CN117029987B - 基于惯性导航技术的车辆载重测量系统和方法 - Google Patents
基于惯性导航技术的车辆载重测量系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117029987B CN117029987B CN202311284601.5A CN202311284601A CN117029987B CN 117029987 B CN117029987 B CN 117029987B CN 202311284601 A CN202311284601 A CN 202311284601A CN 117029987 B CN117029987 B CN 117029987B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- load
- vehicle
- road surface
- analysis method
- real
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 67
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 62
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 41
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 36
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 27
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 27
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 24
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 22
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 21
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 206010039203 Road traffic accident Diseases 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
- G01G19/08—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
- G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于惯性导航技术的车辆载重测量系统和方法。该系统包括惯性测量单元、导航定位单元和数据处理单元，惯性测量单元用于实时采集车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息；导航定位单元用于获取车辆实时位置的三维地理坐标，并根据三维地理坐标确定路面的实时坡度信息；数据处理单元用于获取加速度和角速度信息以及实时坡度信息，并分别采用第一分析方法和第二分析方法分析得到车辆的第一载重和第二载重，以及根据路面状况，将第一载重或者第二载重确定为最优载重，并发送至上位机进行显示。本发明能够实现低成本、高精度、车辆载荷和超载情况的实时监测。
Description
技术领域
本发明涉及车辆载重测量技术领域，尤其涉及一种基于惯性导航技术的车辆载重测量系统和方法。
背景技术
工程车辆经常出现人为超载的问题，而超限载重对桥梁道路等公共设施的危害极大，严重危及交通安全，同时也会降低工程车辆使用寿命，增加运输成本。如果业主监管部门能够在公路上对工程车辆进行在线载重测量，遇到超限载重的情况，及时发通知警告或劝停车辆减少载荷，那么可以有效保护道路基础设施和规避交通事故。
目前工程车载重的测量技术的方法多为借助地磅的静态法，利用地磅称重系统采集进出工地工程车重量，工程车进入工地进行空车称重，离开工地进行重车称重，与空重车的总重差记为载重。此类检测存在如下缺点：依赖传统应力传感器和专用场地设施，受限于安装位置，不易移动；同时一般只会在始发地和目的地进行检测，检测机会少，不能实现实时监测，造成监管漏洞；测量组件布线复杂，应用局限性大；维护成本较高，需要定期进行校准和维护，且需要高昂的人工和物料费用。因此可供监管部门实时检测且高精度的测量技术是重大需求。
目前也有基于加速度传感器的工程车测量方法，不过均是通过获取架梁或者钢板弹簧的形变信息来测量当前的载重量。但是，该方法在使用过一段时间后，会严重受到加速度传感器的零偏变化的影响。并且由于载重量变化对架梁或者钢板弹簧的形变影响较小，传感器零偏误差会给获取的载重量带来极大的误差，故因此完全基于架梁或者钢板弹簧的角度变化或形变来获取载重量的方法存在测量精度不足，误差随使用时间而逐渐增大，需要定期做标定，所以该方法存在使用周期较短、误差较大的缺陷。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提供一种基于惯性导航技术的车辆载重测量系统，该系统能够解决当前车辆载重测量效率低、设施费用高、应用局限性大等缺陷，并可实现低成本、高精度、车辆载荷和超载情况的实时监测。
