CN103207089B - 一种车辆试验信息综合采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆试验信息综合采集系统，通过温度采集模块、模拟信号采集模块、无线数据接收模块和GPS天线的采集，获取到全面的车辆信息，并传输至主采集模块，主采集模块对数据进行处理，对处理后的数据进行保存，并传输至系统数据监控显示仪，实现试验人员对车辆信息的全面监控。通过本系统试验人员能够更好地把握试验条件和试验时刻，使试验结果更加精确；本系统实时精确测量存储综合试验信息，也便于试验人员后续的数据处理和修正；试验时不需要同时携带和操纵气象仪、导航仪和车辆数据记录仪等多种试验仪器，简化了试验过程，节省了试验时间，降低了试验成本。

Description

一种车辆试验信息综合采集系统

技术领域

本发明涉及汽车试验测试设备领域，特别涉及一种车辆试验信息综合采集系统。

背景技术

随着国内汽车市场的逐步增大，汽车厂家每年发布的新车型也越来越多，而这些新车型在投入市场之前，汽车厂家需要对其进行包括：高温、高寒和高原试验在内的多种汽车道路试验，还需要到汽车检测机构进行强制性技术检验，从而使新车型能够达到汽车厂家预期的技术指标和国家法规的要求。因此，每年各个汽车厂家都会进行大量的汽车道路试验。

在这些汽车道路试验中，需要对试验环境信息和车辆运行状态信息等多种试验信息进行实时地精确测量、显示和存储，从而使得试验人员能够按照试验要求进行试验。然而，在汽车道路试验中，需要测量的信息数量和类型都较多，且不同的道路试验需要测量的信息也会发生变化，因此，通常试验人员在进行道路试验时，需要准备和携带多种类型的仪器，用来测量不同类型的试验参数。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

1）上述仪器由于种类不同和参数不同，相互之间很难进行协同运行，只能由试验人员分别操作，实现数据的分别采集、显示和存储，不仅给试验人员增加了工作量，且试验数据分散，数据量、数据精度和采集时刻难以统一，给后续数据处理带来了很大麻烦，增加了试验时间和成本；

2）上述仪器通常能够测量的参数数量和种类也都是固定的，不能够满足多种汽车道路试验测量参数多变的实际需求。

发明内容

本发明提供了一种车辆试验信息综合采集系统，本发明实现了对试验信息的全面采集，缩短了试验时间、降低了试验成本，满足了参数多变的实际需求，详见下文描述：

一种车辆试验信息综合采集系统，包括：主采集模块，所述主采集模块通过CAN数据通道依次与无线数据接收模块、模拟信号采集模块和温度采集模块连接；所述温度采集模块、所述模拟信号采集模块分别连接车辆信息测量单元和试验环境信息测量单元中的相应传感器，采集车辆信息和试验环境信息；所述无线数据接收模块通过无线数据传输接收车轮状态测量单元中发送出的车轮胎压和胎温数据；

所述车辆信息、所述试验环境信息、所述车轮胎压和所述胎温数据通过所述CAN数据通道传输至所述主采集模块；所述主采集模块通过GPS天线接收GPS信号，测量车辆的车速、加速度、经纬度、行驶距离和海拔高度；所述主采集模块汇总和处理采集数据，将处理后数据传输至系统数据监控显示仪；

其中，所述主采集模块、所述温度采集模块、所述模拟信号采集模块和所述无线数据接收模块由点烟器电源提供12V工作电压。

所述主采集模块通过RS232串口接头将所述处理后数据上传至主机电脑。

所述主采集模块包括：连接所述点烟器电源的电源接头、设置在所述主采集模块中的SD存储卡，还包括：

连接所述GPS天线的GPS接头、连接所述温度采集模块、所述模拟信号采集模块和所述无线数据接收模块的CAN接头、连接所述系统数据监控显示仪的数据监控显示仪接头和连接所述主机电脑的所述RS232串口接头。

所述主采集模块、所述温度采集模块、所述模拟信号采集模块和所述无线数据接收模块都设置在铝制防震泡沫箱内。

所述车轮状态测量单元包括：设置在四个车轮上的胎压胎温传感器组，所述胎压胎温传感器组实时地测量四个运动轮胎的胎压和温度，并将所述车轮胎压和所述胎温数据通过无线传输发送给所述无线数据接收模块。

