基于FPGA的軌道幾狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、軌道的高平順性是實(shí)現(xiàn)列車高速運(yùn)行的基本條件，對(duì)列車的運(yùn)行品質(zhì)具有重要影響。目前，鐵路軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀器是高速鐵路和客運(yùn)專線軌道定位和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的關(guān)鍵設(shè)備。論文在分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，圍繞傳統(tǒng)軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀器硬件架構(gòu)和FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究，提出了基于FPGA的新型軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。探索出軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)新方法和途徑，對(duì)軌檢設(shè)備的更新?lián)Q代具有重大意義。論文主

2、要研究?jī)?nèi)容包括:
　　分析了軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)的原理，確立了檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成。該檢測(cè)系統(tǒng)由工業(yè)平板計(jì)算機(jī)和上位機(jī)軟件、全站儀以及嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。
　　研究了FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)單片機(jī)軌檢系統(tǒng)硬件架構(gòu)。明確了將FPGA作為嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)的優(yōu)越性。設(shè)計(jì)的新型FPGA軌檢系統(tǒng)采用Altera公司的一款Cyclone系列芯片作為控制核心，配合外圍電路實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)數(shù)字傳感器和模擬傳感器數(shù)據(jù)的高速采集、處理、緩存和發(fā)送。這

3、種系統(tǒng)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)單片機(jī)架構(gòu)軌檢系統(tǒng)處理能力不強(qiáng)、硬件分散、可擴(kuò)展性差、采樣頻率低等缺陷。
　　FPGA片內(nèi)邏輯設(shè)計(jì)中引入了Wishbone片上總線，設(shè)計(jì)了基于Wishbone的片內(nèi)主機(jī)和從機(jī)的架構(gòu)，并對(duì)自定義、可移植Wishbone總線封裝主機(jī)和從機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。對(duì)控制主機(jī)、傳感器從機(jī)、通訊從機(jī)、存儲(chǔ)從機(jī)以及功能模塊進(jìn)行頂層、應(yīng)用層、驅(qū)動(dòng)層三級(jí)建模。對(duì)FPGA片內(nèi)設(shè)計(jì)進(jìn)行了時(shí)序分析和部分優(yōu)化。時(shí)序報(bào)告滿足預(yù)定設(shè)計(jì)目標(biāo)。
　　試