一种自行火炮通用综合电子信息系统数据采集设备

1.本文件涉及计算机技术领域，尤其涉及一种自行火炮通用综合电子信息系统数据采集设备。


背景技术：

2.在现有技术中，对自行火炮的通用综合电子信息系统进行数据采集和故障定位是亟需解决的问题，因此，亟需一种对自行火炮的通用综合电子信息系统进行数据采集和故障定位的设备。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种自行火炮通用综合电子信息系统数据采集设备，旨在解决现有技术中的上述问题。
4.本发明提供一种自行火炮通用综合电子信息系统数据采集设备，包括：
5.信号采集模块，与核心控制模块连接，用于通过can总线接口实时采集车辆底盘综合电子信息系统的can总线信息或施加can总线激励信号，通过检测电缆采集车辆相关传感器状态参数或施加传感器激励信号；
6.核心控制模块，用于控制车辆底盘综合电子信息系统can总线信息和车辆相关传感器状态参数的采集和存储，根据检测要求受控输出can总线激励信号和传感器激励信号，从而对检测对象故障进行故障检测和定位，进行所述自行火炮通用综合电子信息系统数据采集设备的系统管理，并驱动液晶显示屏进行显示，与远程诊断与管理系统进行交互，通过所述远程诊断与管理系统实现态势显示、远程控制、数据管理、系统设置以及系统帮助功能；
7.液晶显示屏，与所述核心控制模块连接，用于在所述核心控制模块的驱动下进行测试检测、数据管理、系统管理以及使用帮助的显示和人机交互；
8.互联无线组网设备，与所述核心控制模块连接，用于通过网络接口将采集的车辆底盘综合电子信息系统can总线信息和车辆相关传感器状态参数、控制信息和故障信息，实时传输或网络导出至所述远程诊断与管理系统；
9.存储模块，与所述核心控制模块连接，用于进行控制车辆底盘综合电子信息系统can总线信息和车辆相关传感器状态参数的存储；
10.电源模块，用于为所述自行火炮通用综合电子信息系统数据采集设备中的其他模块进行供电。
11.采用本发明实施例，采集设备、组网设备方案设计满足设计输入，在系统配置，部件选型等多方面进行了详细论证，提出了采集设备、组网设备的系统方案。系统部件配置合理，功能完备，技术先进，成熟可靠。方案原理正确可行，能够保证各项功能、性能的实现。系统方案兼顾了系统技术先进性和经济性的关系，通过软硬件结合的方式实现了采集设备、组网设备的功能，并提高了系统的先进性。同时从系统配置、部件选型、成熟技术应用、工艺
技术继承等方面综合考虑了成本的控制要求，使得目标成本处于一个合理的水平，具有较高的性价比。
附图说明
12.为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1是本发明实施例的自行火炮通用综合电子信息系统数据采集设备的示意图；
14.图2是本发明实施例的自行火炮通用综合电子信息系统数据采集设备的系统组成示意图；
15.图3是本发明实施例的采集设备原理框图；
16.图4是本发明实施例的系统电源设计框图；
17.图5是本发明实施例的数据采集设计框图；
18.图6是本发明实施例的can总线数据采集设计框图；
19.图7是本发明实施例的千兆以太网接口原理框图；
20.图8是本发明实施例的数据存储原理框图；
21.图9是本发明实施例的采集设备数据导出设计框图；
22.图10是本发明实施例的信号采集模块设计框图；
23.图11是本发明实施例的模拟信号电路设计框图；
24.图12是本发明实施例的电压信号输出电路设计框图；
25.图13是本发明实施例的电阻信号输出电路设计框图；
26.图14是本发明实施例的脉冲信号采集电路设计框图；
27.图15是本发明实施例的脉冲信号输出模块设计框图；
28.图16是本发明实施例的输入开关信号输出电路设计框图；
29.图17是本发明实施例的开关信号输出电路设计框图。
具体实施方式
