CN104713692A - 车辆撞击监测装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆撞击监测装置、系统及方法，该车辆撞击监测装置放置于一监测对象中，其包括一加速度传感器、一控制单元和一数据处理模块，该数据处理模块与一报警模块相连，该加速度传感器实时检测三轴加速度值，该控制单元和该数据处理模块分别以第一时间间隔和第二时间间隔定时向上一级传输对象获取三轴加速度值，该控制单元还计算和判断所获得的三轴加速度值的变化值，并在满足一条件下向该数据处理模块发送一信号，该数据处理模块收到该信号后向一服务器发送消息包和发生撞击的前后一间隔时间内的三轴加速度值，并调用该报警模块进行报警。该车辆撞击监测装置结构简单、能够对多种撞击形式及其撞击过程进行精确监测。

Description

车辆撞击监测装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及车辆撞击试验领域，尤其涉及一种车辆撞击监测装置、系统及方法。

背景技术

通常在车辆撞击试验中，需要对车辆撞击前后的速度、加速度、路程、运行时间，撞击时产生的撞击力进行实时的控制和数据记录，并对发生撞击后的效果进行评估，这样的测试所获得的数据才具有参考性。而现有的车辆撞击测试设备中，更多地是测试发生撞击后对车辆零部件的损坏程度和车辆挤压变形对驾驶员及乘客的伤害程度，评估其撞击效果，并未对撞击事件发生的过程进行精确地控制和测试。因此，该种测试设备的精确性较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中对车辆撞击进行测试时对撞击过程的测试和控制精确性较低的缺陷，提供一种车辆撞击监测装置、系统及方法，该车辆撞击监测装置结构简单、能够对多种撞击形式及其撞击过程进行精确的监测。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种车辆撞击监测装置，该车辆撞击监测装置放置于一监测对象中，其特点在于，该车辆撞击监测装置包括一加速度传感器、一控制单元和一数据处理模块，该数据处理模块与一报警模块相连，该加速度传感器用于实时检测三轴加速度值，该控制单元用于以一第一时间间隔定时从该加速度传感器获取三轴加速度值并计算前后两组三轴加速度值在三轴方向上的变化值、并在任一轴方向的该变化值达到一阈值时向该数据处理模块发送一表征发生撞击事件的信号，该数据处理模块用于以一第二时间间隔定时从该控制单元获取三轴加速度值并在收到该信号后向一服务器发送一表征发生撞击事件的消息包、并将接收到该信号的时刻的前后一间隔时间内获取到的三轴加速度值发送给该服务器，该数据处理模块还用于在收到该信号后调用该报警模块进行报警。

在本方案中，监测对象可以是多种具有运动状态的物体，可以是真实的车辆，也可以是模型小车。按照撞击形式分类将撞击方式分为单次撞击、连环撞击和翻滚撞击；按照撞击前的状态将撞击方式分为静止撞击和运动撞击；按照撞击方位将撞击方式分为正面撞击、侧面撞击和背面撞击；按照撞击主客体将撞击方式分为主动撞击和被动撞击。

以模型小车为例，将本车辆撞击监测装置放置于该模型小车中，模型小车在开始运行时，使用该加速度传感器实时检测其在XYZ三轴方向上的加速度值。该控制单元在计算前后两组三轴加速度值在三轴方向上的变化值时，只要该模型小车在至少一个轴方向上的加速度变化值达到该阈值时就认为该模型小车发生了撞击事件，其中，前后两组三轴加速度值是指当前获取的三轴加速度值和上一组三轴加速度值。该数据处理模块类似于一个上层应用，它可以设置撞击事件的灵敏度参数，以对不同程度撞击事件呈现不同的灵敏度反应，若灵敏度设置较高，则需要较大的加速度变化值才能满足发生撞击事件的条件，也即较难监测撞击事件的发生；若灵敏度设置较低，则仅需较小的加速度变化值就能监测撞击事件的发生。

通过该控制单元定时的获取该三轴加速度值、计算该三轴加速度值的变化值以及对任一轴上的变化值进行阈值判断，使得该车辆撞击监测装置能够及时知晓该监测对象的运行状态，并对该监测对象是否发生了撞击进行精确地控制和测试，提高了对撞击过程监测的精确性。

