传感与控制单元

传感与控制单元（共4篇）

传感与控制单元 篇1

德国阿尔道夫2010年2月2日电/美通社亚洲/--美国天合汽车集团 (TRW Automotive, 纽约证券交易所代码:TRW) 日前宣布将开发其新一代安全气囊控制单元。该单元的设计旨在提供最大限度的灵活性, 从而可以将一系列保护乘员安全的预碰撞功能以及用于稳定性控制的惯性传感器集成。TRW已经证实公司将携手两家大型车企生产该产品, 于2012年投产。

主管电子工程技术的副总裁Martin Thoone表示:“TRW在安全气囊控制单元领域继续保有全球领先的地位。在为北美制造车辆提供该产品的供应商中, TRW排名第一。我们向全球客户交付的该产品已经超过1.5亿套。”

“我们非常自豪地宣布, 公司从欧洲和亚洲大型车企赢得这两大合同。在其中一项合约的有效期内, 我们的技术将应用于十几条不同的汽车产品线, 装配车辆的数量约为700万。该重大合约的签订进一步显示了我们在安全气囊控制单元领域的优势和实力。”

传统上, 电子稳定性控制系统 (ESC) 与独立的惯性传感组件 (惯性测量单元IMU) 一起配置于车辆。为提高性价比, 在保证电子稳定性控制系统性能的同时, TRW的安全气囊控制单元提供了一个行之有效的方法来减少车辆内模块的数量。此外, 通过惯性传感数据的运用, 对侧撞和翻滚的侦测功能得到增强。

Thoone先生进一步指出:“传感器集成是TRW公司战略的核心部分之一。我们正不断努力, 开发更加智能的产品, 从而有助于降低产品复杂性、减小安装难度、减低重量、减少包装并最终为客户节约成本。在主动与被动安全领域, TRW拥有业内最丰富的产品组合, 完全有能力最大限度地挖掘所有集成潜力。”

将惯性传感器集成后融入安全气囊控制单元具有许多优点。首先, 此举将传感器置于靠近车辆重心的地方, 而车辆重心处实为安放车辆碰撞传感器和惯性传感器的最佳位置。其次, 将惯性传感器和碰撞传感器融入一个模块当中, 可以为增加侦测覆盖范围提供替代性方案, 让惯性传感器能提高侦测侧撞和翻滚危险的功能, 还提升了把单个传感器融入集成式多传感器组件当中的潜力。最后, 独立惯性传感模块所需的许多部件可以被省去, 而且并不会影响电子稳定性控制系统的设计或性能--这会为车企大大节约成本。

安全气囊控制单元还能融合TRW主动控制卷收器技术, 如此可以在一个模块当中容纳多种保护乘员安全的预碰撞功能, 提供强大的灵活性和关键安全功能的集成。此外, 安全气囊控制单元也支持行人安全保护侦测与驱动、翻滚危险探测、悬架横向稳定杆的驱动、乘员安全探测等功能。

Thoone先生总结道:“各国政府正在立法, 规定车辆必须安装电子稳定性控制系统;同时汽车电子行业已获得长足发展。这为汽车电子产品的不断集成提供了巨大机会。TRW拥有声誉良好的技术组合, 我们充分相信, 无论是现在还是未来, 公司都能在汽车电子系统领域为客户提供必需的经验和才智。”

