CN104537728B - 一种汽车运行参数记录仪及其行车参数的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车运行参数记录仪及其行车参数的计算方法，其中记录仪包括电源模块和单片机模块；惯性导航模块与单片机模块连接；通信模块连接在所述单片机模块与汽车自诊断系统OBD接口之间；开关量信号处理电路连接在单片机模块与汽车车灯和制动踏板信号线束之间；存储模块连接单片机模块。其计算方法是由单片机模块由OBD接口和惯性导航模块获取纵向车速及整体横摆角速度；然后根据公式计算出汽车转弯半径、车轮转角和汽车方向盘转角。有益效果是：对车体改动小，无需在车上增设传感器，安装成本低；而且结构简单、体积小，便于推广；能够复原事故发生前汽车状态、驾驶员操作以及驾驶员长期的驾驶行为，为交通事故责任分析提供准确依据。

Description

一种汽车运行参数记录仪及其行车参数的计算方法

技术领域

本发明属于一种汽车车载装置，特别涉及一种汽车运行参数记录仪及其行车参数的计算方法。

背景技术

目前，随着汽车保有量的迅速增加，非职业司机的大量涌现，道路交通事故日渐增多，很多交通事故很难准确判断原因和分析过程。由于交通肇事的事故现场被认定为唯一的事故责任分配依据，各种各样的人为及非人为的干扰，致使交警在判断事故原因、分析责任时缺乏有力的证据，其判断的准确性和可信度常受到质疑。伪造事故现场、破坏事故现场、转移事故现场等等不法行为时有发生。此外，运营车辆司机的驾驶行为习惯对行车安全有着很大的影响，监管部门若要规范驾驶员的驾驶行为，就需要有效的监督手段。正是由于以上市场需求，人们研究开发了汽车运行数据记录仪。

目前，国内有一些关于汽车运行参数记录仪的相关专利，如公开号为CN201611498U、CN202075803U等实用新型专利。这些专利大都设置各种传感器，如雾灯传感器、小灯传感器、大灯传感器、远光灯传感器、右转向灯传感器、左传向灯传感器、刹车传感器、速度传感器、车门传感器等，通过这些传感器来测量汽车运行的各项参数，如车速、油门开度、方向盘转角等等，并对这些参数进行直接保存。由于上述专利技术需要增设各种传感器并对汽车进行改造，安装成本高，因此限制了这些研究成果的推广应用。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种对车体改动小，无需在车上增设传感器，安装成本低的汽车运行参数记录仪及其行车参数的计算方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种汽车运行参数记录仪，包括电源模块；

单片机模块，用于定时获取并存储汽车运行参数；

惯性导航模块，与所述单片机模块的I/O接口连接，用于获取车辆整体横摆角速度并传送至单片机模块；

通信模块，连接在所述单片机模块的I/O接口与汽车自诊断系统OBD接口之间，用于接收单片机模块发出的请求指令后，通过汽车自诊断系统OBD接口获取发动机转速、油门踏板开度和车速等信号，并传送至单片机模块；

开关量信号处理电路，连接在单片机模块的I/O接口与汽车车灯和制动踏板信号线束之间，用于测试汽车车灯及制动踏板使用状态信号，并传送至单片机模块；

存储模块，连接在所述单片机模块的I²C总线接口，用于存储汽车运行参数。

作为进一步优选，所述惯性导航模块为6轴惯性导航模块，并与单片机模块通过串口连接,以便测量汽车三个轴向加速度和三个角速度信号。

作为进一步优选，所述通信模块与单片机模块通过串口连接。

作为进一步优选，所述开关量信号处理电路采用BCD译码器。

作为进一步优选，所述存储模块为二个E²PROM且分别通过I²C总线与所述I²C总线接口连接，分别用于存储汽车短时记录数据和长时记录数据。

作为进一步优选，还设有串行接口电路，用于连接上位机将存储的数据上传到上位机。

作为进一步优选，所述开关量信号处理电路的输入端分别连接倒挡信号线束、远/近光灯信号线束、转向灯信号线束和制动踏板开关信号线束，以分别采集倒挡信号、远/近光灯信号线束、转向灯信号和制动踏板信号。

