基于ARM嵌入式系统的客运专线运行数据采集分析系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于ARM嵌入式系统的客运专线运行数据采集分析系统，包括GPS解算芯片、惯性导航单元及ARM嵌入式平台；所述GPS解算芯片、惯性导航单元均与所述ARM嵌入式平台连接。本实用新型专利技术设备稳定性及可靠程度高，不受山洞、隧道、车站雨棚等外界环境的干扰，采集参数比较全面、数据精度高，能够满足客运专线运行试验中运行图参数测试的需要。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于ARM嵌入式系统的客运专线运行数据采集分析系统。
技术介绍
我国正处在高速铁路快速建设时期，运行试验是在设备联调联试结束后为正式运营做各项技术准备的重要阶段，运行试验需要测试区间运行时分、全程运行时分、起停车附加时分、追踪列车间隔时分、中间站到通、通发间隔时分等参数。目前，确定这些参数都是通过人工进行查定，用秒表计时。在列车运行速度高达300km/h的情况下，目前的测试方法数据记录精度不高，并且易受人为干扰。另外，传统的列车定位装置、速度传感器、多普勒雷达、ATP应答器接收等装置定位精度高都需要选用专门车辆进行复杂的安装，需要协调车辆厂及铁路局车辆部门，该过程繁琐且周期长，不适合在日常车辆上进行随机测试。因此，亟需开发一种携带方便不易受车辆、线路条件及外部环境限制、测试参数全面且具备一定精度的自动采集设备。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于ARM嵌入式系统的客运专线运行数据采集分析系统，旨在解决目前运行时分测试中普通测试手段落后、记录数据精度低、存在人为干扰以及大型设备安装麻烦等问题。为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下—种基于ARM嵌入式系统的客运专线运行数据采集分析系统包括GPS解算芯片、 惯性导航单元及ARM嵌入式平台；所述GPS解算芯片、惯性导航单元均与所述ARM嵌入式平台连接。进一步地，所述系统还包括所述GPS解算芯片、惯性导航单元均通过RS-232串行电缆连接ARM嵌入式平台。进一步地，所述惯性导航单元包括三个正交安装的陀螺仪、三个正交安装的加速度计以及单片机处理器；所述陀螺仪、加速度计分别与所述单片机处理器连接。进一步地，所述系统还包括SD读卡器；所述SD读卡器通过RS-232串行电缆连接所述ARM嵌入式平台。进一步地，所述系统还包括笔记本电脑；所述笔记本电脑与所述ARM嵌入式平台连接。进一步地，所述系统还包括电源装置，所述电源装置分别与所述GPS解算芯片、笔记本电脑、ARM嵌入式平台及惯性导航单元连接。进一步地，所述惯性导航单元是XW-MU5210芯片。进一步地，所述GPS解算芯片是LEA-5H芯片。进一步地，所述ARM嵌入式平台是LJD_eWin7000芯片。本技术所述客运专线运行数据采集分析系统利用工业级的ARM嵌入式数据采集平台，设备稳定性及可靠程度高，不受山洞、隧道、车站雨棚等外界环境的干扰，采集参数比较全面、数据精度高，能够满足客运专线运行试验中运行图参数测试的需要。本技术所述基于ARM嵌入式平台的客运专线运行数据采集分析系统通过组合导航技术对列车进行精确定位，并判断列车经过车站、每个闭塞分区的准确时间来对列车运行时分进行计算，实现了运行试验测试中行车数据自动采集和分析；同时，设备采集的参数全面、数据较高；该系统可以应用于客运专线运行图参数的各种测试，也可以应用于追踪测试。附图说明图1是本技术实施例提供的基于ARM嵌入式平台的客运专线运行数据采集分析系统的结构图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本技术进行进一步详细说明。如图1所示，一种基于ARM嵌入式平台的客运专线运行数据采集分析系统，包括惯性导航单元IMU (Inertial Measure Unit)、GPS解算芯片、ARM嵌入式平台、GPS天线、SD 读卡器以及笔记本电脑。