国创申请书.doc

国家级大学生创新创业训练计划创新训练项目申请书项目名称：基于无线传输的远程侦察探测器项目负责人： 指导老师： 所在院系：电子工程学院信息对抗技术专业研究起止时间：2013年5月10至 2014年5月10日 西安电子科技大学教务处二一三年三月制 填表说明一、填写申请书前，请先查阅教务处网站关于国家级大学生创新创业训练项目管理办法及申请通知。二、申请书的各项内容，要实事求是，表达要明确、严谨。第一次出现的缩写词，需注出全称。三、项目申请书要按顺序逐项填写，空缺项要填“无”。要求一律用A4纸双面打印，于左侧装订成册。可网上下载、自行复印或加页，但格式、内容、大小均须与原件一致。电子版填表字体用小四号宋体，单倍行距，申请书一式五份交到各学院办公室。四、项目申请书中栏目“一至九”由学生填写，栏目“十至十二”由教师填写，栏目“十三、十四”由项目负责人所在学院填写。项目名称 基于无线传输的远程侦察探测器项目来源导师课题 自主选题 竞赛项目 其它来源 申请经费 10000元项目完成时间 2014年5月申请人(团队)姓名学号性别身份证号码专业班级手机E-mail1、 项目组成员情况介绍（包括自身具备的知识条件，有何特长、兴趣，参加哪些科技事件创新活动等） ，电子工程学院11级大二信息对抗技术专业学生，基础课程已经学完，自学数电模电，稍有了解。课外自学了51单片机，MSP430单片机，对AVR单片机也稍有了解，会使用proteus进行电路仿真，正在学习汇编语言与PCB制图。擅长独立思考，逻辑思维能力强，喜欢自己琢磨，制作一些硬件的东西。自己动手设计制作过 智能交通灯系统，温控电风扇和智能寻迹测速小车。 ，电子工程学院11级大二信息对抗技术专业学生，懂得信号处理，课外自学JAVA,安卓编程，对网络攻防稍有涉猎。正在参加全国大学生信息安全竞赛，擅长独立思考，对新事物上手较快。 ,通信工程学院信息工程专业学生，有较强的自学能力，课外自学51单片机，制作由液晶显示屏显示的电子钟，星火杯制作线控多方向旋转小车。二、项目研究背景（可以是已有的基础，与本项目有关的研究积累和已取得的成绩，已具备的条件，尚缺少的条件及方法等） 本项目涉及到可遥控智能两轮自平衡小车，彩色摄像头，视频资料和控制信号无线传输，基于Android系统的智能操控终端。关于智能小车和彩色摄像头的使用，本项目组的两名成员对其硬件编程比较熟练，都制作和使用过，拥有比较成熟的经验；在无线传输模块儿方面，进行过PC机与发射器之间的信息传输；关于基于Android系统的智能操控终端，本项目组的另一名成员对软件编程比较熟悉，更是自学了java和Android编程，经验丰富。由于本项目组成员均是在校本科生，知识面有限，所以有时候看待问题不够深刻，在有些方面不免有些欠缺，希望能找到一位指导老师，指导我们完成这些工作。三、国内外的研究现状及研究意义现代军队的战争和非战争行动，对信息化的要求越来越高，信息化程度已经成为衡量一支军队乃至一个国家信息技术发展水平的一项重要指标。21世纪，是信息的世纪，中国军队的建设转型已经从提升机械化向全面提升信息化和机械化的水平的方向发展。信息化建设作为军队建设的重要组成部分，在新世纪的军事变革中占有举足轻重的地位。现在，据我了解，国外已经有很多军队批量装备这种体积小，重量轻，携带方便，使用简单的无线传输设备，此仪器以可远程遥控的两轮智能自平衡小车为载体（采用这种小车具有耗电量低，可持续使用时间长，越野性能好，运动快捷，灵敏，方便控制，不易被敌方捕获等优点），携带高清晰摄像头，将拍摄到的情景实时传输到终端，终端以使用非常广泛的Android系统智能手机为载体，这样可以大大降低生产的成本，只需在普通Android系统智能手机上加装无线收发器和我们编写的软件即可，容易推广批量装备。这样，操作人员只需要在很远的地方释放这种小车，通过智能终端的遥控将其隐蔽的送到犯罪分子或者敌方所隐藏的建筑物中，抵近敌方拍摄，将所得影像实时传送，这样操作方就可以了解到建筑物内部结构，布局及敌方人员的分布情况，这样我方人员就可以“知己知彼”，方便制定行动计划，对敌人实施有效的打击或控制。我们项目组所做的这种侦查探测设备，可以用在军事行动，反恐作战等军事和非军事行动中，可以促进行动的有效性和突然性，减少我方人员的伤亡和损失。