城市道路上每天都運營著數(shù)以萬計的車輛,嚴重的路面損壞不僅會影響城市交通,對行駛車輛造成損傷,甚至?xí)鸶鞣N交通事故。目前,國內(nèi)對道路損壞的檢測存在耗費較大的人力、時間成本,不能快速定位損壞路面類型及地理位置的缺點。因此,設(shè)計一種低成本,自動快速識別、定位損壞路面的監(jiān)測系統(tǒng)具有重要的意義。本文提出一種基于車輛振動監(jiān)測道路損壞的方法:車載振動傳感器自動檢測車輛由于行駛于損壞路面產(chǎn)生的振動,數(shù)據(jù)經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_進行實時數(shù)據(jù)處理與損壞識別,同時可以定位損壞路面的地理位置信息。在實際應(yīng)用中,將振動檢測系統(tǒng)安裝在諸如城市出租車等的公共交通工具上,形成大規(guī)模的傳感網(wǎng)絡(luò),能夠更好地識別與定位路面損壞。PQCR-PSL傳感器是本實驗室開發(fā)的一種結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠、具有大感頻牽引率的電感式傳感器,可用于微位移測量與低頻振動測量。本系統(tǒng)采用PQCR-PSL傳感器對車輛振動進行測量,設(shè)計基于FPGA的雙路等精度測頻模塊,能夠在一定的測量精度下提高傳感器的采集速度。針對傳感器采集的車輛振動信號特點設(shè)計了數(shù)據(jù)去噪濾波器,包括均值濾除異常值、最小二乘法濾除趨勢項、基于CMSE的經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解進行信號去噪。對不同路... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 車載傳感器道路損壞檢測研究現(xiàn)狀
    1.3 論文結(jié)構(gòu)安排
第2章 路面損壞監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計
    2.1 基于振動信號檢測路面損壞的原理
    2.2 路面損壞監(jiān)測系統(tǒng)需求分析
    2.3 車輛振動檢測傳感器選擇
    2.4 路面損壞監(jiān)測系統(tǒng)總體框架
    2.5 本章小結(jié)
第3章 路面損壞監(jiān)測系統(tǒng)軟硬件設(shè)計及實現(xiàn)
    3.1 PQCR-PSL傳感器及其振動測量原理
    3.2 振動測量電路設(shè)計與實現(xiàn)
        3.2.1 PQCR-PSL諧振電路設(shè)計
        3.2.2 其它部分電路設(shè)計
    3.3 FPGA振動、溫度信號采集系統(tǒng)設(shè)計
        3.3.1 雙路等精度測頻模塊
        3.3.2 溫度采集模塊
        3.3.3 Nios II軟核設(shè)計
    3.4 車載傳感Zigbee網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
        3.4.1 車載傳感器Zigbee通信技術(shù)介紹
        3.4.2 Zigbee網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點的設(shè)計
    3.5 道路損壞監(jiān)測后臺上位機設(shè)計
        3.5.1 上位機各部分功能介紹
        3.5.2 實時數(shù)據(jù)接收及處理介紹
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于車載PQCR-PSL的振動數(shù)據(jù)預(yù)處理
    4.1 實際道路數(shù)據(jù)采集介紹
    4.2 車輛振動數(shù)據(jù)分析
    4.3 隨機低頻次噪聲濾波器設(shè)計
    4.4 最小二乘法濾除趨勢項
    4.5 基于CMSE的 EMD信號去噪
    4.6 本章小結(jié)
第5章 道路異常事件的識別與分類
    5.1 道路異常事件識別與分類流程
    5.2 均值法濾除干擾事件
    5.3 基于均方值的異常事件提取
    5.4 道路異常事件特征提取
        5.4.1 基于IMF歸一化能量的特征提取
        5.4.2 基于IMF能量熵的特征提取
    5.5 異常事件分類
        5.5.1 二分類模型介紹
        5.5.2 對窖井沉陷分類模型的選擇
        5.5.3 對坑洼沉陷與凸起事件分類模型的選擇
    5.6 本章小結(jié)
第6章 基于PQCR-PSL道路損壞監(jiān)測系統(tǒng)測試
    6.1 PQCR-PSL傳感器振動性能測試
    6.2 系統(tǒng)識別路面損壞有效性測試
    6.3 GPS模塊及其Zigbee無線傳輸測試
    6.4 道路損壞監(jiān)測系統(tǒng)功能聯(lián)合測試
    6.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
致謝
參考文獻
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解去噪方法研究[J]. 馬鑫,郝亞南.  科技視界. 2018(23)
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[3]基于Zigbee的交通網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 劉占宇,郭楚濱,楊宗旺,韓瑜.  電子技術(shù)與軟件工程. 2018(14)
[4]城市道路瀝青路面早期損壞的成因分析與預(yù)防措施[J]. 黃偉.  河南建材. 2018(01)
[5]基于PQCR-PSL的橋梁振動無線監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 馬文卓,陳向東,丁星.  傳感器與微系統(tǒng). 2017(09)
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博士論文
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碩士論文
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[2]路面破損對道路通行能力的影響研究[D]. 賈貴賓.北京交通大學(xué) 2015
[3]基于車載激光的道路平整度檢測系統(tǒng)研究[D]. 郭姣.首都師范大學(xué) 2013
[4]基于車載傳感器的路面質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)[D]. 徐慶江.華中科技大學(xué) 2012
[5]基于車載3D加速傳感器的路況監(jiān)測研究[D]. 魏明明.大連理工大學(xué) 2011
[6]客車振動特性的分析與研究[D]. 王曉利.合肥工業(yè)大學(xué) 2010
[7]基于USB 2.0高速接口的機床振動實驗系統(tǒng)的開發(fā)[D]. 曹雛清.重慶大學(xué) 2008



本文編號：3630705