本发明的第二个目的在于提供一种基于惯性导航技术的车辆载重测量方法。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于惯性导航技术的车辆载重测量系统，包括：
惯性测量单元，用于实时采集车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息；
导航定位单元，用于获取车辆实时位置的三维地理坐标，并根据所述三维地理坐标确定路面的实时坡度信息；
数据处理单元，分别与所述惯性测量单元和所述导航定位单元连接，用于获取所述加速度和角速度信息以及所述实时坡度信息，并分别采用第一分析方法和第二分析方法分析得到车辆的第一载重和第二载重，以及根据路面状况，将所述第一载重或者所述第二载重确定为最优载重，并发送至上位机进行显示。
优选的，所述惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，所述惯性测量单元具体设置在车辆的减震板簧上。
优选的，所述第一分析方法为基于模态响应的动态分析方法，所述数据处理单元采用所述第一分析方法进行车辆载重分析时，具体用于：
建立路面激励输入和模态参数响应输出的数学模型，其中，路面激励为所述惯性测量单元实时采集的数据；
将所述惯性测量单元实时采集的数据输入至所述数学模型中得到减震板簧的模态参数；
根据所述模态参数和车辆载重与模态参数的对应关系确定车辆的第一载重。
优选的，所述第二分析方法为基于传感器平均值的静态分析法，所述数据处理单元采用所述第二分析方法进行车辆载重分析时，具体用于：
通过所述实时坡度信息对车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息进行修正；
根据修正后的加速度和角速度信息得到减震板簧的压缩量；
根据所述压缩量和车辆载重与减震板簧压缩量的对应关系确定车辆的第二载重。
优选的，所述数据处理单元确定路面为平直路面时，将所述第二载重确定为最优载重，并在确定路面坡度变化较大时，将所述第一载重确定为最优载重。
为达到上述目的，本发明第二方面提供了一种基于惯性导航技术的车辆载重测量方法，包括：
步骤S1：实时采集车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息；
步骤S2：获取车辆实时位置的三维地理坐标，并根据所述三维地理坐标确定路面的实时坡度信息；
步骤S3：根据所述加速度和角速度信息以及所述实时坡度信息，采用第一分析方法和第二分析方法分析得到车辆的第一载重和第二载重；根据路面状况，将所述第一载重或者所述第二载重确定为最优载重，并发送至上位机进行显示。
优选的，通过惯性测量单元实时采集车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息，其中，所述惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，所述惯性测量单元设置在车辆的减震板簧上。
优选的，所述第一分析方法为基于模态响应的动态分析方法，所述第一分析方法具体为：
建立路面激励输入和模态参数响应输出的数学模型，其中，路面激励为所述惯性测量单元实时采集的数据；
将所述惯性测量单元实时采集的数据输入至所述数学模型中得到减震板簧的模态参数；
根据所述模态参数和车辆载重与模态参数的对应关系确定车辆的第一载重。
优选的，所述第二分析方法为基于传感器平均值的静态分析法，所述第二分析方法具体为：
通过所述实时坡度信息对车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息进行修正；
根据修正后的加速度和角速度信息得到减震板簧的压缩量；
根据所述压缩量和车辆载重与减震板簧压缩量的对应关系确定车辆的第二载重。
优选的，当路面为平直路面时，将所述第二载重确定为最优载重，当路面坡度变化较大时，将所述第一载重确定为最优载重。
本发明至少具有以下技术效果：
本发明通过惯性测量单元实时采集车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息，并通过导航定位单元获取路面的实时坡度信息，然后通过基于模态响应的动态分析方法和基于传感器平均值的静态分析法对上述数据进行综合分析处理得到车辆的第一载重和第二载重，之后再根据路面状况将第一载重或者第二载重确定为最优载重，从而获取更稳健可信的载重量，提高测量结果可靠性，并最终确定得到车辆载重和数据精确度指标，实现低成本、高精度、车辆载荷和超载情况的实时监测。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例的基于惯性导航技术的车辆载重测量系统的结构框图。
