一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置及方法，属于测量车辆载重【技术领域】，其结构包括采用嵌入式处理器的数据采集终端、超声波测距传感器、无线数据通信模块、GPS模块；超声波测距传感器设置在车辆底盘上或者设置在车辆轮胎上方的车体上，用于测量车辆底盘与地面的垂直距离或者是车体与轮胎的垂直距离；超声波测距传感器将采集的垂直距离数据传送给数据采集终端，数据采集终端将此数据转化为车辆载重数据，通过无线数据通信模块或GPS模块及网络将车辆载重数据传送给车联网的服务器。本发明可满足车联网应用中需要采集车辆载重数据的各种应用需要，实施简便，用途广泛。
【专利说明】[0001] -种车联网应用中自动测量车辆载重的装置及方法
【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种测量车辆载重的【技术领域】，具体地说是一种车联网应用中自动测 量车辆载重的装置及方法。
【背景技术】
[0003] 车联网（Internet of Vehicles)概念引申自物联网（Internet of Things)，根据 行业背景不同，对车联网的定义也不尽相同。传统的车联网定义是指装载在车辆上的电子 标签通过无线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态 信息进行提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管 和提供综合服务的系统。
[0004] 随着车联网技术与产业的发展，上述定义已经不能涵盖车联网的全部内容。根据 车联网产业技术创新战略联盟的定义，车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基 础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车与X (X :车、路、行人及互联网等)之间，进行 无线通讯和信息交换的大系统网络，是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车 辆智能化控制的一体化网络，是物联网技术在交通系统领域的典型应用。
[0005] 目前车联网的应用和大数据的分析日益紧密相关，在车联网的大数据应用中有些 应用，比如油耗分析、超载报警等，需要实时获得所监控车辆的载重数据，但目前该数据的 获得还多基于估算，无法得到接近实际载重的相对精确的数据，对于实时或定期采集更是 没有可借鉴的实现相对简便的方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的技术任务是提供一种可满足车联网应用中需要采集车辆载重数据的各 种应用需要，实施简便，用途广泛的一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置及方法。
[0007] 本发明的技术任务是按以下方式实现的： 一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，包括采用嵌入式处理器的数据采集终 端、超声波测距传感器、无线数据通信模块、GPS模块；超声波测距传感器设置在车辆底盘 上或者设置在车辆轮胎上方的车体上，用于测量车辆底盘与地面的垂直距离或者是车体与 轮胎的垂直距离；超声波测距传感器将采集的垂直距离数据传送给数据采集终端，数据采 集终端将此数据转化为车辆载重数据，通过无线数据通信模块或GPS模块及网络将车辆载 重数据传送给车联网的服务器。 一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，超声波测距传感器至少为一个，设置在 轮胎垂直方向的正上方的叶子板内衬的底部。 一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，超声波测距传感器采用具有温度补偿功 能的防水型超声波测距传感器，超声波测距传感器的精度为1mm内的精度，超声波测距传 感器的最近测量距离为厘米级别。
[0008] -种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，超声波测距传感器采用STM32单片 机。
[0009] -种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，无线数据通信模块为2G或3G或4G 无线数据通信模块。
