1、概述
本單元完成制動(dòng)剎車穩(wěn)態(tài)載荷譜和制動(dòng)動(dòng)態(tài)載荷譜采集，實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)采集、處理，根據(jù)工況的選擇存儲(chǔ)（以代表作動(dòng)的位移信號(hào)，作為存儲(chǔ)觸發(fā)），并通過(guò)總線實(shí)現(xiàn)與車輛、試驗(yàn)臺(tái)及其專用顯示屏的連接，滿足臺(tái)架試驗(yàn)和裝車使用等目的。
本單元有數(shù)據(jù)采集器(DAU)以及采集數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)(ACC)共同組成。DAU負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，ACC負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)并將數(shù)據(jù)處理成載荷譜的形式。DAU和ACC可以通過(guò)多種形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。ACC通過(guò)以太網(wǎng)與主控計(jì)算機(jī)連接。
2、采集單元要求
2.1 DAU功能及指標(biāo)要求
1.采集器直接安裝在被測(cè)車輛上，控制管理各種調(diào)理設(shè)備及測(cè)試部件，為測(cè)試部件供電，發(fā)送控制命令，接收、匯總數(shù)據(jù)，或直接為傳感器提供激勵(lì)、調(diào)理，完成多種參數(shù)的同步采集、數(shù)據(jù)融合、存儲(chǔ)、處理，獨(dú)立完成測(cè)試任務(wù)。
2.應(yīng)用國(guó)際通用的成熟產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)集成。具備低功耗、抗震、耐高低溫的特點(diǎn)。防護(hù)等級(jí)IP65。
3.工作環(huán)境溫度：-43～120℃。整套系統(tǒng)應(yīng)滿足全車電磁兼容要求，滿足GJB151A-97的有關(guān)規(guī)定。
4.采集器程序執(zhí)行過(guò)程中，采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為最高級(jí)別，可以中斷其他的執(zhí)行過(guò)程優(yōu)先執(zhí)行。命令接收為次高級(jí)，其他過(guò)程按順序執(zhí)行。
5.模擬量采集通道為24路，數(shù)字量通道16路，頻率信號(hào)4路。其中各模擬量采集通過(guò)的速率≥1kHz。
6.車載數(shù)據(jù)采集器長(zhǎng)期裝車使用，數(shù)據(jù)除可實(shí)時(shí)回傳ACC外，在內(nèi)部保存一套完整的數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器內(nèi)以追加的方式保存。存儲(chǔ)器選擇電子硬盤(pán)
7.具有三種數(shù)據(jù)導(dǎo)出方式。電子硬盤(pán)直接讀取；USB接口；以太網(wǎng)接口；wifi接口。
2.2 ACC功能要求
1.讀取DAU內(nèi)的數(shù)據(jù)，并建立原始采樣數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)收集到得實(shí)車道路試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。
2.按照算法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到載荷譜數(shù)據(jù)。
3.對(duì)載荷譜數(shù)據(jù)建立譜數(shù)據(jù)庫(kù)。
4.通過(guò)以太網(wǎng)與主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。
2.3 傳感器說(shuō)明
采集的信號(hào)類型如下表。
傳感器即信號(hào)調(diào)理模塊安裝在動(dòng)力艙內(nèi)，其應(yīng)滿足多灰塵、油污、泥水的惡劣環(huán)境，防護(hù)等級(jí)IP65。
抗震能力：傳感器與制動(dòng)器的連接、安裝應(yīng)牢固，連線的布置應(yīng)可靠，滿足履帶車輛各種復(fù)雜路況的使用要求。
3、系統(tǒng)概述
3.1 用戶需求技術(shù)指標(biāo)
1、 信號(hào)：24路模擬量
2、 采樣率：1KHz，單通道
3、 數(shù)據(jù)輸出接口：以太網(wǎng)接口
4、 信號(hào)放大，多路轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換
5、 提供絕對(duì)時(shí)間，可與地面時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，即數(shù)據(jù)帶時(shí)標(biāo)
6、 數(shù)據(jù)保存功能，板載存儲(chǔ)器。
3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及說(shuō)明
整個(gè)系統(tǒng)分為功能卡和信號(hào)調(diào)理卡兩大部分。功能卡用于采樣、存儲(chǔ)、發(fā)送數(shù)據(jù)，信號(hào)調(diào)理卡用于將傳感器的小信號(hào)隔離、放大，供采集模塊采集，整個(gè)系統(tǒng)可以放入特定工裝中增加保障措施加以特殊保護(hù)。
具體的硬件邏輯功能框圖如下：
基于用戶需求結(jié)合以往的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)擬采取DSP+FPGA的體系結(jié)構(gòu)。
功能板卡采取DSP+FPGA的體系結(jié)構(gòu)(該方案的可行性、穩(wěn)定性已經(jīng)在多個(gè)軍用項(xiàng)目中的到了驗(yàn)證)。DSP作為主處理器完成信息處理管理等功能，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)各個(gè)部件的時(shí)序控制。輸入信號(hào)為信號(hào)，為2～50mV的電壓信號(hào)，因此需要增加調(diào)理電路，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大、濾波，采樣保持；采樣率1kHz，可以選擇掃描A/D轉(zhuǎn)換器的方式實(shí)現(xiàn)。
數(shù)據(jù)輸出端口為串行通訊方式，可以在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。
提供絕對(duì)時(shí)間功能，通過(guò)在板卡上放置時(shí)鐘芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)或者通過(guò)串口讀取外部始終模塊提供的參考時(shí)鐘。
通過(guò)上述分析，本設(shè)計(jì)中功能板卡由DSP管理器模塊、FPGA時(shí)序控制模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、通訊模塊和存儲(chǔ)模塊六部分組成。存儲(chǔ)卡采用Nand Flash大容量存儲(chǔ)芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
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