【正文】 信號的正確率。在DM642系統(tǒng)中用Broad公司的BCM5221作為10/100BaseTX以太網(wǎng)收發(fā)器，BCM5221的MII接口與DM642的MII接口對接。網(wǎng)絡接口主要功能有：符合IEEE ；支持傳媒無關接口(MII)；8個獨立的發(fā)送與接收通路；同步的10/100Mbit的數(shù)據(jù)操作；廣播及多幀的傳送。1．網(wǎng)絡接口的簡介 TMS320DM642的網(wǎng)絡接口主要用來支持物理層的網(wǎng)絡器件(PHY)與DSP的連接。TMS320DM642的網(wǎng)絡接口由EMAC(10/100Mb/s Ethernet MAC)與MDIO(Management Data Input/Output)兩部分組成的。它們的功能選擇和配置是在上電復位時通過檢測TMS320DM642上的特殊引腳(PCI_EN、MAC_EN、HDPCI_EEAI)的狀態(tài)來實現(xiàn)的。核心板上子空間除了分配給Flash以外，還分配給狀態(tài)/控制寄存器、UARTA、UARTB等資源使用，其中Flash只占據(jù)子空間的前一半的尋址空間，即最大的可尋址范圍為512K8位，而Flash的設計容量為4M8位，所以為了尋址到Flash所有的地址空間，在核心板上采用分頁技術來實現(xiàn)對Flash的訪問，即將整個4M8位的Flash分成8個512K8位的頁，而頁地址PA2PAPA19則由頁地址寄存器提供。由上可知DM642非常適用于 VoIP、數(shù)字視頻服務器、多通道數(shù)字視頻錄像機(DVR)、多通道數(shù)字視頻監(jiān)控等應用，提供高質(zhì)量的視頻編/解碼解決方案。此外DM642具有豐富的外圍設備接口，包括3個可配雙通道視頻端口Video Port，其中每個Video Port又分成A和B兩個通道[26]，A/B通道可分別處理一路視頻采集，因此DM642最多可以處理6路視頻采集數(shù)據(jù)（不帶音頻），另外還包括64bit的外部內(nèi)存接口(EMIF)、10/100Mbps以太網(wǎng)MAC和多通道音頻串行端口(McASP)以及66MHz 32bit的PCI接口。 TMS320DM642概述TMS320DM642（以下簡稱DM642）是美國德州儀器公司(TI)推出的一款面向數(shù)字多媒體應用的 DSP，采用TI的第二代高級超長指令字結構(VelociTI)，使得在一個指令周期能夠并行處理多條指令。動態(tài)稱重模塊主要由TMS320DM642核心處理部分、傳感器、放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器組成。系統(tǒng)的框圖如圖31所示，具體的在下面進行詳細敘述。動態(tài)稱重模塊包括紅外車輛分離器、傳感器、AD轉(zhuǎn)換器和DSP數(shù)據(jù)采集處理部分；車牌識別模塊包括CCD攝像機、DSP處理模塊等，控制管理模塊包括人機界面、顯示、相應的控制輸入輸出和信息管理系統(tǒng)。第3章 系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)概述硬件是整個系統(tǒng)的基礎，有了性能高的硬件才能發(fā)揮出程序的性能，因此硬件設計很關鍵。 本章小結在本章中，首先詳細介紹了整車識別的方法與過程，以及輪軸的識別和車速檢測的方法。將離散化二階系統(tǒng)方程運用于動態(tài)汽車衡。