CN103743923A - 一种高频车速采集系统及采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种高频车速采集系统及采集方法，该系统包括车速传感器、脉冲计数器、采集间隔定时器、脉冲统计时间定时器、第一控制器和第二控制器，脉冲计数器和采集间隔定时器的定时时间不同。当采集间隔定时器的定时时间到时，第一控制器读取脉冲计数器的计数值并以先入先出的方式存储。当脉冲统计时间定时器的定时时间到，第二控制器读取存储器从堆栈头开始的2×m个数值，并以间距为m的两个数据为一组，计算m个速度值。本发明采集间隔和脉冲统计时间的独立，能够有效减小车速误差；一次计算多个车速值，能够有效减少系统负担，降低对处理器性能的要求。

Description

一种高频车速采集系统及采集方法

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及在车载终端中的一种高频车速采集系统及采集方法。

背景技术

随着政府和公众对车辆的安全运营和日常监管要求越来越高，市面上出现了各类行驶记录仪、车载卫星定位终端产品，用于监控车辆的行驶过程。车速是所有这类产品监控的参数中最重要的参数之一。而随着政府相关产品标准的出台，速度的采集间隔要求不大于0.2s。

通常车速信息都是通过车速传感器获取。车速传感器随着车轮的转动输出脉冲信号。统计车速传感器在单位时间内的脉冲个数，即可计算出当前车速。常用的计算方法为：（采集间隔内脉冲个数X轮胎周长）/（每周脉冲个数X采集间隔时间）。每隔采集间隔时间读取脉冲个数，并计算车速值。

上述方法有两个缺点：第一，在采集间隔很小时，单位时间（即采集间隔）内的脉冲个数会很小，以此计算出的车速误差会较大；第二，在采集间隔很小时，系统需要频繁切换来计算车速，在同等要求下，需要主频更高的处理器，增加了硬件成本。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种高频车速采集系统及采集方法，本发明通过采集间隔和脉冲统计时间独立设置，能够有效减小车速误差；本发明一次计算多个车速值，能够有效减少系统负担，降低对处理器性能的要求。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种高频车速采集系统，包括车速传感器及与所述车速传感器相连的脉冲计数器，还包括：

采集间隔定时器和脉冲统计时间定时器，所述采集间隔定时器和脉冲统计时间定时器的定时时间不同，所述采集间隔定时器的定时长度为T，所述脉冲统计时间定时器的定时长度为T’，所述n×T≤T’≤m×T,所述T、T’均为正数，所述m、n均为大于1的正整数，且m-n≤1；

第一控制器，所述第一控制器分别与所述脉冲计数器和采集间隔定时器相连，当所述采集间隔定时器的定时时间到时，所述第一控制器读取所述脉冲计数器的计数值并存储于存储器内，所述存储器包括不少于2×m个存储单元并形成堆栈结构，所述第一控制器读取的脉冲计数器的计数值以先入先出的方式存储于所述堆栈结构中；

第二控制器，所述第二控制器分别与所述存储器和脉冲统计时间定时器相连，当所述脉冲统计时间定时器的定时时间到时，所述第二控制器读取所述存储器堆栈内从堆栈头开始的2×m个数值，并以间距为m的两个数据为一组，计算m个速度值。

本发明的高频车速采集系统采用独立的脉冲计数器累计车速传感器输出的脉冲信号，根据采集间隔读取并存储脉冲计数器的值，每隔脉冲统计时间计算一次车速，使用两个相隔脉冲统计时间的脉冲计数器值间的差值作为该脉冲统计时间内的脉冲个数来计算车速，每次同时计算多个车速值。采集间隔和脉冲统计时间的独立，能够有效减小车速误差；一次计算多个车速值，能够有效减少系统负担，降低对处理器性能的要求。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种高频车速采集方法，包括如下步骤：

S1，开始，开启脉冲计数器，初始化采集间隔定时器和脉冲统计时间定时器，所述采集间隔定时器和脉冲统计时间定时器的定时时间不同，所述采集间隔定时器的定时长度为T，所述脉冲统计时间定时器的定时长度为T’，所述n×T≤T’≤m×T,所述T、T’均为正数，所述m、n均为大于1的正整数，且m-n≤1；

