CN108195597A - 一种可重配置车辆野外动态多参数测试系统 - Google Patents

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宋萍
刘雄军
杨诚
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles

Abstract

本发明提出一种可重配置车辆野外动态多参数测试系统，具备灵活可重配置能力，达到在车辆研发过程中一次性投入可重复利用的目的。一种可重配置车辆野外动态多参数测试系统，包括上位机、CompactRIO实时控制器、FPGA模块；其中上位机包括实验任务配置模块、数据解析模块；CompactRIO实时控制器包括通讯模块、采集模块；FPGA模块包括配置文件解析模块、有线采集控制模块、CAN总线采集控制模块和脉冲采集控制模块。

Description

一种可重配置车辆野外动态多参数测试系统
技术领域
本发明属于整车测试技术领域，涉及一种可重配置车辆野外动态多参数测试系统。
背景技术
目前针对车辆整车级测试、部件级测试以及试验台架测试已经存在各种测试系统以及测试方法。但是，整车测试往往针对某一特定车型开发专用全车测试传感系统，本型号车研发周期结束，其定制测试车辆即失去利用价值，造成开发资金浪费。部件级测试由于其测试对象相对专一，所以往往更关注部件性能，忽略整车关联及耦合特性。而试验台架受限于静态或准静态试验环境，往往不能得到实车环境下的动态参数信息。现在车辆测试过程中，缺乏一种通用的测试车辆，测试车辆可以兼容各主要新型部件，通过更换部件即可测试部件及整车野外实车情况下详细参数。测试车辆可以降低车辆研发经费，缩短研发周期，获取更详细更全面部件及车辆信息。
同时测试车辆对测试系统的可配置性提出挑战，测试系统测试模块需要具备灵活的可重配置能力，测试系统控制软件亦必须可以灵活配置测试任务。
发明内容
本发明提出一种可重配置车辆野外动态多参数测试系统，具备灵活可重配置能力，达到在车辆研发过程中一次性投入可重复利用的目的。
本发明通过以下技术方案来实现。
一种可重配置车辆野外动态多参数测试系统，包括上位机、CompactRIO实时控制器、FPGA模块；其中上位机包括实验任务配置模块、数据解析模块；CompactRIO实时控制器包括通讯模块、采集模块；FPGA模块包括配置文件解析模块、有线采集控制模块、CAN总线采集控制模块和脉冲采集控制模块；
所述实验任务配置模块配置测试任务，将配置文件发送给CompactRIO实时控制器中的通讯模块，通讯模块将配置文件发送给FPGA模块中的配置文件解析模块，配置文件解析模块解析配置文件，将解析出的配置通道、采样率发送到相应的采集控制模块；有线采集控制模块、CAN总线采集控制模块和脉冲采集控制模块根据接收到的配置信息进行信号采集；
所述有线采集控制模块将采集到的信息根据有线通道最大采样率制定数据长度，对采样率低的通道用零补齐采样数据，使上传到CompactRIO实时控制器的每通道数据长度相同；有线采集控制模块、CAN总线采集控制模块和脉冲采集控制模块将采集到的信息通过DMA FIFO上传至CompactRIO实时控制器中的采集模块；
所述采集模块通过数据簇的方式制定统一数据传输格式，所述数据簇包含采样数据的通道类型、采样时间戳、通道序号和通道采样数据，通过通道类型区分有线、CAN总线、脉冲，采样时间戳记录采样数据的采样时刻，通道序号包含采样通道的序号；
采集模块将统一了数据传输格式的信息通过通讯模块发送给上位机中的数据解析模块，数据解析模块解析有线数据时，根据采样率剔除零值，得到每通道有效采样值，解析CAN总线数据时根据数据帧定义解析采集数据，解析脉冲数据时根据单位时间内的脉冲数得到转速、流量信息；
数据解析模块将三种解析的数据发送给实时显示模块进行显示，发送给存储模块，存储模块根据数据类型采用轮询的方法将数据写入TDMS文件。
进一步地，所述现场配置通过测试软件配置界面配置所选用的I/O模块类型、各通道采集信号名称、各通道采样率、测试环境以及各通道工作状态。
进一步地，所述离线预配置模式指测试人员将预先配置好的试验配置文件导入车载数据库，在任务配置界面中通过WebService接口直接从车载数据库读取配置文件，通过任务配置界面将配置信息下载到CompactRIO实时控制器和CompactRIO可重配置机箱FPGA，控制各采集模块和各通道工作状态。
