CN104504166A - 高精度的轨道空间数据同步采集方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种高精度的轨道空间数据同步采集方法和装置，所述方法包括：监听到智能型全站仪输出的数据帧的帧头后，接收高速传感器采集的数据并缓存，同时将所述智能型全站仪输出的数据帧进行缓存；监听到所述数据帧的帧尾时，将缓存的高速传感器数据，以及所述数据帧一并发送。本发明的技术方案中，将同一时刻高速传感器采集的轨道数据、智能型全站仪采集的轨道的空间三维绝对位置信息分别进行缓存后，一并进行输出。使得接收方可以同步接收到高速传感器、以及智能型全站仪在同一时刻采集的轨道空间数据，达到同步采集的目的；从而可以大大提高对轨道状态的检测精度，有利于及时发现轨道的异常状态，及时消除安全隐患，保证行车安全。

Description

高精度的轨道空间数据同步采集方法和装置

技术领域

本发明涉及轨道检测技术领域，具体而言，本发明涉及一种高精度的轨道空间数据同步采集方法和装置。

背景技术

轨道交通已经成为人们出行的重要交通工具，轨道线路变得越来越繁忙，列车之间的间隔时间越来越短，对轨道的磨损越来越严重。为了保证行车安全，通常需要对轨道状态进行精确且高效的检测。

目前，通常采用多种测量仪器对轨道进行动态检测，获取轨道的空间数据。例如，以定时或等距的数据同步采集方式，使用里程传感器、轨距传感器和陀螺仪传感器分别采集轨道的里程、轨距和角度等数据，并上传到上位机；使得智能型全站仪测量轨道的空间三维绝对位置信息，并上传到上位机。

然而，本发明的发明人发现，里程传感器、轨距传感器和陀螺仪传感器等传感器通常都具有较高的采样频率且采用较快的数据通信接口(下文中简称为高速传感器)，而智能型全站仪的采样频率较低一般只有几赫兹，一般采用异步串行通信，且数据帧较长，通信时延较大。即使里程传感器、轨距传感器、陀螺仪传感器和智能型全站仪同时对轨道进行测量，也通常会出现轨道的里程、轨距和角度等数据，早于轨道的空间三维绝对位置信息，先行到达上位机。

本发明的发明人进一步考虑到，对于上位机而言，无法判断刚接收到的空间三维绝对位置信息，与哪个时刻接收到的里程、轨距和角度等数据，是同时测量得到的；从而导致测得的轨道的空间三维绝对位置信息很难与其他测得的数据建立起对应关系，大大降低了轨道状态的检测的精度，不利于及时发现轨道的异常状态，容易危及行车安全。

因此，有必要提供一种高精度的轨道空间数据同步采集方法和装置，以使得上位机可以同时获得同一位置的轨道的各种空间数据，从而大大提高轨道检测的精度，有利于及时发现轨道的异常状态，及时消除安全隐患，保证行车安全。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是轨道状态的检测精度不高的问题。

