3 信号笔颜色识别与系统省电模式的设计与实现
• 3.3.1 DSP 片内外设 Timer 简介
• 3.3.2 信号笔颜色识别的实现
• 3.3.3 休眠状态的实现
• 3.4 本章小结
• 第四章 超声时延提取算法及其实现
• 4.1 超声时延提取算法
• 4.1.1 超声时延提取理论分析
• 4.1.2 超声波软件预处理
• 4.1.3 超声时延提取算法
• 4.2 动态双阈值时延提取法
• 4.2.1 双阈值时延提取法
• 4.2.2 动态双阈值时延提取法
• 4.3 相关函数时延提取法
• 4.3.1 相关函数时延提取法
• 4.3.2 两步相关时延提取法
• 4.4 过零检测时延提取法
• 4.4.1 超声波斜入射现象
• 4.4.2 过零检测时延提取法
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统性能测试
• 5.1 系统定位范围测试
• 5.2 系统实时性测试
• 5.3 系统慢速书写效果测试
• 5.4 系统近距离书写效果测试
• 5.5 不同板材书写效果测试
• 5.6 系统间断书写效果测试
• 5.7 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 导师及作者简介