30.本发明实施例通过自行加榴炮、自行榴弹炮、自行迫榴炮综合电子信息系统信息采集设备开发，实时采集车辆底盘综合电子信息系统can总线信息。通过组建无线传输网络，实现信息与自行火炮综合电子信息系统远程诊断与管理设备间的无线通信。通过开发数据采集软件系统和远程诊断与管理系统，实现信息车载和远程的诊断与管理，从而对车辆的重要状态指标进行评估、分析和做出装备保障建议，将故障隔离到传感器、任务终端、采集控制器、总线等单元。
31.自行火炮综合电子信息系统信息采集设备在分析can总线通信协议基础上，通过can通信卡采集自行火炮运行状态数据和故障数据；通过检测电缆发送激励信号，信号采集与处理电路采集输出信号，定位主要系统和部件故障部位；通过远程传输模块，与远程诊断与管理设备进行数据传输。自行火炮综合电子信息系统远程诊断与管理系统通过监测多门装备、多个系统，对所有单装采集设备进行远程组态和信息管理，实现多装备的远程诊断、
维修指导和信息管理。
32.为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。
33.根据本发明实施例，提供了一种自行火炮通用综合电子信息系统数据采集设备，图1是本发明实施例的自行火炮通用综合电子信息系统数据采集设备的示意图，如图1所示，根据本发明实施例的自行火炮通用综合电子信息系统数据采集设备具体包括：
34.信号采集模块10，与核心控制模块连接，用于通过can总线接口实时采集车辆底盘综合电子信息系统的can总线信息或施加can总线激励信号，通过检测电缆采集车辆相关传感器状态参数或施加传感器激励信号；所述信号采集模块10具体用于：
35.实时采集装备底盘模拟量、脉冲量和开关量类型传感器信号，根据需要受控向采集控制器施加各路开关信号、脉冲信号及模拟模拟信号这些激励信号，并对被检测设备输出信号进行测量，通过can接口接收核心控制模块发送的控制指令。
36.所述信号采集模块10具体包括：
37.dc/dc电源模块，与信号采集cpu连接，用于进行电源转换和供电；
38.收发器，与信号采集cpu连接，用于通过can接口接收核心处理模块发送的控制指令；
39.信号采集cpu，与模拟信号模块、开关信号模块、脉冲信号模块连接，用于进行信号采集的控制；
40.模拟信号模块，与第一切换电路连接，包括模拟信号采集模块、电压信号输出模块和电阻信号输出模块，其中，模拟信号采集模块用于采用运放调理电路进行信号处理，经过多路复用芯片adg508akr进行信号复用，通过模数转换芯片ads8638进行信号转换后，通过模拟信号cpu进行总线通讯以及数据处理；电压信号输出模块用于采用16位dac61416rhar芯片，经过运算放大器调节，最终输出电压范围-dc34v～ dc34v，dac芯片通过spi接口与模拟信号cpu芯片进行通信，实现电压信号连续输出；电阻信号输出模块采用2片可变电阻器件ad8403aruz10芯片，每片芯片替代4个电位计，通过spi接口与模拟信号cpu进行通信，实现电阻信号输出；
41.开关信号模块，与第二切换电路连接，包括输入开关信号模块、输出开关信号模块，其中，输入开关信号采集电路设计采用光耦隔离实现对信号进行隔离采集，采用6路输入开关信号采集，将隔离数字信号输出到输入开关cpu；输出开关信号模块采用输出开关cpu通过i/o口控制光耦驱动继电器吸合来选择输出开关信号的电平，采用光耦驱动继电器，对输出信号进行隔离；
42.脉冲信号模块连接，与第三切换电路连接，包括脉冲信号采集模块和脉冲信号输出模块，其中，脉冲信号采集模块采用比较器lm193d进行频率信号采集，对不同幅值的脉冲信号进行分压处理，通过比较器比较后输入脉冲信号采集cpu芯片；脉冲信号输出模块采用可编程波形发生器芯片ad9833brmz，通过spi接口与脉冲信号cpu芯片进行通信，可编程波形发生器芯片ad9833brmz输出到信号放大电路，通过信号放大电路放大后输出正弦波和方
波；
43.所述第一切换电路，用于输出12 8路的模拟信号；
44.所述第二切换电路，用于输出6路的开关信号；
45.所述第三切换电路，用于输出5路的脉冲信号。