本发明根据一个方面，提供了一种高精度的轨道空间数据同步采集方法，包括：

监听到智能型全站仪输出的数据帧的帧头后，接收高速传感器采集的数据并缓存，同时将所述智能型全站仪输出的数据帧进行缓存；

监听到所述数据帧的帧尾时，将缓存的高速传感器数据，以及所述数据帧一并发送。

较佳地，所述高速传感器包括如下至少一种传感器：

里程传感器、轨距传感器、倾角传感器、陀螺仪传感器。

进一步，在所述监听到所述智能型全站仪输出的数据帧的帧头前，还包括：

所述智能型全站仪接收到上位机发送的问询指令后，开始输出所述数据帧。

较佳地，所述将缓存的高速传感器数据，以及所述数据帧一并发送，具体为：

将缓存的高速传感器数据，以及所述数据帧一并向所述上位机返回。

本发明方案根据另一个方面，还提供了一种高精度的轨道空间数据同步采集装置，包括：

数据帧监听模块，用于监听智能型全站仪输出的数据帧，并在监听到数据帧的帧头后，输出帧头触发信号；以及在监听到数据帧的帧尾后，输出帧尾触发信号；

帧头触发控制模块，用于接收到所述帧头触发信号后，输出采集控制信号；

数据采集模块，用于接收到所述采集控制信号后，接收高速传感器采集的数据并输出；

数据缓存模块，用于接收并缓存所述数据采集模块输出的数据；

数据帧缓存模块，用于接收并缓存所述智能型全站仪输出的数据帧；

帧尾触发控制模块，用于接收到所述帧尾触发信号后，输出同步上传信号；

同步上传模块，用于同步从所述数据缓存模块，以及数据帧缓存模块中获取数据后一并上传。

进一步，所述帧头触发控制模块还用于接收到所述帧尾触发信号后，输出采集停止信号；以及

所述数据采集模块还用于接收到所述采集停止信号后，停止接收高速传感器采集的数据。

较佳地，所述数据采集模块包括如下至少一个单元：

里程数据采集单元，用于接收到所述采集控制信号后，接收里程传感器采集的数据并输出到所述数据缓存模块；

轨距数据采集单元，用于接收到所述采集控制信号后，接收轨距传感器采集的数据并输出到所述数据缓存模块；

倾角数据采集单元，用于接收到所述采集控制信号后，接收倾角传感器采集的数据并输出到所述数据缓存模块；

惯性数据采集单元，用于接收到所述采集控制信号后，接收陀螺仪传感器采集的数据并输出到所述数据缓存模块。

进一步，所述轨道空间数据同步采集装置，还包括：与所述数据帧缓存模块相连的智能型全站仪。

进一步，所述轨道空间数据同步采集装置，还包括：

上位机，用于向所述智能型全站仪发送问询指令，并接收所述同步上传模块上传的数据。

本发明的技术方案中，将同一时刻高速传感器采集的轨道数据、低速的智能型全站仪采集的轨道的空间三维绝对位置信息分别进行缓存；之后，在同一时刻，将缓存的轨道数据和空间三维绝对位置信息一并输出。从而使得接收方可以同步接收到高速传感器、以及智能型全站仪在同一时刻采集的轨道空间数据，达到同步采集的目的；从而可以大大提高对轨道状态的检测精度，有利于及时发现轨道的异常状态，及时消除安全隐患，保证行车安全。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例的高精度的轨道空间数据同步采集方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的高精度的轨道空间数据同步采集装置的内部结构的框架示意图；

图3为本发明实施例的数据采集模块的内部结构的框架示意图；

图4为本发明实施例的一个特例的时序示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内，一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。

本发明的发明人考虑到，可以对智能型全站仪输出的数据进行监听，当监听到智能型全站仪开始输出数据时，将智能型全站仪和多种高速传感器各自测得的数据进行缓存；当监听到智能型全站仪输出的数据结束后，将缓存的数据一并发送到上位机。使得上位机可以获得同一时刻测得的轨道的空间三维绝对位置信息、里程、轨距和角度等空间数据；从而可以大大提高对轨道状态的检测精度，有利于及时发现轨道的异常状态，及时消除安全隐患，保证行车安全。

下面结合附图具体介绍本发明实施例的技术方案。

本发明实施例提供的高精度的轨道空间数据同步采集装置，在对轨道空间数据进行同步采集之前，处于监听智能型全站仪输出的数据帧的状态；里程传感器、轨距传感器、陀螺仪传感器(或倾角传感器)等高速传感器，分别处于周期性测量轨道的里程、轨距、角度数据并输出的状态；智能型全站仪处于测量轨道的空间三维绝对位置信息的状态。

智能型全站仪接收到上位机发生的问询指令后，将测量得到的轨道的三维绝对位置信息打包成数据帧，通过串行总线以异步的方式开始输出该数据帧。

基于上述数据帧，高精度的轨道空间数据同步采集装置，依照如图1所示的方法流程，对轨道空间数据进行同步采集，具体包括如下步骤：

S101：监听到智能型全站仪输出的数据帧的帧头后，接收高速传感器采集的数据并缓存，同时将智能型全站仪输出的数据帧进行缓存。

具体地，高精度的轨道空间数据同步采集装置，通过串行总线，监听到智能型全站仪输出的数据帧的帧头后，接收高速传感器采集的数据，并对接收的数据进行缓存。

例如，轨道空间数据同步采集装置通过高速异步串口或者CAN(Controller Area Network，控制器局域网)总线，以中断处理的方式，接收陀螺仪传感器的DSP(Digital Signal Orocessor，数字信号处理器)输出的、该陀螺仪传感器采集到的轨道的角度数据并进行缓存。

或者，轨道空间数据同步采集装置接收里程传感器的采用正交编码脉冲方式的增量光电编码器输出的、该里程传感器采集到的轨道的里程数据，进行相应的脉冲解码后，将解码后的里程数据进行缓存。

或者，轨道空间数据同步采集装置通过高速的SSI(SynchronousSerial Interface，同步串行接口)，接收作为轨距传感器的磁致伸缩位移传感器输出的、其采集到的轨道的轨距数据，利用SSI协议进行相应的解析后，将解析后的轨距数据进行缓存。

