[发明专利]一种轨道巡检成像控制信号发生器、产生方法和轨道巡检系统

权利要求书

1.一种轨道巡检成像控制信号发生器、产生方法和轨道巡检系统，其特征在于，该信号发生器包括：

加速度计，固定于所述成像系统的外壳或列车车体上，加速度计的轴向与钢轨延伸方向平行,加速度a的方向定义为列车前进方向为正，列车倒退方向为负，加速度计的采样频率不低于100Hz；以及

瞬时速度计算与信号发生模块，为嵌入式系统，一端具有MVB总线接口，获取列车速度信号v₀，另一端连接于所述加速度计，获取加速度信号a，生成成像控制信号p。

2.如权利要求1所述的成像系统信号发生器，其特征在于，该信号发生器还包括陀螺仪，与所述加速度计连接，同时获取列车运动的加速度和姿态角信息，得到的加速度a为行进方向上的加速度分量。

3.如权利要求1或2所述的成像系统信号发生器，其特征在于，所述瞬时速度计算与信号发生模块由ARM处理平台和MVB转换卡组成，其中ARM处理平台具有串口、AD和PWM发生器。

4.如权利要求1或2所述的成像系统信号发生器，其特征在于，所述瞬时速度计算与信号发生模块为基于FPGA的嵌入式平台。

5.一种如权利要求1-3任一所述轨道巡检成像系统信号发生器的信号产生方法，其特征在于，MVB转换卡将MVB总线信号转换为串口信号，ARM处理平台通过串口接受MVB转换卡传输的列车速度信号v₀，通过AD获取加速度计产生的加速度信号a，计算车辆瞬时速度v₁，根据成像控制分辨率需求，实时计算成像控制信号p的时钟周期T或频率H，并更新PWM发生器的时钟周期或频率参数，产生PWM方波作为成像控制信号p；当v₁＝0时，关闭PWM脉冲输出，当v₁＞0时，使能PWM脉冲输出。

6.如权利要求5所述的信号产生方法，其特征在于，所述车辆瞬时速度v₁的计算方法为：

1)列车停止阶段：

当v₀＝0、且|a|≤a_th₁时，判定列车静止，输出v₁＝0；

2)列车启动阶段：

当v₀＝0、且|a|＞a_th₁时，判定列车启动，以速度v₀为初始值、对加速度a进行时间积分，得到基于加速度计测量的速度v_a，输出v₁＝v_a；

3)列车常速行驶阶段：

当v₀＞v_th₁、且|a|≤a_th₁时，判定列车常速行驶阶段，使v₁＝v₀；

4)列车到站减速行驶阶段：

当v₀＞v_th₁、且|a|＞a_th₁时，判定列车到站减速行驶，以速度v₀为初始值、对加速度a进行时间积分，得到基于加速度计测量的速度v_a，输出v₁＝v_a；

5)列车到站停车阶段:

当v₀＝0、且|a|≤a_th₁时，判定列车停止，使v₁＝0；

其中v_th₁的取值范围为60-160Km/h，a_th₁的取值范围为：0～0.01m/s²；

所述速度v_a的具体方法是：

其中，v₀是从MVB接口获取的最新的列车速度信号，i是加速度信号a的序号，a_i表示第i个加速度值，i的取值从0开始累积；I_s表示加速度时间积分的起点序号，I_e表示加速度时间积分的终点序号，其中，I_s为t_s时刻对应的序号，I_e为t_e时刻对应的序号；

t_e＝t_a (3)

其中，是从MVB接口获取到速度信号v₀的时刻，τ_m是MVB接口速度传感的延时，t_a是当前加速度a的采样时刻。