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基于WSN的高速动态汽车称重研究
| 论文题名： | 基于WSN的高速动态汽车称重研究 |
| 关键词： | 汽车动态称重系统;载荷信号处理;无线传感器网络技术;结构设计 |
| 摘要： | 车辆超载不仅严重损坏道路、桥梁等交通纽带，给社会带来巨大的经济损失，同时也是交通事故的主要原因之一。据不完全统计，我国每年因超载产生的额外道路维修保养费用高达几百亿元，由于超载所造成的车毁人亡和桥梁倒塌等恶性事故时有发生。如何有效治理车辆超载问题一直在国内外备受关注，也是我国交通公路事业整治中的重点和难点。 目前，我国在汽车超载检测中主要应用的是应变式汽车轴重秤，但其普遍存在着车辆过秤速度慢和检测效率低等问题。主要原因是所设计的动态称重系统和信号处理方法不适应高速动态称重环境，以至不能有效地消除汽车动态载荷的干扰。因此根据汽车动态载荷信号的特点，开展动态称重系统的设计和信号处理方法的研究，提高称重效率和精度具有重要的理论意义和工程应用价值 本文以江西省科技攻关项目（CB200504088）为依托，对汽车动态称重系统和载荷信号处理方法进行了深入研究，旨在设计一种能够适应高速动态称重的系统和一套载荷信号处理方法，提高称重效率，改善当前应变式轴重秤限速过低的现状。 本文首先从动态载荷信号着手，深入分析载荷信号的构成及特点，指出高速动态称重过程中难点在于消除低频动态载荷对真实轴重的影响；通过对载荷信号模型的进一步分析，发现载荷处理的难点可以转化为低频载荷频率的估测问题。据此通过引入无线传感器网络技术，构建分布式汽车动态称重系统，提出一种基于WSN技术的动态称重系统和一套基于WSN技术的动态载荷处理方法。为动态称重系统的设计和动态载荷信号的处理提供了新的技术平台和新的理论方法。本文具体研究工作分为以下几个方面： （1）动态载荷模型研究，分析各种因素对动态载荷的影响以及动态载荷对动态称重精度的影响，找出解决动态称重中的难点的关键所在，提出解决方案。 （2）无线传感器网络技术应用于高速公路动态称重的优势研究，以及基于无线传感器网络技术的动态称重系统（WSN-WIM）的设计研究。提出WSN-WIM系统的概念，给出基于WSN技术的动态称重系统的具体软硬件设计方案和方法。 （3）基于WSN的动态载荷处理方法研究。利用传感器网络各节点的协作，对载荷频率进行估测，通过利用基于三参数的正弦波拟合算法对动态载荷正弦波曲线进行拟合，建立线性方程组，采用高效算法和一定的信息处理方法提高称重精度； （4）基于灰色预测理论的称重传感器故障研究。指出在WSN-WIM系统中，传感器的校验是一个关键性问题，提出基于灰色预测理论的称重传感器故障诊断方法和灰色预测模型优化方案，进一步提高WSN-WIM系统的称重精度与系统稳定性。 |
| 作者： | 吴义魁 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 王琪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南昌航空大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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