CN103852064B - 一种道路坡度车载实时测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路坡度车载实时测试系统及其测试方法，其特征是：测试系统由GPS测试设备、轮速传感器、加速度计组及数据采集与处理板卡构成；加速度计组用于测试不同位置处的加速度，GPS测试设备用于测试车顶平面的A点处的运动学参数，轮速传感器用于实时检测汽车车轮角速度；数据采集与处理板卡用于实时接收A点处的运动学参数、轮速传感器发送的汽车车轮角速度的方波信号及加速度计组所测得的加速度，计算获得道路坡度并通过CAN输出。本发明所采用的测试系统及其测试方法在汽车内集成测试设备能够避免人工实地作业的限制，抗干扰性能强，适合于在车载环境下长时间采集坡度数据。

Description

一种道路坡度车载实时测试系统及其测试方法

技术领域

本发明属于汽车测试与控制领域，具体的说是涉及一种道路坡度车载实时测试系统及其测试方法。

背景技术

道路坡度是影响车辆行驶安全性和操纵稳定性的重要参数，坡度过大时车辆行驶速度会有所下降，而下坡时车辆速度则会上升，在连续下坡过程中容易出现制动失效而引发重大交通事故。对道路坡度的精确获取为分析操纵稳定性提供良好的基础，同时为整车电子安全系统提供控制依据。

在汽车行驶平顺性方面，汽车在行驶过程中遇到坡道时，变速器会自动降到低档，增大扭矩克服坡度阻力爬坡，从而减小档位变换带来的齿轮冲击，保证换挡平顺性。在汽车燃油经济性方面，自动挡汽车需要根据汽车的行驶工况自动变换档位，避免不必要的换挡时机，减少燃油消耗。

因此，精确获取汽车行驶过程中的道路坡度信息有着重要的意义。现有技术中对道路坡度获取方法有：利用水箱或钟摆等仪器直接读取倾斜角作为道路的坡度角；基于卡尔曼滤波器，比例积分观测器，龙贝格联合观测等估计方法；基于滑行阻力的方法。

通过水箱或钟摆等仪器直接读取倾斜角作为道路的坡度角的方法易受到路面条件、行驶车速、仪器安装位置的制约，对水箱和钟摆的相关控制及其准确操作也有一定的难度。

基于卡尔曼滤波器，比例积分观测器，龙贝格联合观测，估计结果精度取决于汽车模型的复杂程度。

基于滑行阻力的方法也能计算出道路坡度。这种方法需要对汽车行驶方程式中的各阻力系数进行标定，建立的滑行阻力模型，包含的未知参数个数不同，带入微分方程求解得到的各阻力系数精度也有一定差异。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种适用操作方便、精度较高的道路坡度车载实时测试方法与装置。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明道路坡度车载实时测试系统，其特点在于：所述测试系统由GPS测试设备、轮速传感器、加速度计组及数据采集与处理板卡构成；

所述加速度计组包括四个第一加速度计、四个第二加速度计及四个第三加速度计；所述四个第一加速度计分别安装在前悬架的左侧上支点处、前悬架的右侧上支点处、后悬架的左侧上支点处及后悬架的右侧上支点处，用于实时检测相应安装位置处的加速度；所述四个第二加速度计分别安装在前悬架的左侧下摆臂处、前悬架的右侧下摆臂处、后悬架的左侧下摆臂处及后悬架的右侧下摆臂处，用于实时检测相应安装位置处的加速度；所述四个第三加速度计分别安装在汽车四个轮胎的中心位置，用于实时检测相应安装位置处的加速度；

所述GPS测试设备包括GPS地面基站、GPS车载天线和GPS车载接收机；所述GPS地面基站安装在试验场地内，用于将接收到得GPS卫星信号解算为RTK差分信息，并发送所述RTK差分信息；所述GPS车载天线安装在车顶平面的A点处，所述A点与质心的连线垂直与车顶平面；所述GPS车载接收机安装在汽车车内且与GPS车载天线相连；所述GPS车载天线用于接收GPS卫星信号和GPS地面基站发送的RTK差分信息；所述GPS车载接收机用于解算所述GPS车载天线接收到的GPS卫星信号和RTK差分信息，实时获得汽车A点处的运动学参数，并将所述汽车A点处的运动学参数发送至数据采集与处理板卡，所述运动学参数包括水平速度v、经度、纬度和海拔高度；

