CN105890742A - 一种车辆共振检测警报方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种车辆共振检测警报方法、装置及系统，涉及车辆检测领域，其中，所述方法包括：获取车架振动加速度的时域信号，将所述时域信号转变成频域信号；判断所述频域信号是否存在第一显著峰值，所述第一显著峰值为信号幅值比信号幅值均值大第一预设倍数的信号；若是，则获取车辆发动机的转速信号，计算所述转速信号的主谐次频率；判断所述第一显著峰值的频率与所述主谐次频率是否重合；若是，则确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示。本发明能实时对车辆整车共振状态进行分析与判定，及时发现共振问题，提示驾驶员加速或者减速，避开当前的共振车速，避免驾驶员在整车共振状态下产生驾驶疲劳。
Description
技术领域
本发明涉及车辆检测领域，尤其涉及一种车辆共振检测警报方法、装置及系统。
背景技术
在驾驶车辆的过程中，由于车轮不平衡激励，或底盘悬架系统、驾驶室悬置系统匹配不佳等原因，在汽车行驶至某一车速时，会出现整车垂直方向的共振，车内乘员感觉极不舒适，严重时还会影响整车可靠性。因此，有必要对整车的共振现象进行检测与警报，以尽快排除。
现有技术主要是根据驾驶员或乘客的主观感觉及反馈，确定存在整车共振；或者是采用通用振动测试分析仪器设备，对整车共振现象进行测试与分析，不能实时检测，及时发现整车共振问题。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提出了解决上述技术问题的一种车辆共振检测警报方法、装置及系统，实时对车辆整车共振状态进行分析与判定，及时发现共振问题。
第一方面，本发明提供一种车辆共振检测警报方法，包括：
获取车架振动加速度的时域信号，将所述时域信号转变成频域信号；
判断所述频域信号是否存在第一显著峰值，所述第一显著峰值为信号幅值比信号幅值均值大第一预设倍数的信号；
若是，则获取车辆发动机的转速信号，计算所述转速信号的主谐次频率；
判断所述第一显著峰值的频率与所述主谐次频率是否重合；
若是，则确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示。
优选的，所述若是，则获取车辆发动机的转速信号，计算所述转速信号的主谐次频率，包括：
若是，判断所述时域信号是否存在第二显著峰值，所述第二显著峰值为信号幅值比信号幅值均值大第二预设倍数的信号；
若是，则获取车架振动加速度的时域信号；若否，则获取车辆发动机的转速信号，计算所述转速信号的主谐次频率。
优选的，所述若是，则确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示，包括：
若是，则将所述频域信号、第一显著峰值和转速信号存储在车辆存储器中；
确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示。
优选的，所述获取车架振动加速度的时域信号，包括：
获取车架振动加速度的时域信号和车辆速度参数信息，所述车辆速度参数信息包括油门开度和车速信号；
相应的，若是，则将所述频域信号、第一显著峰值、转速信号存储在车辆存储器中，包括：
若是，则将所述频域信号、第一显著峰值、转速信号和车辆速度参数信息存储在车辆存储器中。
优选的，所述第一显著峰值为两个。
第二方面，本发明提供一种车辆共振检测警报装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取车架振动加速度的时域信号，将所述时域信号转变成频域信号；
第一判断单元，用于判断所述频域信号是否存在第一显著峰值，所述第一显著峰值为信号幅值比信号幅值均值大第一预设倍数的信号；
第二获取单元，用于当第一判断单元结果为是时，获取车辆发动机的转速信号，计算所述转速信号的主谐次频率；
第二判断单元，用于判断所述第一显著峰值的频率与所述主谐次频率是否重合；
警报单元，用于当第二判断单元结果为是时，确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示。
