CN207894427U - 一种车辆运动参量测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种车辆运动参量测量系统，包括用于采集车辆运动参量的数据采集装置及与数据采集装置通过USB转RS232数据线相连接以实时进行车辆运动参量数据处理和显示的计算机，所述数据采集装置包括壳体以及置于壳体中的蓄电池、串口继电器模块、微惯性测量单元；蓄电池与所述串口继电器模块连接，所述串口继电器模块与所述微惯性测量单元连接；所述微惯性测量单元通过RS422转RS232模块与控制/数据接口端子相连接，所述控制/数据接口端子通过所述USB转RS232数据线与所述计算机连接，所述串口继电器模块与控制/数据接口端子相连接。本实用新型基于微惯性测量单元的加速度测量避免了通过速度判定车辆行驶状态结束而产生的误差。

Description

一种车辆运动参量测量系统

技术领域

本实用新型涉及车辆运动参量测量技术领域，具体涉及一种车辆运动参量测量系统。

背景技术

车辆的纵向运动加速度、速度和位移可为制动、传动等底盘子系统性能的测试、技术状况判定和故障诊断提供重要的依据，是车辆试验和性能检测中的必测参数(由于三者之间存在微积分关系，常用速度代表)，纵向(又称为俯仰)、横摆加速度和角加速度是与车辆操纵稳定性密切相关的运动参量。目前广泛应用于汽车试验的光电式非接触车速仪和少数试验中仍在使用的五轮仪，使用时通过支架或吸盘安装在被测车辆外部的车身或保险杠上，共同特点是测量单位时间的距离变化量，不能直接输出加速度信号，且安装复杂、困难，即使是容易安装的车辆也要半小时，有些车型安装困难，对于弧形表面真空吸盘难以可靠安装，需要制作专用支架，五轮仪必须要使用支架安装。

对于滑行试验、制动性能试验等需要判定车辆行驶状态终止的测试项目，一般都以车速为零作为判断条件，即车速仪在检测瞬时速度的同时将其值与零相比较，如果等于零即判断为试验结束，否则继续检测速度并累计行驶距离和时间。由于车辆行驶状态终止时，在悬架回弹力的作用下，车身都会产生晃动，尽管此刻车辆已经不再向前运动(车轮相对于路面)，但车身的晃动使速度传感器仍有间歇的信号输出，致使车速仪认为车辆还没有停止而继续采样，导致测量的距离和时间偏大甚至可能严重影响测试精度。

五轮仪在车速超过90km/h时精度会显著降低，测量范围有限且对路面平整度要求较高；光电式车速仪低速下测试、重复性精度较差、环境适应性较差，从2～180km/h误差呈非线性难修正，制动、滑行、原地起步加速试验测试精度较低。两种车速仪重量和尺寸均较大，不能有效测量大于0.6g的急速变化过程。现有的纵向(又称为俯仰)、横摆加速度和角加速度测量装置，包括改进型的光电式车速仪，都采用了GPS模块，在信号容易受遮蔽、干扰和有隐蔽性要求的场合不适宜使用。在某些特殊的野外场合，需要进行车辆性能的快速测试，要求测试装置小巧、安装方便、环境适应性强、不用GPS模块。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中车辆运动参量测量系统不能同时满足轻便小巧、安装快捷、无GPS模块的问题，而提供一种车辆运动参量测量系统。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种车辆运动参量测量系统，包括用于采集车辆运动参量的数据采集装置以及与所述数据采集装置通过USB转RS232数据线相连接以实时进行车辆运动参量数据处理和显示的计算机，所述数据采集装置包括壳体以及安装在所述壳体中的蓄电池、串口继电器模块、微惯性测量单元；所述蓄电池与所述串口继电器模块连接，所述串口继电器模块与所述微惯性测量单元连接，所述串口继电器模块用于接收所述计算机发送的RS232格式的控制指令，控制继电器吸合进而控制微惯性测量单元电源通断；所述微惯性测量单元通过RS422转RS232模块与控制/数据接口端子相连接，所述控制/数据接口端子通过所述USB转RS232数据线与所述计算机连接，所述串口继电器模块与所述控制/数据接口端子相连接。

