CN112924547A - 一种轮胎/路面原位噪声采集装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造属于道路检测领域，涉及了一种轮胎/路面原位噪声采集装置及其方法。一种轮胎/路面噪声原位采集装置，包括中心服务器，还包括：车内控制器，安装在车内，与中心服务器通信连接；车载电源，与车内控制器电连接；车辆行驶信息采集单元，安装在车体上，与车内控制器通信连接，与车载电源电连接，用于采集车辆行驶时车身的信息变化；噪声采集单元，安装在车体上，与车内控制器通信连接，与车载电源电连接，用于采集车辆形式时，轮胎与路面产生的噪音；抗干扰组件，安装在车体上，与车体可拆卸连接。本发明的采集装置可以在普通的车辆上进行改装，且改装方便简单，对车辆正常运行影响较小。

Description

一种轮胎/路面原位噪声采集装置及其方法

技术领域

本发明创造属于市政道路检测领域，具体涉及了一种轮胎/路面原位噪声采集装置及其方法。

背景技术

目前，道路路面检测评价主要是传统工程学的路面技术评定方法，主要包含：路面损坏状况、路面行驶质量、路面磨耗、路面跳车和路面车辙。路面损坏状况的检测是通过视觉技术识别路面病害状况，路面行驶质量、路面跳车和路面磨耗是利用激光位移技术测量路面的纵向高程变化和路面构造状况，路面车辙是采用断面激光高程技术测量路面的横向高程状况。传统的工程学路面检测评价方法均未从道路路面行车舒适度的维度检测分析路面技术状况，其技术装备需要对车辆进行深度定制改装，较大的增加车辆长度、高度和重量，导致较高的装备生产成本。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明创造提出了一种轮胎/路面原位噪声采集装置及其方法。

为了实现上述目的，本发明创造所采用的技术方案是，一种轮胎/路面噪声原位采集装置，包括中心服务器，还包括：车内控制器，安装在车内，与中心服务器通信连接；车载电源，与车内控制器电连接；车辆行驶信息采集单元，安装在车体上，与车内控制器通信连接，与车载电源电连接，用于采集车辆行驶时车身的信息变化；噪声采集单元，安装在车体上，与车内控制器通信连接，与车载电源电连接，用于采集车辆形式时，轮胎与路面产生的噪音；抗干扰组件，安装在车体上，与车体可拆卸连接，用于减少外界环境对噪声采集单元的干扰，与车内控制器通信连接。

作为优选，所述的车辆行驶信息采集单元包括：固定结构，安装在车轮上，与车轮可拆卸连接；加速度传感器，安装在车底盘上，与车底盘固定连接，与车内控制器通信连接，与车载电源电连接；陀螺仪传感器，安装在车底，与车内控制其通信里连接，与车载电源电连接；定位模块，安装在车内控制器中，与电源模块电连接；里程测量模块，安装在固定结构上，与车内控制器通信连接。

作为优选，所述的固定结构包括：砝码盘，一面与轮毂固定连接，且与轮毂同心转动；延长轴，设置在砝码盘的另一面，与砝码盘固定连接，且与砝码盘同心转动。

作为优选，所述的里程测量模块包括：导电滑环，安转在延长轴上，与中央控制单元通信连接，与电源模块电连接；脉冲计数器，与导电滑环电连接，与车内控制器通信连接；编码器，内环套在延长轴上，与延长轴固定连接，与脉冲计数器电连接。

作为优选，所述的噪声采集单元包括：第一连接杆，一端固定在车体上，另一端自由朝地；延长杆，一端设置在编码器本体上，与编码器固定连接，另一端套在第一连接杆上，与第一连接杆滑动连接；第二连接杆，一端与延长杆固定连接；传声器，可拆卸的安装在第二连接杆的另一端，与车内控制器通信连接，用于收集轮胎与路面产生的噪音；所述的传声器的端部朝向车轮与路面接触到方向。

