装甲车辆信息监控系统研究

技 术 创 新 《微计算机信息》(测控自动化 )2010 年第 26 卷第 10-1 期 360元 / 年 邮局订阅号：82-946 《现场总线技术应用 200例》 数采与监测 装甲车辆信息监控系统研究 The Research of Detection Equipment for the Integrated Information System of Armored Vehicle (装甲兵工程学院)石志强 郭 英 唐世庆 王小振 毕学军 SHI Zhi-qiang GUO Ying TANG Shi-qing WANG Xiao-zhen BI Xue-jun 摘要: 本文介绍了基于 GIS 组件技术 MapX 构建的装甲车辆状态实时监控系统 , 系统通过安装在车辆上的 GPS 接收机可对 车辆的位置信息进行采集 ,通过车辆安装的各种传感器设备可将车辆各种设备状况进行实时的采集 、处理 ,并由电台传输监 控中心并显示出来 。 实现对车辆位置和状态的实时监控功能 。 在实际监控应用中 ,监控系统初步达到了预期的设计指标 。 关键词: 装甲车辆; MapX; 监控系统; GPS 中图分类号: TP277 文献标识码: B Abstract: This paper construct an armored vehicle monitoring System based on GIS component technology MapX. The armored vehi- cle monitoring System collecting GPS data from GPS Receiver, and colleting vehicle all kinds of real-time state data by sensor, deal with and translates to monitor center. The monitor center display and monitor the position and state of the vehicle which being moni- tored. The vehicle monitor system achieve previously designed target in the application. Key words: The armored vehicle; MapX; Monitoring System; GPS 文章编号:1008-0570(2010)10-1-0090-02 1 引言 目前, 随着装甲车辆新技术的发展应用和装甲车辆的信息 化建设, 装甲车辆上在大量采用了数字化装备以及各种传感器 设备。及时地获取车辆的状态信息对于装甲车辆的实车试验、 训练和装甲车辆维修起着不可或缺的作用, 车辆的工作状态信 息也是维修保障的前提和基础。同时车辆各种设备的工作状态 和工作情况也能够为我们未来作预测性保障和预测性维修提 供数据基础。为此,我们研制了车辆信息采集监控与处理系统, 在实车实验和装备训练中实时采集、传输和处理车辆的工作状 态信息,监控车辆的运行状态。目前,国内外车辆监控系统的研 究和实现 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 基本上也都是采用 GPS与地理信息系统 (GIS)相 结合,而通信平台多采用 GSM网、集群通信网以及 GPRS网等 方案。 2 总体方案设计 本系统主要功能设计是对装甲车辆状态信息以及位置信 息等进行实时的采集处理并将其信息及时显示在监控中心大 屏幕上,当被监控车辆上的各种状态信息超出额定阈值时,监控 中心监控系统会发出报警提示, 并将报警信号及时传送至被监 控车辆。整个系统分为监控中心与监控终端两大部分。监控终 端即监控现场, 主要是由位于被监控车辆内的 GPS接收机、车 辆状态实时采集系统和数据传输电台组成, 主要完成被监控车 上的 GPS定位信息和车辆状态信息的采集与发送,以及接收监 控中心发来的报警数据信息等。监控中心主要是由位于监控中 心的数据传输电台、处理计算机和双显示器组成,其功能主要是 完成对监控车辆的位置、状态信息等进行及时的处理,并将其显 示在大屏幕上, 必要时也可对被监控车辆实施指挥和监控报警 功能。 