所述壳体上设有蓄电池充电孔、电源开关、蓄电池充电指示灯、电源开关指示灯、模式指示灯、同步/交替键指示灯。

所述数据采集装置安装在用于将数据采集装置安装在车体相应部位的数据采集装置支架上。

所述蓄电池采用锂聚合物蓄电池。

所述计算机为便携式计算机。

同时使用两个所述数据采集装置时，其中一个为主数据采集装置，另一个为从数据采集装置，所述主数据采集装置与从数据采集装置可采用同步或交替两种数据采集方式进行数据采集。

本实用新型车辆运动参量测量系统，重量轻、体积小、安装位置灵活、安装方便；基于微惯性测量单元的加速度测量避免了通过速度判定车辆行驶状态结束而产生的误差。

另外，本实用新型的数据采集装置可以单机模式使用，也可以采用双机同步或交替使用模式，从而降低了测试环境要求，提高了测试数据的工程实践应用价值。

附图说明

图1为单机模式下的车辆运动参量测量系统的示意图。

图2为数据采集装置的内部结构示意图。

图3为数据采集装置的外形示意图。

图4为双机模式下车辆运动参量测量系统的示意图。

图5为计算机的控制流程框图。

图中：1.数据采集装置，2.数据采集装置支架，3.数据采集装置在车体的安装部位，4.便携式计算机，5.USB转RS232数据线，6.壳体，7.蓄电池充电端子，8.电源开关，9.控制/数据接口端子，10.蓄电池充电指示灯，11.电源开关指示灯，12.模式指示灯，13.同步/交替键指示灯。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1-3所示，一种车辆运动参量测量系统，包括一个用于采集车辆运动参量的数据采集装置1以及与所述数据采集装置通过USB转RS232数据线5相连接以实时进行车辆运动参量数据处理和显示的便携式计算机4。

所述便携式计算机，用于实时进行数据的处理和显示。

其中，所述数据采集装置包括壳体6、蓄电池、微惯性测量单元、RS422转RS232模块、串口继电器模块；壳体上设有蓄电池充电端子7、以控制蓄电池的工作状态的电源开关8、控制/数据接口端子9、蓄电池充电指示灯10、电源开关指示灯11、模式指示灯12(用不同颜色指示不同模式)、同步/交替键指示灯13(用不同颜色指示)；

其中，所述的蓄电池为锂聚合物蓄电池，分别为数据采集装置的微惯性测量单元和其他元件或模块供电。

所述的RS422转RS232模块，用于将微惯性测量单元的RS422输出数据格式转换为RS232输出数据格式，并通过所述控制/数据接口端子经USB转RS232数据线传送到便携式计算机处理。

所述的串口继电器模块，用于接收便携式计算机向数据采集装置发送的RS232格式的控制指令，控制继电器吸合进而控制微惯性测量单元电源通断。

所述的USB转RS232数据线将数据采集装置微惯性测量单元的测试数据传输至便携式计算机，以及还可以将便携式计算机发送指令发送到数据采集装置的串口继电器模块，控制串口继电器模块的继电器的动作。

所述的微惯性测量单元可以采用公知的装置，如RIU820数字式惯性测量单元，其内部集成有3个MEMS陀螺仪、3个MEMS加速度计等结构，可实现3维角速度、3维加速度的测量，或是其它通用的微惯性测量单元。但是所选用的微惯性测量单元应满足具体测量项目的环境适应性要求和测量精度要求，并且应小巧轻便、通过RS422接口实时输出测量数据。

进一步的，还有数据采集装置支架2，用于数据采集装置1安装在数据采集装置在车体的安装部位3处。

本实用新型中，所述数据采集装置可以为一个，作为单机使用，如上面的实施例所述，也可同时使用两个数据采集装置，构成双机模式使用；其中，双机模式包括同步和交替两种数据采集方式。具体结构如图4所示。

