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TinySHM

面向微控制器的结构健康监测框架：从传感器采集、信号处理到模态分析与损伤评估。文档按实现、用法和历史验证记录组织。

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封面

项目概述

该项目旨在开发一个赋能框架，使MCU级别的物联网设备具备分布式计算和智能能力，从而提升结构健康监测应用的效果。如果你对这个项目感兴趣，请给个星并保持关注。

TinySHM

"TinySHM" 是 "Tiny" 和 "SHM" 的组合。"Tiny" 意味着代码被设计为运行在 MCU 设备上，而 "SHM" 是 "Structural Health Monitoring" 的缩写。

目标硬件

  • MCU 设备（目前以 ESP32 为主要目标）

覆盖范围

  • TinyToolbox — 平台适配与实用工具（时间、通讯等）
  • TinyMath — 向量、矩阵、分解与特征值运算
  • TinyDSP — 数字信号处理（卷积、相关、FFT、滤波器、DWT、ICA）
  • TinyAI — 板载神经网络训练与推理
  • TinyMeasurement — 传感器数据采集（在线、离线、实时）
  • TinySysid — 六种 OMA 方法运行模态分析
  • TinyDamage — 损伤检测、定位与评估
  • TinyBench — 运行时数据与工具命名注册表
  • TinyOrch — 处理流程编排

项目架构

flowchart TB
    H[传感器与驱动] --> M[TinyMeasurement
采集与时间对齐]
    M --> D[TinyMath / TinyDSP
预处理与特征]
    D --> A[TinySysid / TinyAI
模态与模型]
    A --> R[TinyDamage
检测、定位与评估]
    B[TinyBench + TinyOrch
数据注册与流程编排] -.-> D
    B -.-> A
    B -.-> R
展开原始分层示意 
+------------------------------+
|   - TinyOrch                 | <-- 处理流程编排
|   - TinyBench                | <-- 运行时数据与工具注册表
|   - damage_detection         | <-- 损伤检测,定位和评估
|   - system_identification    | <-- 系统识别
|   - measurement              | <-- 测量
| 应用层                        |
+------------------------------+
|   - TinyAI                   | <-- AI 函数
|   - TinyDSP                  | <-- DSP 函数
|   - TinyMath                 | <-- 常用数学函数
|   - TinyToolbox              | <-- 平台底层优化 + 各种工具
| 中间件                        |
+------------------------------+
| 驱动层                        |
+------------------------------+
| 硬件层                        |
+------------------------------+
| 硬件层                        |
+------------------------------+

开发载体

Tip

以下硬件仅做展示用途，本项目并不局限于此，可以移植到其他类型的硬件上。

  • LiftNode AIoT节点

PCB

WSN