一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置及方法，属于空基路面信息检测领域。本发明专利技术公开的一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置包括微控制器、系统存储单元、相机控制单元、电平转换单元、声光报警单元、电压调理单元和数据存储单元；电平转换单元预留多路RS‑232通信接口、微处理器预留以太网通信接口和多路UART通信接口，相机控制单元预留相机快门接口和相机同步接口；本发明专利技术还公开基于所述装置实现的一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制方法。本发明专利技术能够实现对多传感器及设备的同时启控、同步控制及数据同步标识，进一步实现多传感器在相同时间点的同步信息采集，具有精度高、稳定性好、集成度高、抗干扰能力强的优点。

A multi sensor synchronization control device and method for air based pavement information detection platform

The invention discloses a multi sensor synchronization control device and a method for the air based pavement information detection platform, which belongs to the field of air based pavement information detection. An air based road information detection platform of the invention discloses a multiple sensor synchronous control device includes a microcontroller system, storage unit, camera control unit, level conversion unit, alarm unit, voltage regulating unit and a data storage unit; level conversion unit for multiple RS 232 communication interface, Ethernet interface and microprocessor for multi-channel UART communication interface, camera control unit for camera shutter interface and camera synchronous interface; the invention also discloses a space-based information platform of the road detection device to realize multi sensor based on synchronous control method. The invention can realize simultaneous start control, synchronous control and data synchronization identification for multi-sensor and equipment, and further realize synchronous acquisition of multi-sensor at the same time point, and has the advantages of high accuracy, good stability, high integration and strong anti-interference ability.

【技术实现步骤摘要】
一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置及方法
本专利技术涉及一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置，尤其适用于空基路面信息检测平台所搭载的各类设备及传感器的同步控制，属于空基路面信息检测领域。
技术介绍
随着我国道路交通网络的快速发展，公路信息检测需求日益增加，而空基路面信息检测平台由于具有非接触、机动性好等优点而广受重视。传统的航摄、测绘等采用的固定翼飞行器飞行高度(3000m)较高，而旋翼飞行器又存在航程短、效率低等缺陷；因此，针对公路信息的检测需求需要一种低空(300m)长航时固定翼无人机的空基路面信息检测平台。该检测平台集成单反相机、光电吊舱和激光雷达等多功能、多类型传感器，可实现多种地空数据的快速采集。平台所集成的单反相机、光电吊舱和激光雷达等设备相互独立，启动方式不同，不能同时启动。个别设备上电后即开始工作，费电且存在无效数据，占据有限存储空间，浪费有限机载资源，增加成本，降低效率，对后期数据处理工作带来不便。虽然单反相机、光电吊舱和激光雷达等设备自身均带有存储功能，但是由于各传感器之间采集速率不同且存储格式不一，无法建立统一的标志，不利于数据的多维对比。
技术实现思路
针对现有技术中空基路面信息检测平台存在的上述技术问题，为满足空基路面信息检测平台的需求，本专利技术目的是提供一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置及方法，能够实现对多传感器及设备的同时启控、同步控制及数据同步标识，进一步实现多传感器在相同时间点的同步信息采集，具有精度高、稳定性好、集成度高、抗干扰能力强的优点。所述的多传感器包括单反相机、光电吊舱和激光雷达。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：本专利技术公开的一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置，包括微控制器、系统存储单元、相机控制单元、电平转换单元、声光报警单元、电压调理单元和数据存储单元。电平转换单元预留多路RS-232通信接口、微处理器预留以太网通信接口和多路UART通信接口，相机控制单元预留相机快门接口和相机同步接口。微控制器预留多路高可靠性的UART通信接口，其中：UART-1通信接口用于连接数据存储单元，负责同步信息的存储；UART-2通信接口用于连接无线数据传输单元，负责地空之间的信息交互，接收地面的控制指令并回发装置工作状态信息；UART-3至UART-n通信接口用于连接多传感器，UART-3至UART-n通信接口数量根据传感器数量而定。所述的多传感器包括单反相机、光电吊舱和激光雷达。电平转换单元预留多路抗干扰能力强的RS-232通信接口，其中：RS-232-1通信接口用于连接光电吊舱，负责吊舱控制指令的发出和吊舱状态信息的采集；RS-232-2通信接口用于连接自动驾驶仪，负责接收控制指令和自动驾驶仪状态信息。RS-232-3至RS-232-n通信接口用于连接符合RS-232标准的传感器，数量根据符合RS-232标准的传感器数量而定。以太网通信接口用于连接激光雷达，负责激光雷达控制指令的发出和采集数据帧的接收。相机快门接口用于连接单反相机快门接口，预留的相机快门接口和单反相机快门接口之间通过快门控制线进行连接，负责单反相机对焦指令和快门释放指令的发出。相机同步接口用于连接单反相机PC(Prontor-Compur)接口，预留的相机同步接口和单反相机PC接口之间通过同步引闪信号线进行连接，负责相机同步信号的接收，作为相机拍摄反馈信号。微控制器根据任务设置及控制逻辑，接收自动驾驶仪的控制指令和状态信息，定期向单反相机发送对焦信号和快门信号并记录拍照时刻，向相机姿态传感器发送工作模式配置指令并接收回发的姿态信息，向光电吊舱发送启动拍摄指令并记录启动时刻，向激光雷达发送开始扫描指令并接收返回的数据帧信息。最后将所有设备启动信息和状态信息保存至数据存储单元。所述的控制逻辑为：根据不同传感器的启动时间长短，将传感器分为慢速启动类型、快速启动类型和连续触发类型。对于慢速启动类型传感器，提前测量启动时间ts，在采集任务开始时，提前ts时间向慢速启动类型传感器发送启动指令，并将返回的启动状态信息加入时间戳后保存至数据存储单元；对于快速启动类型传感器，在采集任务开始时向其发送启动指令，并将返回的启动状态信息加入时间戳后保存至数据存储单元；对于连续触发类型传感器，从采集任务开始时即按照固定周期定时向其发送触发指令，并将返回的状态信息加入时间戳后保存至数据存储单元。相机控制单元接收微控制器发出的相机控制指令，并转换为相机可识别的快门控制信号；相机控制单元接收相机回发的同步信号，并发送给微控制器。所述的多传感器型号和数量根据实际应用需求而定，所述的多传感器包括单反相机、光电吊舱和激光雷达。本专利技术还公开基于所述的一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置实现的一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制方法，包括如下步骤：步骤1：根据实际需求连接设备和传感器，连接过程中各设备电源均断开。步骤2：设备和传感器上电。依次将设备和传感器接入电源，检查上电后各设备和传感器状态，若状态正常则执行步骤3，否则断电后执行步骤1。步骤3：自检和初始化。所述的一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置上电后，首先自动检测内部各部分电路的初始状态，若任何一部分出现问题，则进行声光报警，并且向无线数据传输单元发送初始化失败信息。步骤4：自动工作模式配置。自检和初始化完成后，自动进行所述的一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置的工作模式配置。微控制器读取系统存储单元内存储的默认配置信息并进行相关工作模式配置。所述的一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置的工作模式主要包括：各通讯接口的通讯速率和通讯协议，各接口所连接的设备类型，各设备的工作方式以及各设备工作的触发条件。