CN104809762A - 多功能出租汽车计价器检定系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能出租汽车计价器检定系统，包括信号控制板、电源、显示器、输入设备、时间频率输入模块、脉冲信号输出电路和GPS信号控制器；信号控制板为PIC单片机；显示器采用液晶触摸屏；时间频率输入模块采用晶振电路作为标准里程间隔发生电路；GPS信号控制器采用GPS卫星定位模块；信号控制板与显示器进行交互，输入设备与信号控制板连接，信号控制板分别与时间频率输入模块、脉冲信号输出电路和GPS信号控制器连接。本发明采用GPS卫星定位模块控制技术、四元素法实时更新欧拉角，解决了检定仪器与被检仪器不能同步启动或停止计程的难题，具有操作简便、稳定可靠等特点，适合于现场检定的要求。

Description

多功能出租汽车计价器检定系统

技术领域

    本发明涉及汽车计价器检定技术，具体是一种多功能出租汽车计价器检定系统。

背景技术

随着科学技术的进步发展，GPS卫星定位的广范应用，采用GPS卫星定位系统技术作为用户识别和数据存储介质的跟踪或计程、计时装置的应用量也在逐步增加。据粗略统计，此类计量器具的使用量已达数百万台（件）。目前，对于这类主要用于贸易结算、依照相关法律法规要求应经周期检定合格后才能使用的强检计量器具，国内尚没有将GPS卫星定位系统应用于出租汽车使用误差且合乎有关检定规程要求而进行计程的计量检定设备。

目前，对机动车的计价器、里程表误差的检定，一般采取以下两种方法：

1）整车检定：对出租汽车计价器计程误差的检定主要是滚筒式跑车台进行。滚筒式跑车台的直径一般为一米，滚筒转动，由装置上的光电管对装在滚筒上的隔断轮盘的光的开启和闭合次数传送至控制电路单片机进行计数，通过显示部分的控制，显示屏上显示出滚筒转动后的经过的距离，再通过采样键控制滚筒在某一时段的经过的距离。同时滚筒带动出租车的驱动轮转动，传感器给计价器信号，计价器芯片记数，根据脉冲换算出公里在计价器的显示屏上显示出某一时段计价器所经过的距离。在计价器起程点和二个续程点分别采样，得到标准装置对应的公里数，人工进行使用误差计算，得出计价器的使用误差。

该整车检定方法中，使用误差的计算受到轮胎修正值的影响，而轮胎修正值是通过在检定台上搬动出租汽车轮胎十圈，再用同一车在地面直行十米，计算得出的。这种修正本身就存在很大的误差，受人的影响因素很大。尤其，每检一台机器，都需要去测量轮胎修正值，如此，这种方法的可操作性太低。

2）本机检定：本机检定时，由计价器本机检定仪器提供一个可控、可调、可显示输出标准转速和标准转数的机械转动源，模拟出租汽车的运行状态，本机检定仪器采用由单片机提供标准脉冲给步进电机驱动器再由步进电机驱动器带动步进电机运转的方式。由步进电机驱动出租汽车计价器传感器运转，然后由计价器芯片计算并在出租汽车计价器显示出里程值，同本机检定仪器显示的里程值相比较，得出计价器计程的误差，从而完成对出租汽车计价器的本机检定。

在一些对精度要求不高的里程误差检测场合中，在由经过专门训练人员操作，并对检测数据进行必要处理的前提下，该方法具有操作简便、工作效率高等明显的优点，因此多被用于厂家或使用单位对计量器具的筛查及日常维护。

该本机检定方法的应用前提是对仪器精度要求不高，应用此方法时，人为操作带来的同步误差便会给测量误差带来较大的影响，因此无法满足精度要求，尤其是在对出租汽车计价器检定时会带来较大的不确定的误差。

