车载装置范文

车载装置范文（精选5篇）

车载装置 第1篇

智能交通系统 (ITS) 就是将先进的信息技术、数据通信技术、电子控制技术以及计算机技术等有效地综合运用于整个交通管理体系和车辆上而建立起来的一种大范围、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输系统[1]。智能交通极大的促动了车载信息系统的发展。

早期的智能交通系统并没有通过车载信息系统来直接管理车辆, 如60年代早期美国的高速公路监督与控制系统 (Freeway Surveillance and Control System, FSCS) 、城市交通控制系统 (Urban Traffic Control System, UTCS, ) 等[2]。

80年代各国的智能交通系统中开始有车载信息装置相关的研究出现。1986年美国发起的高速公路先进技术项目 (Program on advanced Technologies for the Highway, PATH) 是一个综合性的ITS项目, 其中就包含了车载自主导航技术的研究。1987年, 日本的警察厅 (National Police Agency) 建立的的车辆交通信息和控制系统 (Advanced Mobile Traffic Information & ommunication System, AMTICS) 已经能把交通信息实时发送给车辆自主导航器了。

90年代以后, 在发达国家的智能交通系统中, 车载信息设备发展相当快。日本智能交通系统分为9个子系统, 其中前三个就涉及大量的车载信息终端, 它们是先进的导航系统、电子收费系统、辅助安全驾驶系统。95年开始筹建的车辆信息及控制系统 (VehicleInformation and Control System, VICS) 是日本政府重点支持的智能交通系统计划。该系统主要基于路边的传感器把交通状况发送到IVCS中心, 每个车载终端接受IVCS中心加工整理后的交通信息, 并且不同的车载信息设备可以以不同的方式来显示交通信息。美国的智能交通研究会 (ITS America) 专门列出先进的驾驶员信息子系统, 进行研究。

中国智能交通发展起步相对较晚, 国内不少学者对智能交通系统中汽车技术进行了深入地研究。

2 车载信息系统的历史及发展方向

随着电子、计算计、通信等技术的不断进步, 车载信息系统的发展也经历了从低级到高级的三个不同的阶段。

2.1 车载信息装置

第一代车载信息系统只有简单的装置。1930年高尔文高尔文制造公司生产出第一台汽车收音机, 这是最早的车载信息装置之一, 该装置曾在第二次世界大战中发挥了巨大的作用。类似这种车载信息装置包括车载电话, 行车记录仪等等, 他们是车载信息系统的雏形。这类特点是车载装置的特点是:

(1) 功能单一。即一种装置往往面向一个应用服务, 比如行车记录仪只负责车辆行驶状态的记录。车载信息装置都是按照不同的应用而作成独立的部件。

(2) 结构简单。传感器-控制器-执行器模式的结构。同时受到控制器性能的限制, 第一代车载信息装置处理的信息也是极为有限的。

(3) 依赖外部数据。由于受到自身存储容量的限制, 第一代车载信息装置工作的时候往往严重依赖外部的数据。

(4) 软硬件不分离。第一代车载信息装置的设计思想是完全面向服务的。特定的应用对应特定的硬件结构, 特定的硬件结构对应特定的软件, 软件往往固化在硬件设备当中。软硬件不分离的设计体系使得硬件设备没有重用性, 系统功能无法扩展。

2.2 车载自主导航系统

第二代车载信息系统是以车载自主导航器的形式出现的。1984年, 美国的Etak公司首先公布了一个名为NavigatiorTM的第一台商业车载自主导航器, 采用惯性定位和电子地图匹配技术, 标志着车载自主导航为主体的车载信息系统的诞生。

第二代车载信息系统另外的一大特点是结合车载娱乐设备。基于DVD/VCD/DV、硬盘的数字存储设备, 集成了数字音响, 收音机, 电视机等多媒体设备。

除了以触摸屏和按键为主要人机界面外, 还支持语音识别。车载自主导航主要利用电子地图结合GPS及陀螺仪等惯性导航设备, 为驾驶员提供车辆定位、最佳行驶路线选择、行车导航以及地理位置查询、偏航路线纠正等功能。

第二代车载信息系统其主要的研究问题包括:

(1) 适合于导航和路径引导的电子地图生成、管理和维护。60年代末, 美国统计署的GBF/DIME项目是地理信息数字化最早的研究。1986年欧洲博士和飞利浦公司在MEMETER项目中开始了欧洲数字地图的标准化研究工作, 1987年日本成立了数字地图协会JDMRA (Japan Digital Road Map Association) , 负责协调全日本各个单位的数字地图研究工作。国内不少学者对于适用于导航的电子地图也进行了充分的研究, 提出了各种高效的路网模型。

(2) 地图匹配和路径查找。地图匹配是利用车辆的定位信息找到车辆在电子地图上的道路位置。路径查找是解决从出发点到目的地的最优路径选择问题。

(3) 组合导航。利用陀螺、电子罗盘等冗余传感器, 结合GPS对汽车进行定位。主要的思想是基于信息融合的算法设计, 对车辆的位置进行精确的估计, 并提高定位系统的抗干扰、防故障能力。70年代Neal.A.Carlson提出的联合卡尔曼滤波算法是解决组合导航问题的基本方法。国内很多学者提出各种改进的计算方法, 对于解决组合导航问题也取得了很好的效果。

2.3 车载信息综合平台

随着智能交通的发展和汽车技术的进步, 车载信息系统所使用的技术和设备也越来越多。第三代车载信息系统以车载微机算机为平台, 集成各种功能。第三代车载信息系统呈现出如下特点:

(1) 平台化趋势。车载信息系统的平台化包括两个部分, 硬件平台化和软件平台化, 见图3。硬件平台化体现为车载微计算机的广泛使用, 它为上层的服务提供一个完整的物理设备支持, 这样的系统平台使得:①车载信息系统的数据来源更广;②数据存储需容量更大;③计算能力更加强大。软件的平台化重在向应用服务运行提供公用的软件平台, 增加代码的可移植性。嵌入式操作系统已经被越来越多的应用于汽车电子控制单元中, 欧洲汽车工业界开发的分布式实时系统标准OSEK/VDX, 极大的推动了车载嵌入式操作系统的开发。同时, 微软和IBM等IT行业巨头的介入也会推动车载信息系统的平台化趋势。

(2) 信息化趋势。第二代信息系统通过光盘或CF卡等为驾驶员提供静态的, 第三代车载信息系统更加注重与外界的交互, 因此各种通讯接口越来越多。随着汽车对安全性能要求不断的提高, 车载网络在传统的CAN和LIN总线基础上出现高速率、高容错性的更新换代趋势, T-CAN、FTTCAN、TTP/C、BYTEFLIGHT、FlexRay都是基于时间触发的控制器网络总线标准, 传输速率高达1MBPS以上。MOST总线 (Multimedia Oriented Support Tech.) 是由戴姆勒-奔驰 (现在叫戴姆勒克莱斯勒) 开发的一种面向多媒体数据传输的数据总线, 它重量轻, 结实, 安装方便, 传输速率高达45M/bps。IDB-1394是一个基于IEEE1394B数据格式的协议, 它使得计算机和外围之间的数据传输达到400M/bps。因此各种车载总线正在越来越多的被集成到车载信息系统上, 见表1。

车内外无线通讯技术也被大量集成到第三代车载信息系统中去。进行车-车、车-人、车-路之间的通讯。这类技术诸如短距离无线通讯的蓝牙技术, 第三代数字蜂窝移动通讯, 卫星通讯, 专用短程无线通信等。利用蓝牙技术构建无线局域网络, 然后再与车外进行信息交互。模拟蜂窝移动通讯系统到90年代末被数字蜂窝通信系统占据取代地位, 通信容量成指数增长, 车载信息系统将广泛采用蜂窝电话进行数据交换。

(3) 软硬件分离设计趋势。硬件与软件 (应用服务) 的分离设计思想, 使得硬件开发与软件开发相对独立。而硬件的独立设计更有助于标准化、模块化生产;软件的独立开发大大提高了车载信息系统功能的多样性 (不受限于硬件设备) , 硬件的共享性和开发的柔性, 同时有助于个性化的车载信息系统服务, 具有柔性结构的车载信息系统平台。其底层的硬件设备集了成英特网、无线通信、车载网络 (各种车辆总线) 等各种通信接口, 在嵌入式操作系统的基础上独立于硬件开发应用层模块, 最后使用统一的人机界面。

软硬件的分离使得越来越多的车载信息服务被集成进来。利用车载网络, 把车载电控单元纳入车载信息系统的管理范围, 使车载信息系统成为车载电子设备的管理中心。车辆安全信息服务, 是各个汽车生产商视为最重要的汽车质量指标之一。Onstar是美国通用汽车公司的车载信息系统, 它主要的功能除了动态导航之外, 就是进行远程故障诊断与维修服务。远程故障诊断是为了克服现在的汽车故障诊断与日常维护的不足之处。故障中心能在汽车驾驶的过程中对它进行检测, 以达到汽车行驶安全和驾驶员维修方便之间的最优化。OnStar还提供远程求救服务 (SOS) 、远程自动车锁、远程安全气囊监督、远程车辆定位 (防盗) 等安全保障相关的服务, 福特、宝马、大众等多少汽车公司, 均已开始类似应用的研究。

远程信息服务系统 (Telematics) 是继车载自主导航、车辆安全信息服务之后车载信息系统又一个集成的主要内容。远程信息服务系统的主要思想就是利用无线通讯技术, 连接英特网 (Internet) , 并强化车载娱乐服务。通过无线通信连接英特网, 把办公室中的“办公环境” 搬入汽车, 使得汽车变成一台超级移动的PC, 移动办公将会是真正的“移动办公”。同时基于多媒体总线把车载娱乐服务扩展到后座的乘客。表2列举了各个公司正在开发的第三代车载信息系统。第三代车载信息系统是真正的人-车-路的通信中枢。

3 第三代车载信息系统的研究的核心问题

(1) 车载信息系统集成和评价方法。

随着车载信息系统的功能的增多, 车载信息系统所使用的技术和设备也越来越多。除了组合导航的传感器外, 各种与车载网络的接口、无线网络接口、车-车、车-路之间的通讯设备必须高效的协调工作。车载信息系统越来越复杂, 衡量其性能的指标是多样的, 如何建立起一套比较合理的评价方法是车载信息系统研究的重要问题。

(2) 驾驶员模型与人机界面。

驾驶员模型和人机界面涉及到心理学和人类认知学的课题。车载信息系统将极大的改变传统的驾驶员驾驶模型。驾驶员模型所研究的内容包括驾驶员在驾驶汽车的过程中对各种信息的需求, 对特定的信息系统的反应行为特性等。如何通过图形化、语音/声控化甚至触觉等人机界技术使驾驶员迅速感知车况和路况, 形成安全、轻松的驾驶模式, 是信息系统人机界面的设计目标。

(3) 信息管理算法。

信息管理算法包括信息在车载网络上传递的路径、传播方式、信息流的控制、信息表现形式的变换、各层网络的协议规约等。另外, 在提供给驾驶员必要的信息基础上, 如何尽少的分散驾驶员的注意力。车载信息系统除了导航信息、交通信息之外, 比如各种车辆自动付费信息、车辆维修保养信息;还有各种控制单元比如发动机、变速箱、防抱死系统的故障信息等等, 以什么样的方式、如何处理这些信息是值得研究的。

4 结束语

车载信息系统从诞生发展到现在, 蓬勃发展, 经历了从功能单一的简单装置到车载微机大量使用的平台化系统。车载计算机的使用不仅使得车载信息系统功能更加强大, 而且使其面临的问题越来越多, 设计方法越来越复杂。

车载信息系统由于在车载微型计算机上取得的突破而最有可能成为整车控制系统必不可少的控制核心单元。

参考文献

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车载低压导线收放装置的研究与应用 第2篇

近些年来, 我国电力安全形式不容乐观, 甚至可以说十分严峻, 各类事故时有发生, 其中引导线放线而造成的人员事故伤亡所占比例较大。如, 04年浙江省永嘉县发生的“8.23”重大人身触电事故, 造成了三人死亡。其原因是在施放低压导线的过程中磨破了带电低压线。这一次次血一般的教训, 不断地敲响我们的警钟, 令人深思, 催人改正。再者也引发了我们的相关思考, 如何在以后的工作当中尽可能的避免此类事故的再次发生。目前抢修中心在处理导线故障的时候经常使用50mm2及以下的绝缘导线, 在使用过程中需要将成捆的导线从抢修车搬运至故障现场, 导线本身质量过重 (在75kg左右) , 在搬运的过程十分不便, 而且还存在着一定的安全风险;同时, 在使用的时候存在着一定的浪费现象。再者, 目前展放绝缘导线的方法一般为:施工人员双手紧握整卷导线, 通过甩动的方法一圈圈地施放。但是这种人工的放线工作存在诸多问题:放绝缘导线时工作强度大、效率低, 施工人员的体力消耗大;导线容易扭曲, 一方面会损伤导线, 另一方面还影响施工工艺;施放裸导线或钢绞线时, 因为要一边拖拽一边释放导线的延展力, 可能对施工人员产生一定的伤害。故而, 需要我们思考如何进行导线放线, 如何设计车载低压导线放线装置, 以增强电力工作的安全系数。

本项目计划研制“车载低压导线放线装置”, 设计出专门针对低压导线 (以50mm2及以下导线为主) 的放线盘, 主体结构材料选用轻便耐用的合金材料, 降低运转过程中的阻力, 底盘运用塑胶滑轮提高放线的机械性能。设计可拆卸的配套半自动收线手柄, 方便收线操作。配以相应的抢修车载工具箱, 使放线装置主体嵌入车体内, 与外部环境形成隔离;同时设计半自动剪切导线装置并加入导线计米器, 便于导线的精确取用;绝缘导线末端通过软铜线连接至放线铁钎, 在放线铁钎上制作一个轴承, 软铜线连接至轴承, 放线架直接通过软铜线与接地。同时, 该放线装置还能够适用于多种规格的绝缘导线和裸导线, 结合工人实际工作情况调节放线装置以提高导线施放作业过程中的工作效率和安全系数, 减少施工人员的劳动强度和工作时间。

二、预期成果

(一) 通过放线装置进行收、放线, 无需搬运成捆的导线。

车载低压导线放线装置是将成捆低压导线直接装置在车载导线放线装备上, 只需将成捆低压导线搬运到车上, 装在该装置上, 则可直接将车开至事故现场, 开启车载低压导线放线装置, 进行低压导线的线路施放工作。无需进行人工的搬运与收放。

(二) 通过计米器精确放线, 先量取故障地点需维修线路的长度, 只携带必要的线材进行抢修, 大幅度减少人力物力, 提高工作效率。

在赶往事故现场时, 可通过米器精确放线装备测量所需维修线路的长度, 计算所需的低压导线, 则可做到精打细算, 降低导线的浪费率, 提高电路工人的工作效率。

(三) 通过半自动剪切导线装置进行剪切, 便于导线剪切取用。

在切剪导线时采用半自动的切线装置对导线进行剪切, 一则便于导线剪切, 随用随切, 提高了工作效率, 二则使用半自动导线切取装置极大地节省了人力, 同时, 增强了剪切导线时的安全系数。

(四) 通过半自动收线手柄, 即能快速安全完成收线工作。

在低压导线施放工作进行时利用半自动收线手柄进行操作, 既可以根据现实情况决定收线速度, 又能够节省人力, 提高工作效率。

(五) 通过配套的车载工具箱使导线与外界形成隔离, 避免导线散乱引起安全事故。

将成捆导线放置在绝缘车载工具箱里, 使之完全与外界隔离, 可以有效的避免由于导线散乱而引发的种种安全事故;同时, 还能有效的保护低压导线, 不使之受到任何外物的损伤。

(六) 通过软铜线令绝缘导线接地, 解决绝缘导线施放过程中导线接地问题。

绝缘导线末端通过软铜线连接至放线铁钎, 在放线铁钎上制作一个轴承, 软铜线连接至轴承, 放线架直接通过软铜线与接地极连接接地。将导线通过软铜线接地, 在此过程中能够有效解决绝缘导线施放过程中导线接地问题。

三、应用前景

(一) 提高导线施放工作的安全系数

本装置在运用与工作的过程中能够及时有效的解决低压导线施放工作过程中的收放耗时耗材, 效率低下, 且安全系数较低等一系列问题。同时, 对于提高导线释放作业的工作效率和电力工人工作时的安全系数, 降低施工人员的劳动强度和工作时间, 节约导线材料有着巨大的作用。

(二) 广大的受众群体

本装置可以普遍适用于各基层电力维修部门以及中高层低压电力维修部门。其市场前景十分巨大, 能够满足当下各电力维修部门的实际工作需要, 对于广大电力工作者而言, 也能够极大地提高其工作的安全系数, 降低由于设备技术不到位而带来的不必要的安全事故数量。

四、项目采用的技术原理

(一) 针对常用50mm2以下导线, 设计出体型小、质量轻、结构合理的放线盘。底盘配加塑胶转轮, 减少使用过程中的阻力, 提高收、放线的流畅性。

(二) 将放线盘安装在车尾箱上并调整线盘水平高度, 使其更符合人机工效, 避免蹲、抬等多余动作。

(三) 将导线计米器和半自动剪切装置安装在装置外侧, 使导线在取用的过程中更加流畅。

(四) 将整套装置放入工具箱后固定在抢修车尾箱上, 使抢修人员避免与导线直接接触, 降低在导线在收、放中的风险, 提高抢修工作的效率。

(五) 绝缘导线末端通过软铜线连接至放线铁钎, 在放线铁钎上制作一个轴承, 软铜线连接至轴承, 放线架直接通过软铜线与接地极连接接地。将导线通过软铜线接地, 在此过程中能够有效解决绝缘导线施放过程中导线接地问题。

五、技术关键点及创新点

车载低压导线放线装置在实际应用的过程中具有较大的优势, 但是这些优势的具备均具有较强的技术保障, 科学的技术原理, 卓越的技术创新点, 核心的技术关键点为技术书的实际应用提供了较强的后续保障。

(一) 技术关键点

1针对低压导线 (以50mm2及以下为主) 设计合理的装置结构。

2改变传统的“线车分离”, 将放线盘安装在运输车的尾箱上, 便于调整线盘水平高度, 使整个操作过程更加符合人机工效, 较大程度上避免蹲、抬等多余动作的出现, 减少了工作对于人力以及物力的需求。

3设计可拆卸的收线手柄, 符合人机工效, 便于抢修后收线工作。

4加入导线计米器, 便于对导线的精准取用。

5设计半自动剪切导线装置, 导线取用完毕后剪切导线。

6设计制作配套的木质工具箱, 隔离收、放线的操作环境, 降低抢修工作中的风险。

(二) 技术创新点

1根据抢修车的规格, 将装置固定在车箱并调整好高度, 便于直接拉取导线, 提高工作效率。

2将绝缘导线末端通过软铜线连接至放线铁钎, 在放线铁钎上制作一个轴承, 软铜线连接至轴承, 放线架直接通过软铜线与接地极连接接地。解决绝缘导线施放过程中导线接地问题。

3利用木质绝缘车载工具箱能够极大地与外界隔绝, 提高安全系数。使导线完全与外界隔离, 可以有效的避免由于导线散乱而引发的种种安全事故。同时, 还能有效的保护低压导线, 不使之受到任何外物的损伤。

4利用半自动收线手柄, 即能快速安全完成收线工作。在低压导线施放工作进行时利用半自动收线手柄进行操作, 既可以根据现实情况决定收线速度, 又能够节省人力, 提高工作效率。

结语

尽管车载低压导线放线装置未能如特高压工程张力放线同步技术一样实现同步放线, 但也有效的解决了当前低压导线施放过程中安全系数不高, 工作效率底下, 耗时耗料的问题, 对于提高电力工作者的工作安全系数和工作效率有着十分重要的意义。

摘要：本文从车载低压导线放线装置的设计入手, 思考提高低压导线施放工作过程中的安全系数及工作效率的有效手段。

关键词：车载低压导线放线装置,安全系数,工作效率

参考文献

[1]施苗根, 冯姗姗.绝缘导线放线架接地装置[J].农村电气化, 2008 (12) .

车载观瞄设备零位检测装置结构设计 第3篇

关键词：零位,白光广角平行光管,热像平行光管

0 引言

车载观瞄设备的零位对装甲装备来说至关重要,是战车瞄准和射击的基准,因此观瞄设备零位的稳定性是观瞄设备设计和制造验收的关键技术指标。零位检测装置用于检测车载观瞄设备经过温度变化、冲击、振动等环境模拟试验后其主要性能指标的变化情况。检测装置结构紧凑,功能齐全,创新性强,能够保证观瞄设备在该检测装置上使用时每次安放位置的稳定性[1]。

1 车载观瞄设备零位检测装置

1.1 车载观瞄设备零位检测装置结构

零位检测装置主要是针对车载观瞄设备的机械结构及验收规范,设计出一台能够同时检测车载观瞄设备白光系统和热像系统零位变化量、校炮范围、稳定状态瞄准线的稳定范围、监炮误差和测角精度的检测装置。主要由精密机械结构框架、三个白光平行光管、一个热像平行光管组成。装置中白光平行光管的视场角为±10°,车载观瞄设备瞄准范围垂直向为-5°~+45°,为满足仰角45°测量需求,采用三个白光平行光管光轴成20°夹角叠加的放置方式,实现瞄准镜整个瞄准范围内平行光管视场无缝叠加[2]。在检测白光光路零位变化量的同时,经过反射棱镜组光学系统,同时检测热像光路零位的变化量。

平面A为观瞄设备的支撑面,B为观瞄设备定位端面靠齐的定位销。观瞄设备主要靠平面A与定位销B进行定位瞄准。将观瞄设备推进零位检测装置后,将装置承载面上的定位销B与观瞄设备结合盘定位端口靠齐,进行方位定位。当观瞄设备经过环境温度试验、冲击、振动后,再次将观瞄设备推进检测装置中,定位销重新将观瞄设备定位,从而保证观瞄设备在该检测装置上使用时每次安放位置的稳定性。之后与零位检测装置上平行光管分划瞄准标记进行对比,调校可见光平行光管位置,使平行光管光轴与两定位销中心的连线垂直,且平行主承载面A,保证观瞄设备零位测量误差在验收规范允许范围之内。

1.2 白光广角平行光管光学系统

由于观瞄设备垂直向的俯仰角度为-5°~+45°,如采用单平行光管进行检测,则需要平行光管的口径非常大,造价较高,因此,为满足检测需求,采用三个平行光管以光轴夹角为20°无缝叠加的方式放置以降低成本,简化系统结构,如图2所示。

三个平行光管水平视场角均为±10°(±166.67mil,1mil=0.06°),水平放置的平行光管分划板Ⅰ垂直视场角为-10°~+10°;中间放置的平行光管分划板Ⅱ垂直向视场角为+10°~+30°;第三个平行光管的分划板Ⅲ垂直视场角为+30°~+50°。通过调校光管实现视场无盲区拼接,那么零位检测装置的垂直向视场范围为-10°~+50°,满足观瞄设备垂直向瞄准范围-5°~+45°的测量要求[3]。

1.3 热像平行光管光学系统

为减少空间体积,降低成本,热像平行光管采用折叠光路、透射式平行光管的设计方式,其组成包括两个反光镜、锗物镜、小孔[4]。热像仪敏感的是热辐射,即像面的不同颜色代表目标和背景的不同温度。那么热光管像面用传统的玻璃分划板不能体现温度差,而是采用带有小孔的金属分划板,将直径为0.25 mm小孔作为热光管零位基准,小孔后面用光源照明。小孔通过物镜2和反射镜1进入瞄准镜热像瞄准通道,小孔中心与观瞄设备热像分划之间的位置偏差,即为热像零位变化量。

2车载观瞄设备零位检测装置工作原理

以白光零位变化量为例说明车载观瞄设备零位检测装置工作原理。当观瞄设备结合盘定位端口与检测装置定位销精确定位后,通过观瞄设备的目镜观察观瞄设备的分划与检测装置分划,从分划板局部放大图可以看出,零位状态时,设备分划与装置分划重合,如图7所示。当零位出现变化时,设备分划与装置分划在垂直向和水平向可能都有一定的偏移量,该偏移量即为白光零位变化量,如图8所示;装置分划板的中心有一个小方框,该方框四边到十字线中心距离作为观瞄设备在环境试验后零位变化量检查的公差带,若零位变化量在小方框内,即为观瞄设备零位变化量满足设计要求。

同样,通过监视器观察热像仪分划中心相对于热像平行光管分划板小孔中心的偏移量即为热像零位变化量。当观瞄设备处于监炮状态、独立工况时,将瞄准线瞄准检测装置十字线中心,驱动瞄准线,读取调机箱显示角度,通过调机箱将瞄准线调整到零位检测装置所对应的角度,此时调机箱的调整量即为监炮误差、测角精度。此外,启动观瞄设备为稳像状态,驱动瞄准线运动以检验瞄准线高低、水平稳定范围。

3 车载观瞄设备零位检测装置性能指标

3.1 白光零位标定误差

观瞄设备零位标定误差主要由承载面A和定位销B的平面度、垂直度、尺寸公差、平行光管位置公差决定的。观瞄设备结合盘放置在承载面A上,定位销B与观瞄设备结合盘定位端口靠齐,通过方管前置镜检验平行光管光轴与A面平行,与B靠面连线垂直,允差1′,调校平行光管位置,使平行光管光轴与两定位销中心的连线垂直,与A面平行,保证观瞄设备零位测量误差。

3.2 白光零位走动量测量误差

零位变化量测量误差主要是二次装夹误差。引起二次装夹误差主要有两个方面:

1)定位销与观瞄设备结合盘定位端口靠紧误差。设计中采用两点定位销定位,以减小该误差。承载面A上的两个定位销B之间距离为400 mm,尺寸误差及靠紧误差为0.04 mm。ΔA=arctan(C1/L1)=arctan(0.04/400)=0.1 mil。ΔA为A平面度观瞄设备零位变化量测量误差;C1为A平面定位两点尺寸误差;L1为两点距离。

2)承载面A面的平面度。A面是瞄准镜的支撑面,面积大。平面度要求0.02 mm,前后支撑面(观瞄设备结合盘与承载面A接触面)长294 mm。ΔC=arctan(C2/L2)=arctan(0.02/294)=0.07mil。ΔC为C面的平面度引起零位变化量测量误差;C2为A面的平面度;L2为前后支撑面长度。

3.3 白光平行光管精度测量误差

平行光管分划板刻线误差为0.02 mm,主瞄平行光管焦距为208 mm,分划板刻线精度产生的测量误差为ΔD1=arctan(D1/f1)=arctan(0.02/208)=0.09mil。ΔD1为主瞄平行光管分划板刻线精度产生的测量误差;D1为分划板刻线误差;f1为主瞄平行光管焦距。平行光管大视场畸变在刻制分划板时校正。安装调试后,对平行光管进行标定,以消除其焦距误差[5]。

3.4 热像平行光管精度测量误差

平行光管小孔分划板误差为0.02 mm,热平行光管焦距为300.88 mm,小孔精度产生的测量误差为ΔD2=arctan(D2/f2)=arctan(0.02/300.88)=0.06 mil。ΔD2为热平行光管分划板刻线精度产生的测量误差;D2为小孔误差;f2为热平行光管焦距。

3.5 热像平行光管零位变化量

热像平行光管分划板小孔直径为0.25 mm,平行光管焦距为300.88 mm,小孔对应角度为ΔD2=arctan(D2/F2)=arctan(0.25/300.88)=0.8 mil。D2为分划板小孔直径;F2为热像平行光管焦距。车载观瞄设备验收规范中规定热像零位变化量为0.2 mil,加上二次装夹误差0.12 mil,那么被检设备零位变化量在±0.32 mil范围内为合格,小孔直径满足检测要求。

4 结语

本文采用可见光视场仪无缝拼接和热像平行光管融合设计技术实现了对车载观瞄设备零位变化量、校炮范围、监炮误差、测角精度、瞄准线稳定范围等检测功能。系统结构简单紧凑合理、工艺性佳、功能高度集成。此外,零位检测装置一次装夹结构设计,显著提高观瞄设备白光及热像零位变化量检测精度至0.2mil。此装置综合技术性已达到国内先进水平,该成果在某国家重点型号项目中得以应用,对其科研、生产以及装备后的维修检测,具有显著的经济效益和军事效益。

参考文献

[1]韩兆福.车载观瞄系统[M].北京:装甲兵工程学院,2006.

[2]张以谟.应用光学[M].北京:电子工业出版社,2008.

[3]光学仪器设计手册[M].北京:国防工业出版社,1971.

[4]FISHER R E.Optical System Design[M].New York:Mc GrawHill,1976,489,532.

车载式变频除霾装置的自行设计 第4篇

关键词：高效除霾,车载,自动变频

1 设计背景

近年来, 随着科技的发展, 更多绿色节能且安静高效的电器出现在人们视野, 针对封闭室内除霾的各种空气净化器也发展迅速, 但当雾霾爆表的时候, 由于汽车的频繁开关门以及其空间非封闭性, 要满足车内高效快速除霾就需要一些独特的设计要求。

2 滤芯

PM2.5 是指颗粒直径等于或小于2.5 微米的漂浮物, 能穿透普通的过滤层, 并进入人们的呼吸系统; 因此除霾过程中的滤芯就成为了关键, 滤芯按照过滤能力的不同分为初级, 中级和精密级, 考虑到材料过滤除霾效果, 具备的耐用性和较小的风阻, 这里我们以欧标为标准, 选择H11 等级精密Heap滤芯, 该滤芯对0.3 微米颗粒物的单次过滤效率约为95%, 依靠较厚的网状蜂孔以及材料本身的静电吸附作用来拦截吸附雾霾颗粒, 选择H11 滤芯之后, 这里还需要选择一块中高效滤芯E6, 其过滤效率约60%, 作为除霾装置的前置滤芯, 其主要作用是初步的进行除霾, 保护后置的H11 滤芯, 延长H11 使用和维护寿命。 该装置除霾顺序如图1 所示。

3 风机和结构设计

风机的选择主要考虑到三方面, 首先是满足通风量的要求, 同时要满足静音和小型体积的要求, 汽车的内部空间约为4- 6 个m3, 日常除霾过滤时, 要求装置每小时可以循环3- 5 次, 即风量应设置在15- 30m3范围, 而在极端雾霾天气时, 需要更快速的过滤除霾, 则要求车内每小时空气过滤可以达到10 次, 所以最高通风量应为60m3每小时, 除此之外, 风机运行时产生的噪音经过消音处理后, 不应超过45 分贝, 要求低于车内空间低声说话时的水平;综合考虑以上技术要求, 这里可以选用德国EBM- EC调速型风机, 与感应电机的变频调速相比, 无刷直流电机的调速控制不但简单, 而且具有更好的调速性能。该风机为24V外部电源驱动, 内置智能控制模块, 可以外部接收0- 10V调速信号进行无极调速, 但为了风量的稳定性, 这里我们将风速调整为三档, 即要求可以调节15m3, 30m3, 以及60m3的风量, 即低频, 中频和高频, 实现这种定量的调整, 方法就是可以在控制器的10V直流输出接口上, 串联分压电阻, 以定量改变输出电压信号。 表1 中是风机按照图2 所示设计结构内置后, 以不同的风速运行时, 半米内测试的风机噪音水平和风量等数据。

4 传感器和控制器

除霾装置的需要根据雾霾状况而进行变频控制, 以实现节能, 同时带有滤芯报警和电机报警, 实现更换滤芯和电机保护;由于控制对象和要求并不复杂, 这里可以选用小型单片机或者是可编程小型控制器, 比如选用西门子的LOGO12/24 RC控制器, 带有8 数字输入, 4 数字输出, 2 个模拟输入, 1 个模拟输出; 本设计中控制对象的输入分为PM2.5传感器模拟量输入, 电机报警输入, 手动开关机输入, 手动三档调节输入;输出分为1 个报警继电器输出, 3 个风量调节继电器输出, 报警继电器输出接LED报警灯, 而三个风量调节档位继电器输出在串联分压电阻后, 连接电机控制信号输入端, 对电机进行变频控制;每个档位串联电阻值的大小, 可以通过实验数据获得。PM2.5 传感器位于进风口端, 这里选用神荣PPD42NS传感器, 并采用0.7- 4V电压输出模式。 由于电机分为三档, PPD42NS的电压输出是4V时, 空气属于绝对纯净, 所以, 当雾霾指数越大时, 其探测输出值越低, 输出电压范围可以分为三档, 0.7- 1.8V为高浓度雾霾, 电机开三档;1.8- 2.9V是中等雾霾, 电机开二档;2.9- 4V较低雾霾状况, 电机开一档;即雾霾传感器输出电压值的大小与电机开机档位的大小相反, 风机档位控制原理和环节如图3 所示。

结束语

本文设计了一种简易的高效除霾装置, 具有小型, 自动, 快速反应的特点, 适合车载和个人自行制作, 尤其对于机电类、电气类、电子信息类专业背景的人员, 完全可以参考本文提供的设计思路, 进行相关的设计尝试, 为解决雾霾污染危害提供了解决途径。

参考文献

[1]白洋.“雾霾”成因的深层法律思考及防治对策[J].中国地质大学报2013, 13.

[2]马云鹏, 赵冲.便携式雾霾净化器推广应用可行性的研究[J].BUSINESS, 2015.

车载装置 第5篇

随着通信、控制等高新技术的发展,卡车自动化调度系统成为露天矿开采过程中提高设备效率和矿山产量、降低生产成本、取得较高经济效益的有效途径[1]。车载定位装置安装在卡车、电铲、前装机、推土机等离散移动设备上,是露天矿卡车自动化调度系统的重要组成部分,其主要功能是及时准确地采集设备的位置和状态信息传递给定位中心并接收从其发来的指令。车载定位装置目前大多采用8/16位单片机作为主控处理器,尽管能够完成车载定位装置数据采集和传送的基本功能,但在应用中存在着整个系统数据运算能力及实时性较差、支持网络化困难且较复杂操作系统无法移植、功能可扩展性不强等不足。

针对上述问题,本文根据露天矿特殊的地理环境,设计了一种基于ARM处理器S3C6410和嵌入式Wince操作系统的车载定位装置。该装置实现了对卡车的精确定位,保证了整个系统的实时性能。在接口电路与功能方面减少了硬件电路的开销,降低了设计成本,同时还可以根据需要扩展相应的功能。

1车载定位装置的硬件设计

车载定位装置作为数据采集和传送中心,根据功能将其划分为3个部分: ARM控制装置、GPRS模块和GPS模块[2],如图1所示。

车载定位装置首先通过GPS模块获得定位数据,并将数据通过UART通信方式传输给ARM处理器S3C6410,经过处理后将位置信息和电子地图匹配显示在人机界面上,然后通过GPRS模块向后台定位中心发送GPS定位数据,实现实时定位。

1.1 ARM控制装置

ARM控制装置以ARM处理器S3C6410为核心,负责接收GPS定位信息,通过数据运算解析出装置当前的位置信息,然后按传输协议封装成数据包,通过GPRS模块定时发送给定位中心。

S3C6410是基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器,采用五级流水线和哈佛结构,可以极低的功耗提供优异的性能[3]。它不仅能支持基本的外设接口,如彩色TFT、LCD、USB、SPI、UART等,还能支持NAND FLASH启动,这样整个系统的综合成本低,性价比更高。此外,S3C6410能产生200 MHz的工作频率,能轻松运行Wince操作系统和处理较为复杂的数据。

1.2 GPRS模块

GPRS模块用于建立通信链路,和定位中心建立TCP/IP连接以及收发数据[4]。

GPRS模块采用西门子公司的MC39i,它是新一代GSM/GPRS双模模块,设计小巧、功耗很低,提供内嵌式的简单无线GPRS连接。双信道传输模式提高了GPRS的传输性能,并具有永久在线功能,可实现快速数字接入和高速数据传输。此外,MC39i提供了一系列功能完备的程序设计接口AT指令集,通过AT指令进行短信、呼叫、数据业务、电话本、传真等控制。

1.3 GPS模块

GPS模块负责搜索GPS卫星,当搜索到4颗以上卫星时,开始进行卫星锁定,接收卫星信号并解算出定位数据,从而得到卡车装置的位置信息。

GPS模块采用Frastrax公司的iTrax02GPS接收机。该模块具有12路卫星通道,输出的定位信息精度为3～5 m,而且是体积最小、功耗最低的嵌入式OEM板,有2个自带的UART接口,很容易接收NMEA0183格式的数据,内嵌8 Mbit的Flash,可存储中间定位数据,使授时应用达到了很高的精度。同时 iTrax02具有较强的抗射频干扰能力,降低在偏僻的采矿地区由于GPS卫星信号被树荫和高山遮挡造成丢星以至不能定位的几率。

2车载定位装置的软件设计

S3C6410的开发采用宿主机/目标机方式,以PC机为宿主机,宿主机与目标机S3C6410之间通过串口线及网线相连[5]。在PC机上安装Wince5.0操作系统,采用交叉编译工具e-VC来交叉编译生成在ARM构架嵌入式Wince操作系统平台上运行的代码并开启了NFS进行宿主机和目标机的文件共享[6]。修改U-Boot作为Bootloader,内核、编写添加驱动程序用busybox制作根文件系统[7]。最后在宿主机上将U-Boot映像,内核映像和根文件映像按顺序下载到目标板上,完成嵌入式Wince软件开发平台的建立。

其中,U-Boot支持多种嵌入式MCU,它包含很多移植好的开发板实例。一般与开发板相关的文件存放在board文件夹下,与MCU相关的文件存放在CPU文件夹下。移植U-Boot主要针对以上2个方面进行,即修改开发板和MCU相关的代码。为了减少工作量,在这里对board中已包含的开发板项目进行相应的修改。

2.1 总体工作流程

上电复位之后,首先启动Bootloader,S3C6410初始化CPU、SDRAM、分配地址空间等指令,然后嵌入式Wince系统内核被加载,Bootloader把Wince系统内核压缩文件解压到SDRAM,同时把控制权移交到Wince。再把前面流程执行完后开始执行SDRAM中的代码,加载串口驱动完成串口初始化,最后运行用户应用程序,包括PPP拨号建立GPRS通信链路,完成GPS定位数据采集,网络数据传输。车载定位装置工作流程如图2所示。

2.2 GPS定位数据的接收

2.2.1 GPS通信格式

与GPS通信可选的协议有多种,目前普遍采用NMEA-0183通信协议[8]。NMEA-0183规定的数据格式为8个数据位,1个起始位,1个停止位,无奇偶校验位,数据传输波特率为9 600 bit/s。规定的常用语句有GGA(GPS定位数据)、RMC(导航卫星特定精简资料)、GSV(导航卫星资料)、VTG(方位角对地速度)等。

地理位置信息的要求:输出采用RMC格式,其格式:$GPRMC,〈1〉,〈2〉,〈3〉,〈4〉,〈5〉,〈6〉,〈7〉,〈8〉,〈9〉,〈10〉,〈11〉,〈12〉*hh〈CR〉〈LF〉,其中$为串头,表示串开始;GP为交谈识别符;RMC为语句名;〈1～12〉为数据字段, 各字段含义如表1所示;“,”为域分隔符;*表示字段串串尾;hh表示$与*之间所有数据字段代码的校验和,其值为本条语句中从$到*(不包括$和*)的所有字符的ASCII码的十六进制异或和;〈CR〉〈LF〉为结束符。

2.2.2 串口通信设置

GPS模块通过串口与S3C6410相连。在Wince中,设置串口的参数可通过POSIX标准装置接口,该接口被称为termios,在系统头文件〈termios.h〉中定义。termios包含一个串口参数配置的数据结构和许多控制串口特性的函数。接口termios的结构定义为[9]

其中最为重要的是Control_Flag,用户对字符大小、波特率、数据位、停止位、奇偶校验位和硬件流控等的设置就是通过对Control_Flag进行赋值来实现的;另外,Input_Flag中存储的本地模式标志符来决定是否显示字符,是否发送信号到应用程序等相关操作;Spe_control_ Character中包含了控制字符的定义和超时参数。在对struct termios结构各元素赋值后,通过调用tcsetattr函数选择新的设置,Wince便可以访问相关串口。

本设计的串口设置程序如下:

2.2.3 GPS定位数据的接收和解析

S3C6410通过串口获得定位数据,首先打开并读取串口,根据$GPRMC的数据格式,从GPS信息流语句中提取出RMC语句,GPS定位信息接收流程如图3所示。

根据NMEA-0183规定的报文格式的特点,通过对逗号的判断解析出所需要的定位信息。本设计从接收到的RMC语句中提取所需定位数据的程序如下:

2.3 GPRS数据的传输

车载定位装置发出的数据先传至BSS(基站系统),经由GPRS网络传至GGSN(网关支持节点),通过GGSN接入Internet,在 Internet上通过TCP/IP协议传给定位中心[10]。GPRS模块主要完成3个任务:(1) 建立通信链接;(2) 与远程定位中心创建TCP/IP连接;(3) 收发数据[11]。

2.3.1 GPRS联网实现

Wince通过PPP点对点协议来完成GPRS联网[12]。点对点协议是在对等单元之间数据链路上传输数据包的简单链路协议。Wince下实现GPRS联网主要有3个步骤:

(1) 重新配置内核,增加Wince内核对PPP协议的支持[13]。进入内核所在目录执行make menuconfig 命令进入图形化命令配置表,打开 device driversnetwork device support子菜单,内核中与网络相关的配置都在此菜单下,如图4所示,这里需要选中支持PPP协议、PPP串口通信和PPP压缩等项目,然后保存配置,重新编译生成Wince内核。

(2) 移植PPP的应用程序(包括pppd和chat)。从网络上下载PPP源码,然后把交叉编译得到ARM架构的pppd、chat程序加入进根文件系统。其中,pppd程序是PPP保护进程,提供对PPP协议的支持,其作用是建立并维持和服务器之间传输数据;而Chat则是pppd一个配套程序,它的作用是拨号并等待提示,然后根据提示输入用户名和密码等信息。

(3) 编写上网脚本文件,对GPRS联网进行调试。调试GPRS联网主要是编写pppd的配置文件、pppd脚本(包括options、gprs-connect、gprs-disconnect)。由于本设计使用的Wince桌面发行版Redhat系统中提供了支持PPP工作的配置文件和脚本的范本及帮助文件,这里只需根据需要修改相关运营商参数和与GPRS模块相连的串口参数即可。如在options脚本中指定串口设备、串口波特率、连接和断开脚本的存放路径;在gprs-connect脚本中设置APN接入点等。

2.3.2 无线数据传输

拨号成功后,车载定位装置就可通过网关与Internet网连接,利用TCP/IP协议与Internet上的定位中心通信[14],这主要是通过Wince下的网络编程实现的。基于TCP/IP协议的网络编程主要有2种方式可以选择:TCP方式和UDP方式。为满足实时数据传输,本系统采用UDP协议进行传输以提高GPRS网络的数据传输效率。GPRS网络传输流程如图5所示。

2.3.3 心跳程序

心跳程序是指GPRS模块定时与公网上的定位服务器通信,检测连接的异常情况,并通过启动重新拨号程序来保证GPRS通信链路永久畅通。本系统通过定时向定位中心的公网IP发送Ping指令实现,程序流程如图6所示,算法如下:

(1) 建立连接、发送Ping指令。

(2) 判断Ping是否连通,如果是,转到第三步,如果否,转到第一步。

(3) 发送Ping指令,转到第二步。

3结语

基于S3C6410的嵌入式露天矿车载定位装置实现了对卡车的精确定位,具有功能强大,实用性好,性价比较高的特点。采用移植ARM Wince的软件开发方式,简化了开发流程,缩短了开发周期,具有良好的开放性。利用现有GPRS网络,发挥了网络覆盖率高、传输特性好等优势,特别适用于工作环境恶劣、地理位置偏僻的矿山地区。该车载定位装置还可结合图像采集技术及图像传输技术,实现车辆的实时视频图像定位。

摘要：针对现有的采用8/16位单片机作为主控处理器的车载定位装置存在数据运算能力及实时性较差、较复杂操作系统无法移植及功能可扩展性不强等问题,设计了一种基于S3C6410和嵌入式Wince操作系统的矿用车载定位装置。该装置首先通过GPS定位模块获得卡车的定位数据,并将定位数据通过UART通信方式传输给ARM处理器S3C6410,然后通过GPRS无线传输模块向后台定位中心发送GPS定位数据,实现卡车的实时定位。该装置功能强大,实用性好,满足了应用现场的实时性需求。