[0010] 一种车联网应用中自动测量车辆载重的方法，使用自动测量车辆载重的装置来自 动测量车辆载重，包括如下步骤： (1 )、超声波测距传感器设置在车辆底盘上或者设置在车辆轮胎上方的车体上； (2) 、车辆空载时，超声波测距传感器测量垂直距离，若超声波测距传感器设置在车辆 底盘上，则测量车辆底盘与地面之间的垂直距离；若超声波测距传感器设置在车辆轮胎上 方的车体上，则测量车体与轮胎之间的垂直距离； (3) 、超声波测距传感器将车辆空载时的垂直距离数据传送给数据采集终端； (4) 、车辆载重时，车辆的避震器发生弹性形变，车辆的垂直距离相对于车辆空载时发 生改变； (5) 、超声波测距传感器将车辆载重时的垂直距离数据传送给数据采集终端； (6) 、数据采集终端采用载重计算算法将垂直距离数据转化为车辆载重数据； (7) 、数据采集终端将车辆载重数据通过无线数据通信模块或GPS模块及网络传送给 车联网的服务器。
[0011] 一种车联网应用中自动测量车辆载重的方法，载重计算算法为：车辆的避震器的 压缩量长度与所受的压力成正比，车辆空载时的垂直距离数据与车辆载重时的垂直距离数 据的差和车辆载重数据成正比，车辆空载时的垂直距离数据与车辆载重时的垂直距离数据 的差值越大车辆载重数据越大；根据车辆空载时的垂直距离数据与车辆载重时的垂直距离 数据的差，算出车辆载重数据。
[0012] 一种车联网应用中自动测量车辆载重的方法，载重计算算法为：W= [(L1 - L3) + (L1 一 L2)]XW1，其中W为车辆载重数据，W1为车辆满载时的最大车辆载重数据，L1为车 辆空载时的垂直距离数据，L2为车辆满载时的垂直距离数据，L3为车辆载重时的垂直距离 数据。
[0013] 一种车联网应用中自动测量车辆载重的方法，超声波测距传感器采用STM32单片 机：超声波的发射使用定时器的PWM功能来驱动，回波信号的接收使用定时器的输入捕获 功能，开始测距时，定时器的开启将同时启动PWM和输入捕获，消除了启动发射和启动计时 之间的偏差，提高测量精度；为使回波信号趋于稳定，STM32单片机设置有时间增益补偿电 路（TGC)，在等待回波的过程中随着时间的推移将放大器的增益值不断增大，通过实验获取 不同垂直距离数据需要设置的增益值，对应不同时间需要设置数字电位器的增量，得出时 间查询电位器增量表，并将该参数固化在STM32单片机的FALSH中，在对车辆进行测量垂直 距离数据的过程中，根据时间查询电位器增量表改变电位器阻值，实现回波信号的时间补 偿，提高测量精度。
[0014] 本发明的一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置及方法具有以下优点： 1、利用超声波测距传感器测量车辆底盘与地面之间的垂直距离或者测量车体与轮胎 之间的垂直距离，经数据采集终端转换为车辆载重数据后，可经无线网络传递到车联网的 服务器，可满足车联网应用中需要采集车辆载重数据的各种应用需要； 2、 STM32单片机的主频和定时器的频率可以通过PLL倍频高达72MHz，因此可以提供高 精度的测量； 3、 具有实施简便，用途广泛等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0016] 附图1为一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0017] 参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种车联网应用中自动测量车辆载重 的装置及方法作以下详细地说明。
[0018] 实施例1 : 本发明的一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，包括采用嵌入式处理器的数据 采集终端、超声波测距传感器、无线数据通信模块、GPS模块；超声波测距传感器设置在车 辆底盘上或者设置在车辆轮胎上方的车体上，用于测量车辆底盘与地面的垂直距离或者是 车体与轮胎的垂直距离；超声波测距传感器将采集的垂直距离数据传送给数据采集终端， 数据采集终端将此数据转化为车辆载重数据，通过无线数据通信模块或GPS模块及网络将 车辆载重数据传送给车联网的服务器。
[0019] 实施例2: 本发明的一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，包括采用嵌入式处理器的数据 采集终端、超声波测距传感器、无线数据通信模块、GPS模块；超声波测距传感器设置在车 辆底盘上或者设置在车辆轮胎上方的车体上，用于测量车辆底盘与地面的垂直距离或者是 车体与轮胎的垂直距离；超声波测距传感器将采集的垂直距离数据传送给数据采集终端， 数据采集终端将此数据转化为车辆载重数据，通过无线数据通信模块或GPS模块及网络将 车辆载重数据传送给车联网的服务器。 一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，超声波测距传感器至少为一个，设置在 轮胎垂直方向的正上方的叶子板内衬的底部。 一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，超声波测距传感器采用具有温度补偿功 能的防水型超声波测距传感器，超声波测距传感器的精度为1mm内的精度，超声波测距传 感器的最近测量距离为厘米级别。