传感与控制单元 篇2

王敏

中学语文课教学实行宏观控制和单元教法，对于提高教学质量和培养学生自主学习能力大有裨益。

一、宏观控制的基本内容

语文课教学的“宏观控制”，主要是“抓住五个点”，“控制三条线”，“落实到两个面”。(1)抓住五个点。即：一是文道统一的点，就是语文教学和思想教育(www.35d1.com-上网第一站35d1教育网)相统一的观点;二是读写并重的点;三是语文教学“双基”点，就是把语文基础知识和学生基本能力作为教学的重要着眼点;四是感性认识和理性认识相统一的点，即在语文教学中把对事物的感性认识和逻辑思维统一起来;五是语文训练和思维训练相结合的点。(2)控制三条线。一是要控制教学大纲的教学方向线，要牢牢把握学生语言能力、阅读能力、写作能力的培养;二是要控制教学过程中主导与主体的双边活动线;三是要控制教与练这一学习过程中的经纬线。即，教师的教就如一条经线始终贯穿于语文教学的全过程。而从练的角度，教学的`全过程又是由若干训练构成的，学生的这些练跟师的教交叉，横向排列构成了纬线。(3)落实到两个面。一是学生面二是知识面。总的说，大面积提高学习质量，让不同程度的学生都有收益。这就要求克服为考而教的做法，要在努力提高学生的语文素质上狠下功夫，做到困材施教，最大限度地调动每个学生的积极性。

二、单元教学的教法举措

传感与控制单元 篇3

为了保证FD图像质量稳定,其温度控制单元必须恒定,偏差不超过±0.5℃/2分钟。如果超出范围或工作状态异常会切断X线,使整机停止工作。使术者束手无策,给患者带来生命危险。因此,技术人员必须定期查看冷却液高度是否在标准范围内。平板冷却单元有两部分构成,分别为硬件和控制部分:

1 硬件部分

平板冷却单元(FD cooling unit)、温度传感器(Temperature Sensors)、平板探测器(FD)、冷却——采用Glycoshell SF(乙二醇和水混合液)

2 控制部分

(1)系统实时控制(RTC real time controller)采用CAN总线控制。

(2)电源系统(power unit)采用CAN总线控制。

(3)CAN(Control Area Net)是一种串行数据总线,1993年成为国际标准。CAN是一种多主总线,每个节点均写成为主机,且节点之间可以进行通信,通信介质为双交线,利用Sw1状态开关设置十六进制代码通信,转换波特率为500kBit/s

3 工作原理

平板冷却单元通过循环泵把冷却液通过管道输送到温度传感器后,再送到平板探测器,最高温度55℃。平板冷却单元有两条CAN总线:一条控制电源,另一条控制温度。其有三个通道测量温度,分别是:冷却单元槽内温度,每(8～10)分钟发送“AX-ACU”信号;实时检测冷却液通过传感器模块温度记录;FD自身温度传给传感器。

传感器模块是靠近FD的探测单元,是温度控制核心部件,有三个测量信号。冷却液的流速大于0.5升/分;槽内冷却液的冷却等级;控制FD继电器工作状态。如果三个信号都是“LOW”电平,正常工作。如果有任意一个异常,都会产生一个“ERROR”信号-“No Xray available in 30min”,使手术台上的医生处理30分钟后,中断X线保护平板(还有5分钟保护级)。这是比较人性化的设计,即保证以人为本,又给术者处理善后时间。

4 故障维修

故障现象(1)正在手术中,突然提示:No Xray,available in30min。这时导丝恰好在右冠脉狭窄处,提示设备有故障。医生在余下时间30分钟内完成手术,我们也放松紧张心情。(2)再踩脚闸透视或拍片都无射线且提示:NO Xray,warm up…。(3)关机,再启动设备,仍提示如上错误。透视或拍片提示:No Xray Fluoro and acquisition not possible。

检测和维修(1)进入本机维修界面“local service”。故障代码“2065 AX-ACU”和“2067 AX-ACU”提示FD自身和冷却液温度;检测冷却单元功能设置;检测冷却单元灯的状态。

(2)检测system version:VB30的RTC(real time controller)和主机间的CAN通讯,确定故障FD温度异常。

(3)除温度异常外,还发现冷却单元灯detector off的红灯亮,进一步证明由于温度异常使旁路继电器工作,切断探测器电源。

(4)根据故障提示和工作原理,我们利用数字万用表检查平板冷却单元的电源(input:230VAC、+5V、±15V),查看冷却液面高度、冷却液的流动性均在正常范围内。由于提示探测器电源异常,说明CAN总线通讯正常。那么,只剩下温度传感器。

