CN104482937A - 一种高精度车辆里程测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种距离测量技术领域，特别涉及一种车辆行驶里程测量技术。其技术方案是：一种高精度车辆里程测量装置，其特征是：包括测距传感器(1)、编码器(2)和计算与显示终端(3)，所述测距传感器(1)用于实时测量轮胎的半径值，且将该值实时输入至所述计算与显示终端(3)；所述编码器(2)用于实时将脉冲数输入至所述计算与显示终端(3)；所述计算与显示终端(3)实时采集所述测距传感器(1)的测距值和所述编码器(2)的脉冲数，并进行计算得到车辆跑动里程并显示出来。本发明通过设置测距传感器实时测量轮胎直径的变化，消除了现有车辆里程仪因轮胎直径的变化带来的测距误差，从而大大提高了车辆里程测量精度。

Description

一种高精度车辆里程测量装置及方法

技术领域

本发明属于一种距离测量技术领域，特别涉及一种车辆行驶里程测量技术。

背景技术

里程仪是测量车辆行驶里程的仪器，通过采集里程仪信号的脉冲次数，乘以单个脉冲对应的车辆行驶距离，即里程仪刻度因子，便可得到车辆行驶的距离。

未标定的里程仪相对误差约1％，经过标定和误差补偿后相对误差约3‰，此精度不能满足一些高精度的工业领域技术要求。里程仪精度主要取决于两个因素，脉冲计数误差和刻度因子误差。对高分辨率里程仪，车轮转一周可输出3万个脉冲，轮胎直径以0.5m算，此时里程仪分辨率优于0.1mm/脉冲，误差以6个脉冲算，此时测距精度为0.19‰，远高于工业需求。刻度因子误差主要来源于车辆轮胎直径的变化，引起轮胎直径变化的因素主要分为：

1)轮胎充气压力

高精度的里程仪需要经过标定以消除系统误差，在标定过程中需结合使用条件选择合适的胎压，如3kPa下标定里程仪。标定后的里程仪在使用过程中可能存在胎压与标定时的胎压大小不一致，且轮胎内气体缓慢溢出轮胎，致使轮胎内气体压力逐渐减小。此时使用时的胎压与标定时的胎压不一致，在同样轮胎负荷的条件下，轮胎直径发生变化。

2)轮胎负荷

由于使用条件的变化，轮胎负荷在里程仪标定和跑车时存在差异，负荷的不同引起轮胎直径的变化。

3)温度

跑车时，轮胎与地面的摩擦使轮胎表面和轮胎内气体温度上升，参照相关实验数据，跑车7小时后，轮胎温升14℃，胎内气体温升17℃。在轮胎负荷不变的条件下，按照物体的热胀冷缩性质，胎内气体体积增大，轮胎直径增大。环境温度的变化也是影响胎内气体温度的重要原因之一，冬天和夏天由于外界环境温度的不同，胎内气体温度相应变化。

4)车辆横向冲力

在高低起伏路面跑车时，车辆上下颠簸。车辆颠簸致使底盘向下运动时，作用在轮胎上的瞬间冲力使车辆轮胎受压力发生变形，轮胎直径变小；向上运动时，冲力矢量方向向上，轮胎直径变大。在公路上跑车，特别是在路况较差的路面跑车时，车辆横向冲力是引起轮胎直径变化的主要因素。

因此可见，影响里程仪精度的主要因素是车辆轮胎直径变化而引起的刻度因子误差。

发明内容

本发明的目的是：提供一种高精度车辆里程测量装置及方法。

本发明的技术方案是：

一种高精度车辆里程测量装置，其特征是：包括测距传感器、编码器和计算与显示终端，所述测距传感器固定安装至能反映车辆跑动时轮胎直径变化的位置，用于测量其离地面高度，且将该值实时输入至所述计算与显示终端；所述编码器(2)用于实时将脉冲数输入至所述计算与显示终端；所述计算与显示终端实时采集所述测距传感器的高度值和所述编码器的脉冲数，并进行计算得到车辆跑动里程并显示出来。

进一步的，所述测距传感器固定安装至车辆底盘，且安装位置与车辆减震装置隔离。

进一步的，所述测距传感器为激光三角测距传感器。

进一步的，所述计算与显示终端包括计算模快与显示模块，所述计算模快为8位或12位单片机且内部集成了模数转换模块，显示模块为数字液晶屏显示或指针形式显示。

进一步的，其特征是：所述编码器采用车辆已有里程仪的编码器。

一种高精度车辆里程测量方法，其特征是它使用上述所述的一种高精度车辆里程测量装置，并包括以下步骤：

第一步，将所述测距传感器与车辆底盘固定连接；记车辆跑动前所述测距传感器与车辆轮胎中心高度差为L₀，将L₀输入所述计算与显示终端；

第二步，所述计算与显示终端检测所述编码器的脉冲输出，当检测到有脉冲输出时，所述计算与显示终端采集所述测距传感器输出的测距传感器与地面之间的高度信号，将第i次脉冲输出时采集到的测距传感器的输出信号记为L_i；累积脉冲数记为N；

第三步，所述计算与显示终端实时完成里程计算并显示，其中里程仪计算公式为：

$S=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}2\mathrm{\π}\frac{L_i-L_0}{N_0}$