所述轮速传感器用于实时检测汽车车轮角速度ω，并将所述汽车车轮角速度ω以方波信号的形式发送至数据采集与处理板卡；

所述数据采集与处理板卡用于实时接收所述GPS车载接收机发送的汽车A点处的运动学参数、所述轮速传感器发送的汽车车轮角速度ω的方波信号及所述加速度计组所测得的加速度，计算获得道路坡度并通过CAN输出。

本发明道路坡度车载实时测试系统，其特点也在于：

所述GPS车载接收机通过串口连接在所述数据采集与处理板卡上；

所述轮速传感器通过CAN连接在所述数据采集与处理板卡上；

所述加速度计组中各个加速度计分别通过模拟信号端口连接在所述数据采集与处理板卡上。

本发明测试系统测试道路坡度的方法，其特点在于：

首先，通过四个第一加速度计分别获得前悬架的左侧上支点处、前悬架的右侧上支点处、后悬架的左侧上支点处及后悬架的右侧上支点处在t₁时刻的加速度a_fl1、a_fr1、a_rl1及a_rr1；通过四个第二加速度计分别获得前悬架的左侧下摆臂处、前悬架的右侧下摆臂处、后悬架的左侧下摆臂处及后悬架的右侧下摆臂处在t₁时刻的加速度a′_fl1、a′_fr1、a′_rl1及a′_rr1；通过四个第三加速度计分别获得汽车左前轮、右前轮、左后轮及右后轮的中心位置处在t₁时刻的加速度a″_fl1、a″_fr1、a″_rl1及a″_rr1；通过GPS测试设备获得A点在t₁时刻的水平速度v₁、经度、纬度和海拔高度；通过轮速传感器检测汽车在t₁时刻的车轮角速度ω₁；

然后，通过四个第一加速度计分别获得前悬架的左侧上支点处、前悬架的右侧上支点处、后悬架的左侧上支点处及后悬架的右侧上支点处在t₂时刻的加速度a_fl2、a_fr2、a_rl2及a_rr2；通过四个第二加速度计分别获得前悬架的左侧下摆臂处、前悬架的右侧下摆臂处、后悬架的左侧下摆臂处及后悬架的右侧下摆臂处在t₂时刻的加速度a′_fl2、a′_fr2、a′_rl2及a′_rr2；通过四个第三加速度计（3）分别获得汽车左前轮、右前轮、左后轮及右后轮的中心位置处在t₂时刻的加速度a″_fl2、a″_fr2、a″_rl2及a″_rr2；通过GPS测试设备获得A点在t₂时刻的水平速度v₂、经度、纬度和海拔高度；通过轮速传感器检测汽车在t₂时刻的车轮角速度ω₂；

由所述数据采集与处理板卡对A点在t₁时刻的经度、纬度和海拔高度经过高斯投影后获得A点在t₁时刻的位置信息为x₁、y₁、z₁，对A点在t₂时刻的经度、纬度和海拔高度经过高斯投影后获得A点在t₂时刻的位置信息为x₂、y₂、z₂；位置信息的坐标系方向为：X轴指向正东方向，Y轴指向正北方向，Z轴指向海拔高度方向。

所述数据采集与处理板卡对t₁时刻由加速度计组获取的加速度通过FFT-DDI滤波方法进行积分，其中：通过a_fl1和a′_fl1得到t₁时刻前悬架左侧垂直变化量d_fl1；通过a_fr1和a′_fr1得到t₁时刻前悬架右侧垂直变化量d_fr1；通过a_rl1和a′_rl1得到t₁时刻后悬架左侧垂直变化量d_rl1；通过a_rr1和a′_rr1得到t₁时刻后悬架右侧垂直变化量d_rr1；通过a″_fl1、a″_fr1、a″_rl1及a″_rr1得到t₁时刻相应车轮的垂直跳动量Δs_fl1、Δs_fr1、Δs_rl1及Δs_rr1；