图2为本发明实施例的基于惯性导航技术的车辆载重测量方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本实施例的基于惯性导航技术的车辆载重测量系统和方法。
图1为本发明实施例的基于惯性导航技术的车辆载重测量系统的结构框图。如图1所示，该系统包括惯性测量单元、导航定位单元、数据传输单元、数据处理单元和上位机显示单元。其中，惯性测量单元和导航定位单元与数据传输单元连接，数据传输单元还与数据处理单元连接，数据处理单元与上位机显示单元连接。
其中，惯性测量单元用于实时采集车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息；导航定位单元用于获取车辆实时位置的三维地理坐标，并根据三维地理坐标确定路面的实时坡度信息；数据处理单元用于通过数据传输单元获取加速度和角速度信息以及实时坡度信息，并分别采用第一分析方法和第二分析方法分析得到车辆的第一载重和第二载重，以及根据路面状况，将第一载重或者第二载重确定为最优载重，并发送至上位机显示单元进行显示。
需要说明的是，惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，该惯性测量单元具体设置在车辆的减震板簧上，导航定位单元可采用INS-Probe（导航模块），数据处理单元可为嵌入式系统或者嵌入式处理器，数据传输单元可为蓝牙模块、WiFi（无线保真）模块或者有线通信接口等，上位机显示单元可为手机、平板电脑、车辆中控计算机等。
本实施例中，惯性测量单元使用多个IMU（惯性传感器）构成分布式传感网络，其中部分IMU固定在车辆减震板簧上用于检测路面激励，所述路面激励为采集到的车辆当前时刻在前后、左右、上下方向三个轴线上的加速度以及角速度信息，其主要用于承担基础数据获取的任务；导航定位单元，主要以一定的频率采集三维地理坐标，以便确定车辆此时行驶的路面坡度；数据传输单元用于将惯性测量单元和导航定位单元收集到的数据传输给嵌入式系统即数据处理单元；嵌入式系统对传入的传感器数据进行分析处理和载重计算，得到车辆载重。
具体而言，可选用五个惯性测量单元，其中四个固定在车辆减震板簧下端，另一个固定在车辆底盘处，以便获取采集到的车辆当前时刻在前后、左右、上下三个方向上的加速度以及车辆轴承角速度信息，同时，选用一个导航定位单元，以一定的频率采集高精度三维地理信息，以确定车辆此时行驶的道路坡度信息，然后设置有线高速通信模块作为数据传输单元，通过数据传输单元将这两部分数据传给嵌入式系统即数据处理单元。
其中，在软件方面引入嵌入式系统进行信息处理和计算，与以往方法相比，大大提高了载重测量的精度，同时实现对车辆的载荷和超载情况的实时监测。优选地，可采用STM32（微控制器）作为嵌入式系统，因为其成本低且数据处理速度可以达到要求。其中，上位机显示单元可通过数据传输线与嵌入式系统相连，以显示当前车辆的载重和超载情况。
在本发明的一个实施例中，第一分析方法为基于模态响应的动态分析方法，数据处理单元采用第一分析方法进行车辆载重分析时，具体用于：
建立路面激励输入和模态参数响应输出的数学模型，其中，路面激励为惯性测量单元实时采集的数据；将惯性测量单元实时采集的数据输入至数学模型中得到减震板簧的模态参数；根据模态参数和车辆载重与模态参数的对应关系确定车辆的第一载重。
本实施例中，可根据质量-弹簧-阻尼系统模型，建立路面激励输入和模态参数响应输出的数学模型，然后根据惯性测量单元采集的数据，应用该数学模型，得到模态参数的数值解。之后，根据理论分析或大量实测的模态参数与车辆实际载重真值的统计数据，建立系统模态参数与车辆实际载重的对应关系，再在实时载重量测量过程中，根据该对应关系以及模态参数的数值解得到车辆实际载重。
具体而言，第一阶段为数学模型建立阶段，可借助于弹簧振子二阶模型得到S平面上测量系统数学模型，而考虑到惯性测量单元和导航定位单元采集到的数据都是离散值，故利用冲击响应不变法变换得到Z平面上系统函数即建立得到数学模型，其中，S平面为通过拉普拉斯变换，将时域函数变换到复频域中，并分别以实轴、虚轴为横纵坐标轴组成的平面，Z平面为复平面。第二阶段为系统辨识阶段，由于数学模型是关于输出响应和输入激励的传递函数。本实施例中，可利用惯性测量单元收集的路面输入激励和输出响应数据，得到关于加速度和角速度采样数据的超定非线性方程组，再利用迭代法来逼近方程组的解析解。在该过程中，利用惯性测量单元和导航定位单元的原始数据以及上述数学模型便可以得到车辆减震板簧的固有频率、阻尼比等其它模态参数。第三阶段为载重求解阶段，利用大量载重量和模态参数对作为数据集，通过多元函数拟合和机器学习等方式便可以得到模态参数和车辆载重量之间的映射关系，之后利用该映射关系即可实现载重量预测，故实现了利用惯性测量单元和导航定位单元采集到的原始数据借助于系统函数表达式转化为对应的模态参数来预测载重量的过程。
在本发明的一个实施例中，第二分析方法为基于传感器平均值的静态分析法，数据处理单元采用第二分析方法进行车辆载重分析时，具体用于：
通过实时坡度信息对车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息进行修正；根据修正后的加速度和角速度信息得到减震板簧的压缩量；根据压缩量和车辆载重与减震板簧压缩量的对应关系确定车辆的第二载重。