46.核心控制模块12，用于控制车辆底盘综合电子信息系统can总线信息和车辆相关传感器状态参数的采集和存储，根据检测要求受控输出can总线激励信号和传感器激励信号，从而对检测对象故障进行故障检测和定位，进行所述自行火炮通用综合电子信息系统数据采集设备的系统管理，并驱动液晶显示屏进行显示，与远程诊断与管理系统进行交互，通过所述远程诊断与管理系统实现态势显示、远程控制、数据管理、系统设置以及系统帮助功能；所述核心控制模块12的cpu采用arm cortexr-a7 mpcore内核的ls1021系列处理器，并配置ddr3系统内存，所述核心控制模块的接口具体包括：sata3.0
×
1、pcie2.0
×1×
2、gbe
×
1、uart、can、spi、gpio、i2c、lpc及audio接口，通过sgmii接口与phy芯片ar8033进行互联。
47.所述核心控制模块12通过2路can总线数据采集和2路千兆网口数据采集。其中，2路can总线数据采集为2路2通道满足can2.0b规范要求的can总线接口，并隔离采集处理，控制器满足can2.0b规范要求，设置fifo数据缓存空间；2路千兆网口数据采集为：通过网络接口直接连接至系统的以太网接口，数据以tcp/ip或udp协议进行传输。
48.所述核心控制模块12进一步用于：采用网络导出方式通过以太网接口将数据导出至网络接口设备或无线组网设备，包括有线导出和无线导出两种方式，其中，无线导出方式通过网络互通电缆与无线组网设备进行组网实现；有线方式通过网络通信线缆直连实现。
49.液晶显示屏14，与所述核心控制模块连接，用于在所述核心控制模块的驱动下进行测试检测、数据管理、系统管理以及使用帮助的显示和人机交互；
50.互联无线组网设备16，与所述核心控制模块连接，用于通过网络接口将采集的车辆底盘综合电子信息系统can总线信息和车辆相关传感器状态参数、控制信息和故障信息，实时传输或网络导出至所述远程诊断与管理系统；所述互联无线组网设备16为基于cofdm技术和mesh多跳自组网技术的无线mesh自组网设备。
51.电源模块18，用于为所述自行火炮通用综合电子信息系统数据采集设备中的其他模块进行供电。所述电源模块18具体用于：
52.采用前置防反接及滤波电路，其中一路经过两级dc/dc电源转换后最终对所述自行火炮通用综合电子信息系统数据采集设备的各部分子电路进行供电，另两路经过稳压块电压转换对信号采集模块和互联无线组网设备供电。
53.存储模块19，与所述核心控制模块12连接，用于进行控制车辆底盘综合电子信息系统can总线信息和车辆相关传感器状态参数的存储；
54.所述存储模块19具体为：配置有sata3.0接口的固态存储模块，物理接口形式为标准sata接口，电气接口采用sata3.0标准。
55.以下结合附图，对本发明实施例的上述技术方案进行详细说明。
56.自行火炮综合电子信息系统信息采集设备在分析can总线通信协议基础上，通过can通信卡采集自行火炮运行状态数据和故障数据；通过检测电缆发送激励信号，信号采集与处理电路采集输出信号，定位主要系统和部件故障部位；通过远程传输模块，与远程诊断
与管理设备进行数据传输。自行火炮综合电子信息系统远程诊断与管理系统通过监测多门装备、多个系统，对所有单装采集设备进行远程组态和信息管理，实现多装备的远程诊断、维修指导和信息管理。
57.自行火炮综合电子信息系统信息采集设备和自行火炮综合电子信息系统远程诊断与管理设备具有自检和自诊断功能。能够采集综合电子信息系统状态信息和故障信息。对检测对象进行故障检测和定位，故障定位到更换单元。具有远程无线传输和接收功能，传输距离可达1600m。对状态信息、控制信息和故障信息可进行分类管理和数据库存储。连续工作时间：＞8h。
58.技术性能要求如下：直流电压：
±
5％；直流电流：
±
5％；频率：
±
5％；电阻：
±
5％。故障检测率＞90％；故障隔离率＞90％；故障虚警率＜3％。可靠性要求：mfbf≥300h。维修性要求：mttr≤30min。工作环境：温度：-20℃～ 40℃；湿度：25％～75％。贮存环境：温度：-40℃～ 60℃；湿度：95％
