基于FPGA的铁路轨道检测技术的研究

• 作 者: 刘林
• 机 构: 中南大学
• 出 处: 中南大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 轨道检测 FPGA 嵌入式系统 NiosⅡ SOPC

对铁路轨道进行静态几何参数的检测是铁路部门的一项常规工作,使用轨道检查仪能大幅度降低检测人员的工作量。随着近几年我国铁路建设的跨越式发展,对轨道检查仪器的性能提出了诸多新的要求。本文在参考国内外轨道检测技术的发展基础上,采用了以FPGA技术为核心的嵌入式智能仪器设计方案。利用FPGA芯片可编程设计的特点,用软件的思路对软硬件进行了设计,并且在SOPC Builder软件中构建模块化硬件系统,满足了自动化、智能化检测的要求。本论文主要完成了一下几个方面的工作：首先,介绍了轨道检查仪的研究背景,调查了轨道检查仪的发展和研究现状,并分析了现有轨道检查仪的优劣,对本课题的研究指明了方向；同时,运用智能仪器技术和嵌入式技术进行开发,明确了本论文的研究目的、主要内容。其次,对轨道检查仪的检测系统进行总体设计。对所检测的里程、轨距、水平三个参数的要求标准的需求进行了传感器以及外围器件的选型,确定了以NiosⅡ软核处理器,从硬件和软件两个方面对设计方案分别进行了详尽地说明。在充分考虑系统可靠性、成本以及需求等因素的前提下,对系统各部分功能电路进行了具体的设计,包括CPU和外围设备控制器模块、模拟信号调理电路、数据采集电路、编码器数字接口电路、传感器电路、人机接口电路以及其它辅助电路等；软件系统的设计分为启动层程序、驱动层和应用层设计。最后,对整个系统进行了系统功能模块的测试,达到了对三参数(里程、轨距、水平)检测标准的设计要求。