本实施例中，可根据载重量越大，减震板簧的压缩变形量越大，加速度计的相应轴线感知的重力投影量相应变化的原理建立另一数学模型。本实施例中，可根据导航定位单元测得的路面坡度对惯性测量单元中的加速度计输出的平均值进行补偿，然后应用该数学模型即可通过采集到的数据来得到减震板簧压缩量。之后，根据理论分析或大量实测的加速度计平均值及对应载重量的统计数据得到两者之间的映射关系，以便在实时载重量测量过程中，根据求得的路面坡度补偿后的加速度计平均值，通过该映射关系得到车辆的载重量。
具体而言，基于传感器平均值的静态分析法主要是基于载重量越大，减震板簧的压缩量越大，加速度计感知重力投影分量相应变化的原理。本实施例中，只要路面的激励具有随机性，且激励的时间足够长，即可认为这段时间内的激励的直流分量为减震板簧的稳态响应，或者说激励时间足够长可以将这段时间内的激励都视为零均值噪声。所以，在足够长的时间内采集的加速度计的三个方向即前后、左右、上下方向的投影的集平均值反映的正是静止状态下三个方向上的投影值。而由于加速度计的三个方向的投影分量随着静态状态下板簧的压缩量的增加呈现明显的相关趋势，所以可利用加速度计测量的数据得到对应的载重量。
本实施例中，可依据足够多的减震板簧压缩量及对应载重的数据对，进行曲线拟合或机器学习的方式确定减震板簧压缩量与车辆载重的映射关系，然后通过该映射关系和加速度计测量的数据得到载重量数据。
其中，对于不同的地形，相同载重量的情况下惯性测量单元测量得到的三个方向的投影值不一样。为此，需要根据不同的坡度信息来做正交变换，以修正惯性测量单元采集到的加速度信息。然后通过修正后的加速度信息以及另一数学模型得到减震板簧压缩量，再通过减震板簧压缩量与车辆载重的映射关系得到车辆载重。可以理解的是，该另一数学模型具体为输入是修正后的加速度信息，输出是减震板簧压缩量的数学模型。
进一步的，数据处理单元可同时对基于模态响应的动态分析法和基于传感器平均值的静态分析法的分析结果进行综合分析。具体而言，对于平直路面，基于传感器平均值的静态分析法占优，所以将第二载重确定为最优载重；对于坡度变换较为显著的路面，基于模态响应的动态分析法占优，即基于坡度修正的方法占优，所以将第一载重确定为最优载重。
进一步的，为了实时获取数据，相关计算可都在嵌入式系统或者嵌入式平台上进行，最后传送给上位机显示单元进行显示。
本系统的工作原理为采集惯性测量单元中的三轴加速度计及三轴陀螺仪数据，同时采用导航定位单元获取高精度三维地理信息以获取路面坡度数据，随后利用数据传输单元传输数据给嵌入式系统。嵌入式系统根据路面坡度判断是否需要进行自我修正，例如根据坡度判断路面不是水平路面，则通过坡度数据对惯性测量单元采集的加速度信息进行修正，然后分别采取基于模态响应的动态分析法和基于传感器平均值的静态分析法，最终输出车辆载重和超载情况，结束进程，即本系统采集惯性测量单元和导航定位单元的数据并输入至数据处理单元进行两种方式运算，并从输出结果中选取得到最优结果。
图2为本发明实施例的基于惯性导航技术的车辆载重测量方法的流程图。如图2所示，该方法包括：
步骤S1：实时采集车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息。
步骤S2：获取车辆实时位置的三维地理坐标，并根据三维地理坐标确定路面的实时坡度信息。
步骤S3：根据加速度和角速度信息以及实时坡度信息，采用第一分析方法和第二分析方法分析得到车辆的第一载重和第二载重；根据路面状况，将第一载重或者第二载重确定为最优载重，并发送至上位机进行显示。
在本发明的一个实施例中，可通过惯性测量单元实时采集车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息，其中，惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，惯性测量单元设置在车辆的减震板簧上。
在本发明的一个实施例中，第一分析方法为基于模态响应的动态分析方法，第一分析方法具体为：
建立路面激励输入和模态参数响应输出的数学模型，其中，路面激励为惯性测量单元实时采集的数据；将惯性测量单元实时采集的数据输入至数学模型中得到减震板簧的模态参数；根据模态参数和车辆载重与模态参数的对应关系确定车辆的第一载重。
在本发明的一个实施例中，第二分析方法为基于传感器平均值的静态分析法，第二分析方法具体为：
通过实时坡度信息对车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息进行修正；根据修正后的加速度和角速度信息得到减震板簧的压缩量；根据压缩量和车辆载重与减震板簧压缩量的对应关系确定车辆的第二载重。
其中，当路面为平直路面时，可将第二载重确定为最优载重，当路面坡度变化较大时，可将第一载重确定为最优载重。
需要说明的是，本发明实施例的基于惯性导航技术的车辆载重测量方法的具体实施方式可参见上述的基于惯性导航技术的车辆载重测量系统的具体实施方式，为避免冗余，此处不再赘述。