4、 项目研究的目标及主要内容目标：本项目的主要目标是为实现远程操控设备进行深入敌方的侦查探测，操作人员可以通过智能手机终端实时观测到敌方人员所处的环境和建筑结构等，进而操作移动摄像头前进，向左，向右等运动，进一步了解建筑物内部情况，方便我方武装人员展开行动。由于了解了敌方所隐藏的建筑物的内部结构情况，这样就能减少我方人员在行动中的人员伤亡，提高行动效率。主要内容：首先，在摄像头的载体方面，我们使用了一个两轮的能自动维持平衡的智能小车。两个轮子是为了减少轮子的数量，使小车前进，转弯的时候比较灵活，启动速度较快，行动迅速，一方面节省在侦查敌人时异常宝贵的时间，另一方面不容易被敌方捕获或者摧毁。小车的布局方面兼顾了稳定性，机动性和可控性，采用两轮并行布置，差分驱动，通过良好的机械设计使它的中心置于两轮之上，从而保证它的稳定性。这个小车最大的优点是不存在翻车不能行走的问题，机会在任何时候都能行走，我们用一个可轻轻触地的像尾巴一样的东西保证摄像头的方向。另外，由于在我们的项目中，处理器需要处理很多的信息，需要控制小车的转向，速度和摄像头的方向，负责控制向智能终端发送和接收信息，而且由于在实际使用中，一场战斗可能要几个小时才能结束，基于实际需要，我们的设备必需要省电，这就要求我们所选用的处理器功耗要低。综上，我们选用了处理速度快，功耗较低的MSP430单片机，虽然51单片机操作起来比较简单，价格便宜，但其功耗较大，不易用在这种要求工作时间长的设备上，所以综合各个方面，选用MSP430单片机。为了增加后方操作人员的视野，摄像头应该能够灵活的转动方向，为此我们使用了舵进电机来控制摄像头的方向，使其能够精确的转向各个方向。在小车上，我们还加装了一个带有天线的无线电发射接收模块，这些模块儿我们可以通过自己设计分立元件来实现，不过现在各大公司都生产出了单片集成电路可完成发射，调制，接收及解调（例如美国Micrel公司的MICRF002），这些集成元件工作电压较低，发射电流较小，功耗低，性能稳定，使用简单。如果电路合理的话，其有效距离可以达到150200米，可实现远程的操作，比较适合用在我们这个对使用时间和稳定性要求比较高的设备中。在收发模块儿中我们使用射频收发芯片nRF2401。nRF2401芯片工作于2.4GHz ISM频段，芯片内置频率合成器，功率放大器，晶体振荡器和调制器等模块儿，其输出功率和通信频道可通过程序进行配置。此芯片功耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功耗工作模式，节能设计更加方便，也十分符合我们项目中所要求的功耗低，工作时间长的要求。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。nRF2401内置地址解码器，先入先出堆栈区，解调处理器，时钟处理器，GFSK滤波器，低噪声放大器，频率合成器，功率放大器等功能模块儿，需要比较少的外围元件，使用起来非常方便。另外，在智能手机上，我们需要安装同样的无线收发模块儿，将收到的数据通过接口传输到智能手机上，对信息进行处理，然后用我们编写的安卓软件播放视频,并用重力感应器来感应手机的状态以此来控制小车的前进和转弯，用软件里的按键控制摄像头的状态，以使后方操作人员操作方便，其视野更加开阔。在手机里上，我们想安装一个信号发射装置，并在手机上创造一个新的类代表此装置，并且通过引用类来控制此装置发射的信号，从而控制摄像头的转动及小车的移动。当然，由于噪音影响，我们必须对接收到的信号进行一定的处理，信号处理在Matlab上很好进行，所以我们设想能否将Matlab里面需要用到的库一步步转化成JAVA，并且用于安卓手机上。在Android端主程序设计方面，主程序要完成的功能主要是检测无线收发端是否正常工作，是否与单片机建立连接，以及通过按键及重力感应对小车方向的控制。按键由前进、后退、左转、右转、停止等模块组成（检测按键是否被按下）。我们利用手机的重力感应系统，用Java开发一个Android重力感应遥控程序，操作者只需要改变手机的位置，程序就能把手机的空间状态转换成指令，发送给智能小车机器人，从而实现对其进行遥控。以屏幕的左下方为原点,分别检测X轴、Y轴和Z轴加速度值,控制小车的移动方向。