±
3％(25℃)。信息采集设备需配备触摸屏。硬件采集和激励做三种车型的驾驶舱采集控制器、动力舱采集控制器相关信号。
59.信息采集设备本体尺寸(不含托架、减震器、固定扣和吸盘)不大于240mm
×
190mm
×
70mm(长
×
宽
×
高)，信息采集设备为吸盘结构，具体外形尺寸可调整。自行火炮综合电子信息系统信息采集设备(简称“采集设备”)通过can总线接口实时采集车辆底盘综合电子信息系统can总线信息或施加can总线激励信号；通过检测电缆采集车辆相关传感器状态参数或施加传感器激励信号；通过嵌入式数据采集软件实现设备自检、数据采集与存储、数据传输等功能，并驱动自带液晶显示屏实现测试检测、数据管理、系统管理、使用帮助等功能；通过网络接口互联无线组网设备将采集的底盘状态信息、控制信息和故障信息，实时传输或网络导出至远程诊断与管理系统，实现态势显示、远程控制、数据管理、系统设置、系统帮助等功能。
60.如图2所示，采集设备由“采集设备硬件、嵌入式数据采集软件及配套电缆等组成。数据采集软件嵌入采集设备硬件中，与硬件一起完成can总线数据采集、传感器数据采集、信号激励、存储与基本管理功能，具备开机自动运行，自动采集底盘综合电子信息系统can总线信息和传感器状态参数信息，根据检测要求能够受控输出激励信号，实现对检测对象故障检测和定位；能够通过网络接口连接无线组网设备，实现采集数据的无线传输。根据图2所示的系统组成，以及技术指标要求设计采集设备，采集设备原理框图见图3。采集设备主要由核心处理模块、电源模块、数据传输模块、信号采集模块、液晶显示屏等组成。
61.(1)核心处理模块
62.核心处理模块采用nxp标准最小系统设计，其主要性能如下：
63.a)cpu采用arm cortexr-a7 mpcore内核的ls1021系列处理器，其主频1ghz、双核、高速缓存512kb；同时，核心处理模块配置板载1gb大小的ddr3系统内存，其读写速率高达2133mbps；满足技术指标要求；
64.b)核心处理模块具有丰富的接口资源，具有sata3.0
×
1、pcie2.0
×1×
2、gbe(gigabit ethernet)
×
1以及uart、can、spi、gpio、i2c、lpc及audio等接口，能够满足技术指标中高速总线接口及资源需求；
65.(2)数据传输模块
66.采集设备的数据传输模块存储容量为128gb，采用mlc nand flash存储颗粒，主要
特性如下：
67.a)数据传输模块存储容量为128gb，接口为sata接口，最大连续读取速率为450mb/s，最大连续写入速率为350mb/s；
68.b)数据传输模块最大工作功耗为2w，总线接口为标准sata接口；
69.c)数据传输模块具有动态损耗均衡和静态损耗均衡算法、主动垃圾回收和被动垃圾回收算法以及坏块管理算法，其可靠性高，数据存储年限达20年，数据总写入量可达1pb；
70.(3)电源模块
71.电源模块用于电压转换，同时提供防反接保护、浪涌保护、隔离、滤波等功能,保证采集设备在技术指标要求的电源输入下能够正常的工作。并采用隔离dc/dc电源模块设计，对输入与输出采用共模电感及高、低频不同电容滤波处理，以减小电源纹波与噪声，提高电源模块性能。
72.(4)信号采集模块
73.信号采集模块能够实时采集装备底盘模拟量、脉冲量、开关量类型传感器信号，同时能够根据需要受控向采集控制器施加各路开关信号、脉冲信号及模拟模拟信号等激励源，并对被检测设备输出信号进行测量。信号采集模块通过can接口接收核心处理模块发送的控制指令。
74.(5)液晶显示屏
75.液晶显示屏选用5.0英寸、800
×
480像素点阵、16.7m色、电阻触摸屏，通过液晶显示屏实现状态监测、测试诊断、设备自检、数据管理、系统管理、使用帮助等功能。
