[實(shí)用新型]一種道路普查多傳感器同步控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720908582.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207050772U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳小宇;覃蘇婧;毛慶洲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01D21/02
• 分類(lèi)號(hào): G01D21/02;G05B19/042
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 齊晨涵

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電子測(cè)控及移動(dòng)測(cè)量領(lǐng)域，具體地指一種道路普查多傳感器同步控制裝置。

背景技術(shù)

道路的普查主要包括道路路面裂縫檢測(cè)、路面平整度及路旁的基礎(chǔ)設(shè)施等科目。通常的道路普查辦法是依靠大量人力進(jìn)行，調(diào)查工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且后期數(shù)據(jù)整理、成圖、儲(chǔ)存和管理是一個(gè)問(wèn)題，還存在數(shù)據(jù)不全面、精度不夠、不夠系統(tǒng)化的缺點(diǎn)；同時(shí)，普查的數(shù)據(jù)的更新也得不到保障，無(wú)法滿足道路普查對(duì)于數(shù)據(jù)時(shí)效性和高精確性的需求。當(dāng)前的公路檢測(cè)車(chē)同步控制裝置采用工控機(jī)、AD采集卡、GPS板卡、串口擴(kuò)展卡以及同步控制電路板組成，體積較大、接線復(fù)雜、成本較高，不利于小體積一體化集成。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種體積小、重量輕且成本低的道路普查多傳感器同步控制裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的道路普查多傳感器同步控制裝置，其特殊之處在于：包括集成在一個(gè)多層PCB板上的FPGA同步控制電路、高穩(wěn)晶振電路、GPS授時(shí)電路、多傳感器信號(hào)調(diào)理電路、串口同步數(shù)據(jù)傳輸電路、AD轉(zhuǎn)換電路、相機(jī)與閃光燈觸發(fā)電路、工業(yè)計(jì)算機(jī)和為裝置中各電路供電的電源電路，所述FPGA同步控制電路數(shù)據(jù)輸入接口分別與多傳感器調(diào)理電路、高穩(wěn)晶振電路和GPS授時(shí)電路連接，所述多傳感器信號(hào)調(diào)理電路包括CCD相機(jī)、車(chē)輪編碼器、激光測(cè)距機(jī)和加速度計(jì)對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)調(diào)理電路，其中，激光測(cè)距機(jī)和加速度計(jì)的輸出信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路調(diào)理后通過(guò)AD轉(zhuǎn)換電路與FPGA同步控制電路連接，所述串口同步數(shù)據(jù)傳 輸電路和相機(jī)與閃光燈觸發(fā)電路分別與FPGA同步控制電路的數(shù)據(jù)輸出接口連接，所述串口同步數(shù)據(jù)傳輸電路與工業(yè)計(jì)算機(jī)連接。優(yōu)選地，本設(shè)計(jì)采用6層PCB。

進(jìn)一步地，所述FPGA同步控制電路包含一個(gè)FPGA芯片、一個(gè)EEPROM模塊、一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片電路及配置芯片電路。

更進(jìn)一步地，所述同步數(shù)據(jù)傳輸電路包括RS-232電路和USB電路，所述RS-232電路和USB電路分別通過(guò)數(shù)據(jù)接口與FPGA同步控制電路和工業(yè)計(jì)算機(jī)連接。

再進(jìn)一步地，所述GPS授時(shí)電路為L(zhǎng)EA-6R GPS模塊。

再進(jìn)一步地，所述高穩(wěn)晶振電路包括一個(gè)高穩(wěn)定10MHz石英晶振。

再進(jìn)一步地，所述AD轉(zhuǎn)換電路為16位高精度AD芯片，所述基準(zhǔn)穩(wěn)壓電源電路與AD轉(zhuǎn)換電路連接。

再進(jìn)一步地，所述工業(yè)計(jì)算機(jī)為RB910工業(yè)計(jì)算機(jī)。

優(yōu)選地，所述高穩(wěn)晶振輸出管腳和FPGA的F11管腳連接，所述GPS模塊的11、19管腳和FPGA的J16、H16管腳連接，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的5、6、7管腳和FPGA的J12、J14、K14管腳連接。利用GPS的PPS脈沖和NEMA數(shù)據(jù)以及高穩(wěn)石英晶體，實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)鐘基準(zhǔn)建立，精度可達(dá)20ns。

優(yōu)選地，所述16位高精度AD芯片的3管腳與基準(zhǔn)穩(wěn)壓電源電路的高精度電壓基準(zhǔn)源芯片的6管腳連接，F(xiàn)PGA芯片的E15、F15、E16、G16管腳與16位高精度AD芯片的11、12、13、14管腳連接。利用FPGA控制16位高精度AD芯片，實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)、激光測(cè)距機(jī)以及編碼器脈沖等數(shù)據(jù)的高精度同步采集。

優(yōu)選地，所述USB電路包括USB控制芯片，所述USB控制芯片的16位并行數(shù)據(jù)輸入管腳、標(biāo)志位以及讀寫(xiě)控制管腳與FPGA芯片管腳連接，USB控制芯片的8、9管腳經(jīng)過(guò)電涌保護(hù)芯片與工業(yè)計(jì)算機(jī)端連接，F(xiàn)PGA芯片的H13、G13、F14、D14與RS232芯片的9、10、11、12連接，RS232芯片的7、8、13、14管腳經(jīng)過(guò)磁珠、雙向ESD保護(hù)二極管與工業(yè)計(jì)算機(jī)端連接，利用FPGA控制USB芯片，實(shí)現(xiàn)多傳感器數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)上傳。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：本實(shí)用新型同步控制采用一塊6層PCB板設(shè)計(jì)，該同步控制板以FPGA為控制核心，集成多通道16位高速AD采集電路、USB數(shù)據(jù)通信接口、多路串口、GPS電路、高穩(wěn)石英晶體、相機(jī)觸發(fā)電路、閃光燈觸發(fā)電路、傳感器信號(hào)調(diào)理電路。由于將上述電路高密度地集成于一塊多層PCB板，使得本實(shí)用新型：

1)不需要安裝AD采集卡以及串口擴(kuò)展卡，有效減小了同步控制裝置的體積及重量；

2)不需要采購(gòu)AD采集卡、串口擴(kuò)展卡，大大降低了同步控制裝置的成本；

3)采用單塊電路板實(shí)現(xiàn)多傳感器集成及同步控制，減少了模塊之間的連線，降低了連線的復(fù)雜程度，大大提高了系統(tǒng)的可靠性；

4)以FPGA為主控芯片，USB作為數(shù)據(jù)通信接口，顯著提高了數(shù)據(jù)通信的速度；