另外依靠手机的加速度传感器来实现：1.SensorMannager传感器管理对象：手机中的所有传感器都须要通过SensorMannager来访问，调用getSystemService(SENSOR_SERVICE)方法就可以拿到当前手机的传感器管理对象。2.实现SensorEventListener接口：要实现SensorEventListener这个接口 onSensorChanged(SensorEvent event)方法来捕获手机传感器的状态，得到手机 X轴Y轴Z轴三个方向的重力分量来确定小车的位置。基于以上思路和方案来完成安卓软件的编写。5、 项目创新特色概述 我们组的这个项目创新性在于，将摄像头安装在智能可操控的小车上，实时传回前方的画面，使操作者清楚的了解到敌方所处的环境和建筑物的结构，极大的方便了我方人员对隐藏敌人进行突击性的行动，以减少我方的伤亡和损失。此时的摄像头就相当于后方人员的耳目，帮助我方人员侦察敌情，这个设备的出现解决了武装人员在搜索隐藏的敌人，反恐作战和解救被困人员时，因危险而无法探知内部情况进而无法有效采取行动的问题。6、 项目实施方案及实施计划方案：我们以一辆两轮差分驱动的可远程遥控的智能小车为载体，加装一个可旋转方向的彩色摄像头，并用无线收发器将采集到的信息发送到安卓智能手机上，智能手机上安装一款自己编写的安卓软件，播放传输的视频信息，并通过重力感应器对小车的速度，行驶方向和摄像头的转向进行调节，以获得更加丰富的视频信息。计划：首先，制作以MSP430为核心处理器的智能小车，通过并行两轮的差分驱动控制小车的行驶。另外，使用舵机作为单片机的输出设备，来控制摄像头的朝向，当需要改变其方向时，只需要向单片机发送命令即可，单片机处理之后控制舵机的转动角度。通过单片机控制无线收发器，发送数据，接收命令。然后，在安卓智能手机上加装无线收发器，通过硬件接口将接受到的数据传输到手机上，供其处理，发射器将命令发送给单片机。在手机上，安装用Java编写的安卓软件，用来调用数据播放视频，并通过操作软件控制发射器向单片机发送命令，以控制小车的行驶和摄像头的朝向。7、 成员分工情况由于自学的东西和主要熟悉的方面不同，我们项目组的成员分工如下：同学（）主要负责项目中硬件的设计和编程工作，主要包括：智能小车，彩色摄像头，无线收发模块儿等的设计，制作和硬件编程。同学（）和同学（）主要负责项目中的安卓软件的编程工作，主要包括：通过软件播放传回的视频，对小车和摄像头状态进行调整等。八、预期成果及成果形式 通过我们一年的设计，编程与制作，我们能够做出搭载摄像头的智能小车，实时传回所采集到的视频，并通过安卓智能手机在一定的距离内接收到视频播放出来，而且可以通过手机上自带的重力感应器和安卓软件控制小车和摄像头的状态，这些将以实物操作的方式呈现出来；另外，我们会对所得到的设备工作情况的数据进行分析，处理，提出更好的解决方案，改进设备，并写一篇研究报告，总结我们在做这个项目过程中的所得所悟，学到的东西，这些将以论文的方式呈现。九、资助经费使用计划（支出项目、计算根据及理由） 1.智能小车制作： 两个橡胶轮 152元（此项目中要求小车行动迅速，快捷，转弯性能要好，静音性好，所以对轮子的要求比较高，此处使用外带橡胶圈的尼龙轮）， 两个精密微型减速电机 252元（此项目中要求小车载体体积小，重量轻，方便携带，控制精度比较高，所以选用这种精密的微型电机）， 一块MSP430单片机 201元（此项目中对处理器的处理速度和功耗的要求比较高，所以要选用这些特性比较突出的MSP430单片机）， 驱动电机芯片L298N 151元 （此芯片驱动功率大，相比分立驱动电路，性能稳定，操作方便，满足项目需求）， 一块微型可充电锂电池 1501元（此项目中要求电源输出功率大，容量大，体积小，重量轻，可持续供电时间长，并要能够反复使用以减少成本，普通电池无法满足这些性能要求，所以选用这种微型可充电锂电池）， 其他外围的芯片，电阻，电容，必要的导线等若干 301元2.探测设备和无线收发模块儿： 高清微型摄像头1501元（此项目中要求摄像头体积小，重量轻，清晰度高，所以选用这种高清微型摄像头）， 舵进电机一块 751元（在此项目中，为了开阔后方操作人员的视野，对敌方所处环境更加了解，需要改变摄像头的朝向，使其能够转向，所以需用一块儿舵机调节摄像头的方向）， 无线收发模块中的芯