上述检测方法中，检测仪器均是被动接收被检测仪器设备的信号来启动、停止计程过程，检测里程间隔的长短由被检仪器设备设置或由操作人员人为控制，在计算计程误差时，被检仪器设备的计程结果为固定值（该值为预先设定的值），检测仪器测量的标准值为不定值；而作为计量检定，一般要求由检定仪器（标准装置）控制被检仪器设备启动、停止计程，检定起端线应由检定仪器设置，计算里程误差时，被检仪器设备的计程结果为不定值，标准值（即检定仪器的设定值）为固定值；因此，上述检测方法不符合已发布实施的有关计时装置检定规程普遍规定的由检定仪器（标准装置）控制被检仪器设备启动、停止计程，并控制计程里长的要求，不适用于依据检定规程进行的计量检定工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能出租汽车计价器检定系统，将GPS卫星定位模块控制技术应用于出租汽车计价器误差检定，解决了出租汽车计程误差检定中检定仪器与被检仪器不能同步启动或停止计程的难题，确保了检定结果的准确、可靠性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

多功能出租汽车计价器检定系统，包括信号控制板、电源、显示器、输入设备、时间频率输入模块、脉冲信号输出电路和GPS信号控制器；所述信号控制板为PIC单片机；所述显示器采用液晶触摸屏；所述时间频率输入模块采用晶振电路作为标准里程间隔发生电路；所述GPS信号控制器采用的是GPS卫星定位模块，用于接收控制信号；所述电源为信号控制板、显示器、输入设备、时间频率输入模块、脉冲信号输出电路和GPS信号控制器供电，所述信号控制板与显示器进行数据交互，所述输入设备与信号控制板的输入端连接，所述信号控制板的输出端分别与时间频率输入模块、脉冲信号输出电路和GPS信号控制器连接。

作为本发明进一步的方案：所述信号控制板与液晶触摸屏的数据通讯通过RS232串口完成。

作为本发明进一步的方案：所述显示器与输入设备共用一块液晶触摸屏。

作为本发明进一步的方案：所述电源包括外接220V交流电源和内置铅酸蓄电池：当采用外接220V交流电源时，经AC/DC电源模块转换成+12V直流电源，给内置铅酸蓄电池充电，同时给显示器、信号控制板提供电源；当没有220V交流电源时，由内置铅酸蓄电池供电。

作为本发明进一步的方案：所述内置铅酸蓄电池的电压为直流+12V，所述内置铅酸蓄电池的供电时间不低于6小时。

作为本发明进一步的方案：采用GPS卫星定位模块控制的方法，该方法包括GPS卫星定位模块应用于出租汽车误差检定和用四元素法实时更新欧拉角保证测量精度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）国内首创将GPS卫星定位模块控制技术应用于出租汽车计价器误差检定，解决了出租汽车计程误差检定中检定仪器与被检仪器不能同步启动或停止计程的难题，确保了检定结果的准确、可靠，而且具有操作简便、稳定可靠等特点，是目前国内唯一适用于出租汽车误差现场检定的计量检定系统。

2）用四元素法实时更新欧拉角保证测量精度

为了保证测量精度采用多传感器融合，用四元素法实时更新欧拉角，通过欧拉角，将加速度计测试出来的比力值，左乘转移矩阵，分解到当地地理坐标系下比力值，并将加速度减去重力加速度值，分别根据正北方的加速度、正东方的加速度，重力方向的加速度值，2次积分求解得到经纬度和高度位置位置，慢漂移误差的跟踪与克服主要是依靠加入的GPS作为状态量和转弯位置处的误差准确校正和系统状态更新，随机误差主要通过卡尔曼滤波器本身的特点进行最优估计来克服，这两个误差的同时处理使新算法能够有效校正垂直道路方向的误差优其对轨迹误差处理的有效性以及对于定位准确性可靠性提升。