并且，高精度的轨道空间数据同步采集装置，监听到智能型全站仪输出的数据帧的帧头后，将智能型全站仪输出的数据帧进行缓存。

S102：监听到智能型全站仪输出的数据帧的帧尾时，将缓存的高速传感器数据，以及该数据帧一并发送。

具体地，高精度的轨道空间数据同步采集装置，在监听到智能型全站仪输出的数据帧的帧尾时，将缓存的各高速传感器采集的数据、以及智能型全站仪输出的数据帧一并发送。

较佳地，轨道空间数据同步采集装置可以将缓存的各高速传感器采集的数据、以及智能型全站仪输出的数据帧一并发送到上位机。

更优的，轨道空间数据同步采集装置可以将缓存的各高速传感器采集的数据、以及智能型全站仪输出的数据帧，通过异步串行通讯总线，例如UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)总线，一并发送到上位机。

更优的，轨道空间数据同步采集装置，在监听到智能型全站仪输出的数据帧的帧尾后，停止接收各种高速传感器采集的数据。

基于上述高精度的轨道空间数据同步采集方法，本发明实施例的高精度的轨道空间数据同步采集装置的内部结构的框架示意图，如图2所示，包括：数据帧监听模块201、帧头触发控制模块202、数据采集模块203、数据缓存模块204、数据帧缓存模块205、帧尾触发控制模块206、同步上传模块207。

其中，数据帧监听模块201的输入端电连接到智能型全站仪的输出端；帧头触发控制模块202和帧尾触发控制模块206的输入端，都电连接到数据帧监听模块201的输出端；帧头触发控制模块202、帧尾触发控制模块206的输出端分别与数据采集模块203、同步上传模块207的输入端电连接。

各高速传感器(图中未标)的输出端分别电连接到数据采集模块203的各输入端；数据采集模块203的输出端电连接到数据缓存模块204；智能型全站仪的输出端电连接到数据帧缓存模块205；同步上传模块207分别与数据缓存模块204和数据帧缓存模块205相电连接。

数据帧监听模块201用于监听智能型全站仪输出的数据帧，并在监听到数据帧的帧头后，输出帧头触发信号；以及在监听到数据帧的帧尾后，输出帧尾触发信号。

帧头触发控制模块202用于接收到数据帧监听模块201输出的帧头触发信号后，输出采集控制信号。

数据采集模块203用于接收到帧头触发控制模块202输出的采集控制信号后，接收高速传感器采集的数据并输出。

数据缓存模块204用于接收并缓存数据采集模块203输出的数据。

数据帧缓存模块205用于接收并缓存智能型全站仪输出的数据帧。具体地，数据帧缓存模块205可以将智能型全站仪输出的数据帧，存储到数据帧缓存模块205的FIFO(First Input First Output，先入先出)缓存区中。

帧尾触发控制模块206用于接收到数据帧监听模块201输出的帧尾触发信号后，输出同步上传信号。

同步上传模块207用于同步从数据缓存模块204，以及数据帧缓存模块205中获取数据后一并上传。

较佳地，帧头触发控制模块202还用于接收到数据帧监听模块201输出的帧尾触发信号后，输出采集停止信号。

数据采集模块203还用于接收到帧头触发控制模块202输出的采集停止信号后，停止接收高速传感器采集的数据。

更优的，数据采集模块203可以包括里程数据采集单元、轨距数据采集单元、倾角数据采集单元或者惯性数据采集单元中的至少一个单元。

例如，数据采集模块203的内部结构的框架示意图可以如图3所示，包括：里程数据采集单元301、轨距数据采集单元302、倾角数据采集单元303和惯性数据采集单元304。

其中，里程数据采集单元301、轨距数据采集单元302、倾角数据采集单元303和惯性数据采集单元304的输入端与帧头触发控制模块202的输出端电连接；里程数据采集单元301、轨距数据采集单元302、倾角数据采集单元303和惯性数据采集单元304的输入端分别与里程传感器、轨距传感器、倾角传感器和陀螺仪传感器电连接(图中未标)；里程数据采集单元301、轨距数据采集单元302、倾角数据采集单元303和惯性数据采集单元304的输出端都与数据缓存模块204电连接。