系统的主要组成如图 1所示: 图 1 车辆监控系统组成图 监控终端子系统位于被监控车辆上,主要由电台、嵌入式计 算机、存储模块、GPS信号接收与处理模块和 A/D转换和信息 处理模块组成。当信息由被监控车辆上的采集设备采集处理后, 由本地嵌入式计算机按通信协议进行打包处理, 再通过电台传 送到监控中心计算机, 监控中心计算机根据接收到的数据按通 信协议进行解析,并与数据库里的指定数据格式进行匹配,最终 将得到的被监控车辆的位置信息在左侧显示器的地理信息系 统中显示,将状态数据在右侧显示器上显示。当需要对数据进行 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 时,监控系统能分别根据被监控车辆 GPS位置信息和具体 配置的采集数据动态生成数据库表, 并将数据加以时间标志进 行记录。当需要对这些记录进行重放时,也以时间为标志,将被 监控车辆的 GPS位置信息和状态信息显示在地图和状态显示 窗口。 监控中心子系统负责被监控车辆状态采集的初始化处理、 接收数据的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、车辆位置在电子地图上的显示、视频图像实石志强: 讲师 硕士 90- - 邮局订阅号：82-946 360元 / 年 技 术 创 新 数采与监测 《PLC技术应用 200例》 您的 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 得到两院院士关注 时显示存储和快照、车辆状态数据的实时显示检查和报警、各 项数据的入库集中管理和历史回放等功能。 3 系统软件的构成 系统软件其主要的功能为视频监控、电子地图 GPS动态监 控、车辆运行状态监控等几个部分,与相应的硬件部分结合,可 充分满足将被测车辆上送来的 GPS定位数据、视频媒体和状态 数据在监控中心的计算机上经过运算、分析、处理,最终直观地 在大屏幕上显示出各个受测装甲车的实时状态, 完成对被测车 辆各种状态的实时监控。 在系统设计时,充分考虑车外有多个视频监控云台,而实物 操纵杆和数字操纵杆要非常方便地完成在多个视频云台间操 作和控制的转换。所以在本系统中,采用了将实物操纵杆所生成 的控制信息经计算机处理后, 再将这些控制信息根据云台不同 的 IP地址传送至所要操纵的云台,实现实物操纵杆对不同视频 云台操作控制的切换。数字操纵杆则直接生成对云台操作控制 (雨刷、变倍、变焦以及云台的上下左右转动等)信息,根据所要控 制云台的不同 IP 地址分别将这些操作信息送至所要控制的 云台。 电子地图显示与 GPS动态监控模块, 主要采用 MapInfo公 司的 MapX 控件, 完成对 MAPINFO 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的电子地图数据的载 入,接收前端车辆上 GPS设备发来的车辆经纬度位置数据并在 地图上准确显示;完成对电子地图选择、放大、缩小、平移、电子 地图量尺等基本操作功能; 完成以监控车辆为中心位置的显示 和监控车辆轨迹自动存储,历史回放。 车辆运行状态监模块主要完成按配置文件打开前端被监 控车辆上采集设备配置的各路通道; 接收前端采集盒发来的车 辆状态数据;对车辆状态数据进行标定,以列表的形式同时显示 多个车辆运行状态数据;各车辆的状态数据可存储于数据库,并 可以进行历史数据的回放。 4 状态信号与 GPS 信号采集 随着我军装甲部队的建设, 装甲车辆上设计和安装了大量 的传感器设备。针对不同车型,其传感器的数目、信号输出模式 也并不完全相同, 装甲车辆典型的传感器设备一般有转速表及 摩托小时计、车速里程表、水温表、油温表、助力压力表、机油压 力表和电流电压、电流表、电压表等。而对于个别车辆独有的设 备在必要时也可加装专用的传感器采集设备。对于车辆上原有 的传感器,我们根据其采样的类别和形式,利用拟合算法进行对 应的提取和运算即可得到所需要的值。以常见的仪表传感器为 例,其信号类型与量程如表 1所示。 表 1 传感器相关参数 数据采集框图如图 2所示。