一种多功能机动车测量仪及检测方法
【专利摘要】一种多功能机动车测量仪及检测方法，属于汽车电子技术中的车载故障诊断系统，主要由二部分组成，第一部分为车轮姿态采集器，主要由MEMS微机械惯性导航模块、微处理器、无线蓝牙发送模块、采用专用夹具与车轮固定组成，每一个车轮安装一个车轮姿态采集器，第二部分为便携式主机仪表，主要由无线蓝牙车轮信号接收模块、车载姿态传感器、踏板力采集模块、微处理器、GPS通信模块、3G/GPRS通信模块、显示器、打印机、车载电源、车载电源充电器组成。利它在使用上具有安全、准确、方便、高效显著特点，对于维护道路交通秩序，预防和减少交通事故具有重要意义。
【专利说明】 一种多功能机动车测量仪及检测方法
【技术领域】:
[0001]本发明属于汽车电子技术中的车载故障诊断系统，具体是机动车在道路试验过程中，通过惯性导航、GPS、3G/GPRS通信技术，测量出机动车各种技术性能的便携式仪表。
【背景技术】:
[0002]机动车的制动性能是机动车的重要性能之一，它直接关系到机动车的行驶安全。同时，良好的制动性能也是提高机动车速度的前提，没有良好、可靠的制动性能作为保障，机动车的高速行驶便无从谈起。随着汽车工业的迅速发展，越来越多的新技术尤其是电子技术被应用于汽车制动系统中。如ABS (防抱死制动系统)、EBD (电子制动力分配)和ESP(电子稳定程序)等制动系统已经成为现代汽车的标准配置。而ABS可以提高汽车制动过程中的操纵稳定性和缩短制动距离，从而有效地保障汽车安全性，是提高汽车主动安全性的首要途径，它已成为汽车的必配项目。
[0003]在国标GB7258《机动车运行安全技术条件》、GB18565《营运车辆综合性能要求和检测方法》和GB21861《机动车安全检验项目和方法》技术要求中，由于没有一种功能完备、价格低廉的国产ABS防抱死制动系统的检测设备，国标7258只是提及这方面的要求，没有强制要求各个机动车检测机构配备，是目前各个安检机构设备配备方面的缺陷。所以，无论从汽车生产厂到机动车安全检测机构都迫切需要一种简单、通用的ABS防抱死制动系统的检测仪器，方便地对机动车制动性能进行检测，禁止机动车制动性能不合格的车辆在交通道路上行驶。
[0004]由于台式制动试验台的局限性，特别在主车与挂车制动时序，主车与挂车ABS制动协调时间的测量，目前没有也很好的测量仪器。
[0005]市场已有便携式制动性能测试仪，只能满足对机动车制动力的一般要求，不能完成汽车制动防抱死ABS性能的车轮滑移率的测量，不能测量出各个车轮的协调时间，更不能对牵引车与挂车制动协调时间、制动时序的测量。
[0006]由于市场上便携式制动性能测试仪采用的是加速度传感器进行测量，车轮因制动问题发生跑偏时，由于分力的作用，在测量车辆因刹车不灵出现载荷横向转移时，不能测量载荷横向转移时的相对距离，还会造成制动减速度合格与否的误判。
[0007]国内广泛应用的悬架特性检测方法有跌落式、压车体式、共振式、平板制动式四种，GB18565《营运车辆综合性能要求和检测方法》中规定设计车速不小于100km/h，轴质量不大于1500kg的客、货车辆，应测量悬架特性，但没有对大于1500kg的车辆提出悬架测量的要求，在现实中，汽车新产品测评，不同载荷下的车辆悬架特性测评，不同道路的悬架特性测评，都需要一种悬架测试仪表来测量，本发明提出一种采用车载姿态传感器，对跌落式、压车体式测量方法进行量化，从而得出悬架特性测量的具体评价指标，这种方法可以不受场地限制，可以根据车辆载荷变化，得出不同的悬架特性，有利对车辆悬架特性的整体研究。
[0008]在操纵稳定性道路试验中，路面不平会使汽车产生一定的振动，在某种条件下，路面激起的振动与汽车共有振动频率激起共振时，会影响汽车与地面的附着系数，对汽车安全性造成一定的安全隐患，因此，在此道路试验时测量汽车行驶过程中的三维方向振动信息具有很重要的意义。
[0009]国内前轮转角测量装置有汽车前轮转向角检验台和四轮定位二类，检测站通常使用汽车前轮转向角检验台进行前轮转向角的测量，由于操作过程中，检测台需要轮胎定位，转向盘定位困难等缺陷，操作麻烦、费时、数据易出错等缺陷，本发明提出一种采用车载姿态传感器，将其固定在前转向轮，通过测量轮胎角度的方法，来测量前轮最大转向角、转向实时同步性，这种方法可以不受场地限制，特别适应于前双转向轮的测量。
[0010]随着微电子技术的飞快发展，市场上出现了价格低廉的姿态传感器，姿态传感器是基于MEMS技术的高性能三维运动姿态测量系统。它包含三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴电子罗盘等运动传感器，通过内嵌的低功耗ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据。利用基于四元数的三维算法和特殊数据融合技术，实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据。姿态传感器可广泛嵌入到航模无人机，机器人，机械云台，车辆船舶，地面及水下设备，虚拟现实，人体运动分析等需要自主测量三维姿态与方位的产品设备中。