作为优选，所述的抗干扰组件包括：隔音挡板，设置在车体两侧，可拆卸安装在车体上，并遮挡部分车轮以及噪声采集单元所在位置，防止环境噪音对噪声采集单元造成干扰；清道板，设置在噪音挡板的一端，与噪音挡板固定连接，位于车轮前方；清道刷，设置在清道板接近地面的一端，与清道板固定连接，用于清理车辆行驶方向路面的石子；湿度传感器，安装在清道板上，与车内控制器通信连接，用于路面湿度；温度传感器安装在隔音挡板上，用于检测环境温度。

作为优选，一种轮胎/路面原位噪声采集方法，适用于所述的一种轮胎/路面噪声原位采集装置，包括以下步骤：

S1：初始化；S2：车载控制器获取车辆行驶信息采集单元的数据、抗干扰组件的数据以及噪声采集单元的数据；S3：车载控制器将采集到的数据简单处理后，上传到中心服务器进行处理。作为优选，所述的S2中车辆行驶信息采集单元的数据包括：由陀螺仪传感器监测到的车辆在道路路面行驶过程中的姿态，并建立基于欧拉角坐标系的车辆偏航α、俯仰β和翻滚γ空间姿态变化；由加速度传感器采集到的车辆行驶过程中车体底盘悬架的震动变化数据；由里程测量模块获得的车辆纵向行驶的相对累计距离长度，为噪声采集单元的数据以及抗干扰组件的数据提供高精度空间定位；其中编码器用于将车辆在道路行驶的位移转换为脉冲信号；脉冲计数器监测编码器的脉冲信号，将脉冲信号转换为数字信号，传送给车载控制器；定位模块用于采集车辆在道路行驶过程中的空间定位，获得车辆的行驶路线，及车辆的经度、纬度和高程信息。

作为优选，所述的抗干扰组件的数据包括：由温度传感器采集到的环境温度，用于定位不同环境温度下车轮与路面噪声之间的关系；由湿度传感器采集到的路面湿度，用于确定当前路段时不同湿度对路面与车轮之间噪声参数的确认。

作为优选，所述的S3中简单处理为，将噪声采集单元采集的轮胎与路面之间产生的噪声数据与车辆行驶信息采集单元采集到的数据以及抗干扰组件所采集到的数据进行结合，形成坐标型数据。

本发明创造的有益效果：本发明的采集装置可以在普通的车辆上进行改装，且改装方便简单，对车辆正常运行影响较小。本发明的装置通过采集车辆行驶时，轮胎与路面之间发出的噪声对路面细微情况进行检查，而通过加速度传感器和陀螺仪传感器检查路面大块的伤病情况。由于车轮在不同路面构造纹理的路面行驶时，所产生的噪声响度不同，所以对于路面构造纹理较小的情况下，由细微的路面病害引起的噪声变化较小，在后期同时处理时容易出现忽略，所以本申请通过抗干扰组件来减小外界环境变化对噪声采集单元所采集到的噪声数据的影响，使得最终通过噪声采集单元所采集到的数据更加解决真实情况。除此之外，本申请的里程测量模块和定位模块将上述各个维度的数据联系起来，形成一个可以精准定位到路面的结果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明创造具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为安装在车辆上的采集装置侧面示意图

图2为采集装置的逻辑关系图以及连接关系示意图

图3为抗干扰组件的结构示意图

附图标记：

1-中心服务器，2-车内控制器，3-电源模块，4-车辆行驶信息采集单元，41-加速度传感器，42-陀螺仪传感器，43-定位模块，44-里程测量模块，441-编码器，442-导电滑环，443-脉冲计数器，453-延长轴，454-砝码盘，5-噪声采集单元，51-传声器，52-第一连接杆，53-延长杆，54-第二连接杆，6-抗干扰组件，61-隔音挡板，62-清道板，63-清道刷，64-湿度传感器，65-温度传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明创造技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明创造的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明创造的保护范围。

如图1和图2所示，一种轮胎/路面噪声原位采集装置，包括中心服务器1，还包括：车内控制器2、车载电源、车辆行驶信息采集单元4、噪声采集单元5和抗干扰组件6。车内控制器2安装在车内，与中心服务器1通信连接。车载电源与车内控制器2电连接。