3）采用高灵敏度触摸屏技术，完成人机对话功能，解决了目前计时类计量器具现场检定仪器普遍采用的依靠按键输入指令所存在的，信息输入量小，输入调节不方便、不直观等弊端，大大减小了检定仪器的体积和重量，增加了操作的简便性和可靠性，及仪器的自动化程度，更加适合于现场检定工作的要求。

附图说明

图1是多功能出租汽车计价器检定系统的结构框图；

图2是多功能出租汽车计价器检定系统的信号接收原理框图；

图3是多功能出租汽车计价器检定系统的检定原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，多功能出租汽车计价器检定系统，包括信号控制板、电源、显示器、输入设备、时间频率输入模块、脉冲信号输出电路和GPS信号控制器；信号控制板为高性能的PIC单片机；显示器采用友利华的液晶触摸屏；时间频率输入模块采用高精度、高稳定度的晶振电路作为标准里程间隔发生电路；GPS信号控制器采用的是GPS卫星定位模块，用于接收控制信号；电源为信号控制板、显示器、输入设备、时间频率输入模块、脉冲信号输出电路和GPS信号控制器供电，所述信号控制板与显示器进行数据交互，所述输入设备与信号控制板的输入端连接，所述信号控制板的输出端分别与时间频率输入模块、脉冲信号输出电路和GPS信号控制器连接。

电源包括外接220V交流电源和内置铅酸蓄电池，该铅酸蓄电池的电压为直流+12V，主要为信号控制板、显示器、脉冲信号发生器提供所需的+12V直流电源，这两种供电方式可自动切换：当采用外接220V交流电源时，经AC/DC电源模块转换成+12V直流电源，给内置铅酸蓄电池充电，同时给显示器、信号控制板提供电源；当没有220V交流电源时，由内置铅酸蓄电池供电，该内置铅酸蓄电池的供电时间不低于6小时，一般以可连续供电24小时为佳。

显示器与输入设备共用一块液晶触摸屏，信号控制板与液晶触摸屏的数据通讯通过RS232串口完成，信号控制板通过输出+5V的电源控制进行信号控制，通过液晶触摸屏可以完成计程检定、检定时间、费率的设置。

本系统的操作界面共分二部分：操作面版、显示器；操作面版上布局插座、开关、指示灯，开关包括电源开关，显示器开关等等，主要用于充电批示，插座主要是检定仪器与被检设备的数据接口。在软件设计中，对软件的模块化以及功能进行了优化性设计，把各个功能进行了分区设计，具体如下：

（1）把程序的重要参数、变量的定义以及初始化、中断程序都设计成子程序，主要功能在主程序中执行。

（2）在主程序中，把读取数据、静态测试仪、实时控制、发送数据都是进行了分区设计，这样使软件思路流畅，流程简单，方便程序的运行和阅读。

（3）在读取数据和发送数据时，采取了定时器方式，以及计算和检验的方法，使数据传输真实可靠，避免了数据传输冲突。

（4）在主功能的设计主要考虑了中断时间和主程序运行时间的优化设计，使一个主程序运行时间内，要以完成一个中断程序的处理。

（5）为满足计程和计时的精度的要求，对被测计程、计时检定装置的启动计时、计程和停止工作计时、计程，都在定时器中断里完成。

由于GPS卫星定位模块应用于出租汽车误差检定使用的是非接触式，且其安装使用环境一般对产品的安装工艺有较高要求，检定时，特别是现场检定时无法采用常规的将检定仪器与被检仪器连接的方式获取被检计程装置的启动信号，也无法通过连线的方式由检定仪器向被检仪器发出启动或停止计程信号，因此，如何保证检定仪器与被检仪器同步启动、停止计程就是多功出租汽车计价器本机检定仪器设计中的关键技术。

请参阅图2～3，本系统采用GPS卫星定位模块控制的方法来控制出租汽车计价器的计程启动与停止，从而解决了检定仪器与被检出租汽车计价器同步启动和停止计程的难题。本系统采用的GPS卫星定位模块控制的方法，包括GPS卫星定位模块应用于出租汽车误差检定和用四元素法实时更新欧拉角保证测量精度两种技术。