(5)于是卸下Temp.sensors X 13 WLK-AX13插头,测量pin1-6静态电阻为4.7MΩ,而正常值为210Ω。而对应平板侧M101 X20插座也为如此,排除中间线路和接插件有故障,断定温度传感器损坏。

故障排除更换同型号配件PIXIUM4700后,开机。发现冷却单元detector off的红灯亮,且下面initialization和bypass黄色灯也亮。通过原理可知,冷却液实际温度与设置参考偏差不超过±0.5℃/2min。如果超出范围或工作状态异常会切断X线,使整机停止工作。加热30分钟后,机器恢复正常。

5 总结

(1)SIEMENS AXIOM ARTIS DFA是当今最智能化直接数字X减影机,特别是在有故障时,人性化提示使我们技术人员能早知到故障严重性,为临床医生提供帮助。在维修机器时,要充分利用自身的维修程序进行故障压缩。

(2)所有资料为英文,而原理介绍又少。要求我们技术人员勤了解设备,勤阅读资料。

(3)此类设备大多在三甲医院使用,医院都购买保修。但由于该设备不但用于检查,同时也用于治疗,在当今医疗市场下,人命关天,马虎不得,因此在现场必须第一时间提供支持,是医院技术人员责任。

摘要：介绍了AXIOMARTIS数字平板减影机的构成和工作原理,以及温度传感器故障的排除过程。

关键词：平板探测器,平板冷却单元,温度传感器,数字减影机

参考文献

[1]林森财,郭军涛,张金钟.西门子数字减影DigitronⅢ原理结构及改造[J].中国医疗设备,2008(2):109-110.

[2]金城.数字减影机应用过程中的质量保证[J].医疗设备信息,2007(3):110-111.

[3]刘卫东,钟伟清.影响DSA图像质量因素的临床应用探讨[J].医学影像学杂志,2003(6):421.

无人机多传感器的集成与同步控制 篇4

近年来随着在不同应用领域里的突出表现,无人机应用越来越广泛。无人机遥感系统的主要优势在于具有更高的灵活性,不受重访周期的限制,可以应任务需要随时起飞,并可在云下飞行,实现遥感影像的实时获取;资料的时效性强,成本大大低于载人飞机。无人机低空遥感系统属于特殊的航空遥感平台,技术含量高,涉及航空、自动化控制、微电子、地理信息等多个领域,组成复杂。无人机平台体积小、重量轻,难以使用专业航空摄影机和记录仪、稳定平台等辅助设备,且无人机多在中低空飞行,气流复杂,易导致空中姿态剧烈变化,这些因素增加了遥感影像的处理难度。总体而言,无人机遥感行业在世界范围内还属于起步阶段,当前国内外对无人机搭载单一传感器的研究较多,其研究的焦点聚集在某一类传感器的定标与定姿、数据的处理与分析上,但是对无人机上多传感器集成与同步控制方面存在欠缺,难以充分发挥多传感器集成的优势,极大地限制了多功能无人机测量系统的广泛运用。

针对上述问题,对无人机多功能测量系统进行研发,以无人机为平台载体,搭载GPS/IMU、CCD数码相机、Lidar、无线传输等多种传感器,攻关关键技术,探讨多传感器集成与同步控制这一技术难题的解决方式。

1 无人机多传感器硬件集成

无人机多功能测量系统除无人机外,传感器硬件部分主要包括惯性导航系统(INS)、GPS、激光扫描测距仪、数码相机、中心控制单元以及操作控制终端:

(1)姿态测量装置INS。

惯性导航系统INS由惯性测量单元IMU和导航电脑组成。一个IMU包括3个单轴的加速度计和3个单轴的陀螺。加速度计监测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号,而陀螺监测载体相对于导航坐标系的角速度信号。这些信号传输至导航电脑进行系统误差补偿后计算相关姿态矩阵、重力改正、加速度积分及速度积分,输出载体在导航坐标系统中3个位置、3个速度以及3个姿态的定位与导航信息。