所述数据采集与处理板卡对t₂时刻由所述加速度计组获取的加速度通过FFT-DDI滤波方法进行积分，其中：通过a_fl2和a′_fl2得到t₂时刻前悬架左侧垂直变化量d_fl2；通过a_fr2和a′_fr2得到t₂时刻前悬架右侧垂直变化量d_fr2；通过a_rl2和a′_rl2得到t₂时刻后悬架左侧垂直变化量d_rl2；通过a_rr2和a′_rr2得到t₂时刻后悬架右侧垂直变化量d_rr2；通过a″_fl2、a″_fr2、a″_rl2及a″_rr2得到t₂时刻相应车轮的垂直跳动量Δs_fl2Δs_fr2Δs_rl2及Δs_rr2；

最后，由数据采集与处理板卡按式（1）计算获得道路坡度i：

i=tanα（1）

式中α为道路坡度角；

所述道路坡度角α由式（2）获取：

α=θ-α₂-α₃（2）

式中θ为车身俯仰角；α₂为汽车前悬架和后悬架变形导致的车身俯仰角；α₃为汽车前轮胎和后轮胎垂直变形导致的车身俯仰角；

所述车身俯仰角θ由式（3）获取：

θ=arctan(h/m)（3）

式中h=z₂-z₁， $m=\sqrt{{(x_2-x_1)}^2+{(y_2-y_1)}^2}$

所述汽车前悬架和后悬架变形导致的车身俯仰角α₂由式（4）获取：

${\mathrm{\α}}_2=\arctan \left(\frac{d_{f2}-d_{f1}}{(d_{r2}-d_{r1})l}\right)---\left(4\right)$

式中d_f1=(d_fl1+d_fr1)/2；d_r1=(d_rl1+d_rr1)/2；d_f2=(d_fl2+d_fr2)/2；d_r2=(d_rl2+d_rr2)/2；l为汽车轴距；

所述汽车前轮胎和后轮胎垂直变形导致的车身俯仰角α₃由式（5）获取：

${\mathrm{\α}}_3=\arctan \left(\frac{s_{f2}-s_{f1}}{(s_{r2}-s_{r1})l}\right)---\left(5\right)$

式中s_f1=(s_fl1+s_fr1)/2；s_r1=(s_rl1+s_rr1)/2；s_f2=(s_fl2+s_fr2)/2；s_r2=(s_fl2+s_rr2)/2；

其中，s_fl1s_fr1s_rl1及s_rr1分别为t₁时刻左前轮、右前轮、左后轮及右后轮对应的垂直变化量；s_fl2s_fr2s_fl2及s_rr2分别为t₂时刻左前轮、右前轮、左后轮及右后轮对应的垂直变化量；

所述四个轮胎垂直变化量由式（6）获取：

s=r_r-Δs-r（6）

通过t₁时刻四个车轮的垂直跳动量Δs_fl1、Δs_fr1、Δs_rl1及Δs_rr1代入式（6）得到t₁时刻相应车轮的垂直变化量s_fl1s_fr1s_rl1及s_rr1；通过t₂时刻四个车轮的垂直跳动量Δs_fl2Δs_fr2Δs_rl2Δs_rr2代入式（6）得到t₂时刻相应车轮的垂直变化量s_fl2、s_fr2、s_fl2及s_rr2；式中r_r为汽车轮胎的滚动半径；r为汽车轮胎中心至车轮轮辋（5）边缘的距离；