进一步地，现场配置可以修改预先配置好的试验配置文件。
进一步地，采用轮询的方式处理三种总线类型的采集数据。
进一步地，有线采集控制模块针对多种I/O模块分别设定采集配置程序，有线采集控制模块根据I/O模块的配置信息启动不同采集配置程序，实现更换采集I/O模块后只需重新设置试验配置信息即可满足新试验测试功能。
本发明的有益效果：
1、本发明实现了车辆部件可更替，具备灵活可重配置能力，达到在研发过程，测试车辆中一次性投入可重复利用的目的，降低车辆研发经费，并且获取研发车辆及部件详细野外实车动态参数及整车相关性能指标，缩短研发周期，加速车辆定型投产。
2、通过制定相同的数据格式，使得数据测试软件在CompactRIO实时控制层和上位机层，除数据解析功能模块不同外，其他针对三种网络的数据处理模块完全一致，极大方便了软件开发、维护和二次开发变。给实验任务的灵活配置提供了重要条件。
3、有线采集控制模块针对多种I/O模块分别设定采集配置程序，实现了更换采集I/O模块后只需重新设置试验配置信息即可满足新试验测试功能。
附图说明
图1本发明的一种可重配置车辆野外动态多参数测试系统框图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例基于车辆测试需求分析，本发明的一种可重配置车辆野外动态多参数测试系统，包括上位机、CompactRIO实时控制器、FPGA模块，如图如图1所示；
上位机包括实验任务配置模块、数据解析模块、数据存储模块和实时显示模块；实验任务配置模块通过现场配置或离线预配置模式配置测试任务，现场配置具体为通过测试软件配置界面配置选用I/O模块类型、各通道采集信号名称、各通道采样率、测试环境以及各通道工作状态；离线预配置模式指测试人员将预先配置好的试验配置文件导入车载数据库，在配置界面中通过WebService接口直接从车载数据库读取配置文件。通过任务配置界面将配置信息下载到CompactRIO实时控制器和CompactRIO可重配置机箱FPGA，控制各采集模块和各通道工作状态。通过软件配置界面现场配置可以修改预先配置好的试验配置文件。通过以上两种试验配置方式可以实现测试任务的灵活配置。
CompactRIO实时控制器包括通讯模块、采集模块；CompactRIO实时控制器选用NI9039实时控制器，其集成1.91GHz四核CPU，2GB DRAM，具备强大的实时数据解算处理能力，CompactRIO可重配置机箱集成高端Kintex-7 325T FPGA，可并行处理所有采集通道数据缓存与传输，可重配置机箱安插各种类型NI采集I/O模块，实现各种信号采集工作，选配的电压采集I/O模块有NI 9220、NI 9223采集板卡，热电偶采集采集I/O模块为NI 9219采集板卡，脉冲量测试与生成模块为NI 9401，CAN通讯模块为NI 9853模块。通过安插或更换以上类型不同板卡可以实现不同信号采集与不同传感器的接入。
FPGA模块包括配置文件解析模块、有线采集控制模块、CAN总线采集控制模块和脉冲采集控制模块；FPGA部分程序根据不同I/O模块编写不同采集模块程序，在程序设计过程中，为增强程序适配性，针对多种模块设定采集配置程序，并将采集模块功能程序置于不同条件结构中，根据试验配置信息启动不同采集工作模块，实现更换采集I/O模块后只需重新设置试验配置信息即可满足新试验测试功能。
I/O模块采集数据后上传到CompactRIO可重配置机箱的FPGA，针对有线通道不同采样率，其传输数据长度不同，导致数据接收与解析出现困难，本发明根据有线通道最大采样率制定数据长度，对采样率低的通道用零补齐采样数据，使FPGA上传到CompactRIO的每通道数据长度相同，数据最后在上位机按照最大采样率进行数据重排，再按照每通道采样率剔除无效零值，从而解决各通道采样速率不同导致的数据量不同的问题。
有线、CAN总线和脉冲采集数据传输到CompactRIO实时控制器，为提高解析速率，并实现软件功能模块通用性，通过数据簇的方式制定统一数据传输格式，数据簇包含采样数据的通道类型、采样时间戳、通道序号和通道采样数据，通过通道类型区分有线、CAN总线和脉冲采集数据，时间戳记录采样数据的时刻，通道序号包含采样通道的序号，采样数据存储在采样数据内。由于三种总线数据格式相同，CompactRIO实时控制器软件的采集模块与通讯模块对数据处理方式相同，所以分别编写一个功能模块，采用轮询的方式统一处理三种总线类型的采集数据。