(2)定位测量装置GPS。

GPS是机载激光扫描系统主要的定位数据来源。GPS在机载激光扫描系统中的作用:提供传感器在空中的三维位置,为后续的INS和GPS集成提供数据来源;为姿态测量装置INS提供数据,消除INS中陀螺系统的漂移并参与陀螺系统的修正计算;为导航显示器提供导航数据。GPS和INS是机载定位和定姿的主要数据来源。

(3)激光扫描系统。

机载激光扫描测距系统是对地定位的重要数据来源。扫描转镜平面在电机的带动下旋转,同时,编码器随着转镜同步转动,给出同步触发脉冲送到激光器控制器和激光探测器等电学系统。当转镜平面朝向天底方向某一视场范围内时,激光器在控制器的触发下输出激光脉冲。发射激光经转折棱镜和平面转镜的导向射向地面。地面的后向散射回波经平面转镜被望远镜主镜收集,再由望远镜次镜汇聚到回波探测器上,从而检测到回波脉冲信号。激光发射光路上设有一块分色片,将绝大部分光束波脉冲与回波脉冲一起送到距离计数器,得到扫描方向的地面采样点的斜距数据,实现扫描测距。

(4)数码相机。

无人机搭载的主要遥感传感器为面阵CCD数码相机,一般市面上的小型专业级数字相机不能达到要求。为使获取的遥感影像能够满足大比例尺测图的精度要求,相机在使用前需根据相机的几何成像模型,进行专业检测、检校工作,得到相机的内外参数,测定每个像元的畸变量。大面阵CCD数字相机由于获取的影像数据量较大,需配置专用的数据传输和存储系统。

设计的无人机多功能测量系统采用的硬件配置为:

(1)无人机:巡航速度90~130km/h,续航时间3~5h,升限5000m,有效载荷20kg左右,起降方式为滑跑飞降。

(2)GPS/INS:Novatel公司的SPAN系列POS系统,用于提供无人机的精确位置和姿态,采用单点定位模式时,在卫星信号良好的情况下,经处理后的位置精度可以达到亚米级,姿态精度能达到0.01°;当采用差分定位模式时,后处理的位置精度可以达到厘米级。授时型GPS的PPS脉冲及数字时间信号用于激光扫描仪对时以及产生相机触发同步信号。Riegl-Q160激光扫描仪1s可以获得10000个点的测距信号,每个点的信息都包含时刻、角度、距离和反射强度信息,最远扫描距离200m,角度分辨率可达0.1°,测距精度25mm。

(3)激光扫描系统:高精度Riegl Q160线阵激光扫描仪,脉冲频率100kHz,测量覆盖能力360°全视场角,4次激光回波,具有穿透测量能力,激光点云平面精度10cm,激光点云高程精度5cm,点云点间距10cm,照片分辨率500万像素。

(4)数码相机:采用高分辨率CCD相机,Canon 5D Mark II,28mm定焦镜头,影像最大分辨率:5616×3744,传感器尺寸:36×24mm,像元大小:0.00641mm。

2 时间同步技术

多传感器集成联合使用,为得到地物更多更完善更准确的信息,必然要解决一个关键问题———同步。为了能将同一时刻各种传感器测量出来的数据关联起来,需要一种统一的时间坐标。在利用CCD影像进行立体测图时,必须知道CCD曝光采集时刻摄站点的位置及姿态,由GPS和INS提供。

考虑到GPS接收机最普遍的功能是输出定位数据(含UTC时间)和1PPS脉冲,脉冲边沿和输出定位数据时刻对应,专门设计通过一个授时型GPS和时间同步控制器实现各传感器数据的同步记录。将GPS输出的时间信号和PPS信号引入至时间同步控制器,对时间同步控制器进行对时。同步控制器先给Riegl激光扫描仪授时,扫描仪在接收到PPS信号后,将秒计数清零,从而获得精确至微秒的时间。同步控制器同时用于触发相机曝光,并将曝光时刻发送至计算机记录下来。从而实现POS、CCD相机、激光扫描仪数据的时间都为统一的GPS时间,达到多数据源时间基准统一的目的。