所述车辆信息测量单元包括：连接所述模拟信号采集模块的发动机转速传感器、节气门位置传感器和进气压力传感器；连接所述温度采集模块的冷却液温度传感器和机油温度传感器；所述发动机转速传感器夹在发动机的任一气缸火花塞电线上。

所述发动机转速传感器为脉冲感应式传感器。

所述试验环境信息测量单元包括：连接所述温度采集模块的环境温度传感器；连接所述模拟信号采集模块的风向传感器、风速传感器、大气压力传感器、环境湿度传感器和光照强度传感器。

所述大气压力传感器、所述环境温度传感器和所述环境湿度传感器都设置在保护罩中。

本发明提供的技术方案的有益效果是：通过温度采集模块、模拟信号采集模块、无线数据接收模块和GPS天线的采集，获取到全面车辆信息，具有可扩展性，能够满足不同试验、不同用户的试验需求；能够精确测量大气压力、环境温湿度、风速、风向和光照强度等试验环境信息；能够精确测量发动机转速、冷却液温度和机油温度等整车运行状态信息；能够精确测量车辆试验时所处的经纬度和海拔等GPS信息，甚至能够测量车辆4个轮胎的压力和温度信息。通过对车辆全面信息的测量，试验人员能够更好地把握试验条件和试验时刻，使试验结果更加精确，实时精确测量存储综合试验信息，也便于试验人员后续的数据处理和修正；能够充分简化以往的试验仪器系统，试验时不需要同时携带和操纵气象仪、导航仪和车辆数据记录仪等多种试验仪器，简化了试验过程，节省了试验时间，降低了试验成本。

附图说明

图1是车辆试验信息综合采集系统的构成框图；

图2是车辆试验信息综合采集系统的具体结构示意图。

附图中所列部件列表如下所示：

1：主机电脑；2：胎压胎温传感器组；

3：铝制防震泡沫箱；4：温度采集模块；

5：模拟信号采集模块；6：无线数据接收模块；

7：主采集模块；8：汽车尾气后处理器；

9：点烟器电源接头；10：油门踏板；

11：发动机；12：发动机转速传感器；

13：节气门位置传感器；14：进气压力传感器；

15：冷却液温度传感器；16：机油温度传感器；

17：系统数据监控显示仪；18：GPS天线；

19：风向传感器；20：风速传感器；

21：大气压力传感器；22：环境温度传感器；

23：环境湿度传感器；24：光照强度传感器；

a、b、c和d：胎压胎温传感器；25：SD存储卡；

26：GPS接头；27：CAN接头；

28：数据监控显示仪接头；29：RS232串口接头；

30：电源接头。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

基于背景技术中描述的多种原因、实际需要开发出一种车辆试验信息综合采集系统，实现汽车道路试验过程中包括环境信息、车辆状态信息和GPS位置信息等试验全面信息的采集、显示和存储，并且可根据不同汽车道路试验的实际需要，灵活进行功能扩展，另外，方便携带，使用简单。

参见图1和图2，一种车辆试验信息综合采集系统包括：主采集模块7，主采集模块7通过CAN数据通道依次与无线数据接收模块6、模拟信号采集模块5和温度采集模块4连接；温度采集模块4、模拟信号采集模块5分别连接车辆信息测量单元B和试验环境信息测量单元C中的相应传感器，采集车辆信息和试验环境信息；无线数据接收模块6通过无线数据传输的方式接收车轮状态测量单元A中发送出的车轮胎压和胎温数据；车辆信息、试验环境信息、车轮胎压和胎温数据通过CAN数据通道传输至主采集模块7；主采集模块7通过GPS天线18接收GPS信号，测量车辆的车速、加速度、经纬度、行驶距离和海拔高度；主采集模块7对上述采集数据汇总和处理，将处理后数据传输至系统数据监控显示仪17，便于试验人员对整车和环境信息进行实时的监控；其中，主采集模块7、温度采集模块4、模拟信号采集模块5和无线数据接收模块6由点烟器电源接头9提供12V工作电压。

其中，温度采集模块4、模拟信号采集模块5和无线数据接收模块6都包含两个CAN数据端口，一个是CAN数据接收端口，另一个是CAN数据发送端口，从而可以使用CAN数据线将多个模块串联，并连接到主采集模块7的CAN接口，形成CAN数据通道。主采集模块7则可以利用CAN数据通道收集所有模块的数据，并进行整合和处理，且保存上述数据。整合和处理的步骤为本领域技术人员所公知，本发明实施例在此不做赘述。

