[實用新型]一種基于FPGA的多源數據采集模塊

有效

• 申請號: 202121809573.0
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN215769423U
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 陳娟
• 申請（專利權）人: 無錫孚嘉航海科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01D21/02;G06F15/78
• 代理公司: 杭州知管通專利代理事務所(普通合伙) 33288
• 代理人: 尉敏

本實用新型公開了一種基于FPGA的多源數據采集模塊，屬于多源數據采集技術領域，包含包含GPS轉接板、FPGA核心板、接口板和電源板，所述FPGA核心板包含高穩晶振模塊、FPGA主控模塊、USB傳輸模塊、串口模塊、數據處理中心、USB接口、千兆網接口和HDMI接口，所述接口板包含慣性導航單元、傾角傳感器、編碼器、AD采集模塊、位移傳感器、溫度傳感器、激光位移傳感器，本實用新型以FPGA為主控芯片，以英偉達TX2為核心數據處理單元，利用高穩晶振、結合GPS輸出的輸出的PPS脈沖和NEMA數據建立高精度時間基準，通過控制AD采樣頻率實現位移傳感器、溫度傳感器、激光位移傳感器等多傳感器數據的高精度實時同步采集。

技術領域

本實用新型屬于多源數據采集技術領域，尤其涉及一種基于FPGA的多源數據采集模塊。

背景技術

多源異構數據的高精度同步采集是軌道動靜結合檢測系統中的關鍵技術之一。軌道動靜結合檢測系統是以慣性測量系統為核心測量單元，并輔以全站儀、GPS、軌距、傾角、里程計、軌枕識別等多類高精度傳感器，實現鐵路軌道幾何尺寸的快速檢測，隨著高鐵的迅猛發展，列車的速度不斷提高在列車提速的同時，會對鐵軌造成更大的傷害，鐵路軌道會發生形變，磨耗等現象，而軌道結構的各個部件產生的形變都會直接或間接影響列車運營的平穩性和安全性。由于軌道動靜結合快速檢測系統的動態測量模式，測量速率快，采樣頻率高，大量多源數據需要同步采集、處理與存儲，并實時上傳至控制中心，用于后續綜合解算，因此，對多源數據采集模塊提出了更高的性能需求。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對背景技術的不足提供一種基于FPGA的多源數據采集模塊，該模塊以FPGA為主控芯片，以英偉達TX2為核心數據處理單元，利用高穩晶振、結合GPS輸出的輸出的PPS脈沖和NEMA數據建立高精度時間基準，通過控制AD采樣頻率實現位移傳感器、溫度傳感器、激光位移傳感器等多傳感器數據的高精度實時同步采集。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種基于FPGA的多源數據采集模塊，包含GPS轉接板、FPGA核心板、接口板和電源板，所述GPS轉接板、接口板分別與FPGA核心板連接，所述電源板分別與GPS轉接板、FPGA核心板和接口板連接；

所述FPGA核心板包含高穩晶振模塊、FPGA主控模塊、USB傳輸模塊、串口模塊、數據處理中心、USB接口、千兆網接口和HDMI接口，所述高穩晶振模塊與FPGA主控模塊連接，所述FPGA主控模塊分別經過USB傳輸模塊、串口模塊連接數據處理中心，所述USB接口、千兆網接口和HDMI接口分別與數據處理中心連接；

所述接口板包含慣性導航單元、傾角傳感器、編碼器、AD采集模塊、位移傳感器、溫度傳感器、激光位移傳感器，所述位移傳感器、溫度傳感器、激光位移傳感器分別與AD采集模塊連接，所述慣性導航單元、傾角傳感器、編碼器、AD采集模塊分別與FPGA主控模塊連接。

作為本實用新型一種基于FPGA的多源數據采集模塊的進一步優選方案，所述FPGA主控模塊采用Xilinx公司的Artix-7系列FPGA為主控芯片。

作為本實用新型一種基于FPGA的多源數據采集模塊的進一步優選方案，所述數據處理中心采用NVIDIA公司的JetsonTX2。

作為本實用新型一種基于FPGA的多源數據采集模塊的進一步優選方案，所述AD采集模塊包含模擬信號調理電路和AD轉換芯片，所述位移傳感器、溫度傳感器、激光位移傳感器分別依次經過模擬信號調理電路和AD轉換芯片連接FPGA主控模塊。

作為本實用新型一種基于FPGA的多源數據采集模塊的進一步優選方案，所述AD轉換芯片的型號為AD7689。

作為本實用新型一種基于FPGA的多源數據采集模塊的進一步優選方案，所述USB傳輸模塊的芯片型號為XY7C68013。