加入零階保持環(huán)節(jié)后，圖27形式轉(zhuǎn)化成圖28，即經(jīng)零階保持環(huán)節(jié)后的傳遞函數(shù)為：假定系統(tǒng)的初始條件都為0，我們可以將系統(tǒng)的傳遞函數(shù)作Z變換[23]，即： (210)式中 由式(210)知，Z變換之后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)具有如下形式： (211)即： (212)為系統(tǒng)參數(shù)，由測量結果識別，由此得到系統(tǒng)的差分方程： (213)式中 ——階躍輸入，當時有，由于汽車垂向位移與傳感器輸出信號成正比，因此： (214) 信號分析及算法由以上模型分析可知，根據(jù)測量數(shù)據(jù)可以推算車輛載荷，然而實際測量中，測量環(huán)節(jié)不可避免地引入了測量噪聲，如電源電壓波動、元器件噪聲、量化誤差及外界干擾等，使式(213)取得以下形式 (215)為測量環(huán)節(jié)引入的誤差，通常假設為白噪聲，用最小二乘法估計模型參數(shù) ，使最小，從而實現(xiàn)抑制噪聲的目的。為能得到輸出跟輸入之間，我們將系統(tǒng)輸入視為階躍信號經(jīng)零階采樣保持電路之后得到的離散信號量[22]。 傳遞函數(shù)離散化的離散化傳遞函數(shù)動態(tài)汽車衡的傳遞函數(shù)如圖27所示，系統(tǒng)的輸入為汽車的軸重階躍信號。為了提高測量的準確度，將車身垂直振動截止頻率定為。 測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)由式(25)進行拉普拉斯變換，得到輸入與輸出的傳遞函數(shù)： (26)式中 ——無阻尼自振頻率， 。由圖26可知，當時，汽車衡的力學模型將是一單自由度有限振動微分方程：即當秤臺的彈性系數(shù)大于汽車的彈性系數(shù)時，振動主要表現(xiàn)為汽車的振動，此時秤臺垂向振動影響可忽略不計。其系統(tǒng)振動方程為： (22)式中 ，、—秤臺與汽車質(zhì)量，、—秤臺和汽車支承系的彈性系數(shù)，、—秤臺和汽車的阻尼系數(shù)，、—秤臺面和汽車的垂向位移，G—沖擊載荷。由于稱重過程中臺面垂向位移遠小于汽車前后軸距，可以忽略車體轉(zhuǎn)動的影響[20]。綜合運用紅外整車分離器功能，來跟蹤確認所測車輛從進入檢測區(qū)至開出檢測區(qū)全過程，并在所測車輛進入檢測區(qū)時和開出檢測區(qū)時及時向控制器傳輸中斷信號，使控制器根據(jù)整車識別器發(fā)出的信號自動判斷，匯總加權計算所測車輛的總重量。如圖24所示。標準檢測情形如下：雙輪胎： 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0單輪胎： 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 02. 車速檢測 輪胎識別器A和測重臺B的距離是固定的(如圖22所示)，由于A、B兩點的距離不足1m，可以認車是勻速通過，因此車通過輪胎識別器和測重臺的時間t便可檢測車速：t。輪胎識別原理如下：1. 輪胎識別器 在通道中心線一側的路面上裝置13只~20只（每只間隔10cm）壓敏傳感器，每個傳感器的輸出與輪胎判別器的裝置相連，當車輛通過時輪胎與地面接觸部位的數(shù)量可以由傳感器檢出，當車輪壓到該感應器時，產(chǎn)生數(shù)據(jù)1，否則產(chǎn)生數(shù)據(jù)0。表21 軸載質(zhì)量Table21 Axle load mass軸組類型輪軸類型編號圖解限定值（Kg）單軸每側單輪胎16 000單軸每側雙輪胎210 000雙聯(lián)軸每側單輪胎310 000雙聯(lián)軸每側一單輪胎一雙輪胎414 000雙聯(lián)軸每側雙輪胎518 000三聯(lián)軸每側單輪胎612 000三聯(lián)軸每側雙輪胎722 000以載重貨車為例，每側雙輪胎，輪胎間距大于10cm，這就給輪胎識別創(chuàng)造條件。紅外檢測性能和使用均很方便，但價格較高，適合安裝在公路上。熱防護罩可用于環(huán)境溫度為25℃到70℃，相對濕度95％條件下工作。對于紅外檢測而言，雨、霧、灰塵和強陽光是很致命。整車識別在算法上也有技巧，至少要求150 mm高的光路被擋住后控制器才有輸出，這一性能可能使系統(tǒng)不受落下的雨滴、雪花、污泥以及飛入檢測區(qū)域的鳥或昆蟲的影響，拖鉤檢測也是由上面這個檢測性能來實現(xiàn)的；擋住至少150mm高的光路后才有輸出，而只有當所有光路導通后，輸出才關斷。