基于车载PQCR-PSL传感器的路面损坏监测系统
发布时间：2022-02-18 10:52
城市道路上每天都运营着数以万计的车辆,严重的路面损坏不仅会影响城市交通,对行驶车辆造成损伤,甚至会引起各种交通事故。目前,国内对道路损坏的检测存在耗费较大的人力、时间成本,不能快速定位损坏路面类型及地理位置的缺点。因此,设计一种低成本,自动快速识别、定位损坏路面的监测系统具有重要的意义。本文提出一种基于车辆振动监测道路损坏的方法:车载振动传感器自动检测车辆由于行驶于损坏路面产生的振动,数据经无线网络传输到后台进行实时数据处理与损坏识别,同时可以定位损坏路面的地理位置信息。在实际应用中,将振动检测系统安装在诸如城市出租车等的公共交通工具上,形成大规模的传感网络,能够更好地识别与定位路面损坏。PQCR-PSL传感器是本实验室开发的一种结构简单、稳定可靠、具有大感频牵引率的电感式传感器,可用于微位移测量与低频振动测量。本系统采用PQCR-PSL传感器对车辆振动进行测量,设计基于FPGA的双路等精度测频模块,能够在一定的测量精度下提高传感器的采集速度。针对传感器采集的车辆振动信号特点设计了数据去噪滤波器,包括均值滤除异常值、最小二乘法滤除趋势项、基于CMSE的经验模态分解进行信号去噪。对不同路...
【文章来源】：西南交通大学四川省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 车载传感器道路损坏检测研究现状
1.3 论文结构安排
第2章 路面损坏监测系统总体设计
2.1 基于振动信号检测路面损坏的原理
2.2 路面损坏监测系统需求分析
2.3 车辆振动检测传感器选择
2.4 路面损坏监测系统总体框架
2.5 本章小结
第3章 路面损坏监测系统软硬件设计及实现
3.1 PQCR-PSL传感器及其振动测量原理
3.2 振动测量电路设计与实现
3.2.1 PQCR-PSL谐振电路设计
3.2.2 其它部分电路设计
3.3 FPGA振动、温度信号采集系统设计
3.3.1 双路等精度测频模块
3.3.2 温度采集模块
3.3.3 Nios II软核设计
3.4 车载传感Zigbee网络设计
3.4.1 车载传感器Zigbee通信技术介绍
3.4.2 Zigbee网络各节点的设计
3.5 道路损坏监测后台上位机设计
3.5.1 上位机各部分功能介绍
3.5.2 实时数据接收及处理介绍
3.6 本章小结
第4章 基于车载PQCR-PSL的振动数据预处理
4.1 实际道路数据采集介绍
4.2 车辆振动数据分析
4.3 随机低频次噪声滤波器设计
4.4 最小二乘法滤除趋势项
4.5 基于CMSE的 EMD信号去噪
4.6 本章小结
第5章 道路异常事件的识别与分类
5.1 道路异常事件识别与分类流程
5.2 均值法滤除干扰事件
5.3 基于均方值的异常事件提取
5.4 道路异常事件特征提取
5.4.1 基于IMF归一化能量的特征提取
5.4.2 基于IMF能量熵的特征提取
5.5 异常事件分类
5.5.1 二分类模型介绍
5.5.2 对窖井沉陷分类模型的选择
5.5.3 对坑洼沉陷与凸起事件分类模型的选择
5.6 本章小结
第6章 基于PQCR-PSL道路损坏监测系统测试
6.1 PQCR-PSL传感器振动性能测试
6.2 系统识别路面损坏有效性测试
6.3 GPS模块及其Zigbee无线传输测试
6.4 道路损坏监测系统功能联合测试
6.5 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]经验模态分解去噪方法研究[J]. 马鑫,郝亚南. 科技视界. 2018(23)
[2]移动蜂窝物联网无线网络规划的探讨[J]. 林飞. 科学技术创新. 2018(22)
[3]基于Zigbee的交通网络控制系统设计[J]. 刘占宇,郭楚滨,杨宗旺,韩瑜. 电子技术与软件工程. 2018(14)
[4]城市道路沥青路面早期损坏的成因分析与预防措施[J]. 黄伟. 河南建材. 2018(01)
[5]基于PQCR-PSL的桥梁振动无线监测系统[J]. 马文卓,陈向东,丁星. 传感器与微系统. 2017(09)
[6]西藏林芝市沥青路面早期破坏调查及成因探讨[J]. 吕光东. 山西建筑. 2017(12)
[7]振动传感器的原理选择[J]. 汪嘉洋,刘刚,华杰,刘冰,张家林,穆文君. 传感器世界. 2016(10)
[8]沥青路面损坏原因及热再生技术的应用对策[J]. 王亮. 交通世界. 2016(13)
[9]闸门长度可调的等精度频率计仿真及验证[J]. 陈路,张夺赟. 通讯世界. 2016(07)
[10]振动传感器的应用[J]. 高禹. 电子制作. 2015(20)
博士论文
[1]EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D]. 王婷.哈尔滨工程大学 2010
硕士论文
[1]基于群智感知的城市路面健康监测系统的设计与实现[D]. 郭晓丹.黑龙江大学 2017
[2]路面破损对道路通行能力的影响研究[D]. 贾贵宾.北京交通大学 2015