所述的计算机，用于控制测试过程以及数据接收、保存、处理、生成和显示曲线、显示主要计算结果。

所述的计算机可以提供采集开始/结束控制、数据接收、保存、处理、生成和显示曲线、显示主要计算结果的基本功能，在实际使用时，可根据具体测试项目编写相应的软件系统，以实现更好的人机交互、数据处理和显示。

如图5所示，计算机可以通过其参数配置模块实现对惯性测量单元的参数配置，通过其测试过程控制模块实现控制惯性测量单元开始工作与停止工作、采集数据；通过其数据操作模块读入惯性测量单元的数据，并转换为原始数据、缓存并计算出测试数据、显示数值，在开始采集数据后显示实时曲线；测试停止后，由其文件操作模块创建文件，存入缓存中的原始数据和计算出的测试数据，根据需要保存曲线，并可以读入多个原始数据文件或测试数据文件进行求均值等进一步计算，生成并显示曲线。

测量系统安装步骤为：

单机使用模式下，测试车辆满足测试条件后，通过数据采集装置支架将数据采集装置安装在数据采集装置在车体的安装部位，使用USB转RS232数据线联接到便携式计算机；

双机使用模式下，测试车辆满足测试条件后，通过两个数据采集装置支架分别将两个数据采集装置安装在车体的安装相应部位，使用两个USB转RS232数据线联接到便携式计算机。

测量系统测试操作步骤为：进入便携式计算机系统，进行参数配置(如设定波特率、选择同步/交替模式，设定交替模式的交替周期等)，确认后保存。打开数据采集装置电源开关，在计算机系统界面中点击开始按钮，启动车辆开始测试，界面中显示车速等基本信息，配合车辆测试操作，在具备约定的条件，例如达到规定车速或加速度时点击采集按钮，开始显示实时曲线，并缓存测试数据，满足测试结束条件或测试终止时点击停止按钮。可以创建文件保存原始数据、测试数据、实时曲线，也可以对往返测试或多次测试的原始数据或测试数据进行求均值等进一步计算，生成并显示曲线。

本实用新型的有益效果如下：

1.系统重量轻、体积小、安装位置灵活、安装方便。

2.基于微惯性测量单元的加速度测量避免了通过速度判定车辆行驶状态结束而产生的误差。

3.数据采集装置采用双机同步或交替使用模式时，能降低测试环境要求，提高测试数据的工程实践应用价值。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种车辆运动参量测量系统，其特征在于，包括用于采集车辆运动参量的数据采集装置以及与所述数据采集装置通过USB转RS232数据线相连接以实时进行车辆运动参量数据处理和显示的计算机，所述数据采集装置包括壳体以及安装在所述壳体中的蓄电池、串口继电器模块、微惯性测量单元；所述蓄电池与所述串口继电器模块连接，所述串口继电器模块与所述微惯性测量单元连接，所述串口继电器模块用于接收所述计算机发送的RS232格式的控制指令，控制继电器吸合进而控制微惯性测量单元电源通断；所述微惯性测量单元通过RS422转RS232模块与控制/数据接口端子相连接，所述控制/数据接口端子通过所述USB转RS232数据线与所述计算机连接，所述串口继电器模块与所述控制/数据接口端子相连接。

2.如权利要求1所述车辆运动参量测量系统，其特征在于，所述壳体上设有蓄电池充电孔、电源开关、蓄电池充电指示灯、电源开关指示灯、模式指示灯、同步/交替键指示灯。

3.如权利要求1所述车辆运动参量测量系统，其特征在于，所述数据采集装置安装在用于将数据采集装置安装在车体相应部位的数据采集装置支架上。

4.如权利要求1所述车辆运动参量测量系统，其特征在于，所述蓄电池采用锂聚合物蓄电池。

5.如权利要求1所述车辆运动参量测量系统，其特征在于，所述计算机为便携式计算机。

6.如权利要求1所述车辆运动参量测量系统，其特征在于，同时使用两个所述数据采集装置时，其中一个为主数据采集装置，另一个为从数据采集装置，所述主数据采集装置与从数据采集装置可采用同步或交替两种数据采集方式进行数据采集。