[套装书]移动传感器与情境感知计算+传感器系统：基础及应用（2册）

作者
[美]玛尼什·J. 贾加（Manish J. Gajjar）[加]克拉伦斯·W. 德席尔瓦（Clarence W. de Silva）
丛书名
智能科学与技术丛书
出版社
机械工业出版社
ISBN
9781909061143
简要
简介
内容简介书籍计算机书籍 ---------------------------移动传感器与情境感知计算--------------------------- 移动传感器和情境感知计算解释了硬件、软件、传感器和操作系统如何融合以创建新一代情境感知移动应用程序。本书结合移动计算领域的知识，展示了创新的移动和传感器解决方案，为各类平台提供了增强型个性化的用户体验，其中包括快速增长的移动健康领域和虚拟现实领域。通过阅读本书，你将了解移动和传感器融合如何促进信息物理系统和物联网的发展，以及与物理世界直接交互的应用，书中全面涵盖了平台组件和安全、隐私、电源管理以及与更广泛的生态系统的交互等关键问题。 ---------------------------传感器系统：基础及应用--------------------------- 本书涵盖了传感器和多个传感器系统，包括传感器网络和多传感器数据融合。讨论了传感器的选择，评级和性能规格，必要的硬件和软件集成到一个工程系统和信号处理和数据分析。此外，还讨论了参数估计，决策和实际应用。
目录



---------------------------移动传感器与情境感知计算---------------------------


译者序
前言
致谢
第1章　绪论 1
1.1　移动计算的定义 1
1.2　移动计算系统面临的约束与挑战 2
1.2.1　资源不足 2
1.2.2　低安全性和低可靠性 2
1.2.3　间断性连接 3
1.2.4　能耗限制 3
1.3　历史视角与市场影响 3
1.3.1　增强用户体验 4
1.3.2　改进相关技术 4
1.3.3　新的影响因素 4
1.3.4　新增的连接项/计算项 4
1.4　市场趋势与发展领域 4
1.4.1　新传感器技术和产品 4
1.4.2　传感器融合 6
1.4.3　新应用领域 9
1.5　参考文献 10
第2章　情境感知计算 11
2.1　情境感知计算简介 11
2.1.1　情境感知基础设施的交互级别 12
2.1.2　普适计算 13
2.1.3　普适计算面临的挑战 14
2.2　情境 15
2.2.1　计算情境 16
2.2.2　被动与主动情境 16
2.2.3　情境感知应用程序 17
2.3　位置感知 17
2.4　定位算法 18
2.4.1　到达角 18
2.4.2　到达时间 19
2.4.3　到达时间差 20
2.4.4　接收信号强度 21
2.5　参考文献 22
第3章　传感器和执行器 24
3.1　术语概述 24
3.2　传感器生态系统概述 25
3.2.1　位置传感器 25
3.2.2　接近传感器 39
3.2.3　压力传感器 45
3.2.4　触摸传感器 48
3.2.5　生物传感器 55
3.3　参考文献 56
第4章　传感集线器 58
4.1　传感集线器简介 58
4.1.1　专用微控制器 59
4.1.2　基于应用处理器的传感集线器 59
4.1.3　带微控制器的传感集线器 59
4.1.4　基于FPGA的传感集线器 59
4.2　具有微控制器的Atmel SAM D20传感集线器 59
4.2.1　Cortex-M0 +处理器及其外围设备 60
4.2.2　设备服务单元 62
4.2.3　电源管理单元 62
4.2.4　系统控制器 64
4.2.5　看门狗定时器 64
4.2.6　实时计数器 65
4.2.7　外部中断控制器 66
4.2.8　串行通信接口 66
4.3　Intel Moorefield平台（基于应用处理器的传感集线器） 67
4.4　带微控制器的基于STMicro--electronics传感器的集线器（LIS331EB） 72
4.5　参考文献 80
第5章　电源管理 81
5.1　电源管理简介 81