综上所述，本发明通过惯性测量单元实时采集车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息，并通过导航定位单元获取路面的实时坡度信息，然后通过基于模态响应的动态分析方法和基于传感器平均值的静态分析法对上述数据进行综合分析处理得到车辆的第一载重和第二载重，之后再根据路面状况将第一载重或者第二载重确定为最优载重，从而获取更稳健可信的载重量，提高测量结果可靠性，并最终确定得到车辆载重和数据精确度指标，实现低成本、高精度、车辆载荷和超载情况的实时监测。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (4)
1.一种基于惯性导航技术的车辆载重测量系统，其特征在于，包括：
惯性测量单元，用于实时采集车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息；
导航定位单元，用于获取车辆实时位置的三维地理坐标，并根据所述三维地理坐标确定路面的实时坡度信息；
数据处理单元，分别与所述惯性测量单元和所述导航定位单元连接，用于获取所述加速度和角速度信息以及所述实时坡度信息，并分别采用第一分析方法和第二分析方法分析得到车辆的第一载重和第二载重，以及根据路面状况，将所述第一载重或者所述第二载重确定为最优载重，并发送至上位机进行显示；
所述第一分析方法为基于模态响应的动态分析方法，所述数据处理单元采用所述第一分析方法进行车辆载重分析时，具体用于：
建立路面激励输入和模态参数响应输出的数学模型，其中，路面激励为所述惯性测量单元实时采集的数据；
将所述惯性测量单元实时采集的数据输入至所述数学模型中得到减震板簧的模态参数；
根据所述模态参数和车辆载重与模态参数的对应关系确定车辆的第一载重；
所述第二分析方法为基于传感器平均值的静态分析法，所述数据处理单元采用所述第二分析方法进行车辆载重分析时，具体用于：
通过所述实时坡度信息对车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息进行修正；
根据修正后的加速度和角速度信息得到减震板簧的压缩量；
根据所述压缩量和车辆载重与减震板簧压缩量的对应关系确定车辆的第二载重；
所述数据处理单元确定路面为平直路面时，将所述第一载重确定为最优载重，并在确定路面坡度变化大于预设值时，将所述第二载重确定为最优载重。
2.如权利要求1所述的基于惯性导航技术的车辆载重测量系统，其特征在于，所述惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，所述惯性测量单元具体设置在车辆的减震板簧上。
3.一种基于惯性导航技术的车辆载重测量方法，其特征在于，包括：
步骤S1：实时采集车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息；
步骤S2：获取车辆实时位置的三维地理坐标，并根据所述三维地理坐标确定路面的实时坡度信息；
步骤S3：根据所述加速度和角速度信息以及所述实时坡度信息，采用第一分析方法和第二分析方法分析得到车辆的第一载重和第二载重；根据路面状况，将所述第一载重或者所述第二载重确定为最优载重，并发送至上位机进行显示；
所述第一分析方法为基于模态响应的动态分析方法，所述第一分析方法具体为：
建立路面激励输入和模态参数响应输出的数学模型，其中，路面激励为惯性测量单元实时采集的数据；
将所述惯性测量单元实时采集的数据输入至所述数学模型中得到减震板簧的模态参数；
根据所述模态参数和车辆载重与模态参数的对应关系确定车辆的第一载重；
所述第二分析方法为基于传感器平均值的静态分析法，所述第二分析方法具体为：
通过所述实时坡度信息对车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息进行修正；
根据修正后的加速度和角速度信息得到减震板簧的压缩量；
根据所述压缩量和车辆载重与减震板簧压缩量的对应关系确定车辆的第二载重；
当路面为平直路面时，将所述第一载重确定为最优载重，当路面坡度变化大于预设值时，将所述第二载重确定为最优载重。
4.如权利要求3所述的基于惯性导航技术的车辆载重测量方法，其特征在于，通过惯性测量单元实时采集车辆在空间三维方向上的加速度和角速度信息，其中，所述惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，所述惯性测量单元设置在车辆的减震板簧上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311284601.5A CN117029987B (zh) | 2023-10-07 | 2023-10-07 | 基于惯性导航技术的车辆载重测量系统和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311284601.5A CN117029987B (zh) | 2023-10-07 | 2023-10-07 | 基于惯性导航技术的车辆载重测量系统和方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117029987A CN117029987A (zh) | 2023-11-10 |
