CN108052045A - 一种离线式惯性测量数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种离线式惯性测量数据采集装置，包括壳体及置于所述壳体内的电路板、安装在电路板上的嵌入式微处理器，与嵌入式微处理器连接的用于插入SD卡以保存数据的SD卡模块；嵌入式微处理器分别连接用于为惯性测量单元通电或断电的继电器、用于所述惯性测量单元的RS422电平向TTL电平转换以实现所述惯性测量单元与嵌入式微处理器的通信的SN75173芯片，以及用于所述嵌入式微处理器的TTL电平向RS232电平转换以实现所述嵌入式微处理器与上位机之间进行数据通信的MAX232芯片；壳体面板上有数码管。本发明离线式惯性测量数据采集装置可单机使用，也可双机同步或交替使用，从而降低对测试环境的要求。

Description

一种离线式惯性测量数据采集装置

技术领域

本发明涉及嵌入式系统数据采集技术领域，具体涉及一种离线式惯性测量数据采集装置。

背景技术

在车辆运行状态下的测试等应用中，在线式惯性测量通过计算机软件系统完成数据采集全过程，比较容易实现。但是对于需在驾驶室外安装测量装置的大型车辆等一些应用特殊场合，不方便进行在线测量，甚至在缺少测试人员必要工作空间的情况下无法实现在线测量。

在具体工程实践中，需要复杂、多样的数据处理和分析功能，完全由嵌入式硬件系统代替计算机软件系统，开发通用系统难度较大，开发专用系统效益较低，因此，开发采用通过离线方式采集数据、在计算机软件系统中进行后期数据处理和测试分析的方案，具有一定的意义。

发明内容

本发明的目的是针对在线方式限制惯性测量应用场合的问题，而提供一种离线式惯性测量数据采集装置，该装置基于嵌入式微处理器技术，实现测试过程的离线式数据采集，为计算机软件系统中的数据处理和测试分析提供基础数据。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种离线式惯性测量数据采集装置，包括壳体以及置于所述壳体内的电路板、安装在所述电路板上的嵌入式微处理器，与所述嵌入式微处理器连接的用于插入SD卡以保存数据的SD卡模块；所述嵌入式微处理器分别连接用于为惯性测量单元通电或断电的继电器、用于所述惯性测量单元的RS422电平向TTL电平转换以实现所述惯性测量单元与嵌入式微处理器的通信的SN75173芯片，以及用于所述嵌入式微处理器的TTL电平向RS232电平转换以实现所述嵌入式微处理器与上位机之间进行数据通信的MAX232芯片；还包括为所述嵌入式微处理器继电器、SN75173芯片、MAX232芯片、SD卡模块以及所述惯性测量单元提供工作用电的锂电池模块；所述壳体的面板上有数码管，与所述嵌入式微处理器连接，用于测试前显示已配置的参数信息、测试过程中显示已触发的次数。

所述锂电池模块为可充电锂电池。

所述壳体上有用于插接与上位机连接的串口数据线的数据接口、用于接通或断开离线式惯性测量数据采集装置的总电源的电源开关、用于插入电源线为锂电池充电的锂电池充电接口、用于插入触发信号线缆的触发接口、用于插入SD卡的SD卡接口。

所述数据接口采用D型9针串口接口端子。

本发明离线式惯性测量数据采集装置可以单机使用，也可以双机同步或交替使用，从而降低对测试环境的要求，提高测试数据的工程实践应用价值。

附图说明

图1为本发明的离线式惯性测量数据采集装置写入配置参数时与计算机连接的示意图；

图2为本发明的离线式惯性测量数据采集装置的外形示意图；

图3为本发明的离线式惯性测量数据采集装置的内部结构示意图。

图4为本发明的离线式惯性测量数据采集装置的工作流程图。

图中：1.离线式惯性测量数据采集装置，2.计算机，3.壳体，4.3位数码管，5.数据接口，6.电源开关，7.锂电池充电接口，8.触发接口，9.SD卡接口，10.电路板，11.嵌入式微处理器，12.继电器，13.SN75173芯片，14.MAX232芯片，15.SD卡模块，16.锂电池模块，17.串口数据线。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1所示，本发明中，该离线式惯性测量数据采集装置1是采用嵌入式系统开发的，在数据采集时充当下位机，通过串口数据线17可以联接充当上位机的便携式计算机或其他测试平台的计算机2，实现接收上位机参数配置的功能，然后在触发的配合下，对车辆不同测试阶段等应用场合的数据分别保存到不同的文件，以便采集结束后将数据传输至计算机在软件系统中进行处理。本离线式惯性测量数据采集装置可以单机使用，也可以双机同步或交替使用。

