地铁车辆数据采集处理的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种地铁车辆数据采集处理的装置，包括数据采集模块，数据处理模块，中央处理器CPU，数据采集模块包括数字量输入器和模拟量输入器，数据处理模块包括现场可编程门阵列FPGA和用于将模拟信号转化为数字信号的模数变换器ADC，数字量输入器和FPGA连接，模拟量输入器和FPGA通过模数变换器ADC连接，FPGA和中央处理器CPU连接。本实用新型专利技术在地铁车辆强电磁干扰使数据采集产生误差和缺失的环境下，通过FPGA对异常数据，缺失数据进行处理，在保证不减少数据信息的前提下，合理有效的对数据进行预处理，改善数据质量，提高系统运行性能和车辆运行的安全性和稳定性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一数据采集的装置，特别涉及一种地铁车辆数据采集处理的装置。
技术介绍
数据采集技术是信息科学的一个重要分支,它研究信息数据的采集、处理以及控制等作业。在智能仪器、信号处理以及工业自动控制等领域，都存在着数据的测量与控制问题。将外部世界存在的温度、压力、电压、位移以及角度等模拟量转换为数字信号, 在收集到控制器并进一步予以显示、处理、传输与记录这一过程，即称为数据采集，在数据采集过程中针对数据孤立点、数据缺失等的处理越发引起人们的重视。随着地铁车辆数字化程度的不断提高，在地铁车辆强电磁干扰的情况下，数据采集难免存在误差和缺失等情况，为保证地铁车辆的正常可靠运行，数据采集与处理的过程变得尤为重要。又如以下在先申请并公开的技术专利，申请号201220018516.5，名称为机车控制装置，其方案是包括壳体、数据采集器和CPU数据处理器、运行指示灯、存储器、显示屏，其要点是：数据采集器和CPU数据处理器之间电连接有状态量输入器、频率量输入器、模拟量输入器；CPU数据处理器内置有检测电路并电连接有电源电路、状态量输出器和控制信号输出器；壳体上电连接有控制信号输出端口、状态量输出端口、USB接口和传感器插口。该篇专利没有设置对采集数据进行预处理的装置，如剔除误差数据和填补缺失数据的装置。通常关于缺失数据的填补方法有以下几种：删除缺失值法：删除缺失值法即删除读取不完全的变量，是处理缺失值最简单的方法。这种方法简便、易实施，但会使数据量变少，估计效果差，实际应用中通常不使用。均值填补法：均值填补法利用研究变量的样本均值对缺失数据进行填补，可分为条件均数法和非条件均数法。条件均数法能很好的保持变量与其相关预测变量之间的关系，对变量估计的程度比较高。但该方法缺点也很明显，即预测变量的变化范围变大时会导致填补数据误差变大。非条件均数法用变量的均值来代替，减少了辅助变量的影响，从而导致了变量之间的关联性变差。特殊值填补法：特殊值填补法是指利用特殊值对样本中的某个属性值进行填补。若选取的属性值合适，将会获得很到的效果。回归填补法：回归填补法实际是一种条件性的均值填补法，是利用辅助变量Xi(i=1,2,…,K)与目标变量Y 之间的关联关系建立变量之间的回归方程，然后将已知的辅助变量带入回归方程来预测缺失值。如果变量Xi(i=1,2,…,K)与Y 之间高度相关或者是非线性关系，则需要对预测的缺失数据进行偏差估计。若辅助变量与目标变量的关系是线性回归时，根据最小二乘法的原理，其预测的模型就应该是线性关系模型。利用这种逻辑推出的第 j 个缺失数据的估计为Zj=β0+Σi=1kβiXij+ej]]>式中β——回归系数；ej ——随机残差。当Xi(i=1,2,…,K)是定性的，就采用虚拟变量处理法。当Y 是定性的，可进行相应变换，然后通过 Logistic 线性回归处理。若只进行线性回归，可表示为Zj=β0+Σi=1kβiXij]]>。多重插补法：多重插补法用两个以上的样本集对缺失数据进行填补，其产生的候选集可以准确的预测出缺失数据的分布概率，比均值填补法更有说服力。它是建立在贝叶斯理论的基础上，基于期望最大化算法对缺失数据进行填补。多重插补法应用的前提条件是，缺失的数据必须是随机缺失的。