步骤5：工作模式修改。完成自动工作模式配置后，通过地面端对工作模式进行修改。微控制器定时向无线数据传输单元发送系统配置和状态信息，由无线数据传输单元通过无线电信号发送至地面端，地面端接收系统配置和状态信息并进行显示。地面人员根据实际情况更新配置信息并发送至平台移动端。无线数据传输单元接收控制指令并发送给微控制器。微控制器接收控制指令并进行解析和校验，校验通过后按指令执行相关配置并将更新后的工作模式信息存储至系统存储单元。步骤6：采集任务启动。当飞行器飞至任务区域时，可由地面遥控启动或自动驾驶仪控制启动或自动启动任务的执行。自动启动任务的触发条件主要有：高度、速度以及位置等。任务启动时，微控制器按照起飞前设置的工作模式向各设备发送配置指令，设置各设备的工作方式并开始工作。步骤7：采集任务执行。微控制器定时向单反相机发送拍照指令并接收单反相机回发的同步信号，将拍照时刻的相机姿态及位置信息以及照片的编号加入时间戳信息后，发送给数据存储单元。微控制器接收光电吊舱、激光雷达、自动驾驶仪、相机姿态传感器回传的数据，解析校验后加入时间戳信息发送给数据存储单元。步骤8：采集任务结束。当飞行器结束任务飞离任务区域时，由地面遥控结束或自驾仪控制结束或自动结束任务的执行。自动结束任务的判别条件主要有：高度、速度以及位置等。任务结束时，微控制器向各设备发送停止工作指令，停止各设备的数据采集。步骤9：数据的导出和分析。对装置记录的同步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置，其特征在于：包括微控制器、系统存储单元、相机控制单元、电平转换单元、声光报警单元、电压调理单元和数据存储单元；电平转换单元预留多路RS‑232通信接口、微处理器预留以太网通信接口和多路UART通信接口，相机控制单元预留相机快门接口和相机同步接口。

【技术特征摘要】
1.一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置，其特征在于：包括微控制器、系统存储单元、相机控制单元、电平转换单元、声光报警单元、电压调理单元和数据存储单元；电平转换单元预留多路RS-232通信接口、微处理器预留以太网通信接口和多路UART通信接口，相机控制单元预留相机快门接口和相机同步接口。2.如权利要求1所述的一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置，其特征在于：微控制器预留多路高可靠性的UART通信接口，其中：UART-1通信接口用于连接数据存储单元，负责同步信息的存储；UART-2通信接口用于连接无线数据传输单元，负责地空之间的信息交互，接收地面的控制指令并回发装置工作状态信息；UART-3至UART-n通信接口用于连接多传感器，UART-3至UART-n通信接口数量根据传感器数量而定；所述的多传感器包括单反相机、光电吊舱和激光雷达；电平转换单元预留多路抗干扰能力强的RS-232通信接口，其中：RS-232-1通信接口用于连接光电吊舱，负责吊舱控制指令的发出和吊舱状态信息的采集；RS-232-2通信接口用于连接自动驾驶仪，负责接收控制指令和自动驾驶仪状态信息的采集；RS-232-3至RS-232-n通信接口用于连接符合RS-232标准的传感器，数量根据符合RS-232标准的传感器数量而定；以太网通信接口用于连接激光雷达，负责激光雷达控制指令的发出和采集帧数据的接收；相机快门接口用于连接单反相机快门接口，预留的相机快门接口和单反相机快门接口之间通过快门控制线进行连接，负责单反相机对焦指令和快门释放指令的发出；相机同步接口用于连接单反相机PC(Prontor-Compur)接口，预留的相机同步接口和单反相机PC接口之间通过同步引闪信号线进行连接，负责相机同步信号的接收，作为相机拍摄反馈信号；微控制器根据任务设置及控制逻辑，接收自动驾驶仪的控制指令和状态信息，定期向单反相机发送对焦信号和快门信号并记录拍照时刻，向相机姿态传感器发送工作模式配置指令并接收回发的姿态信息，向光电吊舱发送启动拍摄指令并记录启动时刻，向激光雷达发送开始扫描指令并接收返回的数据帧信息；最后将所有设备启动信息和状态信息保存至数据存储单元；相机控制单元接收微控制器发出的相机控制指令，并转换为相机可识别的快门控制信号；相机控制单元接收相机回发的同步信号，并发送给微控制器。3.如权利要求2所述的一种空基路面信息检测平台多传感器同步控制装置，其特征在于：所述的控制逻辑为：根据不同传感器的启动时间长短，将传感器分为慢速启动类型、快速启动类型和连续触发类型；对于慢速启动类型传感器，提前测量启动时间ts，在采集任务开始时，提前ts时间向慢速启动类型传感器发送启动指令，并将返回的启动状态信息加入时间戳后保存至数据存储单元；对于快速启动类型传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正平，刘刚，贺云涛，刘莉，蔚光辉，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11