车辆行驶信息采集单元4安装在车体上，与车内控制器2通信连接，与车载电源电连接，用于采集车辆行驶时车身的信息变化。车辆行驶信息采集单元4包括：固定结构、加速度传感器41、陀螺仪传感器42、定位模块43和里程测量模块44。加速度传感器41安装在车底盘上，与车底盘固定连接，与车内控制器2通信连接，与车载电源电连接。陀螺仪传感器42安装在车底，与车内控制其通信里连接，与车载电源电连接。定位模块43安装在车内控制器2中，与电源模块3电连接。

固定结构安装在车轮上，与车轮可拆卸连接。固定结构包括：砝码盘454和延长轴453。砝码盘454的一面与轮毂固定连接，且与轮毂同心转动。延长轴453设置在砝码盘454的另一面，与砝码盘454固定连接，且与砝码盘454同心转动。

里程测量模块44安装在固定结构上，与车内控制器2通信连接。里程测量模块44包括：导电滑环442、脉冲计数器443和编码器441。导电滑环442安转在延长轴453上，与中央控制单元通信连接，与电源模块3电连接。脉冲计数器443与导电滑环442电连接，与车内控制器2通信连接。编码器441内环套在延长轴453上，与延长轴453固定连接，与脉冲计数器443电连接。

噪声采集单元5安装在车体上，与车内控制器2通信连接，与车载电源电连接，用于采集车辆形式时，轮胎与路面产生的噪音。噪声采集单元5包括：第一连接杆52、延长杆53、第二连接杆54和传声器51。第一连接杆52的一端固定在车体上，另一端自由朝地。延长杆53的一端设置在编码器441本体上，与编码器441固定连接，另一端套在第一连接杆52上，与第一连接杆52滑动连接。第二连接杆54的一端与延长杆53固定连接。传声器51可拆卸的安装在第二连接杆54的另一端，与车内控制器2通信连接，用于收集轮胎与路面产生的噪音。传声器51的端部朝向车轮与路面接触到方向。

噪声采集单元5与编码器441通过延长杆53连接起来，使得传声器51可以随着路面情况发生位移，使得传声器51的端部可以永远对着车轮与路面接触的方向。而且对于路况较差的路面，如果车轮发生了位移，可以使得传声器51可以同步位移，避免了由于路况而导致传声器51损坏的发生的情况。

如图1和图3所示，抗干扰组件6安装在车体上，与车体可拆卸连接，用于减少外界环境对噪声采集单元5的干扰，与车内控制器2通信连接。抗干扰组件6包括：隔音挡板61、清道板62、清道刷63、湿度传感器64和温度传感器65。隔音挡板61设置在车体两侧，可拆卸安装在车体上，并遮挡部分车轮以及噪声采集单元5所在位置，防止环境噪音对噪声采集单元5造成干扰。清道板62设置在噪音挡板的一端，与噪音挡板固定连接，位于车轮前方。清道刷63设置在清道板62接近地面的一端，与清道板62固定连接，用于清理车辆行驶方向路面的石子。湿度传感器64安装在清道板62上，与车内控制器2通信连接，用于路面湿度。温度传感器65安装在隔音挡板61上，用于检测环境温度。

现在的轮胎主要是采用橡胶制成，所以温度对轮胎的硬度会造成很大的影响，所以在同一段道路上，不同温度下，同一轮胎行驶时的噪声是不同的，所以本申请需要采集环境温度，可以进一步的确定当前轮胎的状态，有利于后期对噪声采集单元5采集到的噪声曲线进行处理。

同样的，路面的湿度不同会导致路面的纹理结构发生变化，所以对于同一路面，湿度不同也不会导致轮胎与路面之间产生的噪声曲线不同，所以为了可以通过噪声曲线得出更加真实的路面情况，本申请设置有湿度传感器64。

除此之外，由于现在对路面进行检测是开放式检测，不会封路，所以对于传声器51来说，便会采集到各种各样的噪声，所以本申请设置的隔音挡板61可以起到降低环境对传声器51采集到的噪声曲线的影响。