5.2　ACPI电源状态 82
5.2.1　ACPI全局电源状态 82
5.2.2　ACPI睡眠状态 83
5.2.3　ACPI设备电源状态 83
5.3　传感器、智能手机和平板电脑中的电源管理 85
5.3.1　Android Wakelock架构 85
5.3.2　Windows连接待机 86
5.3.3　硬件自主电源门控 88
5.4　传感器中的电源管理架构示例 89
5.4.1　传感器中的自主电源管理架构 89
5.4.2　基于应用的电源管理架构 89
5.4.3　电源管理方案 94
5.5　典型传感集线器中的电源管理 100
5.5.1　Atmel SAM G55G/SAM G55中的电源管理实例 102
5.5.2　Xtrinsic FXLC95000CL 104
5.6　参考文献 106
第6章　软件、固件与驱动程序 107
6.1　软件组件简介 107
6.2　Windows传感器软件堆栈 107
6.2.1　传感器驱动程序配置 108
6.2.2　传感器类扩展实现 109
6.2.3　传感器状态 111
6.2.4　传感器融合 112
6.3　Android传感器软件堆栈 112
6.3.1　Android传感器框架 113
6.3.2　硬件应用层 114
6.3.3　Android传感器类型和模式 115
6.3.4　Android传感器融合/虚拟传感器 117
6.4　传感集线器软件和固件架构 118
6.4.1　Viper内核 118
6.4.2　传感器驱动程序 118
6.4.3　传感器HAL 119
6.4.4　传感器核心 119
6.4.5　传感器客户端 122
6.4.6　协议接口 122
6.4.7　固件和应用程序加载过程 123
6.4.8　情境感知框架 127
6.4.9　节能型固件架构 128
6.5　参考文献 129
第7章　传感器验证和软硬件协同设计 131
7.1　验证策略和挑战 131
7.2　通用验证阶段 131
7.2.1　质量和技术准备设计 131
7.2.2　硅前仿真 132
7.2.3　原型 132
7.2.4　系统验证 133
7.2.5　模拟验证 133
7.2.6　兼容性验证 133
7.2.7　软件/固件验证 133
7.2.8　生产资质 133
7.2.9　硅调试 134
7.2.10　传感集线器硅前验证 134
7.2.11　监视器 135
7.2.12　检查器 135
7.2.13　记分板 135
7.2.14　定序器 135
7.2.15　驱动程序 135
7.2.16　传感集线器原型 135
7.2.17　QEMU 136
7.2.18　FPGA平台 136
7.3　传感器测试卡解决方案 139
7.3.1　带物理传感器的测试板 139
7.3.2　软件传感模拟器 140
7.4　验证策略和概念 142
7.4.1　软硬件协同设计 142
7.4.2　矩阵验证和基于特征的验证 143
7.5　参考文献 144
第8章　传感器校准和制造 145
8.1　校准传感器的动机 145
8.2　供应链利益相关方 145
8.2.1　传感器供应商 145
8.2.2　系统设计人员 146
8.2.3　系统制造商 146
8.3　校准过程 147
8.3.1　创建系统模型 147
8.3.2　分析误差来源 147
8.3.3　设计校准过程 147
8.3.4　动态校准 148
8.3.5　管理校准过程和设备 148
8.4　单轴和多轴线性校准 148
8.4.1　传感器限制和非线性 149
8.4.2　校准具有多个正交输入的传感器 149
8.4.3　校准颜色传感器 150
8.5　参考文献 151
第9章　传感器安全和位置隐私 152
9.1　移动计算安全和隐私简介 152
9.2　传感器安全 153
9.2.1　传感器攻击类型 153
9.2.2　传感器数据安全 154
9.3　位置隐私 160
9.3.1　攻击威胁类型 160
9.3.2　保护位置隐私 165
9.3.3　位置隐私保护方法 167
9.4　参考文献 181
第10章　可用性 182
