一种车载式车辆行驶跑偏检测装置和检测方法与流程

本发明属于车辆性能测试技术领域，具体涉及一种车载式车辆行驶跑偏检测装置和检测方法。

背景技术：

跑偏是车辆在平坦的道路上直线行驶时，自行向一侧方向偏出，导致车辆出现前后轴中心的连线与行驶方向不一致的现象。车辆行驶跑偏的危害较大，轻则造成啃胎、轮胎报废，重则引发爆胎、车辆失控等危险行驶状况的发生，因此对车辆进行行驶跑偏的检测显得十分重要。

目前可用于检测车辆行驶跑偏的装置很少，主要有陀螺仪和v-box非接触汽车测试仪，陀螺仪通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。陀螺仪安装十分复杂，需固定在车辆的正中位置，跑偏量检测精度也较低。vbox是一种以高性能微型计算机为核心的智能化测试仪器，将内置的gps接收机放置在待测车辆上，接收机实时接收车辆轨迹信息，得到与距离对应的跑偏量，受限于gps接收机的频率和单点gps定位技术，该方法的测量误差可达到1～2米，主要用以测试汽车速度，制动及加速测试。因此并没有一种真正意义上能够满足高精度、高频次、全天候流水线式检测要求的车辆行驶跑偏检测装置。

中国专利申请201510197189.2公开了一种《基于卫星实时差分信号的车辆测量方法和系统》，其中，配有一个移动终端和一个另外设置的手持扫描器，其中的数据传输流程图如图1所示，移动站实时位置坐标数据通过有线或无线局域网络实时发送给测试主机和移动显示终端，测试主机通过数据处理软件计算跑偏结果，再通过无线网络传输给移动终端显示。该系统硬件线路连接复杂，数据传输网络环境要求很高，且都采用无线网络传输，射频干扰会延迟用户发送和接收数据的时间，并导致冲突，难以满足高强度高频次的流水线式检测。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、拆装方便、方便流水线式检测使用、信号稳定且能实时显示车速和跑偏量的车辆行驶跑偏检测装置和检测方法。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种车载式车辆行驶跑偏检测装置，主要包括车载终端和无线激光条码扫描器；其特征在于：所述激光条码扫描器固定在车载终端上或与车载终端一体设置；当需要对被测车辆进行检测时，车载终端被固定于被测车辆顶部；所述车载终端壳体内主要设置移动站接收机模块、单片机主控模块，壳体的至少其中一个外侧面设置数码显示屏；移动站接收机模块包括移动站主机、定向天线、和定位天线，所述定向天线、和定位天线分别与移动站主机相连；定向天线、和定位天线分别固定在车载终端壳体的两侧并伸出于车载终端壳体外；激光条码扫描器传输方式为无线传输，将扫描车辆vin码后的信息通过无线传输给单片机主控模块；单片机主控模块与移动站主机和显示屏分别连接，移动站主机能够与基准站进行定位通讯并获取被测车辆的实时位置，所述单片机主控模块根据车辆的实时位置计算跑偏量并通过显示屏显示。

进一步的，在与测试路段间隔较远的试验厂房内还设置有控制主机，所述控制主机与单片机主控模块通过无线通讯连接，测试相关的数据在需要进行二次分析处理或存储时通过无线通信芯片发送给后台控制主机。

进一步的，所述车载终端壳体内还设置有数据传输及显示模块、接口模块、报警模块、和电源模块；所述数据传输及显示模块包括与单片机主控模块分别连接的控制的显示屏和发射无线信号的无线通信芯片；所述单片机主控模块用于处理计算后的被测车辆跑偏量，通过显示屏在测试结束后显示，并且在测试过程中能实时显示车速；所述接口模块用于提供不同的总线接口，方便工作人员通过电脑直接设置车载终端的相关参数；所述报警模块主要包括电磁式蜂鸣器，由单片机主控芯片控制，当被测车辆的跑偏量大于预先设计的阈值时，车载终端的蜂鸣器响起报警，提示驾驶员被测车辆测试不合格；所述电源模块由电池和供电电路组成，电池为锂聚合物可充电电池。