所述汽车轮胎的滚动半径r_r由式（7）获得：

r_r=v₂/ω₂（7）

式中v₂为A点在t₂时刻的水平速度；ω₂为由数据采集与处理板卡通过汽车车轮角速度方波信号解算获得t₂时刻的车轮角速度信息。

与现有技术相比，本发明有益效果体现在：

1本发明所采用的测试系统及其测试方法在汽车内集成测试设备能够避免人工实地作业的限制，抗干扰性能强，适合于在车载环境下长时间采集坡度数据。

2、本发明所采用的测试系统及其测试方法具有较高的测试精度，测试系统操作方便。

附图说明

图1为本发明测试方法原理图；

图2为本发明加速度计安装示意图

图3为本发明悬架变形俯仰角示意图；

图4为本发明轮胎垂直变形示意图；

图5为本发明轮胎垂直变形俯仰角示意图；

图6为本发明测试系统硬件结构框图；

图中标号：1第一加速度计；2第二加速度计；3第三加速度计；4GPS车载天线；5车轮轮辋。

具体实施方式

本实施例道路坡度车载实时测试系统，其特点在于：测试系统由GPS测试设备、轮速传感器、加速度计组及数据采集与处理板卡构成；

如图2所示，加速度计组包括四个第一加速度计1、四个第二加速度计2及四个第三加速度计3；四个第一加速度计1分别安装在前悬架的左侧上支点处、前悬架的右侧上支点处、后悬架的左侧上支点处及后悬架的右侧上支点处，用于实时检测相应安装位置处的加速度；四个第二加速度计2分别安装在前悬架的左侧下摆臂处、前悬架的右侧下摆臂处、后悬架的左侧下摆臂处及后悬架的右侧下摆臂处，用于实时检测相应安装位置处的加速度；四个第三加速度计3分别安装在汽车四个轮胎的中心位置，用于实时检测相应安装位置处的加速度；

如图1所示，GPS测试设备包括GPS地面基站、GPS车载天线4和GPS车载接收机；GPS地面基站安装在试验场地内，用于将接收到得GPS卫星信号解算为RTK差分信息，并发送RTK差分信息；GPS车载天线4安装在车顶平面的A点处，A点与质心的连线垂直与车顶平面；GPS车载接收机安装在汽车车内且与GPS车载天线4相连；GPS车载天线4用于接收GPS卫星信号和GPS地面基站发送的RTK差分信息；GPS车载接收机用于解算GPS车载天线4接收到的GPS卫星信号和RTK差分信息，实时获得汽车A点处的运动学参数，并将汽车A点处的运动学参数发送至数据采集与处理板卡，运动学参数包括水平速度v、经度、纬度和海拔高度；

轮速传感器用于实时检测汽车车轮角速度ω，并将汽车车轮角速度ω以方波信号的形式发送至数据采集与处理板卡；本发明中的所述的轮速传感器采用汽车ABS内置传感器。汽车厂商从汽车的行驶安全性出发普遍在汽车上安装防抱死制动系统即ABS，ABS由传感器、电子控制单元机及液压执行元件组成。防抱死制动系统强制性地把车轮的滑移率控制在峰值附着系数附近，从而防止车轮被制动抱死，提高制动效果。

数据采集与处理板卡用于实时接收所述GPS车载接收机发送的汽车A点处的运动学参数、轮速传感器发送的汽车车轮角速度ω的方波信号及加速度计组所测得的加速度，计算获得道路坡度并通过CAN输出。

如图6所示，GPS车载接收机通过串口连接在数据采集与处理板卡上；

轮速传感器通过CAN连接在数据采集与处理板卡上；

加速度计组中各个加速度计分别通过模拟信号端口连接在数据采集与处理板卡上。

本发明测试系统测试道路坡度的方法是：

首先，通过四个第一加速度计分别获得前悬架的左侧上支点处、前悬架的右侧上支点处、后悬架的左侧上支点处及后悬架的右侧上支点处在t₁时刻的加速度a_fl1、a_fr1、a_rl1及a_rr1；通过四个第二加速度计分别获得前悬架的左侧下摆臂处、前悬架的右侧下摆臂处、后悬架的左侧下摆臂处及后悬架的右侧下摆臂处在t₁时刻的加速度a′_fl1、a′_fr1、a′_rl1及a′_rr1；通过四个第三加速度计分别获得汽车左前轮、右前轮、左后轮及右后轮的中心位置处在t₁时刻的加速度a″_fl1、a″_fr1、a″_rl1及a″_rr1；通过GPS测试设备获得A点在t₁时刻的水平速度v₁、经度、纬度和海拔高度；通过轮速传感器检测汽车在t₁时刻的车轮角速度ω₁；

