车载动态称重系统的研究与设计

发布时间：2017-03-28 14:06

  本文关键词：车载动态称重系统的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前我国公路治理超限超载普遍采用基于动态称重的计重收费系统,这些传统称重方法大都需在公路主线道上建立大型检测站,存在以下不足:被检测车辆相对集中,检测效率较低,容易造成交通堵塞,而且车辆也容易绕行逃避检查等。针对这些不足,在充分研究现有的车辆称重设备和考虑实际需求的基础上,设计了一种车载式的动态称重系统。该系统可实时监测货车载重量,并可通过GPS装置对车辆位置进行实时定位,利用GPRS网络将车辆的载荷量、位置、速度等信息发送至监控中心,同时车载终端还可接收监控中心的各种命令。本文的主要内容如下:第一,介绍了本课题的研究背景、意义,在车辆动态称重领域中国内外的研究现状及未来的发展方向。第二,通过分析车载动态称重需实现的目标要求和影响车辆称重结果精度的因素,设计了系统的总体方案,介绍了系统原理和组成结构,并详细论述了传感器的选型及原理。第三,详细论述了车载称重系统中的硬件设计。系统以嵌入式ARM处理器STM32F107VCT6为核心,选用GPRS/GPS DTU实现数据无线传输和车辆GPS定位功能,DGUS屏作为车载终端中人机交互模块的单元,并将U盘作为数据本地存储的介质。硬件部分主要包括电源模块、数据采集处理模块、人机交互模块、数据无线传输模块、数据存储模块等。第四,详细介绍了车载动态称重系统的软件设计部分,采用了模块化的设计思想,主要包括数据采集系统软件设计、数据远程交互设计、图形交互界面的开发设计、数据本地存储系统的实现、监控中心测试软件的设计开发等。第五,详细论述了车载称重系统的数据处理算法。首先使用改进的滤波算法对车载称重信号和倾角信号滤波预处理,然后将预处理后的动态称重信号、倾角信号与车辆速度、加速度共同作为径向基(RBF)神经网络的输入,经过神经网络的训练之后得到较为精确的车辆重量值。最后通过六轴车的车载动态称重系统现场实验验证了该算法的可行性。第六,结合系统设计过程和现场实际测试结果,总结了本系统的设计经验及不足之处,并提出了改进方法。本文的主要创新点如下:第一,本系统综合利用了传感技术、卫星定位技术和网络技术,实现了对货运车辆装载、运行等情况的实时监控。第二,在车载动态称重现场实测数据的基础上,建立了一种广义RBF神经网络模型,结合车辆倾角角度、速度和加速度对滤波预处理之后的车辆动态称重信号进行二次处理,能使其更加接近车辆水平静态时的称重值。
【关键词】：车载称重 位移传感器 数据无线传输 数据处理 径向基神经网络
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U492.321
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 课题研究背景14-15
• 1.2 课题研究意义15
• 1.3 国内外研究现状15-17
• 1.4 超限检测相关规范17-18
• 1.5 本课题主要研究内容及结构安排18
• 1.6 本章小结18-20
• 第二章 车载称重系统介绍20-30
• 2.1 系统概述20
• 2.2 影响称重精度的因素分析20-21
• 2.2.1 高频干扰信号概述20-21
• 2.2.2 低频干扰信号21
• 2.3 系统功能需求和技术特性21-22
• 2.4 系统原理及组成结构22-28
• 2.4.1 称重单元23-26
• 2.4.2 车载称重终端26-27
• 2.4.3 监控中心27-28
• 2.5 系统工作流程28
• 2.6 本章小结28-30
• 第三章 车载称重系统硬件设计30-44
• 3.1 电源模块30-32
• 3.2 系统核心处理器及最小系统32-34
• 3.2.1 晶振电路33
• 3.2.2 程序下载电路33-34
• 3.3 数据采集处理模块34-38
• 3.3.1 称重传感器及电路设计35-36
• 3.3.2 倾角传感器及电路设计36-38
• 3.4 人机交互模块38-39
• 3.5 数据无线传输模块39-42
• 3.6 数据存储模块42-43
• 3.7 扩展模块43
• 3.8 本章小结43-44
• 第四章 车载称重系统软件设计44-76
• 4.1 数据采集系统软件设计45-51
• 4.1.1 称重数据处理45-47
• 4.1.2 倾角数据处理47-50
• 4.1.3 温度数据处理50-51
• 4.2 人机交互系统软件设计51-53
• 4.2.1 DGUS屏设计51-52
• 4.2.2 DGUS屏数据通信52-53
• 4.3 数据无线通信系统软件设计53-56
• 4.3.1 GPRS无线通信54-55
• 4.3.2 GPS定位55-56
• 4.4 数据存储56-65
• 4.4.1 FATFS文件系统移植及实现57-61
• 4.4.2 U盘驱动程序设计61-65
• 4.5 监控中心65-74
• 4.5.1 数据库设计66-68
• 4.5.2 Web服务器端软件设计68-74
• 4.6 本章小结74-76
• 第五章 车载动态称重算法设计76-94
• 5.1 多传感器融合技术76-77
• 5.1.1 技术概述76
• 5.1.2 多传感器融合结构76-77
• 5.2 信号滤波预处理77-80
• 5.2.1 几种常用滤波方法概述77-78
• 5.2.2 本系统采用数字滤波预处理方法78-80
• 5.3 RBF神经网络80-85
• 5.3.1 RBF网络原理80-82
• 5.3.2 RBF网络算法82-84
• 5.3.3 RBF网络模型的确定84-85
• 5.4 样本数据获取85-87
• 5.5 Matlab及神经网络训练87-90
• 5.6 算法在STM32处理器上的实现90-92
• 5.7 本章小结92-94
• 第六章 总结与展望94-96
• 6.1 工作总结94
• 6.2 展望94-96
• 参考文献96-100
• 致谢100-102
• 攻读硕士期间发表的论文102