具体实现时，在连接主机电脑1的情况下，主采集模块7还将通过RS232串口接头29将处理后数据上传至主机电脑1，从而通过主机电脑1对处理后数据进行显示、监控和存储。

其中，主采集模块7具有四个不同功能的数据接头、一个电源接头30和一个SD存储卡25。电源接头30连接到点烟器电源9；SD存储卡25放置在主采集模块7中，保存主采集模块7获得的数据。

上述四个数据接头包括：连接GPS天线18的GPS接头26、连接温度采集模块4、模拟信号采集模块5和无线数据接收模块6的CAN接头27、连接系统数据监控显示仪17的数据监控显示仪接头28和连接主机电脑1串口的RS232串口接头29。其中，CAN接头27与温度采集模块4、模拟信号采集模块5、无线数据接收模块6中的CAN接头相连，相当于一条CAN总线通道彼此相连。

另外，主采集模块7还可以将处理后数据实时存储在SD存储卡25中，之后，通过主机电脑1读取SD存储卡25中的数据，进行分析处理。

进一步地，为了能够起到防震和抗干扰作用，主采集模块7、温度采集模块4、模拟信号采集模块5和无线数据接收模块6均设置在汽车上的铝制防震泡沫箱3内。

具体实现时，车轮状态测量单元A包括：设置在四个车轮上的胎压胎温传感器组2（例如：a、b、c和d四个胎压胎温传感器），胎压胎温传感器组2实时地测量四个运动轮胎的胎压和温度，并将车轮胎压和胎温数据通过无线传输的方式发送给无线数据接收模块6，从而使整个系统可以实时监控轮胎的状态。

其中，每个胎压胎温传感器内部都包括一个压力传感器、一个温度传感器和一个无线数据发送模块，该无线数据发送模块可以采集压力和温度传感器的数据，并将数据转换为无线信号，发送给无线数据接收模块6。

具体实现时，车辆信息测量单元B主要使用多个传感器来对整车的运行状态信息进行测量，以便实时了解车辆状态，包括：连接模拟信号采集模块5的发动机转速传感器12、节气门位置传感器13和进气压力传感器14；连接温度采集模块4的冷却液温度传感器15和机油温度传感器16；发动机转速传感器12夹在发动机的任一气缸火花塞电线上，发动机每转一转便会产生一个高压脉冲，通过测量单位时间内的脉冲数可以测量出发动机的转速。

其中，节气门位置传感器13、进气压力传感器14、冷却液温度传感器15和机油温度传感器16为车辆自带的传感器，发动机转速传感器12采用脉冲感应式传感器。

具体实现时，试验环境信息测量单元C主要用来测量试验车辆的环境参数，以便试验人员能够更加精准地确定试验时机，按照预先设定的试验条件进行试验。该测量单元主要包括：连接温度采集模块4的环境温度传感器22；连接模拟信号采集模块5的风向传感器19、风速传感器20、大气压力传感器21、环境湿度传感器23和光照强度传感器24（其中与模拟信号采集模块5连接的5个传感器都输出模拟信号）；上述六个传感器固定在特制的便携式支架上，而该支架可以通过底座固定在车辆顶部。

进一步地，为了使得测量的信号更加准确，大气压力传感器21、环境温度传感器22和环境湿度传感器23被设置在一个保护罩中。

本实例由于采用了多种类型的传感器和数据采集模块，以适应不同信号的采样速率要求，所以这些传感器和数据采集模块的采样频率存在差异。系统中的GPS信号和温度信号由于变化较慢，不需要太快的采集速率，系统中将其采样频率设定为10Hz，而系统中的模拟信号本身变化较快，需要高的采样频率，其采样频率最高可设定为100Hz，实际试验时可根据需要将其在10Hz到100Hz的范围内进行调整。对于不同采样频率采集到的试验数据，主采集模块7会以采样频率高的数据为基准，按采样时间对所有数据进行整合。例如：对于一个采样时间点，只有高采样率信号的数据，没有对应的低采样率信号的数据，就让该采样时间点的低采样率信号的数据等于低采样率信号前一采样时间点的数据，从而使得最终的不同采样率信号的数据量相同，方便存储。

