一种基于单通道触发源的多终端自适应解析算法的实现

李泽轩

摘 要 本文阐述了一种新型的控制方法，通过循环匹配及次数统计，配合专有逻辑处理方法，使得单通道信号触发源在执行单一触发动作的时候可以对多终端、多协议设备进行协议的适配操作。在一定程度上极大的降低了在有障碍操作的环境下降低了操作难度，同时减轻了一部分协议适配的复杂程度。使得在工业环境、控件实验、医疗及残障人士控制等特殊领域中提供更简便、更高效、兼容性更广、更多元化的操作。

【关键词】单通道 智能控制 协议适配 自适应解析

本算法旨在解决应用层处理操作过程中的控制问题。当操作受限于活动空间大小、设备体积、操作效率和速度都有一定要求；或在在设备繁多、协议复杂的情况下希望尽可能简化、快速地操作的难题。通过一套简单的规则循环匹配算法，使用一个小型数据文件进行数据的循环选择读取，使得无需配套高级上层软件支持即可轻松进行各类动作，解决了现有智能及工作操作领域中如操作一个大型的机械传动装置，操控人员既要控制机械方位的走向，又要控制机械抓取设备准确地抓取所需物品，这时即会产生操作困难的情况。本算法即解决了以上难题，规则设定完成后，操作者仅需通过单个按钮或其他触发设备选择规则，在减小了操作难度及空间限制的情况下，可进行多种协议设备的混合控制。运用本算法的系统，在提高控制效率的同时，也节省了硬件适配成本。

1 项目总体设计构架

本程序模块由以下三部分模块构成：

设置模块：

设置感知层的通讯方式及通讯参数，设置应用层的数据处理方式（包含设备数据地址、设备编号、设备说明、IP或串行端口地址、数据写入协议、寫入字符串）

触发选择模块：

负责接收触发信号，排除干扰信号及根据有效触发次数进行列表内设置操作规则的选择，并将所选择的规则编号送入后续模块。

数据解析模块：

负责读取数据设备地址，数据写入形式及写入协议及读取写入数据，将每次需执行规则的控制指令向对应的设备发送。

1.1 完整过程

设定单通道触发源，将触发信号的结果通过有线或无线的形式传输给安装有该套算法程序的设备上（包括移动电话、个人PC计算机、手持PDA设备、工控终端、微处理器控制板等可进行程序编写的运行的设备），送入软件处理。在进行操作之前，首先需要在数据库中添加规则，添加规则的内容包括待操作设备名称、执行命令字符串、规则说明信息等等。当触发信号到来时，首先送入误动作检测模块中，若为干扰信号则暂停定向数据传送模块操作设备，若非干扰信号，则进行操作规则的选择。当选定规则完成后，逻辑处理程序将选定编号送入解析翻译程序，该部分程序将完整规则从数据库中取出，包括设备的地址信息、操作数据等等。然后按照所设定的形式将取出后数据传递给定向数据发送程序，该部分程序用于对所选择设备及操作命令的发送处理，最后将执行命令按需送入下位机设备。

1.2 应用领域

（1）智能可穿戴设备、一键多能的设置。

（2）智能家居一键操作设置

（3）工业自动化过程控制或特殊操作领域的设备操作

（4）医疗或残障人士辅助操作

1.3 解析注释

本文中所述的单通道触发源指的是可以使用“1”和“0”来区别的开关量信号，通过一套特定的规则算法，通过“开关通断”的次数和信号变化间隔时间，来进行操作动作的触发和选择，并最后得出所选定的规则进行设备的控制。该触发源的变化状态可以是原生的开关量输入数据，也可以是由模拟量数据的闸值判断而来，最简单的应用实践即为图2。

逻辑处理程序用于对触发信号次数的判定，决定是否进入控制模式及选择哪一条控制规则。在实际应用中，主动控制一定概率将出现误动作，若一有触发信号产生就进行控制，难免会造成正常动作行为的干扰。例如用于残障人士的辅助操作中，利用关节弯曲的信号进行控制，若一动作就进入控制模式，那便是连喝水这样正常的动作也会形成干扰，所以必须要加入一个进入“控制模式”的信号触发闸值。进入控制模式后，根据触发信号的次数来进行规则的选择，此时用户软件需要通过展示给用户相应规则的说明或编号，并将实时选择的规则通知用户，当触发信号间隔超出设置时间，则认为选择规则已完成，将所选定规则送入解析处理程序后，逻辑处理部分的程序功能结束。

2 本算法尤其适用于运用生物应激信号进行的控制

与普遍意义上的生物电信号控制不同，本算法结构中操作的选择应用方式与信号的强弱无关，即与肌肉信号的强弱无直接关系，例如弯曲手臂时不以弯曲手臂幅度进行控制。对于模拟量控制的设备，仅需设置一个触发闸值域即可，即根据信号的变化幅度进行识别。此方法大大减少了前端软硬件开发成本。对于一些十分微弱的信号，在滤波放大时无需考虑微小信号噪声的干扰问题，即将噪声信号保持在一个较低的水平并当真实触发信号到来时，与噪声信号有一定幅度的区分即可，无需精确滤波。

当触发信号到来时，首先判断是否为噪声信号，若是噪声信号则等待恢复，如果非噪声信号则与预设闸值进行比较。，信号数值小于预设闸值，返回不响应；信号数值大于预设闸值，则闸值计数加1；连续三次比较后闸值计数小于3，返回不执行；连续三次比较后闸值计数大于等于3则判断间隔时间是否大于三秒，闸值持续时间小于三秒，退出控制模式。进入控制模式后信号数值大于预设阈值，则启动或者重置定时器，并将动作计数加1，延迟2秒，并判断2秒内是否有动作，有动作重新判断定时器是否启动，无动作则弹出操作提示；弹出操作提示后再判断是否有动作，无动作退出控制模式；有动作则执行下一步。然后程序通过触发信号的次数确定执行规则：如执行第i条规则，且i小于规则列表中规则的条数，则通过IP选择执行器执行控制指令，如执行第i条规则，且i大于规则列表中规则的条数，则将i减去规则条数并返回至获取列表中规则条数步骤，再次判断i是否大于规则条数。最后确定执行规则编号后程序根据指令内容、数据形式（ASCII或HEX）和设备地址向指定设备定向发送指令，直到有效触发信号3秒内不再产生后退出控制模式。

本文指的数据库不一定是标准意义上的数据库，可以是任意带有数据存储功能的动态内存存储区域，josn数据文件，或是普通的文本文件，只要数据读取速度要求符合，能储存相应需求的数据，若要求较高，可用MySQL或SQL Server作为存储。

作者在设计该算法的时候，使用工控电脑进行程序算法的搭建及使用TCP连接进行远程控制。故储存以下信息，该部分信息可以根据实际需要进行实时更改。

3 结束语

应用本算法于所需的程序软件中，可以一定程度上的提高操作效率，同时也使得设备的适配成本及难度大大降低。本算法为单通道控制提供了一种多元化的解决方法，运用循环匹配及动态地址数据解析功能，使得应用程序可以在短时间内适配多种不同的执行设备，对操作软件的便捷化、高效化和智能化具有一定的实践意义，可广泛运用于现有有相关需求的产品中。

参考文献

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作者单位

珠海市第二中学 广东省珠海市 519000endprint