10.1　移动计算的传感器需求 182
10.1.1　操作系统标志要求和传感器支持 183
10.1.2　基于情境和位置的服务 186
10.1.3　基于传感器的电源管理 187
10.1.4　基于传感器的用户交互 191
10.2　人机交互：手势识别 194
10.3　传感器使用 199
10.4　传感器实例 201
10.5　参考文献 205
第11章　传感器应用领域 206
11.1　传感器应用简介 206
11.2　增强现实 206
11.2.1　增强现实的硬件组件 207
11.2.2　增强现实的架构 207
11.2.3　增强现实的应用 208
11.2.4　增强现实中的传感器融合 209
11.2.5　增强现实中的深度传感器 211
11.3　传感器在汽车行业中的应用 211
11.3.1　转向扭矩传感器 212
11.3.2　转向角传感器 214
11.3.3　助力转向电机位置传感器 215
11.4　传感器在能量收集中的应用 216
11.4.1　能量收集系统的组成 216
11.4.2　Net-Zero能源系统 217
11.4.3　能量收集的医学应用 220
11.5　传感器在健康产业中的应用 220
11.5.1　心率监测 220
11.5.2　健康检测 221
11.5.3　光纤健康传感器 222
11.6　参考文献 223



---------------------------传感器系统：基础及应用---------------------------


出版者的话
译者序
前言
作者简介
第1章　工程中的传感器系统1
1.1　传感器和传感器系统的作用1
1.1.1　传感过程中估计的重要性2
1.1.2　创新的传感器技术3
1.2　应用场景3
1.3　人体感官系统5
1.4　机电一体化工程5
1.4.1　机电一体化的方法6
1.4.2　机电一体化仪器的瓶颈6
1.5　控制系统的架构7
1.5.1　反馈和前馈控制8
1.5.2　数字控制10
1.5.3　可编程逻辑控制器11
1.5.4　分布式控制12
1.6　仪表化过程14
1.6.1　仪表化步骤15
1.6.2　应用实例15
1.7　本书的组织结构21
关键术语22
思考题24
第2章　组件互连27
2.1　引言27
2.1.1　组件互连概述27
2.1.2　本章内容28
2.2　阻抗28
2.2.1　阻抗的定义28
2.2.2　在组件互连中阻抗匹配的重要性28
2.3　阻抗匹配的方法29
2.3.1　最大功率传输29
2.3.2　效率最高的功率传输31
2.3.3　信号传输中的反射预防31
2.3.4　负载效应的降低32
2.3.5　机械系统中的阻抗匹配34
关键术语42
思考题42
第3章　放大器和滤波器45
3.1　信号修整与调理45
3.1.1　信号调理45
3.1.2　本章内容45
3.2　放大器46
3.2.1　运算放大器46
3.2.2　放大器的性能等级48
3.2.3　电压、电流和功率放大器51
3.2.4　仪表放大器53
3.2.5　噪声和接地回路55
3.3　模拟滤波器57
3.3.1　无源滤波器和有源滤波器58
3.3.2　低通滤波器59
3.3.3　高通滤波器64
3.3.4　带通滤波器65
3.3.5　带阻滤波器68
3.3.6　数字滤波器69
关键术语70
思考题71
第4章　信号转换方法74
4.1　信号修整与转换74
4.1.1　信号转换74
4.1.2　本章内容75
4.2　调制器和解调器75
4.2.1　幅度调制76
4.2.2　幅度调制的应用78
4.2.3　解调80
4.3　数据采集硬件82
4.3.1　数模转换器85
4.3.2　模数转换器89
4.3.3　采样保持硬件93
4.3.4　多路复用器94
4.4　电桥96
4.4.1　惠斯登电桥96
4.4.2　恒流电桥98
4.4.3　电桥输出的硬件线性化99
4.4.4　半桥电路100
4.4.5　阻抗电桥101
4.5　装置的线性化102
4.5.1　非线性的性质102
4.5.2　模拟线性化硬件104
4.6　其他信号转换硬件107