因此，車速不大于60公里，就能將其分辨出來。本系統(tǒng)每55ms發(fā)送一束檢測紅外光，1ms的處理時間。這就是整車識別。當光被阻斷時，說明有車通過。3．紅外車輛分離器 使用紅外車輛分離器(如MINIARRAY)可以避免以上的缺點。聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，因此其反射相對速度為170m/s，由此可根據(jù)反射波和發(fā)射波的時差計算出反射物距探頭的距離。感應線圈很容易產(chǎn)生誤動作以及反應遲緩，造成測量數(shù)據(jù)混亂或不及時，因此無法作為本系統(tǒng)的整車識別器[19]。第四，誤動作以及反應遲緩。第三，壽命短。第二，氣候敏感。這種方法的優(yōu)點是價格低廉，但是缺點也是致命的：第一，路面受損。常用的檢測儀器有以下3類。由于汽車的軸數(shù)相差甚大，有2軸、4軸、6軸和8軸等，因此如何判定一輛車已測重完畢即整車識別問題是自動收費的一個關鍵問題，其關鍵是找到一套能跟蹤所測車輛從進入檢測區(qū)至開出檢測區(qū)全過程的系統(tǒng) 。并在超載檢測收費站與動態(tài)稱重系統(tǒng)之間設置可變情報板（信息顯示屏）配套設備，將超載車輛的車牌號碼、載荷以及超限重量顯示在可變情報板上，提示超限的車輛駛入超載收費站進行卸載和交費，而未超載車輛則不需停車。第2章 稱重系統(tǒng)的構成及算法 工作平臺簡述車輛超載自動檢測系統(tǒng)主要由動態(tài)稱重模塊（秤臺、稱重傳感器、接線盒等）、紅外車輛分離器、輪胎識別器、CCD攝像機、可變情報板等組成。 本文主要工作鑒于上面所敘述的，本文的主要內(nèi)容如下：1. 建立稱重系統(tǒng)工作平臺，包括動態(tài)稱重模塊，操作系統(tǒng)控制管理模塊；2. 建立相應的稱重模型并進行數(shù)學推導，得出稱重系統(tǒng)的方程，建立車重與傳感輸出電壓之間的關系；3. 建立相應的硬件和處理應用程序。車牌的識別是系統(tǒng)中重要的一部分。 車牌識別系統(tǒng)概述車牌識別要經(jīng)過下面幾個步驟：圖像的采集與預處理，車牌定位，車牌分割，字符的識別[15] [16]。6. 在相當長的一段時間內(nèi)，固定式和便攜式兩類WIM系統(tǒng)在我國都有需求的市場。5. 車輛動態(tài)稱重技術在我國不僅是限制超載、預防事故、保護路橋的一種保障措施，同時具有提升主干運輸企業(yè)資質(zhì)、防止運輸市場低價惡性競爭、保護國家、運輸企業(yè)和貨主利益的潛在作用。用于計重收費的場合，固定式WIM系統(tǒng)一般安裝在收費口或匝道口，在與ITS系統(tǒng)相配的情形下，車速一般不會高于40km/h。4. 低速WIM系統(tǒng)的造價和維護費用都要低于高速WIM系統(tǒng)。機遇是在沒有國際權威規(guī)范標準的情形下，我國有了領先設立國際標準的機會。3. 目前國際上還沒有規(guī)范且權威的車輛動態(tài)稱重技術標準，僅有一個得到西方國家承認的國際參考標準ASTM E1318—94。2. 稱重傳感器的壽命將制約車輛動態(tài)稱重系統(tǒng)的廣泛使用，這是國內(nèi)業(yè)界應當認真面對的問題。目前國內(nèi)如京珠高速公路、南京長江二橋等高等級公路和橋梁上安裝的高精度車輛動態(tài)稱重系統(tǒng)主要來自國外，這類產(chǎn)品存在價格昂貴、超限標準與國內(nèi)法規(guī)不一致等缺陷。使得這類產(chǎn)品往往需要較長的受荷板或受制于較低的車輛通過速度，檢測精度也不高，一般平均誤差為177。1999年，德國PAT載荷監(jiān)控產(chǎn)品開始進入中國市場，云南航天新技術工程有限公司引進其技術并于1999年8月獲得了國家技術監(jiān)督局頒發(fā)的《計量器具型式批準證書》。