[0020] 一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，超声波测距传感器采用STM32单片 机。
[0021] 一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，无线数据通信模块为2G或3G或4G 无线数据通信模块。
[0022] 实施例3 : 本发明的一种车联网应用中自动测量车辆载重的方法，使用自动测量车辆载重的装置 来自动测量车辆载重，包括如下步骤： (1 )、超声波测距传感器设置在车辆底盘上或者设置在车辆轮胎上方的车体上； (2) 、车辆空载时，超声波测距传感器测量垂直距离，若超声波测距传感器设置在车辆 底盘上，则测量车辆底盘与地面之间的垂直距离；若超声波测距传感器设置在车辆轮胎上 方的车体上，则测量车体与轮胎之间的垂直距离； (3) 、超声波测距传感器将车辆空载时的垂直距离数据传送给数据采集终端； (4) 、车辆载重时，车辆的避震器发生弹性形变，车辆的垂直距离相对于车辆空载时发 生改变； (5) 、超声波测距传感器将车辆载重时的垂直距离数据传送给数据采集终端； (6) 、数据采集终端采用载重计算算法将垂直距离数据转化为车辆载重数据； (7) 、数据采集终端将车辆载重数据通过无线数据通信模块或GPS模块及网络传送给 车联网的服务器。
[0023] -种车联网应用中自动测量车辆载重的方法，载重计算算法为：车辆的避震器的 压缩量长度与所受的压力成正比，车辆空载时的垂直距离数据与车辆载重时的垂直距离数 据的差和车辆载重数据成正比，车辆空载时的垂直距离数据与车辆载重时的垂直距离数据 的差值越大车辆载重数据越大；根据车辆空载时的垂直距离数据与车辆载重时的垂直距离 数据的差，算出车辆载重数据。
[0024] 实施例4 : 本发明的一种车联网应用中自动测量车辆载重的方法，使用自动测量车辆载重的装置 来自动测量车辆载重，包括如下步骤： (1 )、超声波测距传感器设置在车辆底盘上或者设置在车辆轮胎上方的车体上； (2) 、车辆空载时，超声波测距传感器测量垂直距离，若超声波测距传感器设置在车辆 底盘上，则测量车辆底盘与地面之间的垂直距离；若超声波测距传感器设置在车辆轮胎上 方的车体上，则测量车体与轮胎之间的垂直距离； (3) 、超声波测距传感器将车辆空载时的垂直距离数据传送给数据采集终端； (4) 、车辆载重时，车辆的避震器发生弹性形变，车辆的垂直距离相对于车辆空载时发 生改变； (5) 、超声波测距传感器将车辆载重时的垂直距离数据传送给数据采集终端； (6) 、数据采集终端采用载重计算算法将垂直距离数据转化为车辆载重数据； (7) 、数据采集终端将车辆载重数据通过无线数据通信模块或GPS模块及网络传送给 车联网的服务器。
[0025] -种车联网应用中自动测量车辆载重的方法，载重计算算法为：W= [(L1 - L3) + (L1 一 L2)]XW1，其中W为车辆载重数据，W1为车辆满载时的最大车辆载重数据，L1为车 辆空载时的垂直距离数据，L2为车辆满载时的垂直距离数据，L3为车辆载重时的垂直距离 数据。
[0026] 一种车联网应用中自动测量车辆载重的方法，超声波测距传感器采用STM32单片 机：超声波的发射使用定时器的PWM功能来驱动，回波信号的接收使用定时器的输入捕获 功能，开始测距时，定时器的开启将同时启动PWM和输入捕获，消除了启动发射和启动计时 之间的偏差，提高测量精度；为使回波信号趋于稳定，STM32单片机设置有时间增益补偿电 路（TGC)，在等待回波的过程中随着时间的推移将放大器的增益值不断增大，通过实验获取 不同垂直距离数据需要设置的增益值，对应不同时间需要设置数字电位器的增量，得出时 间查询电位器增量表，并将该参数固化在STM32单片机的FALSH中，在对车辆进行测量垂直 距离数据的过程中，根据时间查询电位器增量表改变电位器阻值，实现回波信号的时间补 偿，提高测量精度。
