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智能路面传感器采样算法与系统结构优化

发布时间:2018-02-28 13:32

  本文关键词: 路面传感器 多频 分辨策略 系统程序 标准化 出处:《东南大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:公路交通在国民经济发展中具有极重要的作用,高速公路作为公路交通的加速器,随着其通车里程和辐射范围的不断增长,保证高速公路的安全和畅通的重要意义正愈发的凸显出来,建立完整的高速公路路面状况监视和预警系统的工作也变得更加紧迫。智能路面传感器系统,正是该系统重要的组成部分。而长期被外国企业控制的路面传感器市场,由于价格昂贵和维护成本高等原因导致路面传感器无法大规模的运用,极大的影响了我国国民经济的发展,实现路面传感器系统国产化的重要性可见一斑。针对当前智能路面传感器系统所存在的问题,本文首先对当下传感器系统在国内外常见的路面覆盖物分辨技术进行了调研,并对本文所涉及的几种路面覆盖物与多频检测原理进行了分析。随后,通过对智能路面传感器多频模块敏感电容的结构分析,本文实现了边缘电容模型的建立与分析,并提出了改进的多频测量模块的激励与采样策略。与此同时,通过对传感器系统程序的标准化处理,实现了标定程序与最终判定程序的统一,同时将标定数据与程序主体分离,将标定数据单独存放于单片机的片上可编程存储器中,并通过外部串口实现标定数据的更新。随后本文对优化后的系统进行了实验的验证与分析。实验结果显示优化后的方案,能够有效增大干燥、积冰、积水三种路面状况下所得采样方差值之间的差值,具备大幅提高路面传感器系统对于干燥、积冰、积水等路面状况分辨率的能力,并通过最终的分辨策略优化获得了对积雪路况的分辨能力。同时优化后的系统程序有效的实现了输出模式选择与标定数据的外部串口更新,很大程度上提高了生产效率与使用过程中的可维护性。
[Abstract]:Highway traffic plays an important role in the development of national economy. As the accelerator of highway traffic, with the increase of mileage and radiation range, The importance of ensuring the safety and smooth flow of freeway is becoming more and more prominent, and the work of establishing a complete highway pavement condition monitoring and early warning system is becoming more and more urgent. Intelligent pavement sensor system, It is an important part of the system. The pavement sensor market, which has been controlled by foreign enterprises for a long time, cannot be used on a large scale because of the high price and high maintenance cost. It has greatly affected the development of our national economy, and the importance of realizing the localization of pavement sensor system can be seen. In view of the problems existing in the current intelligent pavement sensor system, In this paper, firstly, the common pavement covering resolution technology of sensor system at home and abroad is investigated, and several pavement coverings and multi-frequency detection principles involved in this paper are analyzed. By analyzing the structure of sensitive capacitance of multi-frequency module of intelligent road sensor, this paper realizes the establishment and analysis of edge capacitance model, and puts forward the excitation and sampling strategy of the improved multi-frequency measurement module. Through the standardized processing of the sensor system program, the unification of the calibration program and the final judging program is realized. At the same time, the calibration data is separated from the program body, and the calibration data is stored separately in the programmable memory on the chip of the single chip microcomputer. The calibration data are updated by external serial port. Then the optimized system is verified and analyzed. The experimental results show that the optimized scheme can effectively increase the drying and ice accumulation. The difference between the sampling square difference obtained from the three road surface conditions with stagnant water has the ability to greatly improve the resolution of the pavement sensor system for the dry, ice, water and other pavement conditions. At the same time, the optimized system program effectively realizes the output mode selection and the external serial port update of the calibration data. To a large extent, it improves the production efficiency and maintainability in the process of use.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U495;TP212

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本文编号:1547507

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