参见图2-3所示，一种离线式惯性测量数据采集装置，其硬件包括：

壳体3以及置于所述壳体内的电路板10、安装在所述电路板上的嵌入式微处理器11，与所述嵌入式微处理器连接的用于插入SD卡以保存数据的SD卡模块15；所述嵌入式微处理器分别连接用于为惯性测量单元通电或断电的继电器12、用于所述惯性测量单元的RS422电平向TTL电平转换以实现所述惯性测量单元与嵌入式微处理器的通信的SN75173芯片13，以及用于所述嵌入式微处理器的TTL电平向RS232电平转换以实现所述嵌入式微处理器与上位机之间进行数据通信的MAX232芯片14；还包括为所述嵌入式微处理器继电器、SN75173芯片、MAX232芯片、SD卡模块以及所述惯性测量单元提供工作用电的锂电池模块16，所述壳体的面板上有3位数码管4，与所述嵌入式微处理器连接，用于测试前显示已配置的参数信息、测试过程中显示已触发的次数。

所述的嵌入式微处理器可以采用嵌入式ARM微处理器，或是嵌入式MIPS微处理器，或是嵌入式DSP微处理器等。

本发明中，所述的壳体3是用于支撑、安装和容纳离线式惯性测量数据采集装置的电子元件或模块，可以安装在支架上使用。

需要说明的是，本发明中，用于惯性测量的所述惯性测量单元也安装于壳体内，但不属于离线式惯性测量数据采集装置的组成部分。

所述的嵌入式微处理器、继电器、SN75173芯片、MAX232芯片、SD卡模块、锂电池模块等均是焊接于电路板上，从而形成所述离线式惯性测量数据采集装置的内部结构。所述电路板主要用于控制测量单元启停和技术参数的测量与计算，所述嵌入式微处理器用于接收并缓存配置的参数并据此控制采集过程、控制数据保存到SD卡模块插入的SD卡中。继电器用于在嵌入式微处理器指令下按照配置的参数为惯性测量单元通电或断电。SN75173芯片用于惯性测量单元RS422电平向TTL电平转换，实现惯性测量单元与嵌入式微处理器通信功能。MAX232芯片用于嵌入式微处理器TTL电平向RS232电平转换，实现嵌入式微处理器与上位机之间数据通信。

所述锂电池模块用于为嵌入式微处理器、继电器、SN75173芯片、MAX232芯片、SD卡模块以及安装于壳体内的所述惯性测量单元提供11伏和5伏的供电电源。

为了方便使用，本发明中，所述锂电池模块为可充电锂电池。

具体的，所述壳体3上有用于插接与上位机连接的串口数据线的数据接口5、用于接通或断开离线式惯性测量数据采集装置的总电源的电源开关6、用于插入电源线为锂电池充电的锂电池充电接口7、用于插入触发信号线缆以接收并响应触发信号的触发接口8、用于插入SD卡的SD卡接口9。

具体的，所述数据接口5采用D型9针串口接口端子，可用于通过串口数据线连接上位机，以接收上位机发送的参数配置，也可在功能扩展后实现两台离线式惯性测量数据采集装置之间的通信。

当然，为了实现嵌入式微处理器的功能控制需要，在嵌入式微处理器内部要烧写相应的软件控制程序，主要用于测试前接收配置参数、向数码管发送显示信息，测试过程接收触发信号、按照存储的配置参数信息向继电器发出指令、读取惯性测量单元数据、在SD卡中创建文件和存入数据以及关闭文件等。

所述的软件控制程序按功能可划分为参数配置模块、数码管显示模块、触发响应模块、继电器控制模块、文件操作模块、数据读取模块、数据保存模块。

其中，参数配置模块用于接收计算机软件系统发送的参数配置。参数格式可以为“0xAA55xxyyzzoo”，其中“0xAA55”为数据帧头，系统通过此判断该数据为有效参数配置命令格式，“xx”代表单机或者双机模式，“00”代表单机模式，“01”代表双机主机模式，“02”代表双机从机模式。“yy”代表双机模式的切换周期(以分钟表示)，小于10分钟时第1位由0补齐(例如01表示切换周期为1分钟)，单机模式下该数据无效。“zz”为测试项目预留位，由具体应用系统的计算机软件系统定义。“oo”为触发动作规则位，用于规定中间触发的次数。