4.6.1　移相器108
4.6.2　电压频率转换器109
4.6.3　频率电压转换器111
4.6.4　电压电流转换器111
4.6.5　峰值保持电路112
关键术语113
思考题114
第5章　性能指标和参数120
5.1　性能指标120
5.1.1　性能指标的参数120
5.1.2　动态参考模型122
5.2　时域指标124
5.3　频域指标127
5.3.1　增益裕度和相位裕度128
5.3.2　频域内简单的振荡器模型129
5.4　线性度129
5.5　仪表额定值133
5.5.1　额定参数133
5.5.2　灵敏度134
关键术语141
思考题143
第6章　带宽、采样和误差传递146
6.1　引言146
6.2　带宽分析146
6.2.1　带宽147
6.2.2　静态增益150
6.3　由信号采样而产生的混叠失真151
6.3.1　采样定理151
6.3.2　混叠的简要说明152
6.3.3　抗混叠滤波器152
6.3.4　控制系统的带宽设计155
6.4　仪器误差的注意事项157
6.5　误差传递与合成159
6.5.1　灵敏度在误差合成中的应用159
6.5.2　绝对误差160
6.5.3　方和根误差160
6.5.4　来自单项误差的同等贡献160
关键术语164
思考题166
第7章　测量结果的估计171
7.1　传感与估计171
7.2　最小二乘估计172
7.2.1　最小二乘点估计172
7.2.2　数据和估计的随机性173
7.2.3　最小二乘线估计176
7.2.4　估计的质量177
7.3　MLE179
7.3.1　MLE的分析依据179
7.3.2　通过贝叶斯定理证明MLE180
7.3.3　MLE与正态分布181
7.3.4　递归最大似然估计182
7.3.5　离散MLE的示例183
7.4　标量静态卡尔曼滤波器184
7.4.1　标量静态卡尔曼滤波器的概念184
7.4.2　贝叶斯公式的使用185
7.4.3　标量静态卡尔曼滤波器算法186
7.5　线性多变量动态卡尔曼滤波器190
7.5.1　状态空间模型191
7.5.2　系统响应192
7.5.3　可控性与可观测性192
7.5.4　离散时间状态空间模型193
7.5.5　线性卡尔曼滤波器算法194
7.6　扩展卡尔曼滤波器196
7.7　无迹卡尔曼滤波器199
7.7.1　无迹变换200
7.7.2　无迹卡尔曼滤波器算法202
关键术语206
思考题209
第8章　模拟运动传感器215
8.1　传感器和换能器215
8.1.1　相关术语216
8.1.2　传感器的类型与选型217
8.2　传感器的机电应用219
8.3　电位计220
8.3.1　旋转电位计221
8.3.2　性能方面的考量223
8.3.3　光学电位计225
8.4　可变电感传感器227
8.4.1　电感、电抗和磁阻228
8.4.2　线性可变差动变压器式传感器229
8.4.3　互感接近传感器235
8.4.4　旋转变压器236
8.5　永磁和涡流传感器238
8.5.1　直流转速计238
8.5.2　交流转速计243
8.5.3　涡流传感器244
8.6　可变电容传感器245
8.6.1　电容传感器的测量电路246
8.6.2　电容位移传感器248
8.6.3　测量旋转和角速度的电容传感器248
8.6.4　电容液位传感器248
8.6.5　电容传感器的应用249
8.7　压电传感器250
8.7.1　电荷灵敏度和电压灵敏度251
8.7.2　电荷放大器252
8.7.3　压电加速度计254
8.8　陀螺仪传感器256
8.8.1　速率陀螺仪256
8.8.2　科里奥利力设备257
关键术语257
思考题260
第9章　力传感器268
9.1　传感器268
9.1.1　力传感器268
9.1.2　用于运动测量的力传感器269
9.1.3　力传感器的位置269
9.2　应变片270
9.2.1　应变片测量的公式270
9.2.2　半导体应变片276
9.2.3　温度自动补偿（半导体应变片）279
9.3　转矩传感器281
9.3.1　应变片转矩传感器281