优选的，所述第二获取单元包括：
第三判断单元，用于当第一判断单元结果为是时，判断所述时域信号是否存在第二显著峰值，所述第二显著峰值为信号幅值比信号幅值均值大第二预设倍数的信号；
当第三判断单元结果为是时，调用第一获取单元；
当第三判断单元结构为否时，调用第二获取单元。
优选的，所述警报单元具体用于：当第二判断单元结果为是时，将所述频域信号、第一显著峰值和转速信号存储在车辆存储器中；确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示。
优选的，所述第一获取单元，具体用于：获取车架振动加速度的时域信号和车辆速度参数信息，所述车辆速度参数信息包括油门开度和车速信号；
相应的，所述警报单元具体还用于：当第二判断单元结果为是时，将所述频域信号、第一显著峰值、转速信号和车辆速度参数信息存储在车辆存储器中。
第三方面，本发明提供一种车辆共振检测警报系统，其特征在于，包括前述任一项所述的装置、加速度传感器、数据采集卡、CAN卡；所述加速度传感器与所述数据采集卡通信相连，所述数据采集卡和CAN卡与所述装置通信相连。
由上述技术方案可知，本发明提出的一种车辆共振检测警报方法、装置及系统，获取车架上振动加速度传感器的振动信号、计算振动加速度信号的幅值谱，判断振动加速度幅值谱是否存在显著峰值；判断时域信号是否存在显著峰值；根据CAN总线采集的发动机转速信号，计算发动机主谐次频率，判断振动加速度幅值谱峰值频率是否与发动机主谐次频率重合；若发现车辆存在共振则发出警报提示，提示驾驶员加速或者减速，避开当前的共振车速，避免驾驶员在整车共振状态下产生驾驶疲劳。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的车辆共振检测警报方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例提供的车辆共振检测警报方法的流程示意图；
图3为本发明一实施例提供的车辆共振检测警报装置的结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的车辆共振检测警报系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1示出了本发明一实施例提供的车辆共振检测警报方法的流程示意图，如图1所示，本实施例的车辆共振检测警报方法如下所述。
101、获取车架振动加速度的时域信号，将所述时域信号转变成频域信号。
其中，采集车架上单向振动加速度传感器的振动信号，通过傅里叶变换将将所述时域信号转变成频域信号，得到车架振动加速度的幅值谱，计算周期优选为2秒，但本实施例仅对计算周期进行举例说明，不对其进行限定，计算周期的数值可根据实际需要设置，。
102、判断所述频域信号是否存在第一显著峰值，所述第一显著峰值为信号幅值比信号幅值均值大第一预设倍数的信号。
其中，上述判断在固定的频段内，优选为在0-30Hz频段内，但本实施例仅对频段进行举例说明，不对其进行限定，频段的数值可根据实际需要设置。判断振动加速度的幅值谱在固定频段内振动加速度幅值谱是否存在显著峰值，值得说明的是，这里的显著峰值是指信号幅值比信号幅值均值大第一预设倍数的信号，第一预设倍数举例来说可以为5倍及以上，具体数值可以根据实际进行设置。
103、若是，则获取车辆发动机的转速信号，计算所述转速信号的主谐次频率。
可以理解的是，若加速度频域信号中存在第一显著峰值频域信号，则有可能出现共振现象，此时需要获取车辆发动机的转速的主谐次频率信息。
值得说明的是，对于4缸发动机，计算2阶、4阶谐次对应的频率，对于6缸发动机，计算3阶、6阶谐次对应的频率。
104、判断所述第一显著峰值的频率与所述主谐次频率是否重合。
105、若是，则确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示。
可以理解的是，如果加速度的第一显著峰值的频率与发送机主谐次频率重合，即表示车辆出现了共振，此时提示驾驶员加速或者减速，避开当前的共振车速，避免驾驶员在整车共振状态下产生驾驶疲劳。