数码管显示模块，即数码管驱动程序，将需要显示的数据转换为对数码管底层硬件操作的代码。用于将关键信息转化为3位数码管的显示信息。其中，第1位始终为单/双机模式显示位，单机模式显示“0”，双机主机模式显示“1”，双机从机模式显示“2”；第2位和第3位在测试前为切换周期显示位，双机模式显示切换周期，单机模式显示“—”，测试过程中为已触发次数显示位，显示已接收的触发次数信息。

触发响应模块，在测试分为不同阶段的情况下，接收触发信号，使继电器根据提前设置的规则动作。以车辆测试为例，手动触发可以依次代表开始工作触发、测试触发、数据采集触发、测试结束触发、结束工作触发等，中间触发指测试触发、数据采集触发、测试结束触发，即中间触发次数为3。

继电器控制模块用于嵌入式微处理器向继电器模块输出开关量信号，控制惯性测量单元的电源通断，从而实现输出/不输出测量数据的转换。

数据读取模块，用于嵌入式微处理器读取惯性测量单元各测量通道的数据。

文件操作模块，用于嵌入式微处理器将读取到的数据保存到数据文件中，文件的命名规则由计算机软件系统设定。

数据保存模块，即SD卡驱动程序，用于对SD卡最底层的硬件操作。

下面，以车辆测试为例对本发明的数据采集实施过程说明如下：

测试车辆满足测试条件后，将离线式惯性测量数据采集装置1安装在测试位置，通过串口数据线联接到便携式计算机或其他测试平台的计算机2，打开离线式惯性测量数据采集装置1的电源开关6进入等待配置状态，通过计算机软件系统向离线式惯性测量数据采集装置1发送参数配置，参数配置完成后，3位数码管显示参数配置信息，断开与计算机的联接，系统进入等待触发状态。

启动车辆的同时发出开始工作触发指令，3位数码管显示测试过程信息，第2、3位分别显示“0”、“1”。离线式惯性测量数据采集装置1开始根据参数配置信息控制继电器动作，为惯性测量单元通电或断电。惯性测量单元通电状态下，读取数据并保存至SD卡打开的文件中，惯性测量单元由通电转换为断电状态时，在将已读取数据保存后关闭文件。之后每接到一次触发指令则数码管显示数字增加1，并打开新文件保存数据。在接收到结束工作触发指令后断开继电器，在将已读取数据保存后关闭文件。断开离线式惯性测量数据采集装置1的总电源。

停车后，由壳体3上的SD卡接口9取出SD卡，在计算机2的软件系统中读入数据，进行后期处理和测试分析。

本发明具有以下有益效果：

1.装置重量轻、体积小、安装位置灵活、安装方便。

2.可以单机使用，也可以双机同步或交替使用，降低对测试环境的要求，提高测试数据的工程实践应用价值，扩展惯性测量的适用场合。

3.通过离线方式采集数据、在计算机软件系统中进行后期数据处理和测试分析，便于构建通用系统实现专用系统的功能。

4.结合使用触发装置增强运用的灵活性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种离线式惯性测量数据采集装置，其特征在于，包括：

壳体以及置于所述壳体内的电路板、安装在所述电路板上的嵌入式微处理器，与所述嵌入式微处理器连接的用于插入SD卡以保存数据的SD卡模块；所述嵌入式微处理器分别连接用于为惯性测量单元通电或断电的继电器、用于所述惯性测量单元的RS422电平向TTL电平转换以实现所述惯性测量单元与嵌入式微处理器的通信的SN75173芯片，以及用于所述嵌入式微处理器的TTL电平向RS232电平转换以实现所述嵌入式微处理器与上位机之间进行数据通信的MAX232芯片；还包括为所述嵌入式微处理器继电器、SN75173芯片、MAX232芯片、SD卡模块以及所述惯性测量单元提供工作用电的锂电池模块；所述壳体的面板上有数码管，与所述嵌入式微处理器连接，用于测试前显示已配置的参数信息、测试过程中显示已触发的次数。

2.如权利要求1所述离线式惯性测量数据采集装置，其特征在于，所述锂电池模块为可充电锂电池。

3.如权利要求2所述离线式惯性测量数据采集装置，其特征在于，所述壳体上有用于插接与上位机连接的串口数据线的数据接口、用于接通或断开离线式惯性测量数据采集装置的总电源的电源开关、用于插入电源线为锂电池充电的锂电池充电接口、用于插入触发信号线缆的触发接口、用于插入SD卡的SD卡接口。

4.如权利要求3所述离线式惯性测量数据采集装置，其特征在于，所述数据接口采用D型9针串口接口端子。