| CN117029987B true CN117029987B (zh) | 2023-12-19 |
Family
ID=88641398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311284601.5A Active CN117029987B (zh) | 2023-10-07 | 2023-10-07 | 基于惯性导航技术的车辆载重测量系统和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117029987B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1940509A (zh) * | 2005-09-27 | 2007-04-04 | 比亚迪股份有限公司 | 一种汽车质量估计系统和方法 |
| JP2008201401A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-09-04 | Hino Motors Ltd | 車両質量推定装置 |
| CN102083677A (zh) * | 2008-05-01 | 2011-06-01 | Trw汽车美国有限责任公司 | 与转向系统相关的改进 |
| CN113283506A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-20 | 南京汽车集团有限公司 | 一种基于道路工况的车载tbox载荷状态的识别方法 |
| CN116147747A (zh) * | 2023-03-06 | 2023-05-23 | 苏州邈航科技有限公司 | 基于mems姿态传感器的车辆重量测量方法及其系统 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016132395A1 (en) * | 2015-02-18 | 2016-08-25 | Hitachi, Ltd. | Weight estimation system |
| US10053104B2 (en) * | 2016-10-20 | 2018-08-21 | Michael Hall | Determining gross combined weight |
| BR102017005171A8 (pt) * | 2017-03-15 | 2021-05-18 | Velsis Sist E Tecnologia Viaria S/A | sistema embarcado de medição instantânea de peso, vibração, deformação, pressão, aceleração e temperatura de veículos e containers |
| US11238672B2 (en) * | 2018-01-25 | 2022-02-01 | International Engine Intellectual Property Company, Llc | Virtual weigh station |
| JP2019190852A (ja) * | 2018-04-18 | 2019-10-31 | 株式会社ショーワ | 車重推定装置および車重推定方法 |
| US10990822B2 (en) * | 2018-10-15 | 2021-04-27 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and apparatus to generate an augmented environment including a weight indicator for a vehicle |
-
2023
- 2023-10-07 CN CN202311284601.5A patent/CN117029987B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1940509A (zh) * | 2005-09-27 | 2007-04-04 | 比亚迪股份有限公司 | 一种汽车质量估计系统和方法 |
| JP2008201401A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-09-04 | Hino Motors Ltd | 車両質量推定装置 |
| CN102083677A (zh) * | 2008-05-01 | 2011-06-01 | Trw汽车美国有限责任公司 | 与转向系统相关的改进 |
| CN113283506A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-20 | 南京汽车集团有限公司 | 一种基于道路工况的车载tbox载荷状态的识别方法 |