76.电源部分由电源模块完成输入、输出电源隔离及dc/dc电压转换，完成对核心处理模块、总线通信模块及自身工作电压供电功能，采集设备系统电源设计框图见图4。电源部分采用前置防反接及滤波电路，其中一路经过两级dc/dc电源转换后最终对系统各部分子电路进行供电，另两路经过稳压块电压转换对信号采集模块、无线组网设备供电。
77.(1)隔离dc/dc电源模块输入电压范围为9v～40v，输出功率30w，满足技术指标电源适用范围9v～36v要求，输出稳定。且前置电路中设计有防反接保护电路，具有电源极性反接保护功能；
78.(2)稳压块选用3.8v～36v的宽范围电压输入器件，输出电流最大可达5a，满足无线组网设备、信号采集模块最大工作电流2a的要求。
79.(3)系统电源部分的电磁兼容性设计
80.为了实现良好的、符合指标要求的电磁兼容性，对电源部分做出以下设计：
81.a)系统电源设计采用隔离dc-dc电源模块设计，并设计分布式电源构架，以及dc-dc及ldo结合设计，保证电源完整性；
82.b)采用隔离dc/dc电源模块设计，对输入与输出采用共模电感及高、低频不同电容滤波处理，以减小电源纹波与噪声，保证各功能电路稳定的工作电源；对高速存储器件ddr3，电源采用专用的终端稳压电源，以保证高速稳定工作；
83.c)电源分割设计，不同模块电路由多个功能子电路组成，其各部分工作电压及电流大小不同，为了减小不同电源部分之间的相互干扰，对各个功能电路相应的电源层面进行分割处理。
84.采集设备设计可实现2路can总线数据、2路千兆网口数据采集，数据采集总体设计
方案框图见图5。
85.根据上图所示，采集设备数据采集通过核心处理模块与外界设备进行通讯，然后将总线数据汇总整理后存储进入数据传输模块。
86.(1)can总线数据采集
87.设计2路2通道满足can2.0b规范要求的can总线接口，并隔离采集处理。can总线数据采集设计框图见图6。
88.a)控制器满足can2.0b规范要求，内含64字节fifo数据缓存空间，传输速率最大可达1mbps；
89.b)收发器采用满足can通信iso 11898协议要求的收发器，其传输速率最大可达1mbps，满足系统can总线通信需求，且终端电阻可根据需要进行配置。
90.(2)千兆以太网数据传输
91.网络数据通过网络接口直接连接至系统模块的以太网接口，数据以tcp/ip(udp)协议进行传输。核心处理模块将网络接口中采集到的数据进行梳理并转存至数据传输模块。千兆以太网接口原理框图见图7。
92.采集设备通过cpu自带sgmii接口与phy芯片ar8033进行互联，从而扩展出网络接口；千兆以太网理论传输数据最高速率为1000mbps，且100m/10m可自适应，按照8b/10b编码，则理论传输速率为100mb/s，采用千兆以太网进行数据采集，可满足数据快速采集及传输需求。
93.采集设备数据源为can总线，采集数据量较大，同时为满足高速存储要求，采用sata固态硬盘实现数据的快速、大容量存储要求。
94.采集设备配置128gb的sata3.0接口的固态硬盘作为数据存储介质；物理接口形式为标准sata接口，电气接口采用sata3.0标准，理论最大传输速率达到6gbps；其实际读速率可达到450mb/s，写速率为350mb/s。采集设备数据存储硬件方案见图8。
95.核心处理模块自带sata3.0接口控制器，通过高速耦合电容与标准sata物理接口进行连接。且接口控制器具有crc校验以及错误诊断功能，保证数据传输的正确性。
96.msata数据传输模块体积小，可靠性高。其具有一键销毁功能，对于机密数据提供了高级别的安全保障。
97.数据导出网络导出方式，网络导出方式是远程诊断与管理系统通过以太网接口将数据导出至网络接口设备或无线组网设备。数据导出方案架构见图9。
98.在远程诊断与管理系统软件的配合下，实现对采集设备存储数据的导出。分为有线/无线两种导出方式。
99.a)无线导出方式通过网络互通电缆与无线组网设备进行组网实现。
100.根据实际测试，当传输距离小于1.6km，中间无障碍物阻挡，架高传输时，1gb数据量下结果为：1024mb/148s＝6.9mb/s。
