CN110211384A - 基于车车通讯的路况实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及路况采集技术领域，针对现有技术对环境要求高，易出现较大偏差的问题，提供了一种基于车车通讯的路况实现方法，包括：数据库模拟步骤，得出噪声声压P与路况之间的映射关系；数据采集步骤，采集车辆行驶时路面通过轮胎激励到车内的噪声数据；数据处理步骤，根据采集的噪声数据，得出车辆行驶过程中的路面噪声声压P；路况判断步骤，将当前路面噪声声压P在映射库中进行映射，得到当前的路况。本发明适用性广，在任何环境下，都可以稳定的采集数据并由此得知当前路况。

Description

基于车车通讯的路况实现方法
技术领域
本发明涉及路况采集技术领域，尤其涉及一种基于车车通讯的路况实现方法。
背景技术
目前，道路路面的测量普遍基于惯性基准，中国典型道路谱测量系统主要通过激光位移传声器和加速度传感器等配合测量得到道路路面的不平度曲线信号，该系统主要有激光断面仪、精密陀螺仪、GPS测量设备、高速摄像机、车速及距离传感器以及一些辅助的测量设备组成。
但是，该套采集系统设备繁多，且对工作环境的要求较高，比如，若道路能见度不理想，其测量结果会出现较大偏差，不能实现稳定的路面信息测量。
发明内容
本发明针对目前的路面测量对环境要求高，易出现较大偏差的问题，提供了一种基于车车通讯的路况实现方法。
本发明提供的基础方案为：
基于车车通讯的路况实现方法，包括：
数据采集步骤，采集车辆行驶时路面通过轮胎激励到车内的噪声数据；
数据处理步骤，根据采集的噪声数据，得出车辆行驶过程中的路面噪声声压P；
路况判断步骤，根据当前路面噪声声压P，得到当前的路况。
基础方案工作原理及有益效果：
本方案通过采集路面通过轮胎激励到车内的噪声数据后进行处理，得到当前路面的噪声声压P，再根据生成的噪声声压P得出当前的路况。和常规技术相比，本申请适用性广，在任何环境下，都可以稳定的采集数据并由此得知当前路况。
进一步，数据采集步骤中，采集左前轮路面激励到车内传声器的噪声P1，左后轮路面激励到车内传声器的噪声P2，以及右前轮路面激励到车内传声器的噪声P3，右后轮路面激励到车内传声器的噪声P4；处理步骤中，噪声声压
这样，综合了四个车轮路面激励到车内传声器的噪声后得到的噪声声压，可以更为客观、全面的反应当前的路况。
进一步，还包括数据库模拟步骤，模拟汽车在各种路况下行驶时车内接收到的噪声声压，对路况及路况对应的噪声声压进行一一映射，生成映射库，并将映射库存储在服务器中；路况判断步骤中，将当前路面噪声声压P在映射库中进行映射，得到当前的路况。
这样，服务器通过汽车上传的噪声声压，可以快速生成对应的路况。
进一步，数据库模拟步骤中，测试左前轮路面激励到左前轮轮心位置的传递函数FRFF1以及左前轮轮心到车内传声器的传递函数为FRFF2，得出左前轮路面激励到车内传声器的传递函数FRFF1*FRFF2；测出左前轮不平度函数的傅里叶变化F1(n)；得出P1＝F1(n)*FRFF1*FRFF2；
测试左后轮路面激励到左后轮轮心位置的传递函数FRFR1以及左后轮轮心到车内传声器的传递函数为FRFR2，得出左后轮路面激励到车内传声器的传递函数FRFR1*FRFR2；测出左后轮不平度函数的傅里叶变化F2(n)；得出P2＝F2(n)*FRFR1*FRFR2；
测试右前轮路面激励到右前轮轮心位置的传递函数FRFF3以及右前轮轮心到车内传声器的传递函数为FRFF4，得出右前轮路面激励到车内传声器的传递函数FRFF3*FRFF4；测出右前轮不平度函数的傅里叶变化F3(n)；得出P3＝F3(n)*FRFF3*FRFF4；
测试右后轮路面激励到右后轮轮心位置的传递函数FRFR3以及右后轮轮心到车内传声器的传递函数为FRFR4，得出右后轮路面激励到车内传声器的传递函数FRFR3*FRFR4；测出右后轮不平度函数的傅里叶变化F4(n)；得出P4＝F4(n)*FRFR3*FRFR4。
这样，这样方式得到的P1、P2、P3及P4的数值，实际行驶时，同样能够进行获取，便于后期进行映射匹配。
