外设共享机制与传感器融合架构综述

### 外设共享机制与传感器融合架构综述 #### 外设共享机制：USB跨平台扩展 在异构环境中，通过TCP/IP网络实现外设共享是一个重要的需求。USB跨平台扩展（USB Cross - platform Extension）为此提供了一种解决方案，它能让用户像使用本地设备一样访问远程USB设备。 为了设计和实现这一方案，采用了UCE（USB Cross - platform Extension）应用于Windows系统，并以Linux作为目标异构环境。UCE总线是基于Windows的虚拟外设总线，它为本地机器提供虚拟连接和透明性，使用户无需考虑设备的位置和操作系统就能访问远程设备。 ##### 评估环境 为了评估该方法的性能，使用了如下环境： | 设备类型 | CPU | 内存 | 操作系统 | | --- | --- | --- | --- | | 客户端 | Intel Pentium 4 3.20GHz（双核） | 1024MB | Microsoft Windows XP Professional | | 服务器 | Mobile Intel Celeron 2.0GHz | 510MB | Linux 2.6.13 | ##### 评估过程与结果 USB有四种传输特性：同步、中断、批量和控制。这里针对鼠标或键盘等人类接口设备评估了中断传输模式，目标设备是三星USB SEM - DT35键盘。测量了处理排队URB（USB请求块）的响应时间。 - **本地设备评估**：当URB生成后，由USB总线驱动程序、USB主机控制器驱动程序和USB设备进行处理，然后按相反方向完成处理。测量得到平均响应时间为116ms。 - **远程设备评估**：设备连接到运行Linux的远程机器，生成的URB由UCE总线、TCP/IP网络、Linux中的存根驱动程序和远程USB设备处理，平均响应时间为186ms。远程设备的响应时间是本地设备的1.6倍。 虽然UCE的性能低于Windows USB系统，但对于实际应用来说已经足够。 #### 传感器融合架构 传感器融合是将多个传感器的数据或从传感器数据派生的数据进行组合，以获得比单独使用这些数据源更好的信息。由于传感器融合模型高度依赖于应用，因此存在许多不同的架构和模型。 ##### 常见传感器融合架构分类 传感器融合架构可分为抽象模型、通用架构和刚性架构： - **抽象模型**：不指导设计者进行具体实现。 - **通用架构**：提供通用设计，但在操作系统、硬件、通信系统或数据库系统等方面留下了一些设计决策。 - **刚性架构**：至少指定了其中一些方面，提供现有的硬件设计、工具和源代码，但灵活性较差。 ##### 常见传感器融合架构介绍 1. **JDL融合架构** - **架构组成**：由美国联合实验室主任（JDL）于1985年提出，包含五个数据处理级别和一个数据库，通过总线相互连接。五个级别分别为： - **源预处理（Level 0）**：通过预筛选和分配数据到适当的进程来减少融合过程的处理负载。 - **对象细化（Level 1）**：进行数据对齐、关联、跟踪对象位置和识别。 - **态势细化（Level 2）**：寻找对象和观察事件之间关系的上下文描述。 - **威胁细化（Level 3）**：根据先验知识和对未来态势的预测，推断操作的脆弱性和机会。 - **过程细化（Level 4）**：监控系统性能并重新分配传感器和源以实现特定任务目标。 - **优缺点**：该模型在融合系统中很受欢迎，可应用于军事和商业领域，对融合系统的过程进行了分类。但它是以数据或信息为中心的模型，难以扩展或重用应用程序；非常抽象，难以解释和