基于VxWorks嵌入式系统的数据通信 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:相征

出品人:

页数:324

译者:

出版时间:2011-6

价格:38.00元

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isbn号码:9787560625621

丛书系列:

图书标签:

• 数据通信
• 嵌入式程序设计
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《现代机器人运动控制与环境感知系统设计》 （一本深入探讨机器人核心技术的综合性专著） 本书简介 本著作《现代机器人运动控制与环境感知系统设计》旨在为机器人领域的研究人员、高级工程师以及相关专业的高年级学生提供一套全面、深入且极具实践指导意义的技术蓝图。本书聚焦于当前机器人技术中最具挑战性与创新性的两大核心支柱：高精度运动控制算法的实现与复杂动态环境下的实时感知融合。我们摒弃了对基础电子学和传统嵌入式操作系统的冗余介绍，直接切入到决定现代机器人性能上限的前沿技术领域。 全书内容围绕构建一个高性能、自适应的自主移动或操作机器人系统展开，涵盖了从理论建模到硬件选型、软件架构设计，直至复杂场景部署的全过程。 --- 第一部分：先进运动学与动力学建模 本部分系统梳理了实现精确轨迹跟踪和力控任务的数学基础。我们不再停留在经典的刚体运动学层面，而是着重分析了具有柔顺性、欠驱动或高自由度特性的机器人系统（如机械臂、仿人机器人或柔性抓手）的建模挑战。 第一章：非线性系统建模与坐标变换的挑战 详细阐述了常微分方程组（ODE）在描述机器人动态行为中的应用，重点讨论了欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）方程在复杂连杆系统中的推导与简化技巧。特别关注了变换矩阵在旋转参数（如四元数与旋转向量）下的稳定性与数值精度问题，并介绍了如何使用雅可比矩阵的奇异值分析来评估操作空间内的可控性与可观测性。 第二章：欠驱动与柔顺性机器人动力学 针对轮式移动机器人（如差速驱动、全向轮）在非完整约束下的运动学描述，引入了非完整系统理论。对于涉及弹性元件或接触的系统，本书深入探讨了准静态分析与准线性化方法在处理接触动力学中的局限性与改进方案，包括基于Hertz接触模型的接触力预测。 --- 第二部分：自适应与高鲁棒性控制策略 本部分是本书的核心，专注于如何设计出能够在面对不确定性、外部扰动和系统参数漂移时仍能保持高性能的控制律。我们聚焦于现代控制理论在机器人系统中的工程化应用。 第三章：模型预测控制（MPC）的深度实现 本书对MPC的理论框架进行了详尽的分解，侧重于其实际工程实现细节。内容包括：状态和输出约束的处理、求解器的选择（如基于Interior-Point方法的二次规划求解器），以及如何通过在线参数辨识技术实现自适应MPC（Adaptive MPC），以应对负载变化或关节摩擦力的动态变化。书中提供了基于C++的求解器接口设计指南。 第四章：基于滑模与鲁棒控制的设计 针对机器人系统面对高频不确定性和外部冲击的鲁棒性需求，本书详细讲解了二阶滑模控制（Second-Order Sliding Mode Control, SOSMC）的设计，以克服传统滑模控制的抖振问题。同时，介绍了$mathcal{H}_infty$控制在系统性能最优性和干扰抑制之间的权衡优化方法，并结合Lyapunov稳定性理论对闭环系统的收敛性进行了严格证明。 第五章：强化学习在复杂轨迹优化中的应用 探讨了如何将深度强化学习（DRL）框架（如PPO, SAC）应用于非凸、高维度的运动规划问题。重点关注如何设计有效的奖励函数（Reward Shaping）以引导学习过程收敛到物理可行的最优控制策略，并讨论了Sim-to-Real（仿真到现实）过程中的关键技术，如领域随机化（Domain Randomization）和离线策略评估。 --- 第三部分：多模态环境感知与数据融合 本部分深入研究如何从传感器数据中提取可靠、实时的环境信息，并有效地集成这些信息来指导机器人的决策和控制。 第六章：三维点云处理与特征提取 本书不满足于基础的点云滤波，而是专注于高性能的实时处理技术。内容涵盖：基于体素化（Voxelization）的高效数据结构、使用迭代最近点（ICP）及其变体的配准算法在大型场景重建中的优化、以及深度学习方法（如PointNet++，Graph CNNs）在点云语义分割和目标检测中的前沿应用。 第七章：同步定位与建图（SLAM）的高级集成 聚焦于视觉-惯性里程计（VIO）和激光雷达SLAM（LiDAR SLAM）的紧耦合系统。详细介绍了因子图优化（Factor Graph Optimization）的构建与高效求解策略，特别是如何集成地图先验信息（如语义地图）来提高长期定位的精度和鲁棒性。内容包括后端优化中BA（Bundle Adjustment）的稀疏化技术。 第八章：多传感器数据的不确定性融合 本章是感知系统的“粘合剂”。它详细探讨了扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在非线性状态估计中的局限性，并重点介绍了基于粒子滤波（Particle Filter）的高维状态估计方法，以及如何利用高斯混合模型（GMM）来处理多模态不确定性。此外，还引入了贝叶斯网络在处理离散事件和连续观测融合中的应用。 --- 第四部分：系统架构与实时性保障 本部分关注于高性能软件架构的设计，确保上述复杂的算法能够在资源受限的硬件平台上实现低延迟、高可靠的运行。 第九章：高性能软件框架构建与资源管理 探讨了现代机器人软件框架的设计范式，侧重于异步通信、数据流编程模型（如Dataflow Architecture）的优势。重点讨论了在嵌入式计算平台上如何进行确定性实时调度（Deterministic Real-Time Scheduling），包括任务优先级继承协议（Priority Inheritance Protocol, PIP）在保证关键任务实时性方面的应用。 第十章：异构计算加速与性能优化 鉴于现代控制和感知算法对计算能力的高要求，本书详细介绍了如何利用FPGA、GPU（如CUDA编程模型）以及专用AI加速器来卸载实时计算任务。内容包括：算法的量化（Quantization）与剪枝（Pruning）技术，以及如何设计高效的内存访问模式以最大化并行计算的效率。 总结 《现代机器人运动控制与环境感知系统设计》是一本面向下一代机器人系统开发者的技术手册。它要求读者具备扎实的线性代数、概率论和控制理论基础。全书贯穿的理念是：理论的深度决定了工程的上限。通过本书的学习，读者将能够掌握设计、实现并优化复杂、自主机器人系统所需的核心技术栈。