3 标定技术

无人机平台的各个传感器都有着各自的坐标系统,POS获得载体平台在WGS84坐标系下的位置和姿态信息,激光扫描仪获得扫描点在扫描平面极坐标系下的距离和角度值,CCD相机获得像元在相机焦平面坐标系下二维坐标。最终解算出的激光点云和正射影像图均需转至当地高斯坐标系下。

由激光点和POS的定位测姿信息生成激光点云需经过三步坐标变换(如图1所示)。

采用7参数模型将激光点二维平面坐标转至IMU空间坐标系下时,7个转换参数(3个平移量,3个旋转角度和1个尺度因子)需要进行标定才能获得。目前激光器外参数的标定仍是一个技术难题,尚未有通用的方法。其原因一方面在于激光光电的不可见,另一方面在于很难通过布设控制点的方法来反算转换参数。

采用ICP算法对Riegl扫描仪与IMU之间的相对关系进行标定。将整套数据采集系统放置在推车上,对空旷路面上的一个规则木箱进行来回扫描。尺度因子置为1,平移量和旋转量均置为0,解算得到两个点云集,此时由两个点云生成的图像不完全重合。以第一次扫描的点云为参考点云,第二次扫描的点云为目标点云,利用ICP算法计算得到目标点云至参考点云之间的旋转矩阵和平移矩阵。平移矩阵的各个分量除以2便得到激光扫描仪原点在IMU坐标系中的坐标,旋转矩阵十分接近单位阵,说明各个旋转角非常小,可以认为激光扫描仪空间坐标系与IMU空间坐标系平行。

由于POS能直接提供其导航中心的位置与直升机的航向、俯仰和横滚(HPR),因此相机的标定采用布设地面控制点的方法。

4 实验验证

为了验证研制的无人机集成空间信息获取平台的适用性,利用构建好的无人机多功能测量系统在实地进行飞行实验。以广东某区域进行实验飞行,影像面积为257m×171m,航拍空间分辨率为0.05m,航拍飞行高度为200m。

实验获取了分辨率为5616×3744,地面分辨率约为0.05m的无人机影像,航拍照片550张。原始航拍数据如图2所示。

同时获取了该地区同步的激光扫描数据,由于无人机航飞高度较低,激光点云密集度达到数千点每平方米,数据精度高。基于采集数据集,分别依据有、无激光数据,生成正射影像数据。对密集的激光点云进行滤波,对滤波后的点云使用反距离法生成DEM,并修补空洞获得正射纠正所需的DEM数据。激光扫描数据成果如图3所示。

使用影像内外方位元素以及DEM数据,对影像进行正射纠正,然后对多幅正射影像进行镶嵌,完成处理全部550张数据,获得区域镶嵌正射影像图,如图4所示。

实验结果表明研制的无人机多功能测量系统,在多传感器同步和标定技术方面都取得了一定成果,能实现GPS/IMU、CCD数码相机、Lidar、无线传输等多传感器集成与同步控制,采集航片效果良好,可以获取到同步的高分辨率、高精度的POS数据、航片数据以及激光扫描数据。航飞的成果可以作为高精度的DEM、DOM数据制作的优质数据源。

5 结语

无人机多功能测量系统可广泛应用于国土资源调查、森林防火、交通监控、安全防范与应急响应、勘查设计、电力巡线、测绘制图等领域。

参考文献

[1]郑团结,缪剑,高德俊,等.基于机载三维激光扫描的实时一体化摄影测量及数据处理[J].测绘科学,2007,32(1):64-66

[2]朱长青.计算方法及其在测绘中的应用[M].北京:测绘出版社,1997

[3]徐卫明,舒嵘.利用GPS接收机实现多传感器同步工作的两种方法[J].遥感技术与应用,2003,18(6):404-406