上述方法通过获取车架上振动加速度传感器的振动信号、计算振动加速度信号的幅值谱，判断振动加速度幅值谱是否存在显著峰值；判断时域信号是否存在显著峰值；根据CAN总线采集的发动机转速信号，计算发动机主谐次频率，判断振动加速度幅值谱峰值频率是否与发动机主谐次频率重合；若发现车辆存在共振则发出警报提示，提示驾驶员加速或者减速，避开当前的共振车速，避免驾驶员在整车共振状态下产生驾驶疲劳。
动力总成在发动机全转速范围内的激励也有可能导致整车的共振，但由于动力总成激振频率较高，人体对低频激励的反应比高频激励更敏感。因此，在整车共振问题检测与警报系统中，应在系统设计时，排除动力总成激励的影响，关注由于底盘系统产生的整车共振问题。图2示出了本发明另一实施例提供的车辆共振检测警报方法的流程示意图，如图2所示，本实施例的车辆共振检测警报方法如下所述。
200、开始。
201、系统初始化，清空缓存区。
202、获取车架振动加速度的时域信号和车辆速度参数信息，所述车辆速度参数信息包括油门开度和车速信号；将所述时域信号转变成频域信号；
其中，采集车架上单向振动加速度传感器的振动信号，通过傅里叶变换将将所述时域信号转变成频域信号，得到车架振动加速度的幅值谱，计算周期优选为2秒，但本实施例仅对计算周期进行举例说明，不对其进行限定，计算周期的数值可根据实际需要设置。
203、判断所述频域信号是否存在第一显著峰值；若是，则执行步骤204；若否，则执行步骤202。
可以理解的是，所述第一显著峰值为信号幅值比信号幅值均值大第一预设倍数的信号；
值得说明的是，所述第一显著峰值一般的为两个。若频域信号不存在第一显著峰值，表示车辆不会出现共振的可能，继续返回采集参数的步骤。
其中，上述判断在固定的频段内，优选为在0-30Hz频段内，但本实施例仅对频段进行举例说明，不对其进行限定，频段的数值可根据实际需要设置。判断振动加速度的幅值谱在固定频段内振动加速度幅值谱是否存在显著峰值，值得说明的是，这里的显著峰值是指信号幅值比信号幅值均值大第一预设倍数的信号，第一预设倍数举例来说可以为5倍及以上，具体数值可以根据实际进行设置。
204、判断所述时域信号是否存在第二显著峰值；若否，则执行步骤205，若是，则执行步骤202。
可以理解的是，所述第二显著峰值为信号幅值比信号幅值均值大第二预设倍数的信号，第二预设倍数优选为5倍。
值得说明的是，若时域信号存在第二显著峰值，表示车辆在行驶路途中有冲击，比如经过减速带的情况，由于这种情况出现的时域的显著峰值，是属于干扰信号，应当忽略，因此返回采集参数的步骤；若时域信号不存在第二显著峰值，表示频域信号的显著峰值是可以使用的信号，因此继续执行后续步骤。
205、获取车辆发动机的转速信号，计算所述转速信号的主谐次频率。
可以理解的是，若加速度频域信号中存在第一显著峰值频域信号，则有可能出现共振现象，此时需要获取车辆发动机的转速的主谐次频率信息。
值得说明的是，对于4缸发动机，计算2阶、4阶谐次对应的频率，对于6缸发动机，计算3阶、6阶谐次对应的频率。
206、判断所述第一显著峰值的频率与所述主谐次频率是否重合；若是，则执行步骤207；若否，则执行步骤202。
可以理解的是，如果加速度的第一显著峰值的频率与发送机主谐次频率重合，即表示车辆出现了共振，
207、将所述频域信号、第一显著峰值、转速信号和车辆速度参数信息存储在车辆存储器中。
208、确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示。提示驾驶员加速或减速。
可以理解的是，警报信息通过蜂鸣器发出。在出现共振情况下提示驾驶员加速或者减速，避开当前的共振车速，避免驾驶员在整车共振状态下产生驾驶疲劳。
209、结束。
上述方法采集车架上单向振动加速度传感器的振动信号、CAN总线中的发动机转速、油门开度、车速信号；计算振动加速度信号的幅值谱，判断在0-30Hz频段内，振动加速度幅值谱是否存在显著峰值；判断时域信号是否存在显著峰值；根据CAN总线采集的发动机转速信号，计算发动机主谐次频率，判断振动加速度幅值谱峰值频率是否与发动机主谐次频率重合；判断汽车是否存在整车共振，存储此时整车各状态，包括车速、发动机转速、振动加速度幅值谱峰值与峰值频率信息；蜂鸣器发出警报提示，提示驾驶员加速或者减速，避开当前的共振车速，避免驾驶员在整车共振状态下产生驾驶疲劳。