在使用本车辆试验信息综合采集系统之前，启动车辆为系统供电，开启主采集模块7自动搜索各模块，搜索完成后，系统将会自动进入测量和数据监控状态，如果需要保存数据，只需在系统数据监控显示仪17的屏幕上点击“保存”即可，处理后数据将会自动存储在内置的SD存储卡25中。如果需要重新设置信号的采样频率，需将主机电脑1连接到主采集模块7上，使用数据采集软件对对应信号的采样频率进行设置，同样，使用主机电脑1也可以对数据进行图形显示、监控和保存。

表1传感器和数据采集模块型号列表

具体实现时，本发明实施例对上述器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的任何器件均可。

综上所述，通过本系统实现了对试验信息的全面采集，缩短了试验时间、降低了试验成本，满足了参数多变的实际需求。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种车辆试验信息综合采集系统，包括：主采集模块，其特征在于，

所述主采集模块通过CAN数据通道依次与无线数据接收模块、模拟信号采集模块和温度采集模块连接；所述温度采集模块、所述模拟信号采集模块均连接车辆信息测量单元和试验环境信息测量单元中的相应传感器，采集车辆信息和试验环境信息；所述无线数据接收模块通过无线数据传输接收车轮状态测量单元中发送出的车轮胎压和胎温数据；

所述车辆信息、所述试验环境信息、所述车轮胎压和所述胎温数据通过所述CAN数据通道传输至所述主采集模块；所述主采集模块通过GPS天线接收GPS信号，测量车辆的车速、加速度、经纬度、行驶距离和海拔高度；所述主采集模块汇总和处理采集数据，将处理后数据传输至系统数据监控显示仪；

其中，所述主采集模块、所述温度采集模块、所述模拟信号采集模块和所述无线数据接收模块由点烟器电源提供12V工作电压；

所述车轮状态测量单元包括：设置在四个车轮上的胎压胎温传感器组，所述胎压胎温传感器组实时地测量四个运动轮胎的胎压和温度，并将所述车轮胎压和所述胎温数据通过无线传输发送给所述无线数据接收模块；

所述主采集模块通过RS232串口接头将所述处理后数据上传至主机电脑；

其中，所述主采集模块包括：连接所述点烟器电源的电源接头、设置在所述主采集模块中的SD存储卡，还包括：

连接所述GPS天线的GPS接头、连接所述温度采集模块、所述模拟信号采集模块和所述无线数据接收模块的CAN接头、连接所述系统数据监控显示仪的数据监控显示仪接头和连接所述主机电脑的所述RS232串口接头；

所述车辆试验信息综合采集系统中的GPS信号和温度信号由于变化较慢，不需要太快的采集速率，系统中将采样频率设定为10Hz，而所述车辆试验信息综合采集系统中的模拟信号本身变化较快，需要高的采样频率，采样频率最高设定为100Hz，实际试验时根据需要在10Hz到100Hz的范围内进行调整；

对于不同采样频率采集到的试验数据，所述主采集模块会以采样频率高的数据为基准，按采样时间对所有数据进行整合。

2.根据权利要求1所述的一种车辆试验信息综合采集系统，其特征在于，所述主采集模块、所述温度采集模块、所述模拟信号采集模块和所述无线数据接收模块都设置在铝制防震泡沫箱内。

3.根据权利要求1所述的一种车辆试验信息综合采集系统，其特征在于，所述车辆信息测量单元包括：连接所述模拟信号采集模块的发动机转速传感器、节气门位置传感器和进气压力传感器；连接所述温度采集模块的冷却液温度传感器和机油温度传感器；所述发动机转速传感器夹在发动机的任一气缸火花塞电线上。

4.根据权利要求3所述的一种车辆试验信息综合采集系统，其特征在于，所述发动机转速传感器为脉冲感应式传感器。

5.根据权利要求1所述的一种车辆试验信息综合采集系统，其特征在于，所述试验环境信息测量单元包括：连接所述温度采集模块的环境温度传感器；连接所述模拟信号采集模块的风向传感器、风速传感器、大气压力传感器、环境湿度传感器和光照强度传感器。

6.根据权利要求5所述的一种车辆试验信息综合采集系统，其特征在于，所述大气压力传感器、所述环境温度传感器和所述环境湿度传感器都设置在保护罩中。