基于ARM和FPGA的智能监控系统设计与实现

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随着电子技术的不断发展,监控系统已经得到普遍的应用。而传统的监控系统存在监控死角、易被破坏、清晰度低、实时性差等诸多问题。为了克服这些缺点,监控系统开始朝着智能化的方向发展,该系统结合传统影像传输存储技术与数字信号处理技术,实现了一种可以全天候自动检测视频情况的高清晰度智能监控系统,当目标区域出现异常时可以自动做出一些警告动作,提醒人们及时查看和处理,避免事态的恶化,达到主动监控的目的。本文研究了一种基于FPGA和ARM的高清晰度智能监控系统,利用智能Android系统的强大扩展性,对目标区域进行主动式探测。当目标区域出现移动物体时,同步进行检测并保存图像。利用数字千兆网络,将监控信号进行传输,实现远程查看监控目标的功能。此外,系统还带有UWB高精度定位功能,该功能可以指定待寻找目标的位置,并且可以指导人们快速的找到所需要的目标,该功能可以广泛应用于图书馆书籍查找、超市物品查找等情景中。本文设计的基于FPGA和ARM的智能监控系统,分为视频采集端和监控主机端两大部分。首先视频通过采集端采集,通过千兆网卡发送到主机系统,主机由FPGA和ARM两大部分组成,其中FPGA主要负责图像处理,ARM处理器主要负责Android操作系统以及监控上位机软件的运行。本文着重介绍了系统关键技术方法的实现原理,较为详细的讨论了本系统的设计流程。接着讨论了系统硬件的设计,主要分为系统原理图设计和系统PCB信号完整性/电源完整性设计。然后对系统关键功能的软件设计进行了叙述,详细分析了系统主要功能的实现原理和软件流程图,并且分析了部分功能的源代码。接下来对整个系统的测试和运行状况进行了分析。最后讨论了该系统存在的一些问题,并提出了一些改进建议,对后续研究工作进行了展望。本文的研究工作和主要贡献集中在以下方面:全面设计了基于FPGA和ARM的智能监控系统硬件平台,对系统板卡信号完整性、电源完整性进行了详细设计和优化,保证了系统硬件稳定性;对Android系统进行了移植,编写了基于Android系统的上位机软件,并集成了地图控件;实现了基于FPGA的众多功能组件,包括DVI高清接口、SATA控制器、千兆网卡、视频拼接等;测试了系统运行状况,验证了设计的运行效果和系统的稳定性。
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