[0027] 上述【具体实施方式】仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于 上述【具体实施方式】，任何符合本发明的一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置及方法 的权利要求书的且任何所属【技术领域】的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落 入本发明的专利保护范围。
【权利要求】
1. 一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，其特征在于包括采用嵌入式处理器的 数据采集终端、超声波测距传感器、无线数据通信模块、GPS模块；超声波测距传感器设置 在车辆底盘上或者设置在车辆轮胎上方的车体上，用于测量车辆底盘与地面的垂直距离或 者是车体与轮胎的垂直距离；超声波测距传感器将采集的垂直距离数据传送给数据采集终 端，数据采集终端将此数据转化为车辆载重数据，通过无线数据通信模块或GPS模块及网 络将车辆载重数据传送给车联网的服务器。
2. 根据权利要求1所述的一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，其特征在于超 声波测距传感器至少为一个，设置在轮胎垂直方向的正上方的叶子板内衬的底部。
3. 根据权利要求1或2所述的一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，其特征在 于超声波测距传感器采用具有温度补偿功能的防水型超声波测距传感器，超声波测距传感 器的精度为1mm内的精度，超声波测距传感器的最近测量距离为厘米级别。
4. 根据权利要求1或2所述的一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，其特征在 于超声波测距传感器采用STM32单片机。
5. 根据权利要求1或2所述的一种车联网应用中自动测量车辆载重的装置，其特征在 于无线数据通信模块为2G或3G或4G无线数据通信模块。
6. -种车联网应用中自动测量车辆载重的方法，其特征在于使用权利要求1至5中任 意一项的自动测量车辆载重的装置来自动测量车辆载重，包括如下步骤： (1 )、超声波测距传感器设置在车辆底盘上或者设置在车辆轮胎上方的车体上； (2) 、车辆空载时，超声波测距传感器测量垂直距离，若超声波测距传感器设置在车辆 底盘上，则测量车辆底盘与地面之间的垂直距离；若超声波测距传感器设置在车辆轮胎上 方的车体上，则测量车体与轮胎之间的垂直距离； (3) 、超声波测距传感器将车辆空载时的垂直距离数据传送给数据采集终端； (4) 、车辆载重时，车辆的避震器发生弹性形变，车辆的垂直距离相对于车辆空载时发 生改变； (5) 、超声波测距传感器将车辆载重时的垂直距离数据传送给数据采集终端； (6) 、数据采集终端采用载重计算算法将垂直距离数据转化为车辆载重数据； (7) 、数据采集终端将车辆载重数据通过无线数据通信模块或GPS模块及网络传送给 车联网的服务器。
7. 根据权利要求6所述的一种车联网应用中自动测量车辆载重的方法，其特征在于载 重计算算法为：车辆的避震器的压缩量长度与所受的压力成正比，车辆空载时的垂直距离 数据与车辆载重时的垂直距离数据的差和车辆载重数据成正比，车辆空载时的垂直距离数 据与车辆载重时的垂直距离数据的差值越大车辆载重数据越大；根据车辆空载时的垂直距 离数据与车辆载重时的垂直距离数据的差，算出车辆载重数据。
8. 根据权利要求6所述的一种车联网应用中自动测量车辆载重的方法，其特征在于载 重计算算法为：W= [ (Ll-L3)+ (1^1 - 1^2)]父11，其中1为车辆载重数据，11为车辆满 载时的最大车辆载重数据，L1为车辆空载时的垂直距离数据，L2为车辆满载时的垂直距离 数据，L3为车辆载重时的垂直距离数据。
9. 根据权利要求6所述的一种车联网应用中自动测量车辆载重的方法，其特征在于超 声波测距传感器采用STM32单片机：超声波的发射使用定时器的PWM功能来驱动，回波信号 的接收使用定时器的输入捕获功能，开始测距时，定时器的开启将同时启动PWM和输入捕 获，STM32单片机设置有时间增益补偿电路，在等待回波的过程中随着时间的推移将放大 器的增益值不断增大，通过实验获取不同垂直距离数据需要设置的增益值，对应不同时间 需要设置数字电位器的增量，得出时间查询电位器增量表，并将该参数固化在STM32单片 机的FALSH中，在对车辆进行测量垂直距离数据的过程中，根据时间查询电位器增量表改 变电位器阻值，实现回波信号的时间补偿。
【文档编号】G01G19/08GK104101412SQ201410340384
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】金长新, 李伟, 于治楼 申请人:浪潮集团有限公司