较佳地，该第一时间间隔为4ms-20ms，该第二时间间隔为20ms-100ms。

该控制单元以4ms-20ms的间隔定时从该加速度传感器获取三轴加速度值，若该间隔时间过长，该控制单元不能及时监测该模型小车的运行状态并做出相应的判断，导致监测行为滞后，降低了监测撞击事件的精确性，若间隔时间太短，该控制单元频繁地获取该模型小车的三轴加速度值，从而增加该控制单元的数据处理负担；针对该数据处理模块的该第二时间间隔的设定，其设定理由类似。

较佳地，该数据处理模块与一GPS（全球定位系统）定位模块相连，该GPS定位模块安装于该车辆撞击监测装置中，该消息包包括表征发生撞击事件的时间以及由该GPS定位模块获得的该监测对象的速度和该监测对象所处的经纬度。

本发明还提供了一种车辆撞击监测系统，其特点在于，该车辆撞击监测系统包括上述的车辆撞击监测装置、该车辆撞击监测装置中提到的报警模块和服务器，该服务器还用于计算接收到的三轴加速度值的变化值和该监测对象受到的撞击力。

在该车辆撞击监测系统中，该服务器计算该监测对象受到的撞击力后根据需要按照预先设定的撞击严重程度级别进行定义，从而对不同撞击形式所产生的后果进行划分。

本发明还提供了一种利用上述车辆撞击监测系统实现的车辆撞击监测方法，其特点在于，在该车辆撞击监测方法中该加速度传感器实时检测三轴加速度值，该控制单元以该第一时间间隔定时从该加速度传感器获取三轴加速度值并计算前后两组三轴加速度值在三轴方向上的变化值，该数据处理模块以该第二时间间隔定时从该控制单元获取三轴加速度值，该车辆撞击监测方法还包括以下步骤：

S₁、该控制单元判断任一轴方向的该变化值是否达到一阈值，若是，则进入步骤S₂，若否，退出流程；

S₂、该控制单元向该数据处理模块发送一表征发生撞击事件的信号；

S₃、该数据处理模块收到该信号后向该服务器发送一表征发生撞击事件的消息包、将接收到该信号的时刻的前后一间隔时间内获取到的三轴加速度值发送给该服务器并调用该报警模块进行报警。

较佳地，该车辆撞击监测系统还包括一GPS定位模块，步骤S₃还包括通过表征发生撞击事件的时间、该GPS定位模块获得的该监测对象的速度和该监测对象所处的经纬度来生成该消息包。

较佳地，步骤S₃之后还包括该服务器计算接收到的三轴加速度值的变化值和该监测对象受到的撞击力。

较佳地，该第一时间间隔为4ms-20ms，该第二时间间隔为20ms-100ms。

本发明的积极进步效果在于：通过本车辆撞击监测装置、系统及方法可以准确判断该监测对象是否发生了撞击事件以及发生撞击事件后的撞击程度，该车辆撞击监测装置结构简单、能够对多种撞击形式及其撞击过程进行精确的监测。

附图说明

图1为本发明实施例1的车辆撞击监测装置所应用的模拟现场示意图。

图2为本发明实施例1的车辆撞击监测装置的结构示意图。

图3为本发明实施例2的车辆撞击监测系统的结构示意图。

图4为本发明实施例3的车辆撞击监测方法流程图。

图5为本发明实施例4的车辆撞击监测方法流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种车辆撞击监测装置，如图1所示，该车辆撞击监测装置放置于一监测对象中，该监测对象为一模型小车1，在对主动撞击的情形进行测试时，模型小车1长20cm，宽15cm，高10cm，模型小车1的尺寸并不受此限定，可以根据测试环境和测试需求选择大小合适的模型小车，但均以模型小车应选硬度较高、耐撞性能较好以确保能进行多次撞击测试为前提。

该模型小车运行在一模拟轨道2上，该模拟轨道的长度一般设为2米，但也不以此为限，均以该模型小车运行时具有一定的加速路程为前提，该模拟轨道平面平滑，其两侧装有防护栏，以保证该模型小车在行驶时受到阻力较小且不易偏离该模拟轨道。