里程数据采集单元301用于接收到帧头触发控制模块202输出的采集控制信号后，接收里程传感器采集的数据并输出到数据缓存模块204。

轨距数据采集单元302用于接收到帧头触发控制模块202输出的采集控制信号后，接收轨距传感器采集的数据并输出到数据缓存模块204。

倾角数据采集单元303用于接收到帧头触发控制模块202输出的采集控制信号后，接收倾角传感器采集的数据并输出到数据缓存模块204。

惯性数据采集单元304用于接收到帧头触发控制模块202输出的采集控制信号后，接收陀螺仪传感器采集的数据并输出到数据缓存模块204。

更优的，如图2所示，本发明实施例的高精度的轨道空间数据同步采集装置中，还包括：与数据帧缓存模块205相连的智能型全站仪208。

更优的，如图2所示，本发明实施例的高精度的轨道空间数据同步采集装置中，还包括：上位机209。

上位机209用于向智能型全站仪208发送问询指令，并接收同步上传模块207上传的数据。

下面结合附图介绍本发明实施例的一个特例。

高精度的轨道空间数据同步采集方法的时序示意图如图4所示，t1时刻上位机向智能型全站仪发送问询指令；假设上位机与智能型全站仪之间的通信速率为波特率9600bps，问询指令的长度为10个字节、传输时间为10.4ms，t2时刻问询指令发送完毕，智能型全站仪开始输出数据帧，轨道空间数据同步采集装置开始接收高速传感器采集的数据，并存储监听到的数据帧和接收到的数据；假设数据帧的长度为150个字节，该数据帧的传输时间为156ms，在t3时刻轨道空间数据同步采集装置同时将高速传感器的数据、数据帧发送到上位机；也就是说，上位机在t3时刻同时接收到高速传感器在t2输出的轨道的数据、以及智能型全站仪在t2时刻输出的轨道的空间三维绝对位置信息。

本发明实施例的技术方案中，将同一时刻高速传感器采集的轨道数据、低速的智能型全站仪采集的轨道的空间三维绝对位置信息分别进行缓存；之后，在同一时刻，将缓存的轨道数据和空间三维绝对位置信息一并输出。从而使得接收方可以同步接收到高速传感器、以及智能型全站仪在同一时刻采集的轨道空间数据，达到同步采集的目的；从而可以大大提高对轨道状态的检测精度，有利于及时发现轨道的异常状态，及时消除安全隐患，保证行车安全。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高精度的轨道空间数据同步采集方法，其特征在于，包括：

监听到智能型全站仪输出的数据帧的帧头后，接收高速传感器采集的数据并缓存，同时将所述智能型全站仪输出的数据帧进行缓存；

监听到所述数据帧的帧尾时，将缓存的高速传感器数据，以及所述数据帧一并发送。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高速传感器包括如下至少一种传感器：

里程传感器、轨距传感器、倾角传感器、陀螺仪传感器。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述监听到所述智能型全站仪输出的数据帧的帧头前，还包括：

所述智能型全站仪接收到上位机发送的问询指令后，开始输出所述数据帧。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将缓存的高速传感器数据，以及所述数据帧一并发送，具体为：

将缓存的高速传感器数据，以及所述数据帧一并向所述上位机返回。

5.一种高精度的轨道空间数据同步采集装置，其特征在于，包括：

数据帧监听模块，用于监听智能型全站仪输出的数据帧，并在监听到数据帧的帧头后，输出帧头触发信号；以及在监听到数据帧的帧尾后，输出帧尾触发信号；

帧头触发控制模块，用于接收到所述帧头触发信号后，输出采集控制信号；

数据采集模块，用于接收到所述采集控制信号后，接收高速传感器采集的数据并输出；

数据缓存模块，用于接收并缓存所述数据采集模块输出的数据；

数据帧缓存模块，用于接收并缓存所述智能型全站仪输出的数据帧；

帧尾触发控制模块，用于接收到所述帧尾触发信号后，输出同步上传信号；

同步上传模块，用于同步从所述数据缓存模块，以及数据帧缓存模块中获取数据后一并上传。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述帧头触发控制模块还用于接收到所述帧尾触发信号后，输出采集停止信号；以及

所述数据采集模块还用于接收到所述采集停止信号后，停止接收高速传感器采集的数据。

7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块包括如下至少一个单元：

里程数据采集单元，用于接收到所述采集控制信号后，接收里程传感器采集的数据并输出到所述数据缓存模块；

轨距数据采集单元，用于接收到所述采集控制信号后，接收轨距传感器采集的数据并输出到所述数据缓存模块；

倾角数据采集单元，用于接收到所述采集控制信号后，接收倾角传感器采集的数据并输出到所述数据缓存模块；

惯性数据采集单元，用于接收到所述采集控制信号后，接收陀螺仪传感器采集的数据并输出到所述数据缓存模块。

8.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，还包括：与所述数据帧缓存模块相连的智能型全站仪。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

上位机，用于向所述智能型全站仪发送问询指令，并接收所述同步上传模块上传的数据。