101.b)有线方式通过网络通信线缆直连实现。
102.根据实际测试，1gb数据量下结果为：1024mb/10.03s＝102mb/s。
103.信号采集模块能够实时采集装备底盘模拟量、脉冲量、开关量类型信号，同时能够根据需要受控向采集控制器施加各路开关信号、脉冲信号及模拟模拟信号等激励源，并对被检测设备输出信号进行测量。信号采集模块通过can接口接收核心处理模块发送的控制
指令。设计框图见图10。
104.(1)模拟信号模块电路设计
105.a)模拟信号采集模块电路设计
106.模拟信号采集电路先采用运放调理电路进行信号处理，经过多路复用芯片adg508akr进行信号复用，通过模数转换芯片ads8638进行信号转换。cpu芯片选用兆易创新gd32f450zk芯片进行信号处理及电路控制等功能。设计框图见图11。
107.模拟信号采集电路采用输入电压范围为-dc34v～ dc34v，由输出频率最大为1mhz的ads8638模数转换芯片实现，外部模拟信号经过分压以后通过ads8638转换为spi串行数据后送入cpu处理器。
108.信号采集采用8通道输入、12位的ads8638设计，模拟电源电压为
±
12v，数字电源电压为3.3v，芯片内部采用2.5v参考电压。采样频率可达1mhz，且采样频率可软件调整。
109.cpu采用兆易创新的gd32f450zk芯片作为模块核心处理器，其主要负责总线通讯以及数据处理工作，该处理器集成度高，性能优越，能够满足本方案要求，其主要性能如下：
110.1)2.6v～3.6v宽电压供电；
111.2)最高主频可达200mhz；
112.3)-m4内核；
113.4)多达82口的gpi/o具有多种可选功能，同时i/o口可承受5v电平；
114.5)具有2个can2.0b接口用于can总线网络互联；
115.6)具有3mb flash、512k sram；
116.7)具有8路串口、1路以太网接口、6路spi接口、3路iic接口。
117.b)电压信号输出模块电路设计
118.电压信号输出电路采用16位dac61416rhar芯片实现，dac芯片输出电压选择
±
12v，输出电压精度
±
0.04％，经过运算放大器调节，最终输出电压范围-dc34v～ dc34v，dac芯片通过spi接口与cpu芯片进行通信，快速实现电压信号连续输出。设计框图见图12。
119.b)电阻信号输出模块电路设计
120.电阻信号输出电路采用2片可变电阻器件ad8403aruz10芯片实现，每片芯片可替代4个电位计，电阻输出范围为0～10kω，2.7v至5.5v单电源供电，更新数据加载速率可达10mhz，通过spi接口与cpu芯片进行通信，快速实现电阻信号输出。单片设计框图见图13。
121.(2)脉冲信号模块电路设计
122.a)脉冲信号采集模块电路设计
123.脉冲信号采集模块采用比较器lm193d实现频率信号采集，对不同幅值的脉冲信号进行分压处理，通过比较器比较后输入cpu芯片，其中比较电压可调。设计框图见图14。
124.b)脉冲信号输出模块电路设计
125.脉冲信号输出模块采用adi公司研制的可编程波形发生器芯片ad9833brmz，该芯片输出频率和相位可通过软件进行编程，调整简单，内部包含一个10位dac，无需外部元件。ad9833brmz包含一个16位控制寄存器，输出波形的类型通过控制寄存器各位内容调节。ad9833还包含两个频率寄存器和两个相位寄存器，输出波形频率、相位可根据需要设置。由于ad9833brmz输出信号幅值为0.65vpp，因此在输出端使用信号放大器对输出波形进行增益，将信号幅度调整为0v～ 12v。设计框图见图15。
126.(3)开关信号模块电路设计
127.a)输入开关信号电路设计
128.输入开关信号采集电路设计采用光耦实现，对信号进行隔离采集，减少外部干扰。设计6路输入开关信号采集，电平范围0v～36v。设计框图见图16。
129.b)输出开关信号电路设计