然后，通过四个第一加速度计分别获得前悬架的左侧上支点处、前悬架的右侧上支点处、后悬架的左侧上支点处及后悬架的右侧上支点处在t₂时刻的加速度a_fl2a_fr2a_rl2及a_rr2；通过四个第二加速度计分别获得前悬架的左侧下摆臂处、前悬架的右侧下摆臂处、后悬架的左侧下摆臂处及后悬架的右侧下摆臂处在t₂时刻的加速度a′_fl2a′_fr2a′_rl2及a′_rr2；通过四个第三加速度计3分别获得汽车左前轮、右前轮、左后轮及右后轮的中心位置处在t₂时刻的加速度a″_fl2a″_fr2a″_rl2及a″_rr2；通过GPS测试设备获得A点在t₂时刻的水平速度v₂、经度、纬度和海拔高度；通过轮速传感器检测汽车在t₂时刻的车轮角速度ω₂；

由数据采集与处理板卡对A点在t₁时刻的经度、纬度和海拔高度经过高斯投影后获得A点在t₁时刻的位置信息为x₁、y₁、z₁，对A点在t₂时刻的经度、纬度和海拔高度经过高斯投影后获得A点在t₂时刻的位置信息为x₂、y₂、z₂；位置信息的坐标系方向为：X轴指向正东方向，Y轴指向正北方向，Z轴指向海拔高度方向。

数据采集与处理板卡对t₁时刻由加速度计组获取的加速度通过FFT-DDI滤波方法进行积分，其中：通过a_fl1和a′_fl1得到t₁时刻前悬架左侧垂直变化量d_fl1；通过a_fr1和a′_fr1得到t₁时刻前悬架右侧垂直变化量d_fr1；通过和a_rl1a′_rl1得到t₁时刻后悬架左侧垂直变化量d_rl1；通过a_rr1和a′_rr1得到t₁时刻后悬架右侧垂直变化量d_rr1；通过a″_fl1、a″_fr1、a″_rl1及a″_rr1得到t₁时刻相应车轮的垂直跳动量Δs_fl1、Δs_fr1、Δs_rl1及Δs_rr1；

数据采集与处理板卡对t₂时刻由所述加速度计组获取的加速度通过FFT-DDI滤波方法进行积分，其中：通过a_fl2和a′_fl2得到t₂时刻前悬架左侧垂直变化量d_fl2；通过a_fr2和a′_fr2得到t₂时刻前悬架右侧垂直变化量d_fr2；通过a_rl2和a′_rl2得到t₂时刻后悬架左侧垂直变化量d_rl2；通过a_rr2和a′_rr2得到t₂时刻后悬架右侧垂直变化量d_rr2；通过a″_fl2、a″_fr2、a″_rl2及a″_rr2得到t₂时刻相应车轮的垂直跳动量Δs_fl2Δs_fr2Δs_rl2及Δs_rr2；

FFT-DDI滤波方法理论成熟，发明人发表的《基于加速度的汽车悬架位移实时测试方法试验研究》一文中已进行了深入的研究。将频域滤波和时域积分交替进行，特别是频域滤波时对FFT的前面的数值和最后一个数值直接赋值，有效提高了加速度的积分效果。

最后，如图1所示，数据采集与处理板卡按如式（1）计算获得道路坡度i：

i=tanα（1）

式中α为道路坡度角；

所述道路坡度角α由式（2）获取：

α=θ-α₂-α₃（2）

式中θ为车身俯仰角；α₂为汽车前悬架和后悬架变形导致的车身俯仰角；α₃为汽车前轮胎和后轮胎垂直变形导致的车身俯仰角；

车身俯仰角θ由式（3）获取：

θ=arctan(h/m)（3）

式中h=z₂-z₁， $m=\sqrt{{(x_2-x_1)}^2+{(y_2-y_1)}^2}$

如图3所示，汽车前悬架和后悬架变形导致的车身俯仰角α₂由式（4）获取：

${\mathrm{\α}}_2=\arctan \left(\frac{d_{f2}-d_{f1}}{(d_{r2}-d_{r1})l}\right)---\left(4\right)$