S2，脉冲计数器接收车速传感器输出的脉冲数，脉冲计数器对车速传感器输出的脉冲进行独立计数，达到最大值自动清零并继续计数采集间隔定时器控制第一控制器工作，脉冲统计时间定时器控制第二控制器工作；

S3，判断采集间隔定时器的定时时间是否到，如果到了，则第一控制器读取脉冲计数器的值并存储于存储器内，所述存储器包括不少于2×m个存储单元并形成堆栈结构，所述第一控制器读取的脉冲计数器的计数值以先入先出的方式存储于所述堆栈结构中,重新执行步骤S3；如果没到，执行步骤S4；

S4，判断脉冲统计时间定时器的定时时间是否到，如果到了，则第二控制器读取存储器堆栈内从堆栈头开始的2×m个数值，并以间距为m的两个数据为一组，计算m个速度值，输出速度值并返回步骤S3。

在步骤S4中，若脉冲统计时间定时器的定时时间还没到，则检查是否被要求关闭速度采集，若不要求关闭速度采集，则返回步骤S3；若要求关闭速度采集，则关闭所有定时器、计数器，并退出程序。

本发明的高频车速采集方法采用独立的脉冲计数器累计车速传感器输出的脉冲信号，根据采集间隔读取并存储脉冲计数器的值，每隔脉冲统计时间计算一次车速，使用两个相隔脉冲统计时间的脉冲计数器值间的差值作为该脉冲统计时间内的脉冲个数来计算车速，每次同时计算多个车速值。采集间隔和脉冲统计时间的独立，能够有效减小车速误差；一次计算多个车速值，能够有效减少系统负担，降低对处理器性能的要求。

在本发明的一种优选实施方式中，所述T’=n×T，所述m=n，所述存储器包括不少于2n+1个存储单元并形成堆栈结构，所述第二控制器读取所述存储器堆栈内从堆栈头开始的2×n个数值，并以间距为n的两个数据为一组，计算n个速度值。一次计算n个车速值，能够有效减少系统负担，降低对处理器性能的要求。

在本发明的一种优选实施方式中，采用如下公式计算n个速度值，

Vp=(Mp*L)/（Rπ*T’）

其中，Mp=Dn+p–DpDn+p≥Dp

Mp=K+Dn+p–DpDn+p<Dp

其中，Vp为计算的第p个车速；

Rπ是车速传感器特征参数，表示每周多少个脉冲；

L表示轮胎周长；

Dp为第p个T时刻读取的脉冲计数值；

Mp表示在T’时间内的脉冲个数；

K表示脉冲计数器的最大值。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明高频车速采集系统的方框图；

图2是本发明高频车速采集方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种高频车速采集系统，如图1所示，其包括车速传感器及与所述车速传感器相连的脉冲计数器，在本实施方式中，脉冲计数器不间断的计数车速传感器传来的脉冲个数，仅在达到数据类型最大值时清零，并重新开始计数。该车速传感器和脉冲计数器可以是现有的任何车速传感器和脉冲计数器。在本发明的一个更加优选的实施方式中，用一个无符号整数做为脉冲计数器。车速传感器输出的脉冲信号作为中断信号。在每次中断时，脉冲计数器加1。

该高频车速采集系统还包括采集间隔定时器和脉冲统计时间定时器，采集间隔定时器和脉冲统计时间定时器可以采用任何现有的定时器,两个定时器的定时时间长度不同，采集间隔定时器的定时长度为T，脉冲统计时间定时器的定时长度为T’，并且n×T≤T’≤m×T,所述T、T’均为正数，所述m、n均为大于1的正整数，且m-n≤1。

该高频车速采集系统还包括第一控制器，和第二控制器，第一控制器分别与所述脉冲计数器和采集间隔定时器相连，当所述采集间隔定时器的定时时间到时，所述第一控制器读取所述脉冲计数器的计数值并存储于存储器内，所述存储器包括不少于2×m个存储单元并形成堆栈结构，所述第一控制器读取的脉冲计数器的计数值以先入先出的方式存储于所述堆栈结构中。所述第二控制器分别与所述存储器和脉冲统计时间定时器相连，当所述脉冲统计时间定时器的定时时间到时，所述第二控制器读取所述存储器堆栈内从堆栈头开始的2×m个数值，并以间距为m的两个数据为一组，计算m个速度值。m值越大，计算出的速度值误差越小。第二控制器每隔脉冲统计时间长度，利用存储的脉冲值计算车速，每次同时计算m个车速值。在本实施方式中，存储器位于第一控制器内部，因此图1中没有示出，在本发明另外的优选实施方式中，存储器也可以设置与第一控制器外部。