| CN116147747A (zh) * | 2023-03-06 | 2023-05-23 | 苏州邈航科技有限公司 | 基于mems姿态传感器的车辆重量测量方法及其系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 电子秤倾角自动检测与称量误差补偿方法研究;唐立军;滕召胜;陈良柱;刘海仓;;电子测量与仪器学报(第01期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117029987A (zh) | 2023-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10753827B2 (en) | Method and system for measuring vertical wheel impact force in real-time based on tire pressure monitoring | |
| US20220148342A1 (en) | Method and a system for predicting maintenance/replacement period for a component of a vehicle | |
| CN109635386B (zh) | 一种桥梁移动车辆荷载识别方法 | |
| CN104164829B (zh) | 基于移动终端的路面平整度检测方法和智能路面信息实时监测系统 | |
| CN111504436A (zh) | 基于车辆振动数据的车辆载荷及道路路况监测方法及装置 | |
| CN105910692B (zh) | 基于加速度传感器的车辆载重测量方法 | |
| CN205607509U (zh) | 车辆动态实时监控系统 | |
| JP6449001B2 (ja) | 車両重量監視システム | |
| CN114414024B (zh) | 车载称重系统的监测方法及装置、存储介质、电子装置 | |
| KR20160021430A (ko) | 도로 매개변수를 모니터링하는 방법 및 시스템 | |
| CN112507588A (zh) | 一种超载车辆对桥梁影响的评估方法、系统及计算机设备 | |
| CN114964468B (zh) | 一种基于bim的桥梁振动监测方法、系统及终端设备 | |
| Wang et al. | Static and dynamic vehicle load identification with lane detection from measured bridge acceleration and inclination responses | |
| JP6050415B2 (ja) | 路面平滑性評価方法 | |
| CN117029987B (zh) | 基于惯性导航技术的车辆载重测量系统和方法 | |
| CN113567027A (zh) | 一种道路超荷载等级工况监测方法及系统 | |
| JP2021147820A (ja) | 計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム | |
| Hou et al. | Monitoring and identification of vehicle-bridge interaction using mobile truck-based wireless sensors | |
| Zhou et al. | A non-contact overload identification method based on vehicle dynamics | |
| Prabatama et al. | Pavement Monitoring with a Wireless Sensor Network of MEMS Accelerometers | |
| Arora et al. | Study of pavement unevenness using sensor-based smartphone software | |
| Lai et al. | Highway bridge weigh-in-motion via moving load identification | |
| Yang et al. | Investigation on the moving load identification for bridges based on long-gauge strain sensing and skew-Laplace fitting | |
| Mohammed et al. | Field Verification for B-WIM System using Wireless Sensors | |
| CN117419761B (zh) | 高精度智能感知垃圾填埋场态势监测方法和系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |