CN203133590U - 一种车载同步控制器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及地理信息测绘领域,尤其涉及一种车载同步控制器。包括:电压转换模块、同步控制电路模块、可编程控制器模块、继电器模块、指示器及控制按钮模块、输入输出接口模块;所述的电压转换模块与所述的继电器模块连接;所述的指示器及控制按钮模块、可编程控制器模块、继电器模块、输入输出接口模块顺序串联连接;所述的指示器及控制按钮模块、同步控制电路模块、输入输出接口模块顺序串联连接。本实用新型采用多传感器实时同步数据采集技术和GPS/IMU/ODO组合定位定姿,从而实现了高精度的位置姿态获取。本实用新型集多功能于一体,结构紧凑,操作方便,极大的简化了车载信息采集***的构成,方便了采集人员的采集作业。

Description

一种车载同步控制器
技术领域
本实用新型涉及地理信息测绘领域,尤其涉及一种车载移动测量装备。
背景技术
车载城市空间信息采集***是一个多传感器集成的自动化数据采集***,集成了新近发展的多种传感器,可以实时完成载体的GPS定位、姿态解算、城市三维空间信息的激光点云数据及全景影像数据的采集。其传感器主要有两种,一种是位姿传感器,包括GPS、惯性导航单元IMU以及车轮编码器,以一定的采样频率获取移动测量***的位置和姿态;另外一种是点云和影像传感器,包括激光扫描仪、全景相机,其中利用激光扫描仪获取目标的三维几何信息,而全景相机则获取目标的纹理特征。利用车载同步控制***可对多种传感器进行集中控制。
实用新型内容
车载***是一种多源数据采集和融合的综合性***。涉及到的源数据包括全景影像数据、激光扫描数据、定位测姿的POS(位置姿态)数据等。这些数据由不同的采集计算机获取,每种传感器和计算机有自己的工作频率或内部时间。为了在统一的时间和坐标系下展示、融合、分析这些数据,需要建立一个统一的时间和位置基准。
本实用新型的目的在于设计一套多传感器同步控制器,它集成了GPS、陀螺仪、车轮编码器(DMI)和其它控制信息,建立了统一的时间基准、线性参考空间坐标系和GPS空间坐标系(WGS84),能依据用户设定的测量要求,以时间或距离作为触发条件,当对其发出相应的同步控制指令时,同步控制器输出的触发信号能控制具有外同步功能的传感器工作,不具有外同步功能的传感器则通过高精度的时间插值获得相应的同步数据。
为实现上述目的,本实用新型采取的技术方案是:一种车载同步控制器,包括:电压转换模块、同步控制电路模块、可编程控制器模块、继电器模块、指示器及控制按钮模块、输入输出接口模块;所述的电压转换模块与所述的继电器模块连接;所述的指示器及控制按钮模块、可编程控制器模块、继电器模块、输入输出接口模块顺序串联连接;所述的指示器及控制按钮模块、同步控制电路模块、输入输出接口模块顺序串联连接。
作为优选,所述的电压转换模块内部设置有不止一个直流稳压电源,可将车载电源电压转换为各外部设备所需电压。
作为优选,所述的继电器模块内部设置有不止一个继电器。
作为优选,所述的同步控制电路模块内部设置有GPS芯片,可将移动测量车车顶GPS天线信号引入,用于同步授时和经纬位置获取。
作为优选,所述的同步控制电路模块内部设置有备用微机电陀螺仪,陀螺仪可获取车辆的转角姿态信息,结合车轮编码器推算车辆移动轨迹。
作为优选,所述的车载同步控制器通过USB接口和计算机互联并通信。
作为优选,所述的车载同步控制器大小为标准服务器机箱大小,可放置于标准机柜内。
通过与现有类似功能的产品相比,本实用新型车载同步控制器有以下优点:
1.多传感器实时同步数据采集技术。把绝对的时间基准,引入相对***;设计一个相对时间***,给没有时间功能的设备提供每帧数据的时间标签;数据采集时,一并采集每帧数据产生的时刻;
2.GPS/IMU(惯性导航单元)/ODO(里程计)组合定位定姿。组合定位定姿技术充分应用了不同传感器的原理和优势,弥补各自存在的不足,从而实现了高精度的位置姿态获取;
3.集多功能于一体,结构紧凑,操作方便。本实用新型车载同步控制器为标准机箱大小,便于安装、移植。同时具备多源信息整合处理、设备供电、***监控、设备控制等功能,极大的简化了车载信息采集***的构成,方便了采集人员的采集作业。
附图说明
图1:本实用新型的车载同步控制器电路连接图。
图2:本实用新型的车载同步控制器同步控制时间同步原理图。
图3:本实用新型的车载同步控制器GPS/IMU(惯性导航单元)/ODO(里程计)组合定位原理图。
图4:本实用新型的车载同步控制器同步控制原理图。
图5:本实用新型的车载同步控制器前面板示意图。
图6:本实用新型的车载同步控制器后面板示意图。
具体实施方式
下面结合参考附图进一步描述本技术方案,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件,但该描述仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
请见图1,本实用新型的一种车载同步控制器,包括:电压转换模块1、同步控制电路模块2、可编程控制器模块3、继电器模块4、指示器及控制按钮模块5、输入输出接口模块6;电压转换模块1与继电器模块4连接;指示器及控制按钮模块5、可编程控制器模块3、继电器模块4、输入输出接口模块6顺序串联连接;指示器及控制按钮模块5、同步控制电路模块2、输入输出接口模块6顺序串联连接。电压转换模块1内部设置有不止一个直流稳压电源。继电器模块4内部设置有不止一个继电器。同步控制电路模块2内部设置有GPS芯片和备用微机电陀螺仪。车载同步控制器通过USB接口和计算机互联并通信。车载同步控制器大小为标准服务器机箱大小,可放置于标准机柜内。
指示器及控制按钮模块5设置于本车载同步控制机箱前面板上,方便人机交互。指示器包括指示灯和显示屏,可接收同步控制电路板发出的传感器状态信号。部分控制按钮可通过可编程控制器模块3和继电器模块4控制输出接口模块6的电源通断,从而控制外部设备的供电;一部分按钮可通过同步控制电路模块2对设备发出控制信息。电压转换模块1包含若干块直流稳压电源,可将车载蓄电池12V电压转换为外部设备所需的稳定电压。信号输入输出接口模块6设置于同步器控制器后面板上。
请见图2,本实用新型的车载同步控制器同步控制时间同步原理图。在车载移动测量***中,实时及同步传感数据的获取,是一个重要且需要首先解决的问题。一方面是由于车辆在线动态运行,这就要求数据需要实时获取;另一方面多种不同传感器的存在,需要数据具有严格的同步或对应关系。根据上面的分析,车载***需要设计***GPS同步控制单元。该GPS同步控制单元在授时型GPS锁定一定数目卫星后,从高精度授时型GPS中获取绝对基准时间(每秒时刻/整秒脉冲),由同步器内部的高稳晶体振荡器维持时间的准确性,并提供给INS(惯性导航***)以及Sync(时间同步器)。INS(惯性导航***)接收每秒时刻/整秒脉冲,校准相对时间,提供数据标签。Sync(同步器)接收每秒时刻/整秒脉冲,校准相对时间,提供数据标签,并向全景相机、Laser(激光扫描仪)发送采集控制脉冲,同时发送准确的时间标签到主控计算机。主控计算机接收时间基准,并提供其它计算机、全景相机、Laser(激光扫描仪)时间同步基准。全景相机接收Sync(时间同步器)和主控计算机提供的拍摄控制脉冲、数据标签,拍摄图像数据。Laser(激光扫描仪)接收Sync(同步器)和主控计算机提供的时间基准、时间标签,采集激光数据。
请见图3,图3为GPS/IMU(惯性导航单元)/ODO(里程计)组合定位原理图。GPS具有定位精度高、全球覆盖等特点,但卫星信号在受到阻挡时会对定位结果产生影响,另一方面,GPS一般只能提供每秒一次的定位数据,对高速车载移动测量来说,测量车可能在一秒内移动了10至20米的距离,并且经过了几次姿态的变化。因此,必须采用其他传感器弥补GPS定位和定姿的不足,使得定位导航信息更加精确,采用GPS/IMU(惯性导航单元)/ODO(里程计)组合定位***能够解决这个问题。***集成IMU(惯性导航单元)数据(3个加速度计、3陀螺仪)、ODO(里程计)数据以及GPS的位置和速度数据,输出组合导航数据。
假设车辆进入了这段隧道,由于GPS在隧道的内的信号缺失,因此在这段路程中不能形成有效定位数据。里程表(ODO)和陀螺仪的辅助下,可以在车辆进入隧道后,根据里程脉冲监测到的距离信息和陀螺仪获得的行驶方向信息,推算得出车辆在隧道内的行驶轨迹。
图4为车载***同步控制器同步控制原理图。所有传感器被固定在移动平台上,并通过***标定建立其严格的几何关系,同时采用计算机时钟和GPS作为时间基准,通过同步控制***保证所有传感器与平台的运动和姿态同步进行。当车辆以一定速度匀速行驶时,GPS和IMU(惯性导航单元)同时观测并记录各传感器的位置和姿态数据,然后通过卡尔曼滤波将位置与姿态数据进行融合以确定整个车载***的方位,同时激光扫描仪和全景相机以一定采样频率开始扫描和拍照,所有传感器都受控于车载计算机***,并通过同步控制***触发脉冲来实现数据的同步采集。
图5为车载同步控制器前面板示意图。前面板由操作按钮、指示灯、液晶显示屏组成;
其中,左右两侧显示屏可分别显示采集状态(如卫星锁定状态、触发数、运行状态等)和电源电压,可供操作人员实时了解***状态;
其中,POWER按钮为总电源开关,PC1、PC2对应电脑的电源开关,LASER对应激光雷达的电源开关,CAMERA对应全景相机的电源开关SYNC对应同步器的电源开关,可控制相应设备电源通断;
其中,LOCK按钮显示与卫星的锁定情况;
其中,TRIG按钮只是是否有触发信号;
其中,RUN、HANDLE、SHIFT按钮可通过控制同步器发送触发脉冲控制全景相机拍照,HANDLE是手动触发,SHIFT是切换内外触发模式;
图6为车载同步控制器后面板示意图。包含7个电源输入输出航插座、6个数据输入输出航插座、GPS天线接口和USB控制接口;
其中,PC1、PC2对应电脑的电源输入,LASER对应激光雷达的电源输入,GPS/MT对应惯导的电源输入,PANO对应全景相机的电源输入,DC IN1、DC IN2对应同步器的电源输入;
其中,ODO IN、ODO OUT对应车轮编码器的数据输入输出;
其中,GPS IN对应GPS信号的数据输入;
其中,TRIG EV、TRIG CA、TRIG DA对应同步器触发信号的输出;
其中,GPS为GPS天线接口;
其中,USB CONTROL为标准USB口,通过此接口,计算机可以和同步器连接,通过软件实现对同步器的控制;
通过与现有类似功能的产品相比,本实用新型车载同步控制器有以下优点:
1.多传感器实时同步数据采集技术。把绝对的时间基准,引入相对***;设计一个相对时间***,给没有时间功能的设备提供每帧数据的时间标签;数据采集时,一并采集每帧数据产生的时刻;
2.GPS/IMU(惯性导航单元)/ODO(里程计)组合定位定姿。组合定位定姿技术充分应用了不同传感器的原理和优势,弥补各自存在的不足,从而实现了高精度的位置姿态获取;
3.集多功能于一体,结构紧凑,操作方便。本实用新型车载同步控制器为标准机箱大小,便于安装、移植。同时具备多源信息整合处理、设备供电、***监控、设备控制等功能,极大的简化了车载信息采集***的构成,方便了采集人员的采集作业。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已,并非用于限定本实用新型的保护范围,因此,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种车载同步控制器,包括:电压转换模块(1)、同步控制电路模块(2)、可编程控制器模块(3)、继电器模块(4)、指示器及控制按钮模块(5)、输入输出接口模块(6);所述的电压转换模块(1)与所述的继电器模块(4)连接;所述的指示器及控制按钮模块(5)、可编程控制器模块(3)、继电器模块(4)、输入输出接口模块(6)顺序串联连接;所述的指示器及控制按钮模块(5)、同步控制电路模块(2)、输入输出接口模块(6)顺序串联连接。
2.根据权利要求1所述的车载同步控制器,其特征在于:所述的电压转换模块(1)内部设置有不止一个直流稳压电源。
3.根据权利要求1所述的车载同步控制器,其特征在于:所述的继电器模块(4)内部设置有不止一个继电器。
4.根据权利要求1所述的车载同步控制器,其特征在于:所述的同步控制电路模块(2)内部设置有GPS芯片。
5.根据权利要求1所述的车载同步控制器,其特征在于:所述的同步控制电路模块(2)内部设置有备用微机电陀螺仪。
6.根据权利要求1所述的车载同步控制器,其特征在于:所述的车载同步控制器通过USB接口和计算机互联并通信。
7.根据权利要求1所述的车载同步控制器,其特征在于:所述的车载同步控制器大小为标准服务器机箱大小,可放置于标准机柜内。
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