进一步，数据库模拟步骤中，测出左前轮路面激励的力F1与左前轮轮心位置的振动X1，并测出左前轮路面激励到左前轮轮心位置的传递函数为FRFF1＝(X1*F1)/(F1*F1)；
测出左后轮路面激励的力F2与左后轮轮心位置的振动X2，并测出左后轮路面激励到左后轮轮心位置的传递函数为FRFF2＝(X2*F2)/(F2*F2)；
测出右前轮路面激励的力F3与右前轮轮心位置的振动X3，并测出右前轮路面激励到右前轮轮心位置的传递函数为FRFF3＝(X3*F3)/(F3*F3)；
测出右后轮路面激励的力F4与右后轮轮心位置的振动X4，并测出右后轮路面激励到右后轮轮心位置的传递函数为FRFF4＝(X4*F4)/(F4*F4)。
这样的测试方式，适用于在各种路面上进行测试。
进一步，数据库模拟步骤中，测出路边长度坐标I、汽车的轴距L及左前轮与左后轮轨迹的不平度x(I)，在行驶时，前轮遇到的不平度为qF(I)＝x(I)，后轮遇到的不平度qR(R)＝x(I-L)；则左前轮不平度函数的傅里叶变化为F1(n)＝F[qF(I)]＝X(n)，左后轮不平度函数的傅里叶变化F2(n)＝F[qR(I)]＝X(n)e-j2πnl，F2(n)＝F1(n)e-j2πnl。
通过这几个参数的增加，计算得出的结果更为准确、可靠。
进一步，数据库模拟步骤中，在平整的道路上，左前轮与右前轮所受激励一致，左后轮与右后轮所受激励一致。
这样，左前轮不平度函数的傅里叶变化F3(n)＝F1(n)，左后轮不平度函数的傅里叶变化F4(n)＝F2(n)，便于快速得到噪声声压。
进一步，路况判断步骤中，将当前路面噪声声压P上传给服务器，服务器进行分析，得出车辆当前的路面情况。
当多辆车同时进行路况信息采集时，服务器可同时得到多个路段的路况。
进一步，数据采集步骤中，还采集汽车的实时坐标；
路况判断步骤中，还同时将汽车的实时坐标上传到服务器。
这样，服务器能够将路况和路段的坐标进行联系，得到具体路段的实际路况。
进一步，还包括反馈步骤，服务器将当前路况反馈给车辆，同时将车辆所在坐标附近的路况一起反馈给车辆。
这样，司机可了解附近路段的路况，当前方行驶路段的路况不好时，能够提前知晓，放慢行驶速度，可减少安全隐患。
附图说明
图1为本发明基于车车通讯的路况实现方法实施例一的流程图；
图2为本发明基于车车通讯的路况实现方法实施例一中左前轮与左后轮的测试示意图；
图3为本发明基于车车通讯的路况实现方法实施例一中前后激励力关系示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
如图1、图2、图3所示，基于车车通讯的路况实现方法，包括：
数据库模拟步骤
测试出左前轮路面激励的力F1与左前轮轮心位置的振动X1，得到左前轮路面激励到左前轮轮心位置的传递函数FRFF1＝(X1*F1)/(F1*F1)；用整车NTF测试规范，用力锤在左前轮心点敲击轮心作为输入，车内传声器接收到的信号作为输出，测试左前轮轮心到车内传声器的传递函数FRFF2。
测试出左后轮路面激励的力F2与左后轮轮心位置的振动X2，左后轮路面激励到左后轮轮心位置的传递函数FRFR1＝(X2*F2)/(F2*F2)；用整车NTF测试规范，用力锤在左后轮心点敲击轮心作为输入，车内传声器接收到的信号作为输出，测试左后轮轮心到车内传声器的传递函数为FRFR2。
得到左前轮路面激励到车内传声器的传递函数FRFF1*FRFF2，以及左后轮路面激励到车内传声器的传递函数FRFR1*FRFR2。
同理，测试出右前轮路面激励的力F3与右前轮轮心位置的振动X3，并测试出右前轮路面激励到右前轮轮心位置的传递函数FRFF3＝(X3*F3)/(F3*F3)；用整车NTF测试规范，用力锤在左后轮心点敲击轮心作为输入，车内传声器接收到的信号作为输出测试出右前轮轮心到车内传声器的传递函数为FRFF4。
测试出右后轮路面激励的力F4与右后轮轮心位置的振动X4，右后轮路面激励到右后轮轮心位置的传递函数FRFR3＝(X2*F2)/(F2*F2)；用整车NTF测试规范，用力锤在左后轮心点敲击轮心作为输入，车内传声器接收到的信号作为输出测试出右后轮轮心到车内传声器的传递函数为FRFR4。