9.3.2　设计方面的注意事项282
9.3.3　挠度转矩传感器290
9.3.4　反作用转矩传感器292
9.3.5　电动机电流转矩传感器292
9.3.6　力传感器294
9.4　触觉传感295
9.4.1　触觉传感器的要求296
9.4.2　触觉传感器的结构和操作297
9.4.3　光学触觉传感器298
9.4.4　应变片触觉传感器299
9.4.5　其他种类的触觉传感器300
9.5　阻抗传感和控制301
关键术语303
思考题304
第10章　多种传感器309
10.1　引言309
10.2　光学传感器和激光器309
10.2.1　激光器309
10.2.2　光纤传感器311
10.2.3　光学传感器例子312
10.2.4　光传感器315
10.2.5　光学耦合器的应用317
10.3　几种传感器技术318
10.3.1　超声波传感器318
10.3.2　磁致伸缩位移传感器319
10.3.3　声发射传感器319
10.4　热流体传感器320
10.4.1　压力传感器320
10.4.2　流量传感器321
10.4.3　温度传感器323
10.5　监测水质的传感器325
10.5.1　pH值传感器326
10.5.2　溶解氧传感器326
10.5.3　氧化还原电位传感器326
关键术语327
思考题329
第11章　数字传感器331
11.1　创新的传感器技术331
11.1.1　模拟与数字传感331
11.1.2　数字传感器的优点333
11.2　轴编码器333
11.3　增量式光电编码器336
11.3.1　旋转方向337
11.3.2　编码器的硬件特性338
11.3.3　线性编码器339
11.4　编码器的运动感测340
11.4.1　位移测量340
11.4.2　速度测量343
11.5　编码器数据的采集和处理346
11.5.1　利用微控制器进行数据采集346
11.5.2　利用台式机进行数据采集347
11.6　绝对式光电编码器348
11.6.1　格雷码349
11.6.2　分辨率350
11.6.3　速度测量350
11.6.4　优点和缺点350
11.7　编码器误差351
11.8　各种数字传感器354
11.8.1　二进制传感器354
11.8.2　数字旋转变压器355
11.8.3　数字转速计356
11.8.4　莫尔条纹位移传感器357
11.9　霍尔效应传感器359
11.9.1　霍尔效应运动传感器359
11.9.2　特性360
11.10　图像传感器360
11.10.1　图像处理和计算机视觉360
11.10.2　基于图像的感觉系统360
11.10.3　相机360
11.10.4　图像帧的采集361
11.10.5　彩色图像361
11.10.6　图像处理362
11.10.7　有关应用362
关键术语362
思考题364
第12章　微机电系统与多传感器系统369
12.1　先进的多传感器技术369
12.2　微机电系统传感器369
12.2.1　微机电系统的优点369
12.2.2　MEMS传感器建模370
12.2.3　MEMS的应用371
12.2.4　MEMS的材料与制造372
12.2.5　MEMS传感器例子373
12.3　无线传感器网络374
12.3.1　无线传感器网络体系结构374
12.3.2　无线传感器网络的优点和问题377
12.3.3　通信问题379
12.3.4　定位381
12.3.5　无线传感器网络的应用384
12.3.6　无线传感器网络的实现案例385
12.4　传感器融合387
12.4.1　融合的性质和类型387
12.4.2　传感器融合的应用388
12.4.3　传感器融合的方法390
关键术语404
思考题410
扩展阅读415
计算题答案416
单位和转换418
公制前缀419
在线资源　可在华章网站www.hzbook.com上获取附录。
附录A　实验练习
附录B　工程和案例研究
附录C　概率和统计
附录D　多组件设备的可靠性分析




有问题微信扫码联系

推荐

Understand China
桂ICP备20004708号-4