一、GPS卫星定位模块应用于出租汽车误差检定

本系统以全球定位系统模块为主要工作模块，将含有本系统的检定仪器放置在安装有出租车计价器的出租车上，通过GPS即全球定位系统的位置跟踪功能，同时启动检定仪器与出租车计价器开始计程，利用全球定位系统获得的出租车行驶轨迹，得到行驶里程，与出租汽车计价器的行驶里程作比较，计算误差，从而达到检定出租车计价器使用误差的目的。

二、用四元素法实时更新欧拉角保证测量精度

为了保证测量精度采用多传感器融合，用四元素法实时更新欧拉角，通过欧拉角，将加速度计测试出来的比力值，左乘转移矩阵，分解到当地地理坐标系下比力值，并将加速度减去重力加速度值，分别根据正北方的加速度、正东方的加速度，重力方向的加速度值，2次积分求解得到经纬度和高度位置位置，慢漂移误差的跟踪与克服主要是依靠加入的GPS作为状态量和转弯位置处的误差准确校正和系统状态更新，随机误差主要通过卡尔曼滤波器本身的特点进行最优估计来克服，这两个误差的同时处理使新算法能够有效校正垂直道路方向的误差优其对轨迹误差处理的有效性以及对于定位准确性可靠性提升。

本发明能控制被检出租汽车计价器启动、停止计程；计程范围：0～99999.9m，计数误差≤±0.1r，分辨力1脉冲；采用无线遥控及点触摸屏两种方式采样、起程、续程，可修改存入，检定结束自动计算误差，电脑读取信息，打印原始记录，GPS卫星定位模块选用进口的GPS卫星定位模块，误差≤2.5米，当信号强时，其误差<1米。本系统能对标准时间显示和调整，当前时刻误差为±1s；用于断电后保持时间的纽扣电池可用5年以上。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1. 多功能出租汽车计价器检定系统，其特征在于，包括信号控制板、电源、显示器、输入设备、时间频率输入模块、脉冲信号输出电路和GPS信号控制器；所述信号控制板为PIC单片机；所述显示器采用液晶触摸屏；所述时间频率输入模块采用晶振电路作为标准里程间隔发生电路；所述GPS信号控制器采用的是GPS卫星定位模块，用于接收控制信号；所述电源为信号控制板、显示器、输入设备、时间频率输入模块、脉冲信号输出电路和GPS信号控制器供电，所述信号控制板与显示器进行数据交互，所述输入设备与信号控制板的输入端连接，所述信号控制板的输出端分别与时间频率输入模块、脉冲信号输出电路和GPS信号控制器连接。

2.根据权利要求1所述的多功能出租汽车计价器检定系统，其特征在于，所述信号控制板与液晶触摸屏的数据通讯通过RS232串口完成。

3.根据权利要求1所述的多功能出租汽车计价器检定系统，其特征在于，所述显示器与输入设备共用一块液晶触摸屏。

4.根据权利要求1所述的多功能出租汽车计价器检定系统，其特征在于，所述电源包括外接220V交流电源和内置铅酸蓄电池：当采用外接220V交流电源时，经AC/DC电源模块转换成+12V直流电源，给内置铅酸蓄电池充电，同时给显示器、信号控制板提供电源；当没有220V交流电源时，由内置铅酸蓄电池供电。

5.根据权利要求4所述的多功能出租汽车计价器检定系统，其特征在于，所述内置铅酸蓄电池的电压为直流+12V，所述内置铅酸蓄电池的供电时间不低于6小时。

6.根据权利要求1所述的多功能出租汽车计价器检定系统，其特征在于，采用GPS卫星定位模块控制的方法，该方法包括GPS卫星定位模块应用于出租汽车误差检定和用四元素法实时更新欧拉角保证测量精度。