得到右前轮路面激励到车内传声器的传递函数FRFF3*FRFF4，以及右后轮路面激励到车内传声器的传递函数FRFR3*FRFR4。
测量出汽车的轴距L，以及模拟的路边长度坐标I，得到左前轮与左后轮轨迹的不平度x(I)；在行驶时，前轮遇到的不平度为qF(I)＝x(I)，后轮与前轮之间的滞后距离为L，因此，后轮遇到的不平度qR(R)＝x(I-L)；
左前轮不平度函数的傅里叶变化为F1(n)＝F[qF(I)]＝X(n)，
左后轮不平度函数的傅里叶变化为F2(n)＝F[qR(I)]＝X(n)e-j2πnl，
即，F2(n)＝F1(n)e-j2πnl。
计算出左前轮路面激励到车内传声器的声压P1，P1＝F1(n)*FRFF1*FRFF2，与左后轮路面激励到车内传声器的声压P2，P2＝F2(n)*FRFR1*FRFR2。
同理，计算出得到右前轮路面激励到车内传声器的声压P3＝F3(n)*FRFF3*FRFF4，与右后轮路面激励到车内传声器的声压P4＝F4(n)*FRFR3*FRFR4。
由于左前轮与右前轮所受激励一致，左后轮与右后轮所受激励一致，因此，F3(n)＝F1(n)，F4(n)＝F2(n)。
计算车内接收的噪声声压P，P的计算公式为
这样，可以得知在当前模拟环境下，车内接收的噪声声压。
由于路面的材质、平坦度、干湿度的不同，车辆行驶在路面时，采集到的噪声会不同，通过模拟汽车在各类路况的道路上行驶，可得到汽车在各种路况上行驶时，车内接收的噪声声压。
将噪声声压与路面情况的映射关系存入服务器中。本实施例中选用的服务器为腾讯云服务器，在其他实施例中，也可以选用阿里云服务器。
数据采集步骤
采集汽车在实际行驶时，路面通过四个轮胎激励到车内传声器的数据，并采集车辆当前的坐标。
数据处理步骤
根据采集的路面通过四个轮胎激励到车内的传声器数据，得到车内噪声声压P，噪声声压P的计算方法与数据库模拟步骤一致。
路况判断步骤
车辆将得到的噪声声压P以及车辆的当前坐标上传到服务器，服务器将当前的噪声声压P在映射库中进行映射，得到当前坐标位置的路况。
反馈步骤
服务器将判断出的路况结果反馈给车辆，并将车辆所在坐标附近的路况一起反馈给车辆，并在车辆的自带显示屏上进行显示，显示时，以颜色由浅到深表示路况由好到差。在其他实施例中，也可以在手机或者平板电脑上进行显示。
本发明对环境的依赖性极小，在各种地形上，都能有效的得知当前的路况，还可以同步了解当前位置附近的路况，若行驶路线上的路况较差，可以及时作出调整，放慢车速，减少安全隐患。
实施例二
与实施例一不同的是，本实施例中，服务器通过激励力的变化，来判断道路的畅通情况，并通过道路的使用时间及累计拥堵时间，发送道路养护信号。
道路在拥挤时，车辆会频繁的启动停止，车辆的激励力会频繁的变化，车辆上传给服务器的噪声声压P也会随之频繁变化，服务器通过噪声声压P的变化频率，对道路的畅通情况进行判断，并将道路的畅通情况发送给附近的其他车辆。
这样，车辆在行驶时，不仅可以了解附近道路的路况，还可以了解附近道路的畅通情况，便于合理安排行驶路线。
同时，服务器通过道路的使用时间及累计拥堵时间，对道路的使用情况进行判断，当使用时间及累计使用时间达到道路养护时间时，发出道路养护信号。道路的养护时间，本领域技术人员可依据道路的当前状态设置。
车辆行驶时，若畅通情况不佳，车辆频繁的启动停止，和顺畅行驶相比，对道路的消耗会大得多，通过这样的方式，可及时发出道路养护信号，及时对道路进行养护。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.基于车车通讯的路况实现方法，其特征在于，包括：
数据采集步骤，采集车辆行驶时路面通过轮胎激励到车内的噪声数据；
数据处理步骤，根据采集的噪声数据，得出车辆行驶过程中的路面噪声声压P；
路况判断步骤，根据当前路面噪声声压P，得到当前的路况。