对于直接输出电压的信号,可以 通过 A/D转换处理模块完成传感器数据的采集,直接求出传感 器的输出值的大小,而对于脉冲信号来说,则要通过脉冲计数模 块处理后,算出传感器输出值的大小。A/D转换处理模块用于获 取车辆的模拟量信息,该模块采用 12位 A/D转换器将车辆的模 拟量如电池电压,油温、水温,燃油油量等信息转换为数字量,并 传送给中心控制模块。脉冲计数处理模块主要用于获取和车辆 的脉冲信号,如转速传感器、车速传感器等。 对于 GPS数据的采集和处理主要是由 GPS处理模块完成 的。GPS天线接收到卫星信息,并完成自动捕获卫星,当捕获到 的卫星数量大于等于 4颗的时候, 就可计算出装甲车辆的经纬 度、方位角、速度等信息。并经串口传输至嵌入式计算机。 嵌入式计算机接收到采集到的 GPS数据和传感器数据后, 由于采集到的数据都是浮点型的, 需要按传输协议的对应格式 进行分析、整理、标定,按照双方规定的格式进行封装。并在监 控中心计算机索要数据时,通过电台将数据发送至监控中心计 算机。 图 2 数据采集框图 5 通信协议及实现 由于在数据传输的过程中,其数据信息种类有 GPS数据信 息、被监控车辆运行状态数据、数据读取控制命令信息以及报 警信息等。在数据传输的过程中,既要考虑到不同信息的来源, 又要考虑信息的种类, 同时所要采集的信息的数量和种类是动 态配置的,所以在传输过程中,协议应该满足系统动态数据传输 的要求。本系统中将信息的格式定义为如下形式: 图 3 可变长数据帧格式 其中的,帧头包含帧的开始信息;车辆 ID标识被监控车辆。 信息类别包括 GPS信息、状态信息、查询信息、报警信息;信息 长度是整个信息的长度, 可由此来判断信息的传输值和信息的 传感器来源, 根据通信双方的协议约定和相关标定分别进行解 析,得到传感器的数据。帧尾则包含帧的结束信息。 当监控系统打开后, 监控中心计算机可以配置监控数据和 指定监控的车辆, 并将配置的监控的信息传输到指定的车辆上 的嵌入式计算机上。当配置完成后,监控系统可通过电台以广播 的形式对被监控车辆发出索取信息的命令, 当收到监控系统的 车辆得到索取命令的车号与自己的车辆号一致时,便接收命令。 被监控车辆上的嵌入式计算机根据配置文件要求的信息, 按照 协议中的格式进行打包,发回监控中心计算机。监控系统通过解 析后得到被监控车辆的位置信息和各种状态信息, 并将这些信 息显示在监控系统的大屏幕上。 (下转第 141页) 91- - 邮局订阅号：82-946 360元 / 年 技 术 创 新 仿真技术 《PLC技术应用 200例》 您的论文得到两院院士关注 图 8 小车的行驶速度(mm/s) 由图 5可知,小车按照拟定的轨迹,逆时针、顺时针交替稳 定运行。在匀速圆周运动时,角速度的大小基本恒定,如图 6所 示, 只是在原地掉头运动时角速度的大小突然增大至 1.25rad/s 左右。掉头后小车的角速度又急速下降至较前一轨迹稍大的数 值做匀速圆周运动。在仿真的过程中,小车的加速度保持为 0,如 图 7所示。参照图 8,小车的行驶速度基本上是在起始点时就增 至 42.92mm/s,约为 2.6m/s,在匀速圆周运动过程中一直恒定,只 是在做原地掉头运动时,速度有所变化。 结论:经过建模,施加约束,仿真,按照现有的设计及改造,小 车能在水煤浆中依据拟定轨迹稳定运行。 3 结论 通过利用 Adams/View软件对浆液搅拌机器人进行简化建 模、施加约束及仿真,从而验证了小车能够在拟定的轨迹上的正 常行驶, 即基本能完成它的两个运动工况———匀速圆周运动和 掉头运动,达到搅拌的效果。本文创新点:将 ADAMS软件运用到 小车的路径规划上,使小车基本能在所规定的路径上平稳行驶。 参考文献 [1] 吴坤泰.大型水煤浆储罐防止水煤浆沉淀措施的探讨[EB/OL]. http://www.weiyejx.com/products/qygl.htm. 2002-12-27/2005-06-20. 