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无线天气预报警报器的研制

作　者: 杭丽娜
导　师: 唐慧强
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: ARM11 C4.5算法天气预报天气警报
分类号: P45
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 23次
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内容摘要

气象对农业、林业、工业、交通、军事等有较大的影响,人们通过手机短信、电视、网络等媒介获知天气信息。为满足天气信息的及时性和有效性需求,本文设计了一种无线天气预报警报器,为公共场所及时提供气象预报及警报专用信息。无线天气预报警报器主要由S3C6410主控制板、3G模块和软件系统组成,完成对温度、湿度、风向风力等气象数据的无线接收和处理。本文主要介绍了S3C6410控制板的硬件电路、系统软件设计,以及C4.5决策树算法在天气警报分类评估中的应用。为了优化系统,主控制板选用三星S3C6410微处理器进行硬件定制,由AC97音频、LCD液晶触摸屏和USB接口等外围设备组成,用于无线接收Web服务的天气数据,并将天气数据显示在LCD液晶触摸屏上。在完成S3C6410主控制板硬件定制的基础上,对U-boot, Android系统进行移植。通过对项目进行需求分析,完成对软件系统的构建。软件设计主要包括Android用户界面、数据处理和数据通信三个模块,采用Java编程语言,根据SOAP协议解析接收到的天气数据,运用C4.5决策树算法解决警报分类的问题,实现了无线天气预报警报器的实时天气数据接收,未来三天的天气预报和异常天气警报的功能。根据历史天气数据,利用K-折交叉验证方法对警报分类决策树模型进行评估验证,其正确率达92.5926%。本文对无线天气预报警报器进行软硬件测试,结果表明达到了系统设计的目的,天气警报分类算法也具有良好的可行性。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
第一章绪论  8-12
  1.1 研究目的和意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-10
  1.3 Android平台发展现状  10-11
  1.4 本文研究内容  11-12
第二章系统总体设计方案  12-15
  2.1 系统概述  12
  2.2 系统需求分析  12-13
  2.3 总体设计  13-14
    2.3.1 系统的硬件组成  13-14
    2.3.2 S3C6410控制板的功能设计  14
  2.4 本章小结  14-15
第三章系统硬件设计  15-26
  3.1 S3C6410核心板硬件电路设计  15-20
    3.1.1 S3C6410微处理器概述  15-16
    3.1.2 时钟与复位电路  16-17
    3.1.3 电源电路  17-18
    3.1.4 SDRAM电路设计  18-19
    3.1.5 NAND Flash电路设计  19-20
    3.1.6 JTAG接口电路  20
  3.2 系统主要外设接口电路  20-25
    3.2.1 有线网络接口电路设计  20-21
    3.2.2 USB和串行通信电路  21-23
    3.2.3 AC97音频原理图设计  23-24
    3.2.4 液晶显示触摸屏电路设计  24-25
  3.3 3G通信模块  25
  3.4 本章小结  25-26
第四章天气警报分类算法研究及实现  26-37
  4.1 决策树算法  26-27
    4.1.1 决策树分类算法简介  26
    4.1.2 决策树算法的生成  26-27
    4.1.3 剪枝概述  27
  4.2 典型决策树算法  27-29
    4.2.1 ID3算法  27-28
    4.2.2 C4.5算法  28-29
    4.2.3 CRAT算法  29
    4.2.4 决策树典型算法分析  29
  4.3 天气警报决策树分类模型的建立  29-32
    4.3.1 C4.5算法在天气警报中的实现方法  29-30
    4.3.2 C4.5算法在警报分类中的应用  30-32
  4.4 天气警报决策树的剪枝  32-36
    4.4.1 常用剪枝方法介绍  32-35
    4.4.2 天气警报决策树的规则后剪枝  35-36
  4.5 本章小结  36-37
第五章系统软件设计  37-53
  5.1 系统软件平台搭建  37-45
    5.1.1 Android操作系统  37-39
    5.1.2 Android应用开发环境及开发工具  39-40
    5.1.3 Android编译环境  40-41
    5.1.4 Android系统移植  41-45
      5.1.4.1 U-boot引导程序移植  41-42
      5.1.4.2 配置内核  42-43
      5.1.4.3 基本驱动移植  43-44
      5.1.4.4 从源码创建Android  44
      5.1.4.5 移植yaffs2文件系统  44-45
  5.2 软件设计方案  45-46
  5.3 用户界面(UI)的设计  46-47
  5.4 数据处理模块的实现  47-51
    5.4.1 Web数据解析  49-50
    5.4.2 警报分类模块  50-51
  5.5 数据通信模块  51-52
  5.6 本章总结  52-53
第六章数据分析验证与系统测试  53-60
  6.1 数据分析验证  53-57
    6.1.1 数据准备  53-54
    6.1.2 数据处理  54-56
    6.1.3 对警报分类决策树评估验证  56-57
  6.2 城市选择用户界面  57
  6.3 天气预报用户界面  57-58
  6.4 天气警报测试  58-59
  6.5 本章小结  59-60
第七章总结与展望  60-62
  7.1 本文总结  60
  7.2 研究展望  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
发表论文清单  66

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