基于DSP图像式路基沉降监测系统研究
发布时间：2022-01-24 03:02
路基表面平顺是保障铁路运营安全的关键环节,是实现铁路运营的现代化、信息管理的智能化必备条件,而路基不平整会导致列车振动、脱轨等严重事故。目前针对路基表面沉降测量主要有人工监测、半自动监测法;然而这些方法并不能实现对复杂环境的路基变形监测,已无法满足复杂环境下路基沉降检测精度的要求;图像式路基表面沉降在线监测系统是通过定位光斑中心值后经过差分计算得到监测靶面沉降前后的位置数据信息,以此来反应监测点相对于基准点的沉降变形。在根据目前铁路路基沉降监测的现状及机器视觉测量在铁路领域应用的基础上,结合路基沉降监测的现场环境和嵌入式系统的特点,将激光和嵌入式技术应用到铁路路基表面沉降变形监测中,研发基于DSP图像式路基表面沉降在线监测系统。首先,依据我国铁路运行管理条例的需要,收集及调研国内外长大隧道铁路路基表面沉降在线监测方法及数据、高精度光斑图像中心定位技术、监测靶面位姿修正方法及相关数据,设计出图像式路基沉降监测系统的模型,确定合适的研究方案。其次,针对研究方案及铁路现场的环境要求完成沉降变形监测终端的设计与实现,主要包括DSP嵌入式控制系统、相机、激光器、显示屏、倾角传感器、温度传感器和蓄...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国铁路常用的无砟轨道形式
基于DSP图像式路基沉降监测系统研究-14-3图像式路基沉降监测系统的硬件系统图像式路基沉降监测系统的硬件设计核心的是沉降监测终端的设计，主要包括数据采集与储存模块、通信模块、GPRS图像数据的无线传输系统及主控模块设计，在沉降监测终端设计过程中，为了保证采集现场数据的精确，完成大量数据的快速传输与融合分析，因此，对元器件的选择根据监测原理确定相关参数。此外，通过对主控模块进行逻辑设计来实现数据采集、存储、传输的功能，为确保监测系统的可靠性，本章主要是从硬件的选型、各个子模块进行合理设计，从而保证监测终端采集相关数据的可靠性。3.1硬件开发平台(1)DSP嵌入式系统选择图像式路基沉降监测终端嵌入式系统选择TI公司第二代增强型、高精度、小体积的TMS320DM642系列32位浮点DSP控制器指令字(VLIW)结构，主频工作在720MHz下处理速度能达到5760MIPS，同时还提供高精度视频端口，具有高实时性和稳定性等特点[30]；满足路基沉降实时检测的性能要求，且TMS320DM642嵌入式系统中的EMIF接口数据总线宽度为32位，EMIF接口有多种不同的时钟源，TMS320DM642的GPIO接口共配置16个输入/输出引脚，但GPIO引脚通常多种功能复用，有8路数字量实现现场环境检测与控制实现。可以减少DM642可用的输入/输出资源，所以DM642通常扩展引脚，并且可直接与SDRAM储存芯片无缝连接网络[31]，为图像信息采集和处理提供了大量的存储空间，并测量系统采用不同分辨率的相机，可以全方位采集图像信息。图3.1TMS320DM642嵌入式系统
DSP集成系
【参考文献】：
期刊论文
[1]图像式无砟轨道沉降监测靶面相对位姿修正方法[J]. 闵永智,任维卓,郭薇,陶佳,胡捷. 激光与光电子学进展. 2020(08)
[2]基于LoRa的铁路路基沉降数据采集系统设计[J]. 刘梦,王小平,马月辉. 大地测量与地球动力学. 2019(09)
[3]中国铁道科学研究院集团有限公司2018年度科技成果简介（续一）[J]. 郭悦. 中国铁道科学. 2019(04)
[4]基于单目视觉的姿态自动测量方法[J]. 劳达宝,张慧娟,熊芝,周维虎. 光子学报. 2019(03)
[5]基于DSP+FPGA线性结构的计算机图像处理系统设计研究[J]. 高菲,贾涛. 电子设计工程. 2018(17)
[6]高铁路基动载沉降现场监测分析[J]. 王敏,李义杰,徐林荣. 土木建筑与环境工程. 2017(06)
[7]板式无砟轨道轨面变形与路基沉降的映射关系[J]. 郭宇,高建敏,孙宇,翟婉明. 西南交通大学学报. 2017(06)
[8]高速铁路运营期基础沉降长期监测技术研究[J]. 王翔,王波,汪正兴. 铁道工程学报. 2017(05)
[9]基于单目视觉和固定靶标的位姿测量系统[J]. 王天宇,董文博,王震宇. 红外与激光工程. 2017(04)
[10]基于高斯积分曲面拟合的亚像素边缘定位算法[J]. 段振云,王宁,赵文珍,赵文辉,冯宝强. 仪器仪表学报. 2017(01)
博士论文
[1]基于结构光投影的钢轨廓形动态测量方法研究及应用[D]. 王昊.中国铁道科学研究院 2018
[2]铁路路基表面沉降相机链视觉测量方法研究[D]. 闵永智.兰州交通大学 2014
硕士论文
[1]高铁路基沉降监测系统的研究[D]. 秦红丽.石家庄铁道大学 2018