本发明提供了一种高频车速采集方法，如图2所示，包括如下步骤：

S1，开始，开启脉冲计数器，初始化采集间隔定时器和脉冲统计时间定时器，所述采集间隔定时器的定时长度为T，所述脉冲统计时间定时器的定时长度为T’，并且n×T≤T’≤m×T,所述T、T’均为正数，所述m、n均为大于1的正整数，且m-n≤1；

S2，脉冲计数器对车速传感器输出的脉冲进行独立计数数，达到最大值自动清零并继续计数，采集间隔定时器控制第一控制器工作，脉冲统计时间定时器控制第二控制器工作；

S3，判断采集间隔定时器的定时时间是否到，如果到了，则第一控制器读取脉冲计数器的值并存储于存储器内，所述存储器包括不少于2×m个存储单元并形成堆栈结构，所述第一控制器读取的脉冲计数器的计数值以先入先出的方式存储于所述堆栈结构中,所述m为不小于n的正整数，重新执行步骤S3；如果没到，执行步骤S4；

S4，判断脉冲统计时间定时器的定时时间是否到，如果到了，则第二控制器读取存储器堆栈内从堆栈头开始的2×m个数值，并以间距为m的两个数据为一组，计算m个速度值，输出速度值并返回步骤S3。

在本发明的一种优选实施方式中，令m=n，则T’=n×T，并且存储器包括不少于2n+1个存储单元并形成堆栈结构，所述第二控制器读取所述存储器堆栈内从堆栈头开始的2×n个数值，并以间距为n的两个数据为一组，计算n个速度值。一次计算n个车速值，能够有效减少系统负担，降低对处理器性能的要求。

在本实施方式中，第一控制器在1×T时刻读取的脉冲计数器的脉冲计数值为D1，在q×T时刻读取的脉冲计数器的脉冲计数值为Dq，其中，q=1、2、...、2×n。第一控制器读取完数据后以先入先出的方式存储于堆栈结构中，堆栈包括2n+1个存储单元。

第二控制器每隔T’时间读取存储器堆栈内从堆栈头开始的2n个数据，并令：

Mp=Dn+p–DpDn+p≥Dp

Mp=K+Dn+p–DpDn+p<Dp

其中，K为脉冲计数器能记录的最大数值，Mp表示间隔T’时间脉冲计数器记录的脉冲个数差。

采用如下公式计算n个速度值，

Vp=(Mp*L)/（Rπ*T’）

其中，Vp为计算的第p个车速，p=1、2、...、n；

Rπ是车速传感器特征参数，表示每周多少个脉冲；

L表示轮胎周长。

在本实施方式中，在步骤S4中，若脉冲统计时间定时器的定时时间还没到，则检查是否被要求关闭速度采集，若不要求关闭速度采集，则返回步骤S3；若要求关闭速度采集，则关闭所有定时器、计数器，并退出程序。

在本实施方式中，在关闭车速采集程序之前，程序都将在采集间隔定时器和脉冲统计时间定时器的控制下重复计算并输出计算数据。

本发明的技术方案解决现有技术中的速度采集方法在采集间隔较小时采集较大，对处理器性能要求较高两个问题。本发明通过采用独立的脉冲计数器累计车速传感器输出的脉冲信号，根据采集间隔读取并存储脉冲计数器的值，每隔脉冲统计时间计算一次车速，使用两个相隔脉冲统计时间的脉冲计数器值间的差值作为该脉冲统计时间内的脉冲个数来计算车速，每次同时计算多个车速值。采集间隔和脉冲统计时间的独立，能够有效减小车速误差；一次计算多个车速值，能够有效减少系统负担，降低对处理器性能的要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种高频车速采集系统，包括车速传感器及与所述车速传感器相连的脉冲计数器，其特征在于，还包括：