[3]基于车载激光的道路平整度检测系统研究[D]. 郭姣.首都师范大学 2013
[4]基于车载传感器的路面质量监测系统的设计和实现[D]. 徐庆江.华中科技大学 2012
[5]基于车载3D加速传感器的路况监测研究[D]. 魏明明.大连理工大学 2011
[6]客车振动特性的分析与研究[D]. 王晓利.合肥工业大学 2010
[7]基于USB 2.0高速接口的机床振动实验系统的开发[D]. 曹雏清.重庆大学 2008
本文编号：3630705
【文章来源】：西南交通大学四川省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 车载传感器道路损坏检测研究现状
1.3 论文结构安排
第2章 路面损坏监测系统总体设计
2.1 基于振动信号检测路面损坏的原理
2.2 路面损坏监测系统需求分析
2.3 车辆振动检测传感器选择
2.4 路面损坏监测系统总体框架
2.5 本章小结
第3章 路面损坏监测系统软硬件设计及实现
3.1 PQCR-PSL传感器及其振动测量原理
3.2 振动测量电路设计与实现
3.2.1 PQCR-PSL谐振电路设计
3.2.2 其它部分电路设计
3.3 FPGA振动、温度信号采集系统设计
3.3.1 双路等精度测频模块
3.3.2 温度采集模块
3.3.3 Nios II软核设计
3.4 车载传感Zigbee网络设计
3.4.1 车载传感器Zigbee通信技术介绍
3.4.2 Zigbee网络各节点的设计
3.5 道路损坏监测后台上位机设计
3.5.1 上位机各部分功能介绍
3.5.2 实时数据接收及处理介绍
3.6 本章小结
第4章 基于车载PQCR-PSL的振动数据预处理
4.1 实际道路数据采集介绍
4.2 车辆振动数据分析
4.3 随机低频次噪声滤波器设计
4.4 最小二乘法滤除趋势项
4.5 基于CMSE的 EMD信号去噪
4.6 本章小结
第5章 道路异常事件的识别与分类
5.1 道路异常事件识别与分类流程
5.2 均值法滤除干扰事件
5.3 基于均方值的异常事件提取
5.4 道路异常事件特征提取
5.4.1 基于IMF归一化能量的特征提取
5.4.2 基于IMF能量熵的特征提取
5.5 异常事件分类
5.5.1 二分类模型介绍
5.5.2 对窖井沉陷分类模型的选择
5.5.3 对坑洼沉陷与凸起事件分类模型的选择
5.6 本章小结
第6章 基于PQCR-PSL道路损坏监测系统测试
6.1 PQCR-PSL传感器振动性能测试
6.2 系统识别路面损坏有效性测试
6.3 GPS模块及其Zigbee无线传输测试
6.4 道路损坏监测系统功能联合测试
6.5 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]经验模态分解去噪方法研究[J]. 马鑫,郝亚南. 科技视界. 2018(23)
[2]移动蜂窝物联网无线网络规划的探讨[J]. 林飞. 科学技术创新. 2018(22)
[3]基于Zigbee的交通网络控制系统设计[J]. 刘占宇,郭楚滨,杨宗旺,韩瑜. 电子技术与软件工程. 2018(14)
[4]城市道路沥青路面早期损坏的成因分析与预防措施[J]. 黄伟. 河南建材. 2018(01)
[5]基于PQCR-PSL的桥梁振动无线监测系统[J]. 马文卓,陈向东,丁星. 传感器与微系统. 2017(09)
[6]西藏林芝市沥青路面早期破坏调查及成因探讨[J]. 吕光东. 山西建筑. 2017(12)
[7]振动传感器的原理选择[J]. 汪嘉洋,刘刚,华杰,刘冰,张家林,穆文君. 传感器世界. 2016(10)
[8]沥青路面损坏原因及热再生技术的应用对策[J]. 王亮. 交通世界. 2016(13)
[9]闸门长度可调的等精度频率计仿真及验证[J]. 陈路,张夺赟. 通讯世界. 2016(07)
[10]振动传感器的应用[J]. 高禹. 电子制作. 2015(20)
博士论文
[1]EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D]. 王婷.哈尔滨工程大学 2010
硕士论文
[1]基于群智感知的城市路面健康监测系统的设计与实现[D]. 郭晓丹.黑龙江大学 2017
[2]路面破损对道路通行能力的影响研究[D]. 贾贵宾.北京交通大学 2015
[3]基于车载激光的道路平整度检测系统研究[D]. 郭姣.首都师范大学 2013
[4]基于车载传感器的路面质量监测系统的设计和实现[D]. 徐庆江.华中科技大学 2012
[5]基于车载3D加速传感器的路况监测研究[D]. 魏明明.大连理工大学 2011
[6]客车振动特性的分析与研究[D]. 王晓利.合肥工业大学 2010
[7]基于USB 2.0高速接口的机床振动实验系统的开发[D]. 曹雏清.重庆大学 2008
本文编号：3630705
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3630705.html