式中d_f1=(d_fl1+d_fr1)/2；d_r1=(d_rl1+d_rr1)/2；d_f2=(d_fl2+d_fr2)/2；d_r2=(d_rl2+d_rr2)/2；l为汽车轴距；

如图5所示，汽车前轮胎和后轮胎垂直变形导致的车身俯仰角α₃由式（5）获取：

${\mathrm{\α}}_3=\arctan \left(\frac{s_{f2}-s_{f1}}{(s_{r2}-s_{r1})l}\right)---\left(5\right)$

式中s_f1=(s_fl1+s_fr1)/2；s_r1=(s_rl1+s_rr1)/2；s_f2=(s_fl2+s_fr2)/2；s_r2=(s_fl2+s_rr2)/2；

其中，s_fl1s_fr1s_rl1及s_rr1分别为t₁时刻左前轮、右前轮、左后轮及右后轮对应的垂直变化量；s_fl2s_fr2s_fl2及s_rr2分别为t₂时刻左前轮、右前轮、左后轮及右后轮对应的垂直变化量；

如图4所示，四个轮胎垂直变化量由式（6）获取：

s=r_r-Δs-r（6）

通过t₁时刻四个车轮的垂直跳动量Δs_fl1、Δs_fr1、Δs_rl1及Δs_rr1代入式（6）得到t₁时刻相应车轮的垂直变化量s_fl1s_fr1s_rl1及s_rr1；通过t₂时刻四个车轮的垂直跳动量Δs_fl2Δs_fr2Δs_rl2Δs_rr2代入式（6）得到t₂时刻相应车轮的垂直变化量s_fl2、s_fr2、s_fl2及s_rr2；式中r_r为汽车轮胎的滚动半径；r为汽车轮胎中心至车轮轮辋5边缘的距离；

所述汽车轮胎的滚动半径r_r由式（7）获得：

r_r=v₂/ω₂（7）

式中v₂为汽车A点处的水平速度；ω₂为由数据采集与处理板卡通过汽车车轮角速度方波信号解算获得的角速度信息。

具体实施中，本测试方法采用的GPS测试设备，在定位、测速和定向方面具有较高的测试精度。其中，车载GPS部分选用美国TrimbleBD982移动站；GPS地面基站选用华测X60基准站；测试设备的水平定位精度为8mmrms，速度精度为0.1km/h，定向精度为0.1°。

本测试方法所采用的加速度计为内置-电压转换器的低阻抗压电式加速度传感器ICP356A16。工作时需供2mA恒定电流，直流供电和信号输出使用同一根导线。ICP加速度传感器具有质量小、安装可靠、抗干扰能力强可远距离测量的优势。其频率范围：0.5Hz～5kHz；灵敏度（100Hz时）：96.4～103.2mV/g；量程：±50g，线性度：≤1%。

因此，本实施例的测试方法具有非常高的测试精度。

Claims (3)

1.一种道路坡度车载实时测试系统，其特征在于：所述测试系统由GPS测试设备、轮速传感器、加速度计组及数据采集与处理板卡构成；

所述加速度计组包括四个第一加速度计（1）、四个第二加速度计（2）及四个第三加速度计（3）；所述四个第一加速度计（1）分别安装在前悬架的左侧上支点处、前悬架的右侧上支点处、后悬架的左侧上支点处及后悬架的右侧上支点处，用于实时检测相应安装位置处的加速度；所述四个第二加速度计（2）分别安装在前悬架的左侧下摆臂处、前悬架的右侧下摆臂处、后悬架的左侧下摆臂处及后悬架的右侧下摆臂处，用于实时检测相应安装位置处的加速度；所述四个第三加速度计（3）分别安装在汽车四个轮胎的中心位置，用于实时检测相应安装位置处的加速度；