130.输出开关信号电路设计采用cpu通过i/o口控制光耦驱动继电器吸合来选择输出输出开关信号的电平，开关信号输出电平范围在直流5v、
±
24v范围可选。采用光耦驱动继电器，既可以对输出信号进行隔离，又有较强驱动能力。设计框图见图17。
131.无线组网设备是一款340mhz低频高性能无线图传宽带设备，其带宽最高可达96mbps，可以完成视频、图像、语音和数据的无线传输。其基于mesh无线自组网技术,自组规模≥50台、中继≥10跳、最高数率可达96mbps可灵活适用于各种复杂环境下的快速mesh自组网传输。能够在应急现场快速部署，迅速构建起专网宽带网络环境，同时还可以在最前端现场至后方指挥车之间构建双向音视频通信。应用范围非常广泛。可以和现有ip有线网无缝对接、灵活扩展ip有线网。具有远距离、抗遮挡、抗干扰、可靠性高等显著特点。
132.设计采用高吞吐量无线宽带mesh自组网设备，在远程诊断与管理设备与各个采集装备之间搭建可靠的无线链路，实现远程诊断与管理系统对所有单装采集设备的远程诊断、维修指导和信息管理功能。每个采集设备分别连接一个组网设备安装在车辆上，远程诊断与管理设备也连接组网设备，实现无线数据通讯及管理。
133.无线mesh自组网设备基于cofdm技术和mesh多跳自组网技术，实现不同产品形态的自由组网。无线宽带mesh自组网设备能够无中心自组织、自适应、自愈合的自组织网络的宽带自组网电台，是点对点、点对多或者多对多综合业务通信的最佳选择，适合车载、单兵或船载使用。其功能特点如下：
134.(1)点对点数据吞吐量峰值高达90mbps，能够满足高宽带数据传输；无线数据传输距离可达1.6km以上；
135.(2)能够自动组网，自动计算网内路由，无需人工干预，有效节省人力物力；支持32节点自组网，自动多跳传输，实现区域无缝覆盖；
136.(3)无需固定基础设施，支持无中心快速自组网。不需要固定基础设施的支持，在没有通信基础设施的情况下可以实现快速自组织组网，形成一个无中心多节点小组，节点在网络拓扑结构变化的情况下可以自动探测拓扑信息，动态确定传输路由和选择工作参数，从而实现网络的有效控制和管理；
137.(4)设备可设置为数据中心。网络中节点的权限可通过参数灵活配置为建网节点和普通节点，支持单播、组播功能，有效节省带宽。
138.通过无线mesh自组网设备，在远程诊断与管理设备及多个采集设备之间组建无线局域网络，能够实现对所有单装采集设备进行远程组态和信息管理，实现多装备的远程诊断、维修指导和信息管理。且无线数据传输距离可达3km以上，高于指标要求的1600m，满足指标要求。
139.(1)频率范围：1440mhz；(2)信道带宽：5/10/20(可调)；(3)发射功率：2000mw；(4)带肩比：输出功率为30dbm时，优于-45dbc；(5)传输速率：峰值96mbps@20mhz；(6)传输距离：最大20km(视距)；(7)组网能力：支持最多10台9个节点；(8)工作电压：dc16v；(9)工作电流：
≤2a；(10)功耗：≤20w；(11)带宽：20mhz；(12)工作温度：-45℃～ 70℃；(13)外形尺寸：(248
±
1)mm
×
(165
±
1)mm
×
(50
±
1)。
140.通过无线mesh自组网设备，在远程诊断与管理设备及多个采集设备之间组建无线局域网络，能够实现对所有单装采集设备进行远程组态和信息管理，实现多装备的远程诊断、维修指导和信息管理。且无线数据架高无障碍传输距离可达20km，远高于指标要求的1600m，满足指标要求。
141.本发明实施例采用多源高速采集和存储技术：
142.采集设备具有uart接口、can总线接口、千兆以太网接口、传感器信号采集接口及激励信号输出接口；需求信号高速、高精度采集，并高速存储与数据传输，需占用cpu资源极高使用率，因此多数据源采集及实时处理大量运算是采集设备的关键技术之一。
143.采用功能模块化设计，设计核心处理模块实现uart、can、以太网总线数据采集功能，设计信号采集模块实现传感器信号采集接口及激励信号输出，核心处理模块基于cpu双核多线程处理特点，对多源数据进行采集运算等处理，uart、can、以太网总线数据采集及信号采集模块模块采用公司成熟设计方案和电路，稳定可靠，能够满足技术指标要求。
144.为了满足装备管理、维修保障、技能和作战训练评估、试验评估、事故鉴定、装备全寿命周期管理等应用需求，根据数据类型、传输格式，针对can总线、传感器等多类型数据格式，从数据实际应用角度出发，解决部队和工业部门数据应用实际需求，需对数据综合解析技术进行研究，主要包括：数据底层解析和数据应用层解析技术。
145.(1)总线数据解析研究内容包括can总线在数据链路层和应用层方面的协议解析；(2)数据应用解析研究内容包括装备管理、维修保障、技能和作战训练评估、试验评估、事故鉴定、全寿命周期管理等应用方向数据的解析。
146.根据相关项目技术研究与实际应用，数据综合解析技术能够实现总线数据解析及非总线数据解析，对数据进行分装备、分数据种类、分时间等等方式进行数据解析，并且能够直观的进行展示，此技术已经应用。
147.采集设备实现多源数据并行高速采集，并实时进行加密、压缩等处理，为了解决数据高速采集带宽情况下的快速、安全存储空间等问题，需对数据存储技术从高速和安全两方面进行技术研究和攻关。
148.(1)多数据源高速存储：高速存储实现can、传感器数据存储。存储系统采用高速大缓存、快速读写接口的sata3.0接口固态存储技术实现，配置1gb、64bit的ddr3实现高速缓存，以128gb的sata3.0接口的固态存储硬盘作为数据存储。
149.(2)存储安全：针对总线解析后需要存储的数据进行加密处理保证数据安全。采集设备的大数据存储下，基于数据传输时间与传输性能，研究大容量、高带宽数据传输方式，研究网络接口实现数据高速有线传输；同时兼顾数据传输过程安全性问题，并进行身份验证、加密及数字签名安全传输技术研究。
150.(1)有线传输：以网络接口为有线高速传输方式，网络接口理论速率为1gbps，作为高速总线接口，主要研究接口实现技术路径、可行性分析研究，包括传输数据内容、格式以及安全机制等。
151.(2)无线传输：为满足远程无线数据传输和接收功能，传输距离可达1600m的指标要求，研究远距离无线点对点、多对点的数据传输方式。考虑到采集设备与远程诊断与管理
设备之间数据吞吐量大、实时性要求高、传输距离较远以及环境中的干扰等因素，设计采用mesh自组网设备在远程诊断与管理设备与各个采集装备之间搭建可靠的无线链路，实现远程诊断与管理系统对所有单装采集设备的远程诊断、维修指导和信息管理功能。
152.自组网设备具有100m/10m自适应以太网接口，能够与远程诊断与管理系统及采集设备进行数据通讯，各无线自组网设备能自动组网，组网频率为1.4ghz,通过天线实现各无线组网设备的数据传输，数据吞吐量峰值高达90mbps，架空无障碍传输距离可达20km以上，完全满足系统无线数据传输要求。
153.(3)传输安全：系统采用身份验证、权限管理以及密码保护设计，保证数据的安全性、机密性及完整性。通过身份验证，防止匿名用户登录、链接；通过权限设置，可保证数据防止被盗窃；并设计密码保护，设定6位及以上密码，若密码验证超过限制次数，将无法下载数据。
154.综上所述，本发明实施例采集设备、组网设备方案设计满足设计输入，在系统配置，部件选型等多方面进行了详细论证，提出了采集设备、组网设备的系统方案。系统部件配置合理，功能完备，技术先进，成熟可靠。方案原理正确可行，能够保证各项功能、性能的实现。系统方案兼顾了系统技术先进性和经济性的关系，通过软硬件结合的方式实现了采集设备、组网设备的功能，并提高了系统的先进性。同时从系统配置、部件选型、成熟技术应用、工艺技术继承等方面综合考虑了成本的控制要求，使得目标成本处于一个合理的水平，具有较高的性价比。
155.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。