CN112566026B - 车轮转动信号自适应网络时延测量方法、系统及存储介质 - Google Patents

车轮转动信号自适应网络时延测量方法、系统及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法、系统及存储介质，所述方法包括以下步骤：采集车轮三维加速度信号；根据车轮基准采样数据和车轮当前采样数据计算数据动态性并评估数据动态性等级；根据数据动态性等级调整网络时延。本发明通过计算数据动态性并评估数据动态性等级，将汽车在道路行驶的各种工况用数据动态性来衡量，更为客观、可量化。本发明根据数据动态性调整网络时延，合理而有效地平衡数据动态性与网络时延之间的需求，在数据动态性较高时，降低网络时延加快数据量发送，数据真实度和精确度高；在数据动态性比较低时，提高网络时延降低数据量发送，降低传感器节点能量消耗，提高系统性能。

Description

车轮转动信号自适应网络时延测量方法、系统及存储介质
技术领域
本发明属于车联网无线通信技术领域，具体涉及一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法、系统及存储介质。
背景技术
在车联网制动、安全状态监测等应用场景，车外网5G无线通信要求低传输延迟和高传输可靠性，即端对端达到毫秒级的时延和100％的可靠性；车内网Zigbee等无线通信也要求实时性强、可靠性高，以保证机动车行驶安全，避免交通事故发生。
车轮安全状态监测技术利用传感器获取车轮转动信号，对车轮运动姿态参数、动载荷参数、制动性能参数等安全技术指标进行在线监测，是保证车轮安全行驶的主要手段。汽车在道路行驶的怠速、加速、匀速和减速等各种工况中，车轮转动信号随时间发生动态变化，在数据动态性低的情况下，数据量需求少，传感器节点消耗能量慢，数据能基本反映实际运动状态；在数据动态性高的工况下，数据量需求多，传感器节点消耗能量快，数据难以反映实际运动状态。
自适应网络时延技术是根据数据动态性自动调整网络时延参数，当数据动态性较高时，降低网络时延加快数据量发送，数据真实度和精确度高；当数据动态性比较低时，提高网络时延降低数据量发送，提高系统性能的方法。在制动减速等特高数据动态性工况下，高网络时延，采样获得数据慢，不能有效地反映实际制动状态；低网络时延，采样获得数据量快，有效地反映实际制动状态，精确度、真实度高，但传感器节点能量消耗快。
目前，现有车轮转动信号测量方法包括ABS制动性能测试轮速传感器的等角度间隔采样方法和车轮制动性能监测方法轮载传感的等频率采样方法，两者均无法根据实际情况自适应调整网络时延获取车轮转动数据，在高网络时延会造成参数测量精度低，在低网络时延会造成采样过程中传感器节点能量消耗快。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法、系统及存储介质，提高网络时延降低数据量发送，降低传感器节点能量消耗，提高系统性能。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面提出了一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法，包括以下步骤：
采集车轮三维加速度信号；
根据车轮基准采样数据N2base和车轮当前采样数据N2current计算数据动态性Ddynamic并评估数据动态性等级；所述计算数据动态性Ddynamic的函数表示具体为：
Figure BDA0002833671280000021
其中，f2current为当前采样频率，f2base为基准采样频率，N2current为当前采样数据，N2base为基准采样数据；
所述数据动态性等级划分为低数据动态性、中数据动态性、高数据动态性和特高数据动态性；
根据数据动态性等级调整网络时延，低数据动态性等级采用高网络时延；中数据动态性等级采用中网络时延；高数据动态性等级采用低网络时延；特高数据动态性等级采用超低网络时延。
优选的，所述车轮轮毂装有三维加速度传感器；所述三维加速度传感器用于测量车轮三维加速度信息。
优选的，所述评估数据动态性等级的判断规则为：
Ddynamic＜0.5，表示低数据动态性；
0.5≤Ddynamic＜1，表示中数据动态性；
1≤Ddynamic＜1.5，表示高数据动态性；
1.5≤Ddynamic，表示特高数据动态性。
优选的，所述网络时延包括传感器物理信号转换数字信号时间τ1、控制器读取数据间隔τ2、控制器读取传感器数据的时间τ3、控制器发送数据间隔τ4和控制器发送数据时间τ5。
优选的，所述根据数据动态性调整网络时延具体为：
