导论信息工程课件.ppt

1、2022-8-12导论信息工程导论导论-信息工程信息工程导论信息工程信息工程专业简介信息工程专业简介研究的对象研究的对象:信息的获取、传递、处理、存储以及利用信息的获取、传递、处理、存储以及利用 涉及的主要学科涉及的主要学科:电子科学与技术、信息与通信工程、计算机科学与技术。电子科学与技术、信息与通信工程、计算机科学与技术。相关学科相关学科:通信工程、电气工程、控制科学与工程等。通信工程、电气工程、控制科学与工程等。信息工程专业是一个电子和信息工程方面的宽口径信息工程专业是一个电子和信息工程方面的宽口径专业专业 导论信息工程信息科学技术中的几个信息科学技术中的几个 基本概念基本概念沟通信息，交

2、换情报的社会需求，是人类通信沟通信息，交换情报的社会需求，是人类通信技术进步的源动力！技术进步的源动力！古古代代峰峰火火边边防防海海军军旗旗语语信信鸽鸽传传书书导论信息工程信息工程的主要领域信息工程的主要领域计算机硬件计算机硬件曙光超级曙光超级计算机计算机笔记本电脑笔记本电脑微电子产业微电子产业半导体材料半导体材料集成电路集成电路集成电路集成电路生产装备生产装备固定通信固定通信 移动通信移动通信软件产业软件产业通用软件通用软件专业软件专业软件互联网产品互联网产品数字家电产业数字家电产业光电子产业光电子产业电视机电视机摄相机摄相机DVD播放机播放机光网络光网络光纤光纤光缆光缆光设备光设备光存储介

3、质光存储介质激光照明激光照明路由器路由器交换机交换机网卡网卡调制解调器调制解调器集线器集线器信息服务业信息服务业通信产业通信产业卫星卫星通信通信微波通信微波通信互联网信息检索、互联网信息检索、web开发等开发等v产业分类产业分类导论信息工程 电子信息产业的主要领域及与学电子信息产业的主要领域及与学科之间的关系科之间的关系v产业与学科的对应关系产业与学科的对应关系微电子产业微电子产业通信产业通信产业（含专业软件）（含专业软件）计算机硬件产业计算机硬件产业软件产业软件产业数字家电产业数字家电产业互联网产品互联网产品光电子产业光电子产业信息服务业信息服务业电子科学与技术电子科学与技术信息与通信工程信

4、息与通信工程计算机科学与技术计算机科学与技术光学工程光学工程数字媒体技术数字媒体技术（新专业（新专业）控制科学与工程控制科学与工程学科学科产业产业对应对应导论信息工程0807 电子信息类080701 电子信息工程电子信息工程080702 电子科学与技术电子科学与技术080703 通信工程通信工程所属专业分类所属专业分类080704 微电子科学与工程微电子科学与工程080705 光电信息科学与工程光电信息科学与工程080706 信息工程信息工程080707M 广播电视工程广播电视工程080708M 水声工程水声工程0808 自动化类0809 计算机类20112011年教育部年教育部普通高等学校本

5、科专业目录（修订一稿）普通高等学校本科专业目录（修订一稿）（摘录）（摘录）所属专业分类所属专业分类导论信息工程第一学期第一学期.第四学期第五学期第六学期信号与系统信号与系统A电磁场与电磁波电磁场与电磁波通信原理通信原理C计算机通信网计算机通信网信息论与编码信息论与编码数字信号处理数字信号处理单片机原理与接单片机原理与接口技术口技术自动控制原理与自动控制原理与技术技术模拟电子技术模拟电子技术B数字电子技术数字电子技术B专业必修模块专业必修模块C语言程序设计语言程序设计数学、数学、物理、物理、电路基电路基础类课础类课程程C+程序设计程序设计导论信息工程第一学期第四学期第五学期第六学期第七学期专业选

6、修模块专业选修模块 数据结构数据结构网络数据库及网络数据库及应用应用JAVA网络开发网络开发技术技术WEB应用开发应用开发技术技术传感器与检测传感器与检测技术技术模式识别模式识别嵌入式系统嵌入式系统原理原理数字图像处理数字图像处理电子电路电子电路EDADSP技术技术网络安全技术网络安全技术射频识别技术射频识别技术B现代无线与移现代无线与移动通信动通信云计算云计算信息处理信息处理与检测与检测软硬件开发软硬件开发信息新技术信息新技术专业限选课专业限选课专业限选课专业限选课 信息工程导论信息工程导论导论信息工程关于信息技术关于信息技术信息获取信息获取信息传输信息传输信息处理信息处理信息存储信息存储信

7、息利用信息利用语音获取语音获取图像获取图像获取物理参数物理参数获取获取遥感技术遥感技术雷达雷达GPS定位定位等等编码、调编码、调制、检测制、检测固定通信固定通信移动通信移动通信光纤传输光纤传输电波天线电波天线微波中继微波中继等等语音处理语音处理图像处理图像处理文字处理文字处理信号处理信号处理信息处理信息处理神经网络神经网络模式识别模式识别等等磁存储磁存储光存储光存储半导体存半导体存储储网络存储网络存储纳米存储纳米存储等等控制控制显示显示信息服务信息服务网络信息网络信息检索检索等等内容内容v什么是信息技术什么是信息技术导论信息工程通信系统的模型通信系统的模型电话、广播、电视、互联网，都是信息传输

8、系统。也称电话、广播、电视、互联网，都是信息传输系统。也称通信系统。通信系统。消息：指语音、文字、数据或图像非电信消息：指语音、文字、数据或图像非电信号号信息传输信息传输导论信息工程信息传输信息传输54单工单工双工双工通信系统类型通信系统类型半双工半双工无线集群通信固定电话移动电话广播电视注：广播、电视数字化后，用户可上传信息（如点播节目），但这是利注：广播、电视数字化后，用户可上传信息（如点播节目），但这是利用上传通道（另一通道）实现的。这不叫双工，互联网有类似情况。用上传通道（另一通道）实现的。这不叫双工，互联网有类似情况。导论信息工程信息传输信息传输信息传输的主要理论编码理论调制理论检测

9、理论在大学在大学“通信通信原理原理”课程中课程中讲授讲授信息传输的其他课程提示：信息传输的理论和技提示：信息传输的理论和技术在信息科学技术中占有很术在信息科学技术中占有很大比重。大比重。移动通信锁相技术程控交换通信系统通信网微波技术及天线通信软件数字视频技术通信系统仿真（等）电视原理导论信息工程5v 利用电磁波信号在自由空间传播的特性进行信息交换的一种通信方式v 近年来在信息通信领域中发展最快、应用最广v 与“有线”方式相比，具有不用架线、灵活性强的优点无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介无线通信技术发展历史无线通信技术发展历史无线通信技术种类无线通信

10、技术种类无线通信技术发展趋势无线通信技术发展趋势导论信息工程5无线通信技术发展历史无线通信技术发展历史马可尼马可尼1896年，马可尼发明无线电报，标志着无线通信技术的诞生无线通信初期，受技术条件限制，大量使用长波及中波通信20世纪20年代初，短波通信开始出现，目前对应急通信和军用通信依然有一定的使用价值导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介v无线通信技术发展的六个阶无线通信技术发展的六个阶段：段：20年代初至50年代初，舰船及军用，短波及电子管技术第一阶段第一阶段50年代至60年代，扩展至450MHz，半导体器件技术，移动环境中的专用系统第二阶段第二阶段70年代初至80年代初，800M

11、Hz，蜂窝系统概念（贝尔实验室）第三阶段第三阶段80年代初至90年代末，900MHz1.9GHz，二代数字移动通信，个人业务第四阶段第四阶段90年代末2012年，移动数据、计算、多媒体运作需求，三代数字移动通信兴起第五阶段第五阶段2013年至今，集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像的第四代移动通信兴起第六阶段第六阶段导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介v无线通信技术种类无线通信技术种类按传输距离分：近距离、短距离、中距离和长距离无线通信技按传输距离分：近距离、短距离、中距离和长距离无线通信技术。术。1mRFID、NFC1m几百m红外、蓝牙、WiFi、H

12、omeRF、UWB、Zigbee几百m几Km可至几百Km微波通信GPRS、GSM、3G、LTE导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介v无线通信技术种类无线通信技术种类按移动性分：固定接入和移动接入技术。按移动性分：固定接入和移动接入技术。3.5GHz无线接入MMDS（多路微波分配系统）、LMDS（区域多点传输服务）GPRS、WPAN（无线个域网）、WLAN（无线局域网）、WiMAX（全球微波互联接入）、WWAN（无线广域网）导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介联合化和一体化联合化和一体化联合各种技术手段，采用一体化的思路建设无线通信网络联合各种技术手段，采用一体化的思路建设无

13、线通信网络宽带化宽带化 更宽的网络带宽和更高的通信速率更宽的网络带宽和更高的通信速率网络的融合化网络的融合化 包括核心网、接入技术，以及业务的融合包括核心网、接入技术，以及业务的融合核心网的融合表现为移动与固定网络，通信、计算机与广核心网的融合表现为移动与固定网络，通信、计算机与广 电网，以及信息通信网与基于传感器和电网，以及信息通信网与基于传感器和RFID的物联网融合。的物联网融合。无线通信技术的跨行业创新应用无线通信技术的跨行业创新应用多个学科，如健康、生物、环境、信息之间彼此关联多个学科，如健康、生物、环境、信息之间彼此关联v无线通信技术发展趋势无线通信技术发展趋势导论信息工程5无线通信

14、技术简介无线通信技术简介 无线通信技术基础无线通信技术基础电磁波电磁波信道信道调制解调调制解调导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介-21-电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场和磁场在空间以波的形式移动，其传播电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场和磁场在空间以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。方向垂直于电场与磁场构成的平面。导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介无线电波由于波长不同，形成了三种不同方式的传播特性：无线电波由于波长不同，形成了三种不同方式的传播特性：地波：沿地球表面空间向外传播的无线电波，中、长波均地波：

15、沿地球表面空间向外传播的无线电波，中、长波均 利用该方式传播。利用该方式传播。天波：依靠电离层的反天波：依靠电离层的反射作用传播天线的电波，短波多利用射作用传播天线的电波，短波多利用 该方式传播。该方式传播。空间波：沿直线传播的无线电波，它包括由发射点直接到达空间波：沿直线传播的无线电波，它包括由发射点直接到达 接收点的直射波和经地面反射到接收点的发射波，接收点的直射波和经地面反射到接收点的发射波，微波的电视和雷达多采用空间波方式传播。微波的电视和雷达多采用空间波方式传播。导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介

16、无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介1、高频已调信号易于辐射。为了使电磁能量有效辐射，需要发射天线尺寸至少为发射信号波长的1/10，而基带信号频率低波长大，如果直接发射，所需天线过长难以实现。因而高频波长短的信号易于辐射。2、便于同时传输多路不同的基带信号。例如通话时，多个用户声音信号所占频带是相同的，假设不进行调制，就没办法进行同时通话；但若对基带信号进行调制，可调制到不同频带，互不干扰。导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介v蓝牙技术蓝牙技术vWiFi技术技术vUHF无线数传技术无线数传技术vGPRS技术技术/

17、3G/4G 典型无线通信技术典型无线通信技术导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介 WiFi技术应用导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无

18、线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程5无线通信技术简介无线通信技术简介导论信息工程机器人机器人-智能小车智能小车需要人为控制转向、启停和进退，比需要人为控制转向、启停和进退，比较先进的遥控车还能控

19、制其速度。较先进的遥控车还能控制其速度。遥控小车可以通过计算机编程来实现其对行可以通过计算机编程来实现其对行驶方向、启停以及速度的控制，无驶方向、启停以及速度的控制，无需人工干预，是一个集环境感知、需人工干预，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，属于典工智能及自动控制等技术，属于典型的机器人技术。型的机器人技术。智能小车导论信息工程总体介绍总体介绍v汽车动态分析v车速控制系统v方向控制系统v赛道检测系统v电子控

20、制系统v策略规划系统v行为决策系统v路况记忆系统v数据传输系统导论信息工程学做智能车学做智能车v 从四个方面来说从四个方面来说v 1）硬件）硬件v 2）机械）机械v 3）控制策略）控制策略v 4）软件）软件导论信息工程机器人硬件配置 探测范围2cm-25cm 感应角度不大于35 探测范围2cm-450cm 感应角度不大于15.6超声波测距红外避障 探测范围2cm-10cm 3路识别循迹舵机调速 扭矩13kg/cm 最大速度200cm/s电机驱动 兼容Arduino 400MHz Quark SoC X1000 Linux Galileo 3.8.7-yocto-standardIntel Ga

21、lileo(Gen2)无线通讯 150M Wi-Fi+蓝牙4.0 Mini PCI-E导论信息工程硬件硬件v 何为硬件？何为硬件？v硬件就是基于底层电路的设计与开发硬件就是基于底层电路的设计与开发导论信息工程硬件硬件1）硬件需要掌握的知识）硬件需要掌握的知识 一、基本的模电知识：二极管、三极管、一、基本的模电知识：二极管、三极管、C-MOS工艺、工艺、DA/AD、运、运算放大器算放大器 二、基本的数电知识：逻辑转换、延迟与时序控制二、基本的数电知识：逻辑转换、延迟与时序控制 三、三、CPU/MCU接口技术：引脚与接口协议：接口技术：引脚与接口协议：I/O引脚控制、引脚控制、IIC总线总线 四、

22、四、PCB制板技术：制板技术：基本的基本的2层板与层板与4层板的制作层板的制作 五、传感器芯片工作原理五、传感器芯片工作原理2）智能车对于硬件的要求：智能车对于硬件的要求：一、熟悉一、熟悉2层电路板的绘制：层电路板的绘制：Altium Designer 合理布局合理布局 二、数字电路与模拟电路的处理二、数字电路与模拟电路的处理 三、方便软件的编写三、方便软件的编写导论信息工程传感器传感器，是智能汽车的“眼睛”，可以通过一定的前瞻性，提前感知前方的赛道信息，为智能汽车的“大脑”做出决策提供必要的依据和充足的反应时间。常用传感器：红外对管，激光，摄像头，电感，加速度传感器，陀螺仪，编码器，金属开关

23、，超声波测距，指南针传感器。导论信息工程机械机械v 机械主要包括车体的机械架构机械主要包括车体的机械架构v 传感器的安装（传感器的安装（e.g.CCD的安装与激光管的阵列）的安装与激光管的阵列）v 稳定与重量的选择（螺丝的重量与重心）稳定与重量的选择（螺丝的重量与重心）v 机械与风向即空气阻力摩擦阻力机械与风向即空气阻力摩擦阻力v 有些地方需要数学建模（舵机的架构）有些地方需要数学建模（舵机的架构）v 轮胎：轮胎：后倾角后倾角 外倾角外倾角 前束前束 导论信息工程软件软件v智能车的大脑智能车的大脑v 软件包括：软件包括：v 速度控制速度控制v 方向控制方向控制v 走迷宫算法的设计走迷宫算法的设

24、计v 循迹算法的设计循迹算法的设计v 与上位机（与上位机（PC机）的沟通机）的沟通v 通讯协议等协议的处理通讯协议等协议的处理v 采用语言：采用语言：C/C+/汇编汇编v软件的入门软件的入门v 1、熟悉你的集成开发环境、熟悉你的集成开发环境IDE（Integrated Development Environment）v 2、从简易的语句学起，模块学习、从简易的语句学起，模块学习v 3、正确的编译习惯、正确的编译习惯v 4、仔细与细心，多方面的考虑、仔细与细心，多方面的考虑v（注、智能车的软件并不复杂，但注（注、智能车的软件并不复杂，但注重软硬件的数据的整合与调试，从多重软硬件的数据的整合与调试

25、，从多方面的考虑问题。）方面的考虑问题。）导论信息工程导论信息工程算法算法v 机器人在走线迷宫时，常用的控机器人在走线迷宫时，常用的控制方法无非是以下几个步骤：制方法无非是以下几个步骤：v(1)、机器人沿着当前赛道前进（、机器人沿着当前赛道前进（following the line）；前进同时检）；前进同时检测前方是否有岔路口。测前方是否有岔路口。v(2)、一旦检测到岔路口，机器人、一旦检测到岔路口，机器人要判断岔路口的类型；要判断岔路口的类型；v(3)、确定岔路口类型后，在一定、确定岔路口类型后，在一定的控制法则下完成转弯。的控制法则下完成转弯。导论信息工程VIPLE Supported Platformshttp:/neptune.fulton.ad.asu.edu/VIPLE/Unity SimulatorWeb SimulatorLego EV3Galileo RobotASU Edison RobotMinnow and Curie Robot2022-8-12导论信息工程