图3示出了本发明另一实施例提供的车辆共振检测警报装置的结构示意图，如图3所示，本实施例的车辆共振检测警报装置包括：
第一获取单元31，用于获取车架振动加速度的时域信号，将所述时域信号转变成频域信号；
第一判断单元32，用于判断所述频域信号是否存在第一显著峰值，所述第一显著峰值为信号幅值比信号幅值均值大第一预设倍数的信号；
第二获取单元33，用于当第一判断单元结果为是时，获取车辆发动机的转速信号，计算所述转速信号的主谐次频率；
第二判断单元34，用于判断所述第一显著峰值的频率与所述主谐次频率是否重合；
警报单元35，用于当第二判断单元结果为是时，确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示。
在本发明的另一个优选的实施例中，所述第二获取单元33包括图中未示出的第三判断单元330，用于当第一判断单元结果31为是时，判断所述时域信号是否存在第二显著峰值，所述第二显著峰值为信号幅值比信号幅值均值大第二预设倍数的信号；
当第三判断单元结果为是时，调用第一获取单元；
当第三判断单元结构为否时，调用第二获取单元。
在本发明的另一个优选的实施例中，所述警报单元35具体用于：当第二判断单元结果34为是时，将所述频域信号、第一显著峰值和转速信号存储在车辆存储器中；确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示。
在本发明的另一个优选的实施例中，所述第一获取单元31，具体用于：获取车架振动加速度的时域信号和车辆速度参数信息，所述车辆速度参数信息包括油门开度和车速信号；
相应的，所述警报单元35具体还用于：当第二判断单元34结果为是时，将所述频域信号、第一显著峰值、转速信号和车辆速度参数信息存储在车辆存储器中。
可理解的是，上述装置与上述方法是一一对应的关系，上述方法中的实施细节也适用于上述装置，因此，本实施例不再对上述装置的具体实施细节进行详细描述。
上述装置通过采集车架上单向振动加速度传感器的振动信号、CAN总线中的发动机转速、油门开度、车速信号；计算振动加速度信号的幅值谱，判断在0-30Hz频段内，振动加速度幅值谱是否存在显著峰值；判断时域信号是否存在显著峰值；根据CAN总线采集的发动机转速信号，计算发动机主谐次频率，判断振动加速度幅值谱峰值频率是否与发动机主谐次频率重合；判断汽车是否存在整车共振，存储此时整车各状态，包括车速、发动机转速、振动加速度幅值谱峰值与峰值频率信息；蜂鸣器发出警报提示，提示驾驶员加速或者减速，避开当前的共振车速，避免驾驶员在整车共振状态下产生驾驶疲劳。
图4示出了本发明另一实施例提供的车辆共振检测警报系统的结构示意图，如图4所示，本实施例的车辆共振检测警报系统包括：所述的装置41、加速度传感器42、数据采集卡43、CAN卡44；所述加速度传感器42与所述数据采集卡43通信相连，所述数据采集卡43和CAN卡44与所述装置通信相连。
其中，加速度传感器42，用于采集汽车车架处的振动加速度信号；数据采集卡43为振动加速度数据采集卡，接收加速度传感器传递的振动信号，与信号采集与分析系统进行通信；CAN卡44，用于采集汽车OBD接口传递过来的CAN总线信号，包括发动机转速、油门开度、车速等；所述装置41，用于记录汽车行驶过程中的CAN总线信号，车架振动加速度信号，并计算其幅值谱，确定幅值谱的峰值大小与对应的频率，计算峰值与其他峰值的比值，计算峰值对应的频率与发动机主谐次频率的比值，对整车当前振动状态进行分析与判断，向蜂鸣器发送整车共振报警信号，提示驾驶员提高或降低车速，存储当前整车各状态信息。
上述系统提出计算振动加速度幅值谱、对比峰值间大小及对比峰值频率与动力总成激振频率间关系，实现对车辆整车共振状态进行分析与判定。
本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在于该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是互相排斥之处，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
