1、概述
本單元完成制動剎車穩(wěn)態(tài)載荷譜和制動動態(tài)載荷譜采集，實現(xiàn)傳感器信號采集、處理，根據(jù)工況的選擇存儲（以代表作動的位移信號，作為存儲觸發(fā)），并通過總線實現(xiàn)與車輛、試驗臺及其專用顯示屏的連接，滿足臺架試驗和裝車使用等目的。
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)庫中存儲并將數(shù)據(jù)處理成載荷譜的形式。DAU和ACC可以通過多種形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。ACC通過以太網(wǎng)與主控計算機(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車輛上，控制管理各種調(diào)理設(shè)備及測試部件，為測試部件供電，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、調(diào)理，完成多種參數(shù)的同步采集、數(shù)據(jù)融合、存儲、處理，獨立完成測試任務(wù)。
2.應(yīng)用國際通用的成熟產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)集成。具備低功耗、抗震、耐高低溫的特點。防護(hù)等級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)行過程中，采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存儲為最高級別，可以中斷其他的執(zhí)行過程優(yōu)先執(zhí)行。命令接收為次高級，其他過程按順序執(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4路。其中各模擬量采集通過的速率≥1kHz。
6.車載數(shù)據(jù)采集器長期裝車使用，數(shù)據(jù)除可實時回傳ACC外，在內(nèi)部保存一套完整的數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)在存儲器內(nèi)以追加的方式保存。存儲器選擇電子硬盤
7.具有三種數(shù)據(jù)導(dǎo)出方式。電子硬盤直接讀取；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，對收集到得實車道路試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。
2.按照算法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得到載荷譜數(shù)據(jù)。
3.對載荷譜數(shù)據(jù)建立譜數(shù)據(jù)庫。
4.通過以太網(wǎng)與主控計算機(jī)進(jìn)行通信。
2.3 傳感器說明
采集的信號類型如下表。
傳感器即信號調(diào)理模塊安裝在動力艙內(nèi)，其應(yīng)滿足多灰塵、油污、泥水的惡劣環(huán)境，防護(hù)等級IP65。
抗震能力：傳感器與制動器的連接、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：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、 信號放大，多路轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換
5、 提供絕對時間，可與地面時間進(jìn)行校準(zhǔn)，即數(shù)據(jù)帶時標(biāo)
6、 數(shù)據(jù)保存功能，板載存儲器。
3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及說明
整個系統(tǒng)分為功能卡和信號調(diào)理卡兩大部分。功能卡用于采樣、存儲、發(fā)送數(shù)據(jù)，信號調(diào)理卡用于將傳感器的小信號隔離、放大，供采集模塊采集，整個系統(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)計開發(fā)經(jīng)驗擬采取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)在多個軍用項目中的到了驗證)。DSP作為主處理器完成信息處理管理等功能，F(xiàn)PGA實現(xiàn)各個部件的時序控制。輸入信號為信號，為2～50mV的電壓信號，因此需要增加調(diào)理電路，實現(xiàn)信號的放大、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)部實現(xiàn)。
提供絕對時間功能，通過在板卡上放置時鐘芯片來實現(xiàn)或者通過串口讀取外部始終模塊提供的參考時鐘。
通過上述分析，本設(shè)計中功能板卡由DSP管理器模塊、FPGA時序控制模塊、信號調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、通訊模塊和存儲模塊六部分組成。存儲卡采用Nand Flash大容量存儲芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。
微信客服
微信公眾號