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(100095 北京 北京航空材料研究院) 郑秀敏 刘其广 张 岩 (Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China) ZHENG Xiu-min LIU Qi-guang 通讯地址:(100095 北京航空材料研究院北京 81 信箱 62 分箱) 郑秀敏 (收稿日期:2010.01.28)(修稿日期:2010.04.28) (上接第 91页) 当被监控车辆的工作状态出现异常, 传感器采集到的数据 超出规定的量程时, 监控系统可以将些报警信息以命令的形式 传输到被监控车辆,并提醒被监控车辆。 6 结束语 系统采用多屏显示技术,采用了双屏显示系统信息,其中的 左侧屏采用 GIS组件技术 MapX显示地图和被监控车辆的位 置信息,并可在车辆位置上侧显示车辆的主要状态信息。右侧屏 为车辆监控状态信息, 主要实时显示被监控车辆的各种状态信 息,根据车辆多少可分不同的区域显示不同车辆的状态信息。 本套监控系统已通过实验联调,实现了对装甲车辆的位置和 状态信息的实时监控、视频处理和快照、报警等功能。系统人机界 面友好,操作简便,在监控中心能够及时准确地了解被监控车辆的 各项重要参数信息,并可在被监控车辆的工作状态异常时,进行报 警提示。在实际监测应用中,监控系统达到了预期的设计指标,可 大量用于装甲车辆实车实验、训练和装甲车辆保养维修中。 论文注明: 1.本系统是集数据采集、无线通信、地理信息系统和监测等 技术的综合运用,在实际监测应用中,监控系统达到了预期的设 计指标。 2.创新点:系统设计根据不同监测车辆监测数据的不同,系 统采用了可变长数据帧协议,满足系统需求。 系统电台传输采用异频双工轮询问答模式。 参考文献 [1]宋广军,王睿,丁春欣.基于 Web的空气质量远程监控系统[J]. 微计算机信息,2004,8-1:63-64 [2]王惠南 GPS导航原理与应用[M]. 北京:科学出版社,2006:329- 333 [3]罗建军,袁建平,刘祥林. 卫星导航系统的发展及其军事应用 [J]. 全球定位系统,2001:18-22 [4]梅雪明. GPS车辆监控系统的设计与开发[]. 南京:南京理工大 学,200606:1-3 [5]齐锐,屈韶琳,阳琳赟. 用 MapX开发地理信息系统[M]. 北京: 清华大学出版社,200311:1-11 [6]王占全,赵斯思,徐慧. 地理信息系统(GIS)开发工程案例精选 [M]. 北京:人民邮电出版社,200310:1-9 [7]谢永成,魏 宁,李光升 虚拟仪表在装甲车辆信息化改造中的 应用[J]. 电子测量技术 2008年 8月:67-71 [8]马忠梅,刘滨,戚军,马岩.单片机 C语言 Windows环境编程宝 典[M]. 北京:航空航天大学出版社 2006:1-3 作者简介:石志强(1976-),男(汉族),河南许昌人,装甲兵工程学院 讲师, 硕士, 指挥自动化系统体系结构和自动控制研究; 郭英 (1977-),男(汉族),内蒙呼市人,装甲兵工程学院参谋,硕士,武器 装备状态监测与诊断;唐世庆(1965-),男(汉族),湖南澧县人,装甲 兵工程学院副教授,指挥自动化系统体系结构、战术互联网; 王 小振(1975-),男(汉族),河北滦南人,装甲兵工程学院讲师,硕士, 自动控制研究。 Biography:SHI Zhi -qiang (1976 - ),Male,Henan Province, A- cademy of Armored Force Engineering, Lecturer, C4I System,au- tomatic control. (100072 北京 装甲兵工程学院信息工程系 ) 石志强 唐世庆 王小振 毕学军 (100072 北京 装甲兵工程学院科研部) 郭 英 (Dept of Information and Engineering, The Academy of Ar- mored forces Engineering, Beijing 100072, China) Shi Zhi- qiang Tang Shi-qing Wang Xiao-zhen Bi Xue-jun 通讯地址 :(100072 北京市丰台区杜家坎 21 号信息工程系 ) 石志强 (收稿日期:2010.01.08)(修稿日期:2010.04.08) 141- -