[2]基于DSP的图像测量系统的研究与实现[D]. 刘晓辉.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于DSP的多路图像处理硬件系统研究[D]. 李永晨.天津理工大学 2015
[4]基于TMS320DM642的视频图像处理平台设计与实现[D]. 韩国盛.南京理工大学 2013
[5]CCD应用于路基表面沉降测量技术的研究[D]. 岳鹏远.北京交通大学 2009
本文编号：3605709
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国铁路常用的无砟轨道形式
基于DSP图像式路基沉降监测系统研究-14-3图像式路基沉降监测系统的硬件系统图像式路基沉降监测系统的硬件设计核心的是沉降监测终端的设计，主要包括数据采集与储存模块、通信模块、GPRS图像数据的无线传输系统及主控模块设计，在沉降监测终端设计过程中，为了保证采集现场数据的精确，完成大量数据的快速传输与融合分析，因此，对元器件的选择根据监测原理确定相关参数。此外，通过对主控模块进行逻辑设计来实现数据采集、存储、传输的功能，为确保监测系统的可靠性，本章主要是从硬件的选型、各个子模块进行合理设计，从而保证监测终端采集相关数据的可靠性。3.1硬件开发平台(1)DSP嵌入式系统选择图像式路基沉降监测终端嵌入式系统选择TI公司第二代增强型、高精度、小体积的TMS320DM642系列32位浮点DSP控制器指令字(VLIW)结构，主频工作在720MHz下处理速度能达到5760MIPS，同时还提供高精度视频端口，具有高实时性和稳定性等特点[30]；满足路基沉降实时检测的性能要求，且TMS320DM642嵌入式系统中的EMIF接口数据总线宽度为32位，EMIF接口有多种不同的时钟源，TMS320DM642的GPIO接口共配置16个输入/输出引脚，但GPIO引脚通常多种功能复用，有8路数字量实现现场环境检测与控制实现。可以减少DM642可用的输入/输出资源，所以DM642通常扩展引脚，并且可直接与SDRAM储存芯片无缝连接网络[31]，为图像信息采集和处理提供了大量的存储空间，并测量系统采用不同分辨率的相机，可以全方位采集图像信息。图3.1TMS320DM642嵌入式系统
DSP集成系
【参考文献】：
期刊论文
[1]图像式无砟轨道沉降监测靶面相对位姿修正方法[J]. 闵永智,任维卓,郭薇,陶佳,胡捷. 激光与光电子学进展. 2020(08)
[2]基于LoRa的铁路路基沉降数据采集系统设计[J]. 刘梦,王小平,马月辉. 大地测量与地球动力学. 2019(09)
[3]中国铁道科学研究院集团有限公司2018年度科技成果简介（续一）[J]. 郭悦. 中国铁道科学. 2019(04)
[4]基于单目视觉的姿态自动测量方法[J]. 劳达宝,张慧娟,熊芝,周维虎. 光子学报. 2019(03)
[5]基于DSP+FPGA线性结构的计算机图像处理系统设计研究[J]. 高菲,贾涛. 电子设计工程. 2018(17)
[6]高铁路基动载沉降现场监测分析[J]. 王敏,李义杰,徐林荣. 土木建筑与环境工程. 2017(06)
[7]板式无砟轨道轨面变形与路基沉降的映射关系[J]. 郭宇,高建敏,孙宇,翟婉明. 西南交通大学学报. 2017(06)
[8]高速铁路运营期基础沉降长期监测技术研究[J]. 王翔,王波,汪正兴. 铁道工程学报. 2017(05)
[9]基于单目视觉和固定靶标的位姿测量系统[J]. 王天宇,董文博,王震宇. 红外与激光工程. 2017(04)
[10]基于高斯积分曲面拟合的亚像素边缘定位算法[J]. 段振云,王宁,赵文珍,赵文辉,冯宝强. 仪器仪表学报. 2017(01)
博士论文
[1]基于结构光投影的钢轨廓形动态测量方法研究及应用[D]. 王昊.中国铁道科学研究院 2018
[2]铁路路基表面沉降相机链视觉测量方法研究[D]. 闵永智.兰州交通大学 2014
硕士论文
[1]高铁路基沉降监测系统的研究[D]. 秦红丽.石家庄铁道大学 2018
[2]基于DSP的图像测量系统的研究与实现[D]. 刘晓辉.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于DSP的多路图像处理硬件系统研究[D]. 李永晨.天津理工大学 2015
[4]基于TMS320DM642的视频图像处理平台设计与实现[D]. 韩国盛.南京理工大学 2013
[5]CCD应用于路基表面沉降测量技术的研究[D]. 岳鹏远.北京交通大学 2009
本文编号：3605709
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