当该模型小车运行了一定距离后，与一撞击面3发生撞击，该撞击面为位置固定的坚硬木板以减小该模型小车向其撞击时的缓冲力，提高撞击时产生的反作用力。

如图2所示，该车辆撞击监测装置包括一加速度传感器4、一控制单元5和一数据处理模块6，数据处理模块6与一报警模块相连。数据处理模块还与一GPS定位模块7相连，该GPS定位模块可以获取该监测对象的速度和所处的经纬度，该GPS定位模块为一GPS芯片。在对车辆撞击监测过程中，向该模型小车发射一信号使之开始以一定速度在该模拟轨道上运行，加速度传感器4实时检测该模型小车的三轴加速度值，控制单元5为一MCU（微控制器），控制单元以8ms的间隔时间定时从加速度传感器获取三轴加速度值，数据处理模块6以40ms的时间间隔定时从控制单元5获取三轴加速度值，控制单元5计算获得的前后两组三轴加速度值在XYZ三轴方向上的变化值、并在任一轴方向的该变化值达到一阈值时向数据处理模块6发送一表征发生撞击事件的信号，数据处理模块6在收到该信号后向一服务器发送一表征发生撞击事件的消息包、并将接收到该信号的时刻的前后一间隔时间内获取到的三轴加速度值发送给该服务器，数据处理模块6在接收到该信号后调用报警模块进行报警，其中，该间隔时间为10s，该报警模块为一蜂鸣器，也可以为其它具有报警功能的部件。该消息包通过表征发生撞击事件的时间、该GPS定位模块获得的该监测对象的速度和该监测对象所处的经纬度来生成。该消息包的生成不限于时间、速度和经纬度等内容，还可以包括其它可以更完整的表征发生了撞击事件的内容。

在实现模型小车的主动撞击情形时，也可以进行单次撞击和正面撞击的测试，增加一辆模型小车时，可以实现被动撞击、静止撞击、运动撞击、正面撞击、背面撞击以及侧面撞击的监测，增加两辆模型小车时，可以进行连环撞击的监测。此外，调整该模拟轨道的倾斜角度或者该模型小车的高度时该车辆撞击监测装置可以对更多种撞击形式的情形进行监测。

该车辆撞击监测装置结构简单、能够对多种撞击形式及其撞击过程进行精确的监测。

实施例2

本实施例提供一种车辆撞击监测系统，如图3所示，该车辆撞击监测系统用于监测真实车辆发生撞击的情形，其包括一报警模块8、服务器9和运用于实施例1中的车辆撞击监测装置，该车辆撞击监测装置中的数据处理模块设定相应于真实车辆撞击测试下的灵敏度参数，以与真实车辆发生撞击时的结果相适应，服务器9还用于计算接收到的三轴加速度值的变化值和该监测对象受到的撞击力，用户可根据需要对发生撞击后的撞击严重程度级别进行定义。

本实施例针对真实车辆的撞击情形进行监测，对相应的撞击灵敏度参数进行设置，也能获得对车辆撞击事件进行精确监测的效果。

实施例3

本实施例提供一种利用实施例2中的车辆撞击监测系统实现的车辆撞击监测方法，如图4所示，在模型小车开始运行时，该加速度传感器实时检测三轴加速度值，该控制单元以8ms的时间间隔定时从该加速度传感器获取三轴加速度值并计算前后两组三轴加速度值在三轴方向上的变化值，该数据处理模块以40ms的时间间隔定时从该控制单元获取三轴加速度值。由于该加速度传感器检测三轴加速度值、该控制单元和该数据处理模块获取该三轴加速度值以及该控制单元计算和判断该三轴加速度的行为始终贯穿于该模型小车开始运行时到该模型小车发生撞击后的一间隔时间内的过程中，因此不属于整个顺序执行的步骤。该车辆撞击监测方法还包括以下步骤：

步骤100、该控制单元判断任一轴方向的该变化值是否达到一阈值，若是，则进入步骤101，若否，退出流程；在此步骤中，由于该控制单元定时的获取三轴加速度值并计算三轴加速度值的变化值，因此其判断步骤也是定时进行的；

步骤101、该控制单元向该数据处理模块发送一表征发生撞击事件的信号；

步骤102、该数据处理模块收到该信号后向该服务器发送一表征发生撞击事件的消息包、将接收到该信号的时刻的前后一间隔时间内获取到的三轴加速度值发送给该服务器并调用该报警模块进行报警，该报警模块为一蜂鸣器。

实施例4

本实施例提供一种利用实施例2中的车辆撞击监测系统实现的车辆撞击监测方法，如图5所示，本实施例与实施例3的区别在于，步骤102之后包括：

步骤103、该服务器还计算接收到的三轴加速度值的变化值和该模型小车受到的撞击力。

当用户需要对发生撞击后的撞击程度进行表征时，可以通过该服务器计算出的三轴加速度变化值和撞击力来进行表征，其表征的标准可以依据用户设定的撞击程度的判定标准或者通用的实际车辆撞击程度的判定标准。

综上所述，通过本车辆撞击监测装置、系统及方法可以准确判断该监测对象是否发生了撞击事件以及发生撞击事件后的撞击程度，该车辆撞击监测装置结构简单、能够对多种撞击形式及其撞击过程进行精确的监测。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种车辆撞击监测装置，该车辆撞击监测装置放置于一监测对象中，其特征在于，该车辆撞击监测装置包括一加速度传感器、一控制单元和一数据处理模块，该数据处理模块与一报警模块相连，该加速度传感器用于实时检测三轴加速度值，该控制单元用于以一第一时间间隔定时从该加速度传感器获取三轴加速度值并计算前后两组三轴加速度值在三轴方向上的变化值、并在任一轴方向的该变化值达到一阈值时向该数据处理模块发送一表征发生撞击事件的信号，该数据处理模块用于以一第二时间间隔定时从该控制单元获取三轴加速度值并在收到该信号后向一服务器发送一表征发生撞击事件的消息包、并将接收到该信号的时刻的前后一间隔时间内获取到的三轴加速度值发送给该服务器，该数据处理模块还用于在收到该信号后调用该报警模块进行报警。

2.如权利要求1所述的车辆撞击监测装置，其特征在于，该第一时间间隔为4ms-20ms，该第二时间间隔为20ms-100ms。

3.如权利要求1所述的车辆撞击监测装置，其特征在于，该数据处理模块与一GPS定位模块相连，该GPS定位模块安装于该车辆撞击监测装置中，该消息包包括表征发生撞击事件的时间以及由该GPS定位模块获得的该监测对象的速度和该监测对象所处的经纬度。

4.一种车辆撞击监测系统，其特征在于，该车辆撞击监测系统包括如权利要求1所述的车辆撞击监测装置、权利要求1中的报警模块和服务器，该服务器还用于计算接收到的三轴加速度值的变化值和该监测对象受到的撞击力。

5.一种利用权利要求4所述的车辆撞击监测系统实现的车辆撞击监测方法，其特征在于，在该车辆撞击监测方法中该加速度传感器实时检测三轴加速度值，该控制单元以该第一时间间隔定时从该加速度传感器获取三轴加速度值并计算前后两组三轴加速度值在三轴方向上的变化值，该数据处理模块以该第二时间间隔定时从该控制单元获取三轴加速度值，该车辆撞击监测方法还包括以下步骤：

S₁、该控制单元判断任一轴方向的该变化值是否达到一阈值，若是，则进入步骤S₂，若否，退出流程；

S₂、该控制单元向该数据处理模块发送一表征发生撞击事件的信号；

S₃、该数据处理模块收到该信号后向该服务器发送一表征发生撞击事件的消息包、将接收到该信号的时刻的前后一间隔时间内获取到的三轴加速度值发送给该服务器并调用该报警模块进行报警。

6.如权利要求5所述的车辆撞击监测方法，其特征在于，该车辆撞击监测系统还包括一GPS定位模块，步骤S₃还包括通过表征发生撞击事件的时间、该GPS定位模块获得的该监测对象的速度和该监测对象所处的经纬度来生成该消息包。

7.如权利要求5所述的车辆撞击监测方法，其特征在于，步骤S₃之后还包括该服务器计算接收到的三轴加速度值的变化值和该监测对象受到的撞击力。

8.如权利要求5所述的车辆撞击监测方法，其特征在于，该第一时间间隔为4ms-20ms，该第二时间间隔为20ms-100ms。