多功能道路信息采集车辅助系统设计与实现

摘要

近年来，公路出行中的高速、安全和舒适度越来越为出行的人们所关注，而在众多的影响因素中，路况信息的重要性越来越突出。路况信息包含动态数据信息和静态数据信息。目前，一些静态数据如交通设施完好程度等，主要由人工现场测量或评估得到，费时、费力，现场操作不安全，且结果易受人为因素影响。因此，国内外对道路信息自动采集进行了一定的研究，并在系统的开发上取得一定的进展。随着高等级公路里程数的不断增加，道路基本数据信息量也逐渐的增加，其养护管理任务日渐繁重，传统的人工检测已经不能满足公路养护发展的需要。因此，为了高效、准确、安全的采集道路信息，利用计算机技术、传感器技术、数据处理技术以及数据库技术开发道路信息采集系统具有重要的现实意义。 在本文的研究中，着重对道路信息采集车的辅助系统进行研究，其中包括道路信息数据的需求分析、车载供电控制系统设计、传感器硬件接口电路设计、系统软件接口设计、距离与定位系统设计以及系统标定等，以实现对道路附属设施、道路路面病害信息、车辙、平整度、道路几何线形参数等数据的采集。具体研究内容如下： 首先对道路信息采集子系统数据采集原理进行介绍，分析道路信息数据采集子系统间相互关系，确定子系统采集的数据格式以及需要的支持数据的格式，在此基础上进行子系统功能设计以及检测方案设计，通过对供电控制系统、传感器接口电路、风扇控制电路等接口电路设计来构建道路信息采集平台。 其次介绍了软件接口技术在面向对象软件开发中实现的主要过程，并通过对系统网络结构、系统功能需求、系统数据采集时序状态、系统程序设计体系结构进行分析，最终实现主控系统内子系统与主系统间数据传输接口设计；通过对客户机/服务器方式的Socket的网络通信介绍以及对TCP时序变迁分析，设计主控系统与子系统之间的通信协议，实现主控系统与子系统间数据和控制信息的传递。 最后对辅助系统的系统标定进行研究，构建系统标定实验平台，设计标定实验方案，并对实验数据进行误差分析处理。通过大量的动态实验和静态实验表明，本文设计的道路信息采集车辅助系统能够稳定可靠的支持道路信息采集系统工作，整个系统的研究和开发合理、可用。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2接口技术和道路信息自动检测技术综述

1.2.1接口技术现状

1.2.2道路信息自动检测技术

1.3研究的目的与意义

1.4课题来源与研究内容

第2章多功能道路信息采集车辅助系统功能分析

2.1多功能道路信息采集系统构成

2.2供电控制系统需求分析

2.3传感器接口系统数据分析

2.3.1设施图像与视频采集子系统

2.3.2道路断面数据采集子系统

2.3.3路面状况检测子系统

2.4系统软件接口分析

2.5距离与定位数据分析与系统设计

2.5.1定位与距离子系统工作原理

2.5.2定位与距离子系统数据格式

2.5.3定位与距离子系统与其它子系统间关系

2.5.4定位与距离子系统设计

2.6本章小结

第3章多功能道路信息采集系统接口电路设计

3.1概述

3.2车载供电控制系统设计

3.2.1车载供电控制系统功能

3.2.2车载供电系统方案设计

3.2.3车载控制电路设计

3.3距离测量及同步控制接口电路设计

3.3.1距离测量及同步控制接口电路功能

3.3.2距离测量及同步控制接口电路的设计

3.3.3接口电路软件设计

3.4超声激光传感器接口电路设计

3.4.1超声激光传感器接口电路功能

3.4.2超声激光传感器接口电路设计

3.5风扇控制电路设计

3.5.1风扇控制电路功能描述

3.5.2风扇控制电路设计

3.6本章小结

第4章多功能道路信息采集系统软件接口设计

4.1概述

4.2多功能道路信息采集系统与子系统结构关系与实现

4.2.1多功能道路信息采集车载系统及网络结构

4.2.2多功能道路信息采集系统系统功能描述

4.2.3系统采集状态图

4.2.4系统体系结构

4.2.5接口系统类关系图

4.2.6多功能道路信息采集系统软件接口设计

4.3多功能道路信息采集系统与子系统的通信协议

4.3.1基于客户机/服务器方式的Socket的网络通信

4.3.2多功能道路信息采集系统与子系统信息传输分析

4.3.3多功能道路信息采集系统与子系统的通信协议

4.4本章小结

第5章检测系统标定实验方案设计与数据分析

5.1概论

5.2距离车速检测装置标定实验方案设计与数据分析

5.3陀螺仪标定实验方案与数据分析

5.3.1精密水准仪测试道路横坡纵坡原理

5.3.2标定实验方案设计

5.3.3实验数据处理

5.3.4系统动态误差数据分析

5.4本章小结

第6章总结与展望

6.1研究内容总结

6.2工作展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目