所述GPS测试设备包括GPS地面基站、GPS车载天线（4）和GPS车载接收机；所述GPS地面基站安装在试验场地内，用于将接收到得GPS卫星信号解算为RTK差分信息，并发送所述RTK差分信息；所述GPS车载天线（4）安装在车顶平面的A点处，所述A点与质心的连线垂直与车顶平面；所述GPS车载接收机安装在汽车车内且与GPS车载天线（4）相连；所述GPS车载天线（4）用于接收GPS卫星信号和GPS地面基站发送的RTK差分信息；所述GPS车载接收机用于解算所述GPS车载天线（4）接收到的GPS卫星信号和RTK差分信息，实时获得汽车A点处的运动学参数，并将所述汽车A点处的运动学参数发送至数据采集与处理板卡，所述运动学参数包括水平速度v、经度、纬度和海拔高度；

所述轮速传感器用于实时检测汽车车轮角速度ω，并将所述汽车车轮角速度ω以方波信号的形式发送至数据采集与处理板卡；

所述数据采集与处理板卡用于实时接收所述GPS车载接收机发送的汽车A点处的运动学参数、所述轮速传感器发送的汽车车轮角速度ω的方波信号及所述加速度计组所测得的加速度，计算获得道路坡度并通过CAN输出。

2.根据权利要求1所述的道路坡度车载实时测试系统，其特征在于：

所述GPS车载接收机通过串口连接在所述数据采集与处理板卡上；

所述轮速传感器通过CAN连接在所述数据采集与处理板卡上；

所述加速度计组中各个加速度计分别通过模拟信号端口连接在所述数据采集与处理板卡上。

3.一种利用权利要求1或2所述的测试系统测试道路坡度的方法，其特征在于：

首先，通过四个第一加速度计分别获得前悬架的左侧上支点处、前悬架的右侧上支点处、后悬架的左侧上支点处及后悬架的右侧上支点处在t₁时刻的加速度a_fl1、a_fr1、a_rl1及a_rr1；通过四个第二加速度计分别获得前悬架的左侧下摆臂处、前悬架的右侧下摆臂处、后悬架的左侧下摆臂处及后悬架的右侧下摆臂处在t₁时刻的加速度a′_fl1、a′_fr1、a′_rl1及a′_rr1；通过四个第三加速度计分别获得汽车左前轮、右前轮、左后轮及右后轮的中心位置处在t₁时刻的加速度a″_fl1、a″_fr1、a″_rl1及a″_rr1；通过GPS测试设备获得A点在t₁时刻的水平速度v₁、经度、纬度和海拔高度；通过轮速传感器检测汽车在t₁时刻的车轮角速度ω₁；

然后，通过四个第一加速度计分别获得前悬架的左侧上支点处、前悬架的右侧上支点处、后悬架的左侧上支点处及后悬架的右侧上支点处在t₂时刻的加速度a_fl2、a_fr2、a_rl2及a_rr2；通过四个第二加速度计分别获得前悬架的左侧下摆臂处、前悬架的右侧下摆臂处、后悬架的左侧下摆臂处及后悬架的右侧下摆臂处在t₂时刻的加速度a′_fl2、a′_fr2、a′_rl2及a′_rr2；通过四个第三加速度计（3）分别获得汽车左前轮、右前轮、左后轮及右后轮的中心位置处在t₂时刻的加速度a″_fl2、a″_fr2、a″_rl2及a″_rr2；通过GPS测试设备获得A点在t₂时刻的水平速度v₂、经度、纬度和海拔高度；通过轮速传感器检测汽车在t₂时刻的车轮角速度ω₂；

由所述数据采集与处理板卡对A点在t₁时刻的经度、纬度和海拔高度经过高斯投影后获得A点在t₁时刻的位置信息为x₁、y₁、z₁，对A点在t₂时刻的经度、纬度和海拔高度经过高斯投影后获得A点在t₂时刻的位置信息为x₂、y₂、z₂；

所述数据采集与处理板卡对t₁时刻由加速度计组获取的加速度通过FFT-DDI滤波方法进行积分，其中：通过a_fl1和a′_fl1得到t₁时刻前悬架左侧垂直变化量d_fl1；通过a_fr1和a′_fr1得到t₁时刻前悬架右侧垂直变化量d_fr1；通过a_rl1和a′_rl1得到t₁时刻后悬架左侧垂直变化量d_rl1；通过a_rr1和a′_rr1得到t₁时刻后悬架右侧垂直变化量d_rr1；通过a″_fl1、a″_fr1、a″_rl1及a″_rr1得到t₁时刻相应车轮的垂直跳动量Δs_fl1、Δs_fr1、Δs_rl1及Δs_rr1；