所述实验任务配置模块配置测试任务，将配置文件发送给CompactRIO实时控制器中的通讯模块，通讯模块将配置文件发送给FPGA模块中的配置文件解析模块，配置文件解析模块解析配置文件，将解析出的配置通道、采样率发送到相应的采集控制模块；有线采集控制模块、CAN总线采集控制模块和脉冲采集控制模块根据接收到的配置信息进行信号采集；
所述有线采集控制模块将采集到的信息根据有线通道最大采样率制定数据长度，对采样率低的通道用零补齐采样数据，使上传到CompactRIO实时控制器的每通道数据长度相同；有线采集控制模块、CAN总线采集控制模块和脉冲采集控制模块将采集到的信息通过DMA FIFO上传至CompactRIO实时控制器中的采集模块；
所述采集模块通过数据簇的方式制定统一数据传输格式，所述数据簇包含采样数据的通道类型、采样时间戳、通道序号和通道采样数据，通过通道类型区分有线、CAN总线、脉冲，采样时间戳记录采样数据的采样时刻，通道序号包含采样通道的序号；
采集模块将统一了数据传输格式的信息通过通讯模块发送给上位机中的数据解析模块，数据解析模块解析有线数据时，根据采样率剔除零值，得到每通道有效采样值，解析CAN总线数据时根据数据帧定义解析采集数据，解析脉冲数据时根据单位时间内的脉冲数得到转速、流量信息；
数据解析模块将三种解析的数据发送给实时显示模块进行显示，并发送给存储模块，存储模块根据数据类型采用轮询的方法将数据写入TDMS文件。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可重配置车辆野外动态多参数测试系统，其特征在于，包括上位机、CompactRIO实时控制器及FPGA模块；其中上位机包括实验任务配置模块、数据解析模块、数据存储模块和实时显示模块；CompactRIO实时控制器包括通讯模块、采集模块；FPGA模块包括配置文件解析模块、有线采集控制模块、CAN总线采集控制模块和脉冲采集控制模块；
所述实验任务配置模块配置测试任务，将配置文件发送给CompactRIO实时控制器中的通讯模块，通讯模块将配置文件发送给FPGA模块中的配置文件解析模块，配置文件解析模块解析配置文件，将解析出的配置通道、采样率发送到相应的采集控制模块；有线采集控制模块、CAN总线采集控制模块和脉冲采集控制模块根据接收到的配置信息进行信号采集；
所述有线采集控制模块将采集到的信息根据有线通道最大采样率制定数据长度，对采样率低的通道用零补齐采样数据，使上传到CompactRIO实时控制器的每通道数据长度相同；有线采集控制模块、CAN总线采集控制模块和脉冲采集控制模块将采集到的信息通过DMA FIFO上传至CompactRIO实时控制器中的采集模块；有线采集控制模块针对多种I/O模块分别设定采集配置程序，根据I/O模块的配置信息启动不同采集配置程序，实现更换采集I/O模块后只需重新设置试验配置信息即可满足新试验测试功能；
所述采集模块通过数据簇的方式制定统一数据传输格式，所述数据簇包含采样数据的通道类型、采样时间戳、通道序号和通道采样数据，通过通道类型区分有线、CAN总线、脉冲，采样时间戳记录采样数据的采样时刻，通道序号包含采样通道的序号；
采集模块将统一了数据传输格式的信息通过通讯模块发送给上位机中的数据解析模块，数据解析模块解析有线数据时，根据采样率剔除零值，得到每通道有效采样值，解析CAN总线数据时根据数据帧定义解析采集数据，解析脉冲数据时根据单位时间内的脉冲数得到转速、流量信息；
数据解析模块将三种解析的数据发送给实时显示模块进行显示，发送给存储模块，存储模块根据数据类型采用轮询的方法将数据写入TDMS文件。
2.如权利要求1所述的一种可重配置车辆野外动态多参数测试系统，其特征在于，现场配置通过测试软件配置界面配置所选用的I/O模块类型、各通道采集信号名称、各通道采样率、测试环境以及各通道工作状态。
3.如权利要求1所述的一种可重配置车辆野外动态多参数测试系统，其特征在于，离线预配置模式指测试人员将预先配置好的试验配置文件导入车载数据库，在任务配置界面中通过WebService接口直接从车载数据库读取配置文件，通过任务配置界面将配置信息下载到CompactRIO实时控制器和FPGA，控制各采集模块和各通道工作状态。
4.如权利要求2或3所述的一种可重配置车辆野外动态多参数测试系统，其特征在于，现场配置可以修改预先配置好的试验配置文件。
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