【发明内容】
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[0011]本发明所要解决的技术问题在于提供一种多功能机动车测量仪及检测方法，采用MEMS微机械惯性导航，卡尔曼滤波等技术通过对机动车每一个车轮安装一个车轮姿态采集器，分别测量出每一个车轮的平均减速度(MFDD)制动协调时间、制动初速度、制动距离、滑移率、制动协调时间、制动时序、坡度、最大转向角、转向角同步性、制动踏板力、悬架特性来判断整车制动性能，提供了一种比较廉价的多功能机动车测量仪表。
[0012]本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。
[0013]一种多功能机动车测量仪及检测方法由二部分组成，第一部分为车轮姿态采集器，如图1所示，主要由MEMS微机械惯性导航模块、微处理器、无线蓝牙发送模块、采用专用夹具与车轮固定组成，每一个车轮安装一个车轮姿态采集器。
[0014]第二部分为便携式主机仪表，如图2所示，主要由无线蓝牙车轮信号接收模块、车载姿态传感器、踏板力采集模块、微处理器、GPS通信模块、3G/GPRS通信模块、显示器、打印机、车载电源、车载电源充电器组成。
[0015]其中车轮姿态采集器中的MEMS微机械惯性导航模块、车载姿态传感器包含包含三轴陀螺仪、三轴加速度计(即MU)，三轴电子罗盘，温度传感器等传感器，可以用来测量汽车车体、车轮在三维空间中的角速度和加速度，通过内嵌的低功耗处理器输出校准过的角速度，加速度，磁数据等，由此可以换算出车辆的速度、距离、位移等，通过改进的汽车运动状态卡尔曼滤波器算法进行数据融合，实时输出以四元数、欧拉角等表示的零漂移三维运动姿态数据，满足高动态情况下的汽车运动姿态测量。
[0016]踏板力采集模块由压力传感器、信号放大器、微处理器、无线蓝牙模块组成，如图3所示，其功能是固定在机动车制动踏板上，当操作人员踩刹车时，踏板力采集模块自动将踏板力的压力数据、踩踏板时间，通过无线蓝牙传送给便携式主机仪表，为后续测量提供数据。[0017]一种多功能机动车测量仪及检测方法，具体包括以下方法步骤，首先车轮姿态采集器固定在每一个车轮的任意位置上，将便携式主机仪表的车载姿态传感器、GPS用吸盘固定好，踏板力计固定到刹车踏板上，输入车轮半径数据，根据国标对不同车辆测试的初速度要求，启动车辆，当车辆初速度达到国标要求时，急踩刹车，至车辆完全停止后，便携式主机仪表在刹车的整个过程中，自动采集各个车轮姿态采集器发出的车轮姿态，即车轮的高性能三维运动姿态，计算出机动车平均减速度(MFDD)、制动协调时间、制动初速度、制动距离、制动时序。
[0018]除上述制动性能测量外，对带ABS防抱死制动性能的车辆，按照汽车在制动过程中，车轮会相对于路面发生滑移，滑移成分在车辆纵向运动中所占的比列可以由滑移率来表示，滑移率λ的定义为:
【权利要求】
1.一种多功能机动车测量仪，其特征在于:由二部分组成，第一部分为车轮姿态采集器，主要由MEMS微机械惯性导航模块、微处理器、无线蓝牙发送模块、采用专用夹具与车轮固定组成，每一个车轮安装一个车轮姿态采集器。 第二部分为便携式主机仪表，主要由无线蓝牙车轮信号接收模块、车载姿态传感器、踏板力采集模块、微处理器、GPS通信模块、3G/GPRS通信模块、显示器、打印机、车载电源、车载电源充电器组成。
2.根据权利要求1中所示的一种多功能机动车测量仪，其特征在于:所述的车轮姿态采集器中的MEMS微机械惯性导航模块、车载姿态传感器包含包含三轴陀螺仪、三轴加速度计(即MU)，三轴电子罗盘，温度传感器等传感器。
3.根据权利要求1中所示的一种多功能机动车测量仪，其特征在于:所述的踏板力采集模块由压力传感器、信号放大器、微处理器、无线蓝牙模块组成。
4.一种多功能机动车测量仪检测方法，具体包括以下方法步骤，首先车轮姿态采集器固定在每一个车轮的任意位置上，将便携式主机仪表的车载姿态传感器、GPS用吸盘固定好，踏板力计固定到刹车踏板上，输入车轮半径数据，根据国标对不同车辆测试的初速度要求，启动车辆，当车辆初速度达到国标要求时，急踩刹车，至车辆完全停止后，便携式主机仪表在刹车的整个过程中，自动采集各个车轮姿态采集器发出的车轮姿态，即车轮的高性能三维运动姿态，计算出机动车平均减速度(MFDD)、制动协调时间、制动初速度、制动距离、制动时序。 除上述制动性能测量外，对带ABS防抱死制动性能的车辆，按照汽车在制动过程中，车轮会相对于路面发生滑移，滑移成分在车辆纵向运动中所占的比列可以由滑移率来表示，滑移率λ的定义为:
【文档编号】G01L5/28GK103884514SQ201410075525
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月3日 优先权日:2014年3月3日
【发明者】程炎星, 麻伟民, 贺永平, 杜颖, 杨华西, 王金斌, 廖小鹏 申请人:合肥市强科达科技开发有限公司