作为进一步优选，所述E²PROM存储模块采用AT24C1024。

一种汽车运行参数记录仪的行车参数的计算方法，包含步骤如下：

1、单片机模块通过所述通信模块由汽车自诊断系统OBD接口获取车辆纵向车速u，单片机模块通过所述惯性导航模块获取车辆整体横摆角速度ω_r；

2、由所述单片机模块根据获取的车辆纵向车速u和车辆整体横摆角速度ω_r通过下列公式计算得出汽车转弯半径R；

3、由所述单片机模块根据得到的汽车转弯半径R计算得出车轮转角θ和汽车方向盘转角δ_sw；

δ_sw＝θi；

式中：i—转向系传动比；

L—汽车轴距。

本发明的有益效果是：

1、通过汽车车载诊断系统OBD读取所需的发动机及汽车运行参数，充分利用汽车总线通信技术获得汽车运行数据，避免了对汽车的改动和增加传感器的支出，对汽车的安全性和操控性没有任何影响；通过惯性导航模块实时获取整车的姿态及运动趋势参数，既可以单独用来描绘汽车的行驶状态，亦可以作为后续计算的测量数据。因此该汽车运行参数记录仪对车体改动小，无需在车上增设传感器，安装成本低；而且结构简单、体积小，便于推广。

2、该汽车运行参数记录仪的行车参数计算方法，能够根据检测到的汽车纵向速度和横摆角速度实时追踪汽车转弯半径和驾驶员操控的方向盘转角，能够复原事故发生前的汽车状态、驾驶员操作以及驾驶员长期的驾驶行为，从而为交通事故责任分析提供准确合理的依据。

附图说明

图1为本发明一种汽车运行参数记录仪的结构示意图。

图中：单片机模块1,开关量信号处理电路2,制动踏板开关信号线束3，转向灯信号线束4，远/近光灯信号线束5，倒挡信号线束6,惯性导航模块7，I²C总线接口8，存储模块9，OBD接口10，通信模块11，电源模块12，上位机13，串行接口电路14。

具体实施方式

如图1所示，本发明所涉及的一种汽车运行参数记录仪，包括电源模块12和单片机模块1，电源模块12的电源输出端与单片机模块1的电源输入端连接。所述单片机模块1用于定时获取并存储汽车运行参数；单片机模块1的I/O接口分别连接有惯性导航模块7、通信模块11和开关量信号处理电路2。惯性导航模块7用于获取车辆整体横摆角速度并传送至单片机模块1；作为优选，所述惯性导航模块7为6轴惯性导航模块，并与单片机模块1通过串口连接,以便于测量汽车纵向、横向和垂直方向上的三个轴向加速度和三个角速度信号。

所述通信模块11连接在所述单片机模块1的I/O接口与汽车自诊断系统OBD接口10之间，通信模块11通过串口与单片机模块1连接，用于接收单片机模块1发出的请求指令后，通过汽车自诊断系统OBD接口10获取发动机转速、油门踏板开度和车速等信号，并传送至单片机模块1。

所述开关量信号处理电路2连接在单片机模块1的I/O接口与汽车车灯和制动踏板信号线束之间，用于测试汽车车灯及制动踏板使用状态信号，并传送至单片机模块1。作为优选，所述开关量信号处理电路2采用BCD译码器。所述开关量信号处理电路2的输入端分别连接倒挡信号线束6、远/近光灯信号线束5、转向灯信号线束4和制动踏板开关信号线束3，以分别采集倒挡信号、远/近光灯信号、转向灯信号和制动踏板信号。

所述单片机模块1的I2C总线接口8连接有存储模块9，所述存储模块9为二个E²PROM且分别通过I²C总线与I2C总线接口8连接，分别用于存储汽车短时记录数据和长时记录数据。作为优选，所述E²PROM存储模块9采用AT24C1024。

作为优选，所述单片机模块1的I/O接口还接有串行接口电路14，用于连接上位机13将存储的数据上传到上位机13。

本发明涉及的一种汽车运行参数记录仪的行车参数的计算方法，包含步骤如下：

1、单片机模块1通过所述通信模块11由汽车自诊断系统OBD接口10获取车辆纵向车速u，单片机模块1通过所述惯性导航模块7获取车辆整体横摆角速度ω_r；

2、由所述单片机模块1根据获取的车辆纵向车速u和车辆整体横摆角速度ω_r通过下列公式计算得出汽车转弯半径R；

3、由所述单片机模块1根据得到的汽车转弯半径R计算得出车轮转角θ和汽车方向盘转角δ_sw；

δ_sw＝θi；

式中：i—转向系传动比；

L—汽车轴距。

工作时，单片机模块1通过汽车车载诊断系统OBD读取所需的发动机及汽车运行参数，包括发动机转速、负荷率、油门踏板开度和车速；通过惯性导航模块7实时获取整车的姿态及运动趋势参数，包括车辆整体横摆角速度等；通过开关量信号处理电路2接收测量的车灯及制动踏板使用状态信号。然后由单片机模块1根据得到的车辆纵向车速和车辆整体横摆角速度，通过所述行车参数的计算方法计算得出汽车转弯半径和方向盘转角，以复原事故发生前的汽车状态、驾驶员操作以及驾驶员长期的驾驶行为。

最后，由单片机模块1通过I²C总线将这些参数数据写入E²PROM存储模块9，短时记录E²PROM记录频率为2Hz，长时记录E²PROM记录频率为0.02Hz。优选数据存储方式为远近光灯信号，转向灯信号，制动踏板信号，倒挡信号与发动机转速组合成两字节；6轴惯性模块采集数据占用12字节，记录六个数据项目，每个项目占两字节；车速数据占用一个字节；油门踏板数据占用一个字节；总计每次写入16字节的数据。

本实施例中由于E²PROM存储模块9型号为AT24C1024，容量为1024Kbit。因此每次写入16字节数据，写入8192次便可将E²PROM写满，短时记录E²PROM记录频率为2Hz，则每记录4096秒，单片机模块1从E²PROM中将数据读入，然后通过串行接口电路14将车辆行驶状态数据传输到上位机13；长时记录E²PROM记录频率为0.02Hz，则每记录6827min，单片机模块1将长时记录E²PROM中的数据传输到上位机13。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (1)

1.一种汽车运行参数记录仪的行车参数的计算方法，其特征在于，包括电源模块；单片机模块，用于定时获取并存储汽车运行参数；

惯性导航模块，与所述单片机模块的I/O接口连接，用于获取车辆整体横摆角速度并传送至单片机模块；

通信模块，连接在所述单片机模块的I/O接口与汽车自诊断系统OBD接口之间，用于接收单片机模块发出的请求指令后，通过汽车自诊断系统OBD接口获取发动机转速、油门踏板开度和车速信号，并传送至单片机模块；

开关量信号处理电路，连接在单片机模块的I/O接口与汽车车灯和制动踏板信号线束之间，用于测试汽车车灯及制动踏板使用状态信号，并传送至单片机模块；

存储模块，连接在所述单片机模块的I²C总线接口，用于存储汽车运行参数；

所述惯性导航模块为6轴惯性导航模块，并与单片机模块通过串口连接,以便测量汽车三个轴向加速度和三个角速度信号；

所述通信模块与单片机模块通过串口连接；

所述开关量信号处理电路采用BCD译码器；

所述存储模块为二个E²PROM且分别通过I²C总线与所述I²C总线接口连接，分别用于存储汽车短时记录数据和长时记录数据；

还设有串行接口电路，用于连接上位机将存储的数据上传到上位机；

所述开关量信号处理电路的输入端分别连接倒挡信号线束、远/近光灯信号线束、转向灯信号线束和制动踏板开关信号线束，以分别采集倒挡信号、远/近光灯信号、转向灯信号和制动踏板信号；

所述E²PROM存储模块采用AT24C1024；

包含步骤如下：

步骤1、单片机模块通过所述通信模块由汽车自诊断系统OBD接口获取车辆纵向车速u，单片机模块通过所述惯性导航模块获取车辆整体横摆角速度ω_r；

步骤2、由所述单片机模块根据获取的车辆纵向车速u和车辆整体横摆角速度ω_r通过下列公式计算得出汽车转弯半径R；

<mrow> <mi>R</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>u</mi> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>r</mi> </msub> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>

步骤3、由所述单片机模块根据得到的汽车转弯半径R计算得出车轮转角θ和汽车方向盘转角δ_sw；

<mrow> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>L</mi> <mi>R</mi> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>L&amp;omega;</mi> <mi>r</mi> </msub> </mrow> <mi>u</mi> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>

δ_SW＝θi；

式中：i—转向系传动比；

L—汽车轴距。