所述高网络时延调整中，传感器物理信号转换数字信号时间τ1不变，控制器读取数据间隔τ2不变，控制器读取传感器数据的时间τ3不变，控制器发送数据间隔τ4不变，控制器发送数据时间τ5不变；
所述中网络时延调整中，传感器物理信号转换数字信号时间τ1不变，调整控制器读取数据间隔τ2，控制器读取传感器数据的时间τ3不变，控制器发送数据间隔τ4不变，控制器发送数据时间τ5不变；
所述低网络时延调整中，传感器物理信号转换数字信号时间τ1不变，调整控制器读取数据间隔τ2，控制器读取传感器数据的时间τ3不变，控制器发送数据间隔τ4不变，控制器发送数据时间τ5不变；
所述超低网络时延调整中，传感器物理信号转换数字信号时间τ1不变，调整控制器读取数据间隔τ2，控制器读取传感器数据的时间τ3不变，调整控制器发送数据间隔τ4，控制器发送数据时间τ5不变。
优选的，所述调整控制器读取数据间隔τ2具体为：根据数据动态性Ddynamic和当前采样频率f2current计算采样频率f2new，函数表示如下：
f2new＝Ddynamicf2current。
优选的，所述调整控制器发送数据间隔τ4具体为：根据数据动态性Ddynamic调整控制器发送数据间隔τ4，函数表示如下：
Figure BDA0002833671280000041
其中，τ4为控制器发送数据间隔，τ4base为控制器基准发送数据间隔。
优选的，所述调整控制器读取数据间隔τ2具体为：根据数据动态性Ddynamic调整控制器读取数据间隔τ2，函数表示如下：
Figure BDA0002833671280000042
其中，τ2为整控制器读取数据间隔，τ2base为控制器基准读取数据间隔。
本发明另一方面提出了一种车轮转动信号自适应网络时延测量系统，应用于所述的一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法，包括信号采集模块、数据动态性计算模块和网络时延调整模块；
所述信号采集模块用于采集车轮三维加速度信号；
所述数据动态性计算模块用于根据车轮基准采样数据Nbase和车轮当前转动1圈的采样数据Ncurrent计算数据动态性Ddynamic并评估数据动态性等级；
所述网络时延调整模块用于根据数据动态性等级调整网络时延，具体为：低数据动态性等级采用高网络时延；中数据动态性等级采用中网络时延；高数据动态性等级采用低网络时延；特高数据动态性等级采用超低网络时延。
本发明的又一方面提出了一种存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现所述的一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明采用了车轮转动信号自适应网络时延测量方法、系统及存储介质的技术方案，解决了现有车轮转动信号测量方法无法根据实际情况自适应调整网络时延获取车轮转动数据，在高网络时延测量精度低，在低网络时延传感器节点能量消耗快的技术问题，从而达到了根据实际情况自适应调整网络时延获取车轮转动数据，通信实时性强、可靠性高，保证机动车行驶安全，避免交通事故发生的技术效果。
2、本发明采用了三维加速度传感器对车轮转动信号进行实时测量的技术方案，解决了实时、可靠监测车轮运动姿态参数、动载荷参数、制动性能等安全状态参数的技术问题，从而达到了保证机动车安全行驶，避免交通事故发生的技术效果。
3、本发明采用了车轮基准采样数据和车轮当前采样数据来计算数据动态性并评估数据动态性等级的技术方案，解决了汽车在道路行驶怠速、加速、匀速和减速等各种工况衡量数据动态性的技术问题，从而达到了客观、量化衡量汽车在道路行驶各种工况数据动态性的技术效果。
4、本发明采用了根据数据动态性调整网络时延的技术方案，解决了无法根据实际情况自适应调整网络时延获取车轮转动数据的技术问题，从而达到了合理而有效地平衡数据动态性与网络时延之间的需求，在数据动态性较高时，降低网络时延加快数据量发送，数据真实度和精确度高；在数据动态性比较低时，提高网络时延降低数据量发送，降低传感器节点能量消耗，提高系统性能的技术效果。
附图说明
图1是本发明实施例所述一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法的流程图；
图2是本发明实施例所述一种车轮转动信号自适应网络时延测量系统的结构图；
图3是本发明实施例所述存储介质的结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。
实施例
如图1所示，本实施例提供了一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法，包括以下步骤：
步骤101、通过安装在车轮轮毂上的三维加速度传感器测量、采集车轮三维加速度信息；
步骤102、根据车轮基准采样数据Nbase和车轮当前转动1圈的采样数据Ncurrent计算数据动态性Ddynamic并评估数据动态性等级；
所述计算数据动态性Ddynamic的函数表示具体为：
Figure BDA0002833671280000061
其中，f2current为当前采样频率，f2base为基准采样频率，N2current为当前采样数据，N2base为基准采样数据；
所述评估数据动态性等级的判断规则为：
Ddynamic＜0.5，表示低数据动态性；
0.5≤Ddynamic＜1，表示中数据动态性；
1≤Ddynamic＜1.5，表示高数据动态性；
1.5≤Ddynamic，表示特高数据动态性；
步骤103、根据数据动态性等级调整网络时延；
所述网络时延包括传感器物理信号转换数字信号时间τ1、控制器读取数据间隔τ2、控制器读取传感器数据的时间τ3、控制器发送数据间隔τ4、控制器发送数据时间τ5；
如表1所示，所述根据数据动态性调整网络时延具体为：低数据动态性等级采用高网络时延；中数据动态性等级采用中网络时延；高数据动态性等级采用低网络时延；特高数据动态性等级采用超低网络时延；
表1数据动态性及网络时延等级分类
Figure BDA0002833671280000071
如表2所示，所述高网络时延调整中，传感器物理信号转换数字信号时间τ1不变，控制器读取数据间隔τ2不变，控制器读取传感器数据的时间τ3不变，控制器发送数据间隔τ4不变，控制器发送数据时间τ5不变；
如表2所示，所述中网络时延调整中，传感器物理信号转换数字信号时间τ1不变，调整控制器读取数据间隔τ2，控制器读取传感器数据的时间τ3不变，控制器发送数据间隔τ4不变，控制器发送数据时间τ5不变；
如表2所示，所述低网络时延调整中，传感器物理信号转换数字信号时间τ1不变，调整控制器读取数据间隔τ2，控制器读取传感器数据的时间τ3不变，控制器发送数据间隔τ4不变，控制器发送数据时间τ5不变；
如表2所示，所述超低网络时延调整中，传感器物理信号转换数字信号时间τ1不变，调整控制器读取数据间隔τ2，控制器读取传感器数据的时间τ3不变，调整控制器发送数据间隔τ4，控制器发送数据时间τ5不变；
表2网络时延调整
Figure BDA0002833671280000081
进一步地，所述调整控制器读取数据间隔τ2具体为：根据数据动态性Ddynamic和当前采样频率f2current计算采样频率f2new，函数表示如下：
f2new＝Ddynamicf2current；
进一步地，所述调整控制器发送数据间隔τ4具体为：根据数据动态性Ddynamic调整控制器发送数据间隔τ4。
如图2所示，本实施例还提供了一种车轮转动信号自适应网络时延测量系统，包括信号采集模块、数据动态性计算模块和网络时延调整模块；
所述信号采集模块用于采集车轮三维加速度信号；
所述数据动态性计算模块用于根据车轮基准采样数据Nbase和车轮当前转动1圈的采样数据Ncurrent计算数据动态性Ddynamic并评估数据动态性等级；
所述网络时延调整模块用于根据数据动态性等级调整网络时延，具体为：低数据动态性等级采用高网络时延；中数据动态性等级采用中网络时延；高数据动态性等级采用低网络时延；特高数据动态性等级采用超低网络时延。
在此需要说明的是，上述实施例提供的系统仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能，该系统是应用于上述实施例的一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法。
如图3所示，本实施例还提供了一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法，具体为：
采集车轮三维加速度信号；
根据车轮基准采样数据Nbase和车轮当前转动1圈的采样数据Ncurrent计算数据动态性Ddynamic并评估数据动态性等级；
根据数据动态性等级调整网络时延。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集车轮三维加速度信号；
根据车轮基准采样数据N2base和车轮当前采样数据N2current计算数据动态性Ddynamic并评估数据动态性等级；所述计算数据动态性Ddynamic的函数表示具体为：
Figure FDA0003682934650000011
其中，f2current为当前采样频率，f2base为基准采样频率，N2current为当前采样数据，N2base为基准采样数据；
所述数据动态性等级划分为低数据动态性、中数据动态性、高数据动态性和特高数据动态性；
根据数据动态性等级调整网络时延，低数据动态性等级采用高网络时延；中数据动态性等级采用中网络时延；高数据动态性等级采用低网络时延；特高数据动态性等级采用超低网络时延。
2.根据权利要求1所述的一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法，其特征在于，所述车轮轮毂装有三维加速度传感器；所述三维加速度传感器用于测量车轮三维加速度信息。
3.根据权利要求1所述的一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法，其特征在于，所述评估数据动态性等级的判断规则为：
Ddynamic＜0.5，表示低数据动态性；
0.5≤Ddynamic＜1，表示中数据动态性；
1≤Ddynamic＜1.5，表示高数据动态性；
1.5≤Ddynamic，表示特高数据动态性。
4.根据权利要求1所述的一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法，其特征在于，所述网络时延包括传感器物理信号转换数字信号时间τ1、控制器读取数据间隔τ2、控制器读取传感器数据的时间τ3、控制器发送数据间隔τ4和控制器发送数据时间τ5。
5.根据权利要求4所述的一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法，其特征在于，所述根据数据动态性调整网络时延具体为：
所述高网络时延调整中，传感器物理信号转换数字信号时间τ1不变，控制器读取数据间隔τ2不变，控制器读取传感器数据的时间τ3不变，控制器发送数据间隔τ4不变，控制器发送数据时间τ5不变；
所述中网络时延调整中，传感器物理信号转换数字信号时间τ1不变，调整控制器读取数据间隔τ2，控制器读取传感器数据的时间τ3不变，控制器发送数据间隔τ4不变，控制器发送数据时间τ5不变；
所述低网络时延调整中，传感器物理信号转换数字信号时间τ1不变，调整控制器读取数据间隔τ2，控制器读取传感器数据的时间τ3不变，控制器发送数据间隔τ4不变，控制器发送数据时间τ5不变；
所述超低网络时延调整中，传感器物理信号转换数字信号时间τ1不变，调整控制器读取数据间隔τ2，控制器读取传感器数据的时间τ3不变，调整控制器发送数据间隔τ4，控制器发送数据时间τ5不变。
6.根据权利要求5所述的一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法，其特征在于，所述调整控制器读取数据间隔τ2具体为：根据数据动态性Ddynamic和当前采样频率f2current计算采样频率f2new，函数表示如下：
f2new＝Ddynamicf2current。
7.根据权利要求5所述的一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法，其特征在于，所述调整控制器发送数据间隔τ4具体为：根据数据动态性Ddynamic调整控制器发送数据间隔τ4，函数表示如下：
Figure FDA0003682934650000021
其中，τ4为控制器发送数据间隔，τ4base为控制器基准发送数据间隔。
8.根据权利要求5所述的一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法，其特征在于，所述调整控制器读取数据间隔τ2具体为：根据数据动态性Ddynamic调整控制器读取数据间隔τ2，函数表示如下：
Figure FDA0003682934650000031
其中，τ2为控制器读取数据间隔，τ2base为控制器基准读取数据间隔。
9.一种车轮转动信号自适应网络时延测量系统，其特征在于，包括信号采集模块、数据动态性计算模块和网络时延调整模块；
所述信号采集模块用于采集车轮三维加速度信号；
所述数据动态性计算模块用于根据车轮基准采样数据Nbase和车轮当前转动1圈的采样数据Ncurrent计算数据动态性Ddynamic并评估数据动态性等级；
所述网络时延调整模块用于根据数据动态性等级调整网络时延，具体为：低数据动态性等级采用高网络时延；中数据动态性等级采用中网络时延；高数据动态性等级采用低网络时延；特高数据动态性等级采用超低网络时延。
10.一种计算机可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现权利要求1-8任一项所述的一种车轮转动信号自适应网络时延测量方法。
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