2.根据权利要求1所述的基于车车通讯的路况实现方法，其特征在于：数据采集步骤中，采集左前轮路面激励到车内传声器的噪声P1，左后轮路面激励到车内传声器的噪声P2，以及右前轮路面激励到车内传声器的噪声P3，右后轮路面激励到车内传声器的噪声P4；处理步骤中，噪声声压
3.根据权利要求2所述的基于车车通讯的路况实现方法，其特征在于：还包括数据库模拟步骤，模拟汽车在各种路况下行驶时车内接收到的噪声声压，对路况及路况对应的噪声声压进行一一映射，生成映射库，并将映射库存储在服务器中；路况判断步骤中，将当前路面噪声声压P在映射库中进行映射，得到当前的路况。
4.根据权利要求3所述的基于车车通讯的路况实现方法，其特征在于：数据库模拟步骤中，测试左前轮路面激励到左前轮轮心位置的传递函数FRFF1以及左前轮轮心到车内传声器的传递函数为FRFF2，得出左前轮路面激励到车内传声器的传递函数FRFF1*FRFF2；测出左前轮不平度函数的傅里叶变化F1(n)；得出P1＝F1(n)*FRFF1*FRFF2；
测试左后轮路面激励到左后轮轮心位置的传递函数FRFR1以及左后轮轮心到车内传声器的传递函数为FRFR2，得出左后轮路面激励到车内传声器的传递函数FRFR1*FRFR2；测出左后轮不平度函数的傅里叶变化F2(n)；得出P2＝F2(n)*FRFR1*FRFR2；
测试右前轮路面激励到右前轮轮心位置的传递函数FRFF3以及右前轮轮心到车内传声器的传递函数为FRFF4，得出右前轮路面激励到车内传声器的传递函数FRFF3*FRFF4；测出右前轮不平度函数的傅里叶变化F3(n)；得出P3＝F3(n)*FRFF3*FRFF4；
测试右后轮路面激励到右后轮轮心位置的传递函数FRFR3以及右后轮轮心到车内传声器的传递函数为FRFR4，得出右后轮路面激励到车内传声器的传递函数FRFR3*FRFR4；测出右后轮不平度函数的傅里叶变化F4(n)；得出P4＝F4(n)*FRFR3*FRFR4。
5.根据权利要求4所述的基于车车通讯的路况实现方法，其特征在于：数据库模拟步骤中，测出左前轮路面激励的力F1与左前轮轮心位置的振动X1，并测出左前轮路面激励到左前轮轮心位置的传递函数为FRFF1＝(X1*F1)/(F1*F1)；
测出左后轮路面激励的力F2与左后轮轮心位置的振动X2，并测出左后轮路面激励到左后轮轮心位置的传递函数为FRFF2＝(X2*F2)/(F2*F2)；
测出右前轮路面激励的力F3与右前轮轮心位置的振动X3，并测出右前轮路面激励到右前轮轮心位置的传递函数为FRFF3＝(X3*F3)/(F3*F3)；
测出右后轮路面激励的力F4与右后轮轮心位置的振动X4，并测出右后轮路面激励到右后轮轮心位置的传递函数为FRFF4＝(X4*F4)/(F4*F4)。
6.根据权利要求5所述的基于车车通讯的路况实现方法，其特征在于：数据库模拟步骤中，测出路边长度坐标I、汽车的轴距L及左前轮与左后轮轨迹的不平度x(I)，在行驶时，前轮遇到的不平度为qF(I)＝x(I)，后轮遇到的不平度qR(R)＝x(I-L)；则左前轮不平度函数的傅里叶变化为F1(n)＝F[qF(I)]＝X(n)，左后轮不平度函数的傅里叶变化F2(n)＝F[qR(I)]＝X(n)e-j2πnl，F2(n)＝F1(n)e-j2πnl。
7.根据权利要求6所述的基于车车通讯的路况实现方法，其特征在于：数据库模拟步骤中，在平整的道路上，左前轮与右前轮所受激励一致，左后轮与右后轮所受激励一致。
8.根据权利要求7所述的基于车车通讯的路况实现方法，其特征在于：路况判断步骤中，将当前路面噪声声压P上传给服务器，服务器进行分析，得出车辆当前的路面情况。
9.根据权利要求8所述的基于车车通讯的路况实现方法，其特征在于：数据采集步骤中，还采集汽车的实时坐标；
路况判断步骤中，还同时将汽车的实时坐标上传到服务器。
10.根据权利要求9所述的基于车车通讯的路况实现方法，其特征在于：还包括反馈步骤，服务器将当前路况反馈给车辆，同时将车辆所在坐标附近的路况一起反馈给车辆。
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