在车辆行驶中，路面上难以避免会有小石子，而小石子与轮胎接触后会使得噪声采集单元5所采集到的噪声曲线不准确。除此之外，甚至有可能发生轮胎卡石的情况，有些小石子可能会卡在轮胎的纹路中，进而会对噪声曲线造成很大的影响，需要人工去清理卡在轮胎中的石子。所以本申请中设置了清道板62和清道刷63，用于将车辆行驶方向上车轮前面路面上的小石子清扫出去。为了清扫效果更好，可以将清道板62与车轮行驶方向不垂直，即倾斜设置清道板62，使得小石子可以排到车辆行驶轨迹的两边，使得噪声曲线更加真实。

一种轮胎/路面原位噪声采集方法，适用于一种轮胎/路面噪声原位采集装置，包括以下步骤：S1：初始化。S2：车载控制器获取车辆行驶信息采集单元4的数据、抗干扰组件6的数据以及噪声采集单元5的数据。S3：车载控制器将采集到的数据简单处理后，上传到中心服务器1进行处理。S2中车辆行驶信息采集单元4的数据包括：由陀螺仪传感器42监测到的车辆在道路路面行驶过程中的姿态，并建立基于欧拉角坐标系的车辆偏航α、俯仰β和翻滚γ空间姿态变化。由加速度传感器41采集到的车辆行驶过程中车体底盘悬架的震动变化数据。由里程测量模块44获得的车辆纵向行驶的相对累计距离长度，为噪声采集单元5的数据以及抗干扰组件6的数据提供高精度空间定位。其中编码器441用于将车辆在道路行驶的位移转换为脉冲信号。脉冲计数器443监测编码器441的脉冲信号，将脉冲信号转换为数字信号，传送给车载控制器。定位模块43用于采集车辆在道路行驶过程中的空间定位，获得车辆的行驶路线，及车辆的经度、纬度和高程信息。

抗干扰组件6的数据包括：由温度传感器65采集到的环境温度，用于定位不同环境温度下车轮与路面噪声之间的关系。由湿度传感器64采集到的路面湿度，用于确定当前路段时不同湿度对路面与车轮之间噪声参数的确认。

S3中简单处理为，将噪声采集单元5采集的轮胎与路面之间产生的噪声数据与车辆行驶信息采集单元4采集到的数据以及抗干扰组件6所采集到的数据进行结合，形成坐标型数据。

本发明的采集装置可以在普通的车辆上进行改装，且改装方便简单，对车辆正常运行影响较小。本发明的装置通过采集车辆行驶时，轮胎与路面之间发出的噪声对路面细微情况进行检查，而通过加速度传感器41和陀螺仪传感器42检查路面大块的伤病情况。由于车轮在不同构造纹理的路面行驶时，所产生的噪声响度不同，所以对于路面构造纹理较小的情况下，由细微的路面病害引起的噪声变化较小，在后期同时处理时容易出现忽略，所以本申请通过抗干扰组件6来减小外界环境变化对噪声采集单元5所采集到的噪声数据的影响，使得最终通过噪声采集单元5所采集到的数据更加解决真实情况。除此之外，本申请的里程测量模块44和定位模块43将上述各个维度的数据联系起来，形成一个可以精准定位到路面的结果。

以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明创造进行了详细的说明，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创造各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明创造的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种轮胎/路面噪声原位采集装置，包括中心服务器，其特征在于，还包括：

车内控制器，安装在车内，与中心服务器通信连接；

车载电源，与车内控制器电连接；

车辆行驶信息采集单元，安装在车体上，与车内控制器通信连接，与车载电源电连接，用于采集车辆行驶时车身的信息变化；

噪声采集单元，安装在车体上，与车内控制器通信连接，与车载电源电连接，用于采集车辆形式时，轮胎与路面产生的噪音；

抗干扰组件，安装在车体上，与车体可拆卸连接，用于减少外界环境对噪声采集单元的干扰，与车内控制器通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种轮胎/路面噪声原位采集装置，其特征在于，所述的车辆行驶信息采集单元包括：