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张文会;韩冰源;马振江;;车辆动态称重系统误差产生机理[J];森林工程;2007年05期

2 唐晓颖;尹昌;;车辆动态称重系统的研究[J];黑龙江科技信息;2011年02期

3 黄旭伟;胡敏;;车载动态称重系统分析与设计[J];机械制造与自动化;2011年04期

4 位显丽;;上料动态称重系统的研究[J];工业控制计算机;2012年03期

5 修燕;;涵式车辆动态称重系统的研制及应用[J];华东公路;1993年04期

6 杨卫东;动态称重系统仪器软硬件设计[J];交通与计算机;1995年06期

7 凌杰,龙水根;公路车辆动态称重系统解决方案[J];西安公路交通大学学报;2001年02期

8 李宝安,李行善,罗先和;动态称重系统计量误差的动态校正[J];仪器仪表学报;2001年03期

9 严义良;动态称重系统分析及其在高速公路的应用[J];交通与计算机;2002年05期

10 刘飞飞,杨忠;车辆动态称重系统的设计[J];衡器;2004年03期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 崔厚梅;郭西进;;基于嵌入式系统的动态称重系统的研究[A];第十八届全国煤矿自动化学术年会中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2008年

2 宋爱娟;闫冬梅;;基于DSP的动态称重系统的设计[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 莫淘;港口门座式起重机动态称重系统通过鉴定[N];中国交通报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 凌杰;公路动态称重系统的设计理论研究[D];长安大学;2001年

2 朱军;光纤光栅在车辆动态称重系统中的应用研究[D];长安大学;2007年

3 程路;车辆动态称重技术研究[D];浙江大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王丽丽;高精度高速公路车辆动态称重系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2008年

2 王锦芳;动态称重系统的研究与开发[D];浙江大学;2006年

3 刘金彤;公路动态称重系统综合评价研究[D];兰州交通大学;2015年

4 李惠敏;车载动态称重系统的研究与设计[D];太原理工大学;2016年

5 李海龙;基于BP算法的整车式动态称重仪表的研究与设计[D];太原理工大学;2016年

6 张瑜;远程矿井动态称重系统的研究与开发[D];中南大学;2008年

7 白仁刚;基于嵌入式系统的动态称重系统[D];浙江大学;2008年

8 代伟;高速公路动态称重系统关键问题的研究[D];长安大学;2008年

9 彭伟;汽车动态称重系统设计[D];湖南大学;2008年

10 庞伟屹;基于单片机的传输带动态称重系统设计与实现[D];河北科技大学;2010年

  本文关键词：车载动态称重系统的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：272399