惯性导航单元IMU是星网宇达XW-IMU5210芯片。GPS解算芯片是瑞士 U-blox的LEA-5H芯片。ARM嵌入式平台是蓝海微星LJD_eWin7000芯片。所述GPS解算芯片通过GPS天线接收GPS卫星的载波信号进行解析、对外输出标准字符串NEMA及UBX 协议语句给所述的ARM嵌入式平台，惯性导航单元在GPS卫星信号受阻挡时输出被测物体的X、Y、Z三轴加速度及角速度的16进制编码数据给所述的ARM嵌入式平台；所述GPS解算芯片、惯性导航单元均通过RS-232串行电缆连接ARM嵌入式平台，所述ARM嵌入式平台通过RS-232串行电缆连接SD读卡器以及用于接收所述ARM嵌入式平台存储的数据、实现数据扩展应用的笔记本电脑。该基于ARM嵌入式系统的客运专线运行数据采集分析系统还包括用于连接外接设备的外接RS-232接口，与所述ARM嵌入式平台3的数据输出端通过RS-232串行电缆连接，输出自定义格式数据。较优的，以上所述的RS-232串行电缆均采用5类屏蔽串行电缆。所述的基于ARM嵌入式系统的客运专线运行数据采集分析系统，还包括用于向所述惯性导航单元、GPS解算芯片以及ARM嵌入式平台提供工作电压的电源装置一蓄电池。较优的，该蓄电池容量在2-4AH之间。本技术所述ARM嵌入式平台通过RS-232串行电缆与惯性导航单元、GPS解算芯片相连，通过惯性导航单元和GPS解算芯片采集列车运行信息，采集的各种原始行车编码信息经过RS-232串行电缆输入到ARM嵌入式平台中；ARM嵌入式平台将采集的惯性导航单元及GPS解算芯片输出的16进制编码、NEMA标准字符串及UBX协议语句，进行匹配处理， 将采集的数据存储于SD读卡器内置的SD卡之中，并可通过对外RS-232接口向外接设备进行数据的传输。所述惯性导航单元包括MEMS加速度计和陀螺仪，其中包括三个正交安装的陀螺仪以测量载体运动中绕载体质心三个轴转动的角速度，以及三个正交安装的MEMS加速度计以测量载体质心沿三个轴向运动的加速度。惯性导航单元以单片机为核心处理器，采用高精度多通道并行AD转换，结合多种滤波算法和多种补偿措施，最终以IOOHz的数据更新速率稳定输出加速度值和角速度值。 此类信息通过RS-232串行电缆以16进制编码形式向ARM嵌入式平台传输。具体的，惯性导航单元向ARM嵌入式平台输出传输格式为16进制编码的X、Y、Z三轴的加速度和角速度值。所述GPS解算芯片连接GPS天线以及RS-232数据电缆，通过GPS天线接收GPS卫星信号，将感应信号传输至解算芯片，通过解算芯片对载波信号进行解析，得到被测物体的经纬度及时间等信息，此类信息通过RS-232串行电缆以NEMA-0183字符串及UBX协议语句的形式向ARM嵌入式平台传输。具体的，所述的GPS解算芯片向ARM嵌入式平台输出经纬度、定位卫星数量、时间等信息，传输格式为标准字符串。所述ARM嵌入式平台是拥有CPU、内存、扩展存储、真彩触摸显示屏、通信串口、USB 接口的完整工业计算机平台。该平台通过RS-232串行电缆与惯性导航单元及GPS解算芯片相连，在ARM嵌入式平台上配置有专用数据采集处理软件。所述的数据采集处理软件能够通过串口同时采集传来的加速度、角速度、经纬度、 速度、定位卫星数、时间等信息，当被测物体处于不受遮蔽物影响，接收天空定位卫星信号状况良好时，系统采用高灵敏度GPS接收机作为信号源，通过GPS原理载波测量技术精确计算出被测物体的俯仰角度、位置、速度及UTC时间；当被测物体穿过隧道、涵洞和车站雨棚时，GPS卫星信号被遮挡时，系统进入纯惯导模式，凭借着惯性导航单元中的陀螺仪和3轴加速度计进行姿态修正和航向保持，整个系统在一定时间内仍然保持良好的测量精度。ARM嵌入式平台内置的数据采集软件通过对两种数据源的匹配整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱克非，杨文韬，崔艳萍，李博，张戬，凌熙，杨晓，刘通，王瑶，刘冰，刘启钢，王海志，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院运输及经济研究所，
类型：实用新型
国别省市：