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基于多传感器融合的智能棋盘的研究与开发

作　者: 王佰财
导　师: 赵姝颖
学　校: 东北大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 多传感器融合嵌入式Linux ARM处理器博弈算法 Qt编程
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

中国象棋历史悠久、博大精深,是我国传统艺术瑰宝和文化国粹,深受国人喜爱。近年来随着我国科技实力的上升、国际地位的提高,在亚洲乃至全球也逐渐兴起了一股中国象棋运动的狂潮。在高科技的引领下,许多相关科技人员在计算机象棋博弈、下棋机器人等领域的研究成果显著,智能机器人与象棋大师的对抗,更是吸引了人们的目光。随着计算机象棋博弈技术的不断进步,智能棋盘也正向着科技化、智能化的方向发展。本文阐述了一种基于多传感器融合的智能棋盘的研究,该系统是一种基于混合编码的智能中国象棋系统,由图磁混合编码的棋子、图像和磁感应阵列的棋盘、具有综合控制功能的嵌入式系统组成。下位机通过多种传感器信息融合来识别棋子有无和具体位置等信息,利用ARM处理器进行数据的采集和处理,通过串口和上位机按照指定的通信协议进行数据通信。当前智能棋盘的上位机大多数依靠计算机作为一个核心控制系统,但是计算机体积相对较大,不利于智能棋盘的携带和移动,而嵌入式系统体积小、功能性强、集合度高,并且软硬件可适当裁剪,该智能棋盘将嵌入式系统应用于其中,可使得系统趋于小型化,大大提高了智能棋盘的可移动性,同时在上位机利用Qt图形界面来实时显示棋子的分布情况,并且调用中国象棋智能体,可以在棋盘界面上给出当前棋局的分析。通过不断的实验和改进,该系统最终能提供中国象棋对弈过程中的自动识别、记录、回放功能,可与下棋过程同步,实时准确识别出棋盘上各个棋子的分布情况,并能及时发现错误摆棋和走棋情况,具有自动计时和语音求助功能,可以借助投影仪等进行比赛的直播。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-12
第1章绪论  12-18
  1.1 引言  12
  1.2 智能棋盘的发展状况  12-14
    1.2.1 智能棋盘的国内发展  12-14
    1.2.2 智能棋盘的国外发展  14
  1.3 课题研究目的及意义  14-15
  1.4 本论文的主要工作  15-18
第2章多传感器融合识别系统的设计  18-40
  2.1 引言  18
  2.2 光电传感器  18-21
    2.2.1 光电传感器工作原理  19-20
    2.2.2 光电传感器的类型  20-21
  2.3 霍尔传感器  21-23
    2.3.1 霍尔传感器的工作原理  21-22
    2.3.2 霍尔传感器的特性分析  22-23
    2.3.3 霍尔传感器选型  23
  2.4 棋子识别方式的概述  23-24
  2.5 象棋棋子识别方式的论证  24-28
    2.5.1 接触式  24-25
    2.5.2 光电式  25-26
    2.5.3 电磁式  26
    2.5.4 多传感器融合的识别方式设计  26-28
  2.6 基于改进的多传感器融合棋盘设计  28-38
    2.6.1 霍尔传感器及光电传感器识别距离测试  28-30
    2.6.2 透红外滤光片的选取  30
    2.6.3 棋子结构设计  30-31
    2.6.4 传感器和棋盘线的排布设计  31-37
    2.6.5 稳定性分析  37-38
  2.7 棋子识别方案的实验结果对比及分析  38-39
  2.8 本章小结  39-40
第3章嵌入式Linux系统的开发与实现  40-52
  3.1 嵌入式系统  40-42
    3.1.1 嵌入式系统的定义及特点  40-41
    3.1.2 嵌入式Linux  41
    3.1.3 嵌入式系统开发与调试  41-42
  3.2 建立交叉编译环境  42-45
  3.3 Bootloader的研究与移植  45-46
    3.3.1 Bootloader的工作原理  45-46
    3.3.2 U-Boot移植  46
  3.4 Linux内核源代码  46-48
  3.5 根文件系统的创建  48-50
    3.5.1 根文件系统的基本结构  48-49
    3.5.2 建立根文件系统  49-50
  3.6 制作目标板文件系统映像  50
  3.7 本章小结  50-52
第4章智能棋盘系统硬件电路设计  52-66
  4.1 智能棋盘系统概述  52-53
  4.2 上位机硬件电路设计  53-60
    4.2.1 ARM控制模块  53-56
    4.2.2 USB通讯模块  56
    4.2.3 语音模块  56-57
    4.2.4 SD卡模块  57-59
    4.2.5 液晶显示模块  59
    4.2.6 电源单元模块  59-60
  4.3 下位机的硬件电路设计  60-65
    4.3.1 下位机硬件系统概述  60
    4.3.2 下位机控制单元  60-61
    4.3.3 信号采集单元设计  61-65
    4.3.4 串行通信硬件电路设计  65
  4.4 本章小结  65-66
第5章智能棋盘系统软件设计  66-82
  5.1 引言  66
  5.2 下位机软件设计  66-68
    5.2.1 Fen格式  66-67
    5.2.2 读取棋子信息程序设计  67-68
  5.3 象棋搜索智能体  68-74
    5.3.1 棋盘坐标编码  68
    5.3.2 棋子种类编码  68-69
    5.3.3 局面评估  69
    5.3.4 搜索算法  69-74
    5.3.5 搜索引擎的调用h  74
  5.4 嵌入式Linux串口应用开发  74-77
    5.4.1 串口概述  74
    5.4.2 串口设置方法  74-75
    5.4.3 串口通信  75-77
  5.5 嵌入式图形界面应用程序设计  77-81
    5.5.1 Qt/Embedded介绍  77-78
    5.5.2 建立Qt/Embedded开发环境  78-80
    5.5.3 象棋图形用户界面应用程序开发  80-81
  5.6 本章小结  81-82
第6章智能棋盘系统总体结构设计  82-86
  6.1 棋盘面设计  82-83
  6.2 棋盘的散热设计  83-84
  6.3 棋盘的安全性设计  84
  6.4 棋盘的按键设计  84-85
  6.5 棋盘外设端口的设计  85-86
第7章总结与展望  86-88
  7.1 总结  86
  7.2 展望  86-88
参考文献  88-92
致谢  92-94
作者在攻读硕士学位期间取得成果  94

基于多传感器融合的智能棋盘的研究与开发

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