式中N_o为轮胎转一圈里程仪输出的脉冲数，为一恒定值，由编码器决定。

本发明通过设置测距传感器实时测量到轮胎半径(L_i-L₀)的变化，消除了现有车辆里程仪因轮胎直径的变化带来的测距误差，从而大大提高了车辆里程测量精度。本发明可在不改变现有里程仪结构的情况下，通过在车辆加装测距传感器、计算和显示终端得到高精度的行驶里程，采用的测距传感器、计算与显示终端同为现有商品，价格低廉，安装简单，易于实现。

附图说明

附图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

实施例1：参见附图1，一种高精度车辆里程测量装置，其特征是：包括测距传感器1、编码器2和计算与显示终端3，所述测距传感器1固定安装至能反映车辆跑动时轮胎直径变化的位置，用于测量其离地面高度，且将该值实时输入至所述计算与显示终端3；所述编码器(2)用于实时将脉冲数输入至所述计算与显示终端3；所述计算与显示终端3实时采集所述测距传感器1的高度值和所述编码器2的脉冲数，并进行计算得到车辆跑动里程并显示出来。

实施例2：参见附图1，如实施例1所述的一种高精度车辆里程测量装置，其特征是：所述测距传感器1固定安装至车辆底盘，且安装位置与车辆减震装置隔离。

实施例3：参见附图1，如实施例1所述的一种高精度车辆里程测量装置，其特征是：所述测距传感器1为激光三角测距传感器。

实施例4：参见附图1，如实施例1所述的一种高精度车辆里程测量装置，其特征是：所述计算与显示终端3包括计算模快与显示模块，所述计算模快为8位或12位单片机且内部集成了模数转换模块，显示模块为数字液晶屏显示或指针形式显示。

实施例5：参见附图1，如实施例1所述的一种高精度车辆里程测量装置，其特征是：所述编码器2采用车辆已有里程仪的编码器。

实施例6：参见附图1，一种高精度车辆里程测量方法，其特征是它使用如实施例2至5之一所述的一种高精度车辆里程测量装置，并包括以下步骤：

第一步，将所述测距传感器1与车辆底盘固定连接；记车辆跑动前所述测距传感器1与车辆轮胎中心高度差为L₀，将L₀输入所述计算与显示终端(3)；

第二步，所述计算与显示终端3检测所述编码器2的脉冲输出，当检测到有脉冲输出时，所述计算与显示终端3采集所述测距传感器1输出的测距传感器与地面之间的高度信号，将第i次脉冲输出时采集到的测距传感器的输出信号记为L_i；累积脉冲数记为N；

第三步，所述计算与显示终端实时完成里程计算并显示，其中里程仪计算公式为：

$S=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}2\mathrm{\π}\frac{L_i-L_0}{N_0}$

式中N_o为轮胎转一圈里程仪输出的脉冲数，为一恒定值，由编码器决定。

Claims (6)

1.一种高精度车辆里程测量装置，其特征是：包括测距传感器(1)、编码器(2)和计算与显示终端(3)，所述测距传感器(1)固定安装至能反映车辆跑动时轮胎直径变化的位置，用于测量其离地面高度，且将该值实时输入至所述计算与显示终端(3)；所述编码器(2)用于实时将脉冲数输入至所述计算与显示终端(3)；所述计算与显示终端(3)实时采集所述测距传感器(1)的高度值和所述编码器(2)的脉冲数，并进行计算得到车辆跑动里程并显示出来。

2.根据权利要求1所述的一种高精度车辆里程测量装置，其特征是：所述测距传感器(1)固定安装至车辆底盘，且安装位置与车辆减震装置隔离。

3.根据权利要求1所述的一种高精度车辆里程测量装置，其特征是：所述测距传感器(1)为激光三角测距传感器。

4.根据权利要求1所述的一种高精度车辆里程测量装置，其特征是：所述计算与显示终端(3)包括计算模快与显示模块，所述计算模快为8位或12位单片机且内部集成了模数转换模块，显示模块为数字液晶屏显示或指针形式显示。

5.根据权利要求1所述的一种高精度车辆里程测量装置，其特征是：所述编码器(2)采用车辆已有里程仪的编码器。

6.一种高精度车辆里程测量方法，其特征是它使用如权利要求2至5之一所述的一种高精度车辆里程测量装置，并包括以下步骤：

第一步，将所述测距传感器(1)与车辆底盘固定连接；记车辆跑动前所述测距传感器(1)与车辆轮胎中心高度差为L₀，将L₀输入所述计算与显示终端(3)；

第二步，所述计算与显示终端(3)检测所述编码器(2)的脉冲输出，当检测到有脉冲输出时，所述计算与显示终端(3)采集所述测距传感器(1)输出的测距传感器与地面之间的高度信号，将第i次脉冲输出时采集到的测距传感器的输出信号记为L_i；累积脉冲数记为N；

第三步，所述计算与显示终端实时完成里程计算并显示，其中里程仪计算公式为：

$S=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}2\mathrm{\π}\frac{L_i-L_0}{N_0}$

式中N_o为轮胎转一圈里程仪输出的脉冲数，为一恒定值，由编码器决定。