最后应说明的是：本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.一种车辆共振检测警报方法，其特征在于，包括：
获取车架振动加速度的时域信号，将所述时域信号转变成频域信号；
判断所述频域信号是否存在第一显著峰值，所述第一显著峰值为信号幅值比信号幅值均值大第一预设倍数的信号；
若是，则获取车辆发动机的转速信号，计算所述转速信号的主谐次频率；
判断所述第一显著峰值的频率与所述主谐次频率是否重合；
若是，则确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若是，则获取车辆发动机的转速信号，计算所述转速信号的主谐次频率，包括：
若是，判断所述时域信号是否存在第二显著峰值，所述第二显著峰值为信号幅值比信号幅值均值大第二预设倍数的信号；
若是，则获取车架振动加速度的时域信号；若否，则获取车辆发动机的转速信号，计算所述转速信号的主谐次频率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若是，则确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示，包括：
若是，则将所述频域信号、第一显著峰值和转速信号存储在车辆存储器中；
确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取车架振动加速度的时域信号，包括：
获取车架振动加速度的时域信号和车辆速度参数信息，所述车辆速度参数信息包括油门开度和车速信号；
相应的，若是，则将所述频域信号、第一显著峰值、转速信号存储在车辆存储器中，包括：
若是，则将所述频域信号、第一显著峰值、转速信号和车辆速度参数信息存储在车辆存储器中。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一显著峰值为两个。
6.一种车辆共振检测警报装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取车架振动加速度的时域信号，将所述时域信号转变成频域信号；
第一判断单元，用于判断所述频域信号是否存在第一显著峰值，所述第一显著峰值为信号幅值比信号幅值均值大第一预设倍数的信号；
第二获取单元，用于当第一判断单元结果为是时，获取车辆发动机的转速信号，计算所述转速信号的主谐次频率；
第二判断单元，用于判断所述第一显著峰值的频率与所述主谐次频率是否重合；
警报单元，用于当第二判断单元结果为是时，确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二获取单元包括：
第三判断单元，用于当第一判断单元结果为是时，判断所述时域信号是否存在第二显著峰值，所述第二显著峰值为信号幅值比信号幅值均值大第二预设倍数的信号；
当第三判断单元结果为是时，调用第一获取单元；
当第三判断单元结构为否时，调用第二获取单元。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述警报单元具体用于：当第二判断单元结果为是时，将所述频域信号、第一显著峰值和转速信号存储在车辆存储器中；确定车辆出现共振现象，向驾驶员发出警报提示。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一获取单元，具体用于：获取车架振动加速度的时域信号和车辆速度参数信息，所述车辆速度参数信息包括油门开度和车速信号；
相应的，所述警报单元具体还用于：当第二判断单元结果为是时，将所述频域信号、第一显著峰值、转速信号和车辆速度参数信息存储在车辆存储器中。
10.一种车辆共振检测警报系统，其特征在于，包括权利要求6-9中任一项所述的装置、加速度传感器、数据采集卡、CAN卡；所述加速度传感器与所述数据采集卡通信相连，所述数据采集卡和CAN卡与所述装置通信相连。
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