用Yobs表示数据集中不含缺失值的那部分变量, Ymis表示含缺失值的那部分变量,运用马尔科夫链蒙特卡罗法，简称MCMC法，对该数据集进行多重估算可分为两步:估算步：在每一次循环运算的估算步中,根据给定的均数向量μ和协方差矩阵Σ,从条件分布p(Ymis|Yobs,θ)中为缺失值抽取替换值。假设μ=[μ′1,μ′2]′是两部分变量的均数向量, μ1是Yobs的均数向量, μ2是Ymis的均数向量。同时设定Σ=Σ11Σ12Σ12′Σ22]]>是这些变量的协方差矩阵,其中Σ11是Yobs的协方差矩阵, Σ22是Ymis的协方差矩阵, Σ12是Yobs与Ymis间的协方差矩阵。则当给定Yobs=y1时的Ymis的条件分布是一个多元正态分布,它的均数向量为μ2.1=μ2+Σ12′Σ11-1(y1-μ1)]]>条件协方差矩阵为Σ22.1=Σ22-Σ12′Σ11-1Σ12]]>后验步：在每一次循环运算中,后验步用上一步得到μ和Σ来模拟后验总体的均数向量、协方差矩阵和参数θ。每次循环过程也可表述为:估算步用t循环得到的参数θ(t)从分布p(Ymis|Yobs,θ(t))中抽取,后验步从分布中抽取θ(t+1)。重复此过程,产生一个足够长的马尔科夫链：(Ymis(1),θ(1)),(Ymis(2),θ(2)),...,]]>当该链会聚在一个稳定的分布p(Ymis,θ|Yobs)时,就可以近似独立地从该分布中为缺失值抽取替代值。把数据集中所有的缺失值都进行了替换之后,就完成了一次估算,并产生了一个完整的数据集。这一过程将被重复m次,以产生m个完整的数据集。设Pi为第i次估算数据集对参数向量的点估计,则由m次估算得到的参数P的联合点估计值是：P=1mΣi=1mPi]]>
技术实现思路
本技术主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种结构简单，能够处理采集数据中的误差和缺失数据的地铁车辆数据采集处理的装置。为实现上述目的，本技术的技术方案是：一种地铁车辆数据采集处理的装置，包括数据采集模块，用于输入采集数据；数据处理模块，用于处理数据；中央处理器CPU，用于控制车辆，所述数据采集模块包括数字量输入器和模拟量输入器，所述数据处理模块包括现场可编程门阵列FPGA和用于将模拟信号转化为数字信号的模数变换器ADC，所述数字量输入器和所述现场可编程门阵列FPGA连接，所述模拟量输入器和所述现场可编程门阵列FPGA通过模数变换器ADC连接，所述现场可编程门阵列FPGA和中央处理器CPU连接。进一步，模拟量输入器与ADC之间设置有数据选择器MUX。进一步，在所述数据选择器MUX与所述ADC之间设置有用于暂时存放数据的缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地铁车辆数据采集处理的装置，其特征在于：包括数据采集模块，用于输入采集数据；数据处理模块，用于处理数据；中央处理器CPU，用于控制车辆，所述数据采集模块包括数字量输入器和模拟量输入器，所述数据处理模块包括现场可编程门阵列FPGA和用于将模拟信号转化为数字信号的模数变换器ADC，所述数字量输入器和所述现场可编程门阵列FPGA连接，所述模拟量输入器和所述现场可编程门阵列FPGA通过模数变换器ADC连接，所述现场可编程门阵列FPGA和中央处理器CPU连接。

【技术特征摘要】
1.一种地铁车辆数据采集处理的装置，其特征在于：包括数据采集模块，用于输入采集数据；数据处理模块，用于处理数据；中央处理器CPU，用于控制车辆，所述数据采集模块包括数字量输入器和模拟量输入器，所述数据处理模块包括现场可编程门阵列FPGA和用于将模拟信号转化为数字信号的模数变换器ADC，所述数字量输入器和所述现场可编程门阵列FPGA连接，所述模拟量输入器和所述现场可编程门阵列FPGA通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云飞，刘泰，田照耀，车聪聪，
申请(专利权)人：南车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：