采集间隔定时器和脉冲统计时间定时器，所述采集间隔定时器和脉冲统计时间定时器的定时时间不同，所述采集间隔定时器的定时长度为T，所述脉冲统计时间定时器的定时长度为T’，所述n×T≤T’≤m×T,所述T、T’均为正数，所述m、n均为大于1的正整数，且m-n≤1；

第一控制器，所述第一控制器分别与所述脉冲计数器和采集间隔定时器相连，当所述采集间隔定时器的定时时间到时，所述第一控制器读取所述脉冲计数器的计数值并存储于存储器内，所述存储器包括不少于2×m个存储单元并形成堆栈结构，所述第一控制器读取的脉冲计数器的计数值以先入先出的方式存储于所述堆栈结构中；

第二控制器，所述第二控制器分别与所述存储器和脉冲统计时间定时器相连，当所述脉冲统计时间定时器的定时时间到时，所述第二控制器读取所述存储器堆栈内从堆栈头开始的2×m个数值，并以间距为m的两个数据为一组，计算m个速度值。

2.如权利要求1所述的高频车速采集系统，其特征在于，所述T’=n×T，所述m=n，所述存储器包括不少于2n+1个存储单元并形成堆栈结构，所述第二控制器读取所述存储器堆栈内从堆栈头开始的2×n个数值，并以间距为n的两个数据为一组，计算n个速度值。

3.如权利要求2所述的高频车速采集系统，其特征在于，采用如下公式计算n个速度值，

Vp=(Mp*L)/（Rπ*T’）

其中，Mp=Dn+p–DpDn+p≥Dp

Mp=K+Dn+p–DpDn+p<Dp

其中，Vp为计算的第p个车速；

Rπ是车速传感器特征参数，表示每周多少个脉冲；

L表示轮胎周长；

Dp为第p个T时刻读取的脉冲计数值；

Mp表示在T’时间内的脉冲个数；

K表示脉冲计数器的最大值。

4.一种权利要求1所述高频车速采集系统的采集方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，开始，开启脉冲计数器，初始化采集间隔定时器和脉冲统计时间定时器，所述采集间隔定时器和脉冲统计时间定时器的定时时间不同，所述采集间隔定时器的定时长度为T，所述脉冲统计时间定时器的定时长度为T’，所述n×T≤T’≤m×T,所述T、T’均为正数，所述m、n均为大于1的正整数，且m-n≤1；

S2，脉冲计数器对车速传感器输出的脉冲进行独立计数，达到最大值自动清零并继续计数，采集间隔定时器控制第一控制器工作，脉冲统计时间定时器控制第二控制器工作；

S3，判断采集间隔定时器的定时时间是否到，如果到了，则第一控制器读取脉冲计数器的值并存储于存储器内，所述存储器包括不少于2×m个存储单元并形成堆栈结构，所述第一控制器读取的脉冲计数器的计数值以先入先出的方式存储于所述堆栈结构中,重新执行步骤S3；如果没到，执行步骤S4；

S4，判断脉冲统计时间定时器的定时时间是否到，如果到了，则第二控制器读取存储器堆栈内从堆栈头开始的2×m个数值，并以间距为m的两个数据为一组，计算m个速度值，输出速度值并返回步骤S3。

5.如权利要求4所述的高频车速采集方法，其特征在于，所述T’=n×T，所述m=n，所述存储器包括不少于2n+1个存储单元并形成堆栈结构，所述第二控制器读取所述存储器堆栈内从堆栈头开始的2×n个数值，并以间距为n的两个数据为一组，计算n个速度值。

6.如权利要求5所述的高频车速采集方法，其特征在于，采用如下公式计算n个速度值，

Vp=(Mp*L)/（Rπ*T’）

其中，Mp=Dn+p–DpDn+p≥Dp

Mp=K+Dn+p–DpDn+p<Dp

其中，Vp为计算的第p个车速；

Rπ是车速传感器特征参数，表示每周多少个脉冲；

L表示轮胎周长；

Dp为第p个T时刻读取的脉冲计数值；

Mp表示在T’时间内的脉冲个数；

K表示脉冲计数器最大值。

7.如权利要求4所述的高频车速采集方法，其特征在于，在步骤S4中，若脉冲统计时间定时器的定时时间还没到，则检查是否被要求关闭速度采集，若不要求关闭速度采集，则返回步骤S3；若要求关闭速度采集，则关闭所有定时器、计数器，并退出程序。

Images