所述数据采集与处理板卡对t₂时刻由所述加速度计组获取的加速度通过FFT-DDI滤波方法进行积分，其中：通过a_fl2和a′_fl2得到t₂时刻前悬架左侧垂直变化量d_fl2；通过a_fr2和a′_fr2得到t₂时刻前悬架右侧垂直变化量d_fr2；通过a_rl2和a′_rl2得到t₂时刻后悬架左侧垂直变化量d_rl2；通过a_rr2和a′_rr2得到t₂时刻后悬架右侧垂直变化量d_rr2；通过a″_fl2、a″_fr2、a″_rl2及a″_rr2得到t₂时刻相应车轮的垂直跳动量Δs_fl2Δs_fr2Δs_rl2及Δs_rr2；

最后，由数据采集与处理板卡按式（1）计算获得道路坡度i：

i=tanα（1）

式中α为道路坡度角；

所述道路坡度角α由式（2）获取：

α=θ-α₂-α₃（2）

式中θ为车身俯仰角；α₂为汽车前悬架和后悬架变形导致的车身俯仰角；α₃为汽车前轮胎和后轮胎垂直变形导致的车身俯仰角；

所述车身俯仰角θ由式（3）获取：

θ=arctan(h/m)（3）

式中h=z₂-z₁， $m=\sqrt{{(x_2-x_1)}^2+{(y_2-y_1)}^2}$

所述汽车前悬架和后悬架变形导致的车身俯仰角α₂由式（4）获取：

${\mathrm{\α}}_2=\arctan \left(\frac{d_{f2}-d_{f1}}{(d_{r2}-d_{r1})l}\right)---\left(4\right)$

式中d_f1=(d_fl1+d_fr1)/2；d_r1=(d_rl1+d_rr1)/2；d_f2=(d_fl2+d_fr2)/2；d_r2=(d_rl2+d_rr2)/2；l为汽车轴距；

所述汽车前轮胎和后轮胎垂直变形导致的车身俯仰角α₃由式（5）获取：

${\mathrm{\α}}_3=\arctan \left(\frac{s_{f2}-s_{f1}}{(s_{r2}-s_{r1})l}\right)---\left(5\right)$

式中s_f1=(s_fl1+s_fr1)/2；s_r1=(s_rl1+s_rr1)/2；s_f2=(s_fl2+s_fr2)/2；s_r2=(s_fl2+s_rr2)/2；

其中，s_fl1s_fr1s_rl1及s_rr1分别为t₁时刻左前轮、右前轮、左后轮及右后轮对应的垂直变化量；s_fl2s_fr2s_fl2及s_rr2分别为t₂时刻左前轮、右前轮、左后轮及右后轮对应的垂直变化量；

所述四个轮胎垂直变化量由式（6）获取：

s=r_r-Δs-r（6）

通过t₁时刻四个车轮的垂直跳动量Δs_fl1、Δs_fr1、Δs_rl1及Δs_rr1代入式（6）得到t₁时刻相应车轮的垂直变化量s_fl1s_fr1s_rl1及s_rr1；通过t₂时刻四个车轮的垂直跳动量Δs_fl2Δs_fr2Δs_rl2Δs_rr2代入式（6）得到t₂时刻相应车轮的垂直变化量s_fl2、s_fr2、s_fl2及s_rr2；式中r_r为汽车轮胎的滚动半径；r为汽车轮胎中心至车轮轮辋（5）边缘的距离；

所述汽车轮胎的滚动半径r_r由式（7）获得：

r_r=v₂/ω₂（7）

式中v₂为A点在t₂时刻的水平速度；ω₂为由数据采集与处理板卡通过汽车车轮角速度方波信号解算获得t₂时刻的车轮角速度信息。