固定结构，安装在车轮上，与车轮可拆卸连接；

加速度传感器，安装在车底盘上，与车底盘固定连接，与车内控制器通信连接，与车载电源电连接；

陀螺仪传感器，安装在车底，与车内控制其通信里连接，与车载电源电连接；

定位模块，安装在车内控制器中，与电源模块电连接；

里程测量模块，安装在固定结构上，与车内控制器通信连接。

3.根据权利要求2所述的一种轮胎/路面噪声原位采集装置，其特征在于，所述的固定结构包括：

砝码盘，一面与轮毂固定连接，且与轮毂同心转动；

延长轴，设置在砝码盘的另一面，与砝码盘固定连接，且与砝码盘同心转动。

4.根据权利要求3所述的一种轮胎/路面噪声原位采集装置，其特征在于，所述的里程测量模块包括：

导电滑环，安转在延长轴上，与中央控制单元通信连接，与电源模块电连接；

脉冲计数器，与导电滑环电连接，与车内控制器通信连接；

编码器，内环套在延长轴上，与延长轴固定连接，与脉冲计数器电连接。

5.根据权利要求4所述的一种轮胎/路面噪声原位采集装置，其特征在于，所述的噪声采集单元包括：

第一连接杆，一端固定在车体上，另一端自由朝地；

延长杆，一端设置在编码器本体上，与编码器固定连接，另一端套在第一连接杆上，与第一连接杆滑动连接；

第二连接杆，一端与延长杆固定连接；

传声器，可拆卸的安装在第二连接杆的另一端，与车内控制器通信连接，用于收集轮胎与路面产生的噪音；

所述的传声器的端部朝向车轮与路面接触到方向。

6.根据权利要求4所述的一种轮胎/路面噪声原位采集装置，其特征在于，所述的抗干扰组件包括：

隔音挡板，设置在车体两侧，可拆卸安装在车体上，并遮挡部分车轮以及噪声采集单元所在位置，防止环境噪音对噪声采集单元造成干扰；

清道板，设置在噪音挡板的一端，与噪音挡板固定连接，位于车轮前方；

清道刷，设置在清道板接近地面的一端，与清道板固定连接，用于清理车辆行驶方向路面的石子；

湿度传感器，安装在清道板上，与车内控制器通信连接，用于路面湿度；

温度传感器，安装在隔音挡板上，用于检测环境温度。

7.一种轮胎/路面原位噪声采集方法，适用于权利要求1-6任一所述的一种轮胎/路面噪声原位采集装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：初始化；

S2：车载控制器获取车辆行驶信息采集单元的数据、抗干扰组件的数据以及噪声采集单元的数据；

S3：车载控制器将采集到的数据简单处理后，上传到中心服务器进行处理。

8.根据权利要求7所述的一种轮胎/路面原位噪声采集方法，其特征在于，所述的S2中车辆行驶信息采集单元的数据包括：

由陀螺仪传感器监测到的车辆在道路路面行驶过程中的姿态，并建立基于欧拉角坐标系的车辆偏航α、俯仰β和翻滚γ空间姿态变化；

由加速度传感器采集到的车辆行驶过程中车体底盘悬架的震动变化数据；

由里程测量模块获得的车辆纵向行驶的相对累计距离长度，为噪声采集单元的数据以及抗干扰组件的数据提供高精度空间定位；其中编码器用于将车辆在道路行驶的位移转换为脉冲信号；脉冲计数器监测编码器的脉冲信号，将脉冲信号转换为数字信号，传送给车载控制器；

定位模块用于采集车辆在道路行驶过程中的空间定位，获得车辆的行驶路线，及车辆的经度、纬度和高程信息。

9.根据权利要求8所述的一种轮胎/路面原位噪声采集方法，其特征在于，所述的抗干扰组件的数据包括：

由温度传感器采集到的环境温度，用于定位不同环境温度下车轮与路面噪声之间的关系；

由湿度传感器采集到的路面湿度，用于确定当前路段时不同湿度对路面与车轮之间噪声参数的确认。

10.根据权利要求9所述的一种轮胎/路面原位噪声采集方法，其特征在于，所述的S3中简单处理为，将噪声采集单元采集的轮胎与路面之间产生的噪声数据与车辆行驶信息采集单元采集到的数据以及抗干扰组件所采集到的数据进行结合，形成坐标型数据。

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