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我一直对嵌入式系统如何实现“智能化”充满好奇，而数据通信无疑是其中的关键一环。这本书的名字《基于VxWorks嵌入式系统的数据通信》让我看到了其潜力和深度。我推测，书中不仅仅会讲解如何让设备之间“说话”，更会深入到如何让它们“智能地说话”。例如，它可能会介绍如何利用 VxWorks 强大的实时处理能力，结合各种通信协议，构建出能够实时感知环境、进行决策并响应的系统。我期待书中能够详细阐述如何利用 VxWorks 的多任务、中断处理等特性，来保证数据通信的实时性和可靠性，这对于需要快速响应的应用场景至关重要。同时，我也希望书中能够探讨一些关于数据采集、数据过滤、数据融合的技术，以及如何将这些处理过的数据通过高效的通信方式传输出去。这样的内容，无疑能帮助我构建出更具竞争力的智能嵌入式产品。

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作为一名经验丰富的嵌入式工程师，我在工作中经常需要处理复杂的数据通信场景，对于VxWorks系统下的网络优化和安全问题也深有体会。从这本书的标题和大致内容推测，它应该不仅仅是停留在基础的应用层面，更有可能深入探讨一些高级的话题。我希望书中能够详细阐述VxWorks在网络性能方面的调优策略，比如如何处理高并发连接、如何降低延迟、如何优化带宽利用率等。此外，嵌入式系统的数据安全也是一个不容忽视的方面，我期待书中能够有关于TLS/SSL加密、身份认证、防火墙配置等方面的介绍，帮助我们在设计系统时就将安全因素考虑进去。另外，如果书中还能涉及一些分布式通信、物联网（IoT）相关的通信技术，例如MQTT、CoAP等，并且结合VxWorks进行讲解，那就更完美了。这将大大提升我处理更复杂、更前沿的嵌入式通信项目的能力。

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这本书的主题——“基于VxWorks嵌入式系统的数据通信”——让我对它的内容充满了期待，尽管我还没有详细阅读。我从书名中可以联想到，它很有可能涵盖了从硬件接口到上层应用的全方位知识。我猜测书中会详细介绍 VxWorks 操作系统在网络协议栈方面的实现，比如 TCP/IP 协议的配置、Socket 编程接口的使用，以及如何编写自定义的驱动程序来支持各种网络设备。更重要的是，我期待书中能够提供一些关于系统集成和调试的实践指导。在嵌入式开发中，将各个模块（硬件、操作系统、通信协议、应用逻辑）有效地整合在一起，并解决通信过程中出现的各种疑难杂症，是相当具有挑战性的。如果书中能够提供一些典型的通信场景分析，比如设备间的远程控制、数据采集与监控，甚至是与云端平台的对接，并给出相应的解决方案和代码示例，那将对我非常有价值。

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这本书简直是一场信息洪流，虽然我还没有来得及深入研究，但仅凭目录和前言，就能感受到作者在VxWorks嵌入式系统数据通信领域的深厚功力。首先，它似乎不仅仅局限于某个单一的通信协议，而是涵盖了一个相当广泛的图景。我看到章节提到了TCP/IP、UDP，这已经是嵌入式系统中最常用的网络协议了，但更让我惊喜的是，它还触及了像CAN总线、RS-485这样的工业现场总线，以及更底层的串行通信。这对于想要构建一套完整、健壮的嵌入式数据通信解决方案的开发者来说，简直是量身定制。而且，从书名“基于VxWorks嵌入式系统”来看，它应该会非常深入地讲解如何在VxWorks这个实时操作系统下，高效、稳定地实现这些通信功能。我特别期待看到书中关于VxWorks的网络堆栈、驱动程序开发以及实时性保障方面的论述，因为这往往是嵌入式系统开发中最具挑战性的部分。这本书的出现，无疑为我解决项目中棘手的网络通信问题提供了一个强大的理论和实践参考。

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我是一名对嵌入式系统充满好奇的初学者，一直想找一本能让我系统学习数据通信原理和实战的图书，而这本书恰好满足了我的期望。尽管书中涉及的VxWorks系统对我来说是全新的概念，但我被它循序渐进的讲解方式深深吸引。我猜想，书中会从基础的数据传输概念讲起，比如比特、字节、帧的构成，然后逐步深入到通信协议的层次，从 OSI 模型到 TCP/IP 模型，详细解释每一层的作用和关键技术。接着，它会结合 VxWorks 的特点，讲解如何在这样一个 RTOS 环境下，配置和使用网络接口，编写应用程序进行数据收发。我尤其关注书中可能包含的实际案例分析，比如如何实现一个简单的客户端-服务器模型，或者如何通过网络连接传感器和执行器。如果书中还能提供一些代码示例，那就太棒了！这能帮助我更快地理解抽象的概念，并且能够亲手实践，将理论知识转化为实际能力。这本书的出现，无疑为我打开了通往嵌入式数据通信世界的大门。

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