作為國家“八五”期間重點科技項目，交通部重慶公路科學研究所研制了一種固定式動態(tài)車輛稱重系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一套稱重傳感器和一臺電子測量儀器構成，每車道布置兩只傳感器，每臺儀器可測量1~4個車道，軸重誤差小于177。20世紀80年代出現(xiàn)了電子汽車衡，它包括帶基坑和無基坑兩種，帶基坑的電子車輛衡對道路破壞較大。我國“七五”期間開始引進和消化國外動態(tài)稱重系統(tǒng)，同時也開始對動態(tài)稱重系統(tǒng)進行研制。我國在不同時期對超載現(xiàn)象提出過相應的管理措施：1987年國務院頒布了《中華人民共和國公路管理條例》，1988年交通部頒布了《中華人民共和國公路管理實施細則》，2000年交通部頒布了《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》，2003年底溫家寶總理在交通部上報的《關于加強車輛超限超載治理工作的報告》上簽署意見，2004年實施了《關于在全國開展車輛超限超載治理工作的實施方案》。2000年ITS年會上展出了一種由美國MSI公司開發(fā)的共聚物壓電軸傳感器，可以同時測量車速、車軸數(shù)、軸距并進行車型分類和動態(tài)稱重[13]。1994年，歐盟開始進行WAVE(Weighing in motion of Axle and Vehicles forEurope)計劃—從1997年6月到1998年6月在瑞典氣候寒冷條件下進行產(chǎn)品系統(tǒng)測試，即著名的CET(Cold Environment Test)測試。1992年，由歐洲高速公路系統(tǒng)研究實驗室聯(lián)盟(FEHRI)發(fā)起，按照歐盟運輸委員會(ECTD)的程序框架進行了COST323計劃。1988年英國研制了一種性能優(yōu)于Vibracoax的新型壓電稱重傳感器Vibetek5。1974年，美國首次在車輛載荷研究中使用WIM系統(tǒng)；同年法國取得了一項壓電纜動態(tài)車輛稱重器的專利，即Vibracoax。20世紀50年代末，美國開始對WIM系統(tǒng)進行研究。 車輛動態(tài)稱重產(chǎn)品的發(fā)展歷史在20世紀，許多國家的道路運輸普遍存在超載現(xiàn)象，據(jù)調(diào)查，德國大型載貨車輛中超載車輛數(shù)量達到50％，日本達到20％，美國達到40％~60％。目前來看，利用數(shù)學模型的稱重檢測方法是比較有前途的，絕大多數(shù)稱重系統(tǒng)基本上是具有二階（或準二階）傳遞特性的系統(tǒng)，假如稱重系統(tǒng)采用二階的自回歸滑動模型ARMA，再借助于這個模型和遞推的最小二乘法RLS即可由極短的稱重階躍響應估計出模型參數(shù)和被稱重量。由于被測重量或力值可以看成是稱重測力過程的終值，因此它們可以用模型參數(shù)進行估計或預測。即把優(yōu)秀稱重測力專家的思維過程固化到測量程序中，并與計算機修正程序結合起來，進而提高計量儀器的測試能力和故障檢測能力。3. 補償法 該方法主要是針對傳感器的響應速度慢和超調(diào)量大，在很大程度上限制了動態(tài)稱重速度和準確度的提高的缺點，從而提出通過設計補償元件，在比“稱重傳感器穩(wěn)定時間”更短的時間里完成測量，因此動態(tài)稱重裝置主要由稱重傳感器和動態(tài)補償元件組成。L1的兩端通過對稱重系統(tǒng)各傳感器的輸出信號進行比較而定，如圖11所示。其原理大致是：將稱重系統(tǒng)的輸出信號對一小段位移L1。2. 位移積分法 該方法是目前國內(nèi)多個科研單位主要采用的方法[8]。1. ADV法、DV法、V法 該類方法是20世紀80年代的日本小野敏郎為解決動態(tài)稱重問題所提出來的，其測量思路主要是同時或單獨測量重物移動的位移、速度和加速度，然后用直接方法或數(shù)值積分方法來求解稱重過程的微分方程以獲得力值。 車輛動態(tài)稱重技術的回顧