进一步的，另外设置有磁吸座，车载终端通过磁吸座直接吸附在被测车辆顶部；所述磁吸座包括上支撑面、下支撑面和支撑块，上支撑面、下支撑面相互平行间隔设置且中间间隔处通过支撑块连接，在下支撑面的四个角落处内嵌磁铁，下支撑面通过磁铁吸附在车顶上，上支撑面与车载终端壳体固定在一起。

进一步的，所述移动站主机用于接收基准站接收机差分数据；基准站接收机通过输入一个高精度的已知坐标值，完成基准站接收机模式初始化和定位解算，基准站接收机在完成定位解算后，根据这个已知坐标值实时解算出伪距修正量、载波修正量、坐标修正量的差分改正数，并通过串口输出差分改正数，移动站主机内置电台接收到所述差分改正数，并发送到移动站主机；移动站主机实时进行移动站主机的位置、速度和时间解算，在接收到基准站接收机发送的差分改正数后，实时对移动站主机的位置、速度和时间解算结果进行修正，以达到高精度相对于基准站的位置差分，获得高精度移动站主机坐标。

进一步的，所述激光条码扫描器通过卡槽固定在车载终端的壳体上。

一种车载式车辆行驶跑偏检测装置的检测方法，其特征主要包括以下步骤；

s1:在被测车辆进入到待测区时，首先用车载终端自带的无线激光条码扫描器扫描车辆vin码，并通过无线局域网同时传输给车载终端和试验厂房内的控制主机；之后将车载终端固定在被测车辆顶部，启动工作电源，等待1～2分钟让装置内移动站接收机模块锁定卫星，保证至少能够接收到5～12颗卫星信号以确保检测的顺利完成；

s2:在被测车辆进入测试准备区后，逐渐加速到测试车速v后，沿直线引导线，调整车身正直，在进入到测试区后，驾驶员双手同时间松开方向盘，对方向盘没有任何外力的作用，将实时车速稳定在测试车速v；同时下一辆被测车辆重复步骤s1进入测试准备区；

s3：在进入测试区后，车载终端的移动站主机开始工作，在接收到基准站接收机发送的差分改正数后，实时对移动站主机也即被测车辆的位置、速度和时间解算结果进行修正，并在移动站主机系统内构成差分算法获得高精度移动站经纬度数据，通过坐标转换软件转换成平面坐标，记被测车辆各检测点的位置坐标依次为x1,y1,x2,y2,x3,y3…xn,yn,对应的实时车速和航向角分别为v1，v2，v3…vn和θ1，θ2，θ3…θn，记移动站主机的采样频率为f，则接收信号的时间间隔为δt，被测车辆在δt内的跑偏角依次为δθ1＝θ2-θ1，δθ2＝θ3-θ2，δθ3＝θ4-θ3…被测车辆单位时间内的跑偏量δl由以下公式可得：

δl＝(v1·δt·sinδθ1+v2·δt·sinδθ2+...+vn·δt·sinδθn)/3.6；

s4:通过单片机主控模块的主控芯片处理和计算车辆的跑偏量，并通过显示屏在测试完成后显示；

s5:在驶出测试区的时候，若被测车辆的跑偏量大于预先设计的阈值时，车载移动装置的蜂鸣器响起报警，提示驾驶员被测车辆测试不合格，进行后续检测；

s6:单次被测车辆测试完成，测试准备区的下辆被测车辆重复步骤s2～s5，进入测试区测试。

进一步的，s5中，在单车测试完毕或者是设定数量车辆测试完毕时候，测试相关的数据通过无线方式发送给后台控制主机进行二次分析处理或存储。

相对于中国专利申请201510197189.2而言，本发明首先用车载终端自带的无线激光条码扫描器扫描车辆vin码，并通过无线局域网同时传输给车载终端和试验厂房内的控制主机，终端内的单片机主控芯片可直接完成跑偏量的计算，可通过数码显示屏实时显示，不需要依赖后台控制主机；而中国专利申请201510197189.2是采用一个独立于车载移动装置之外的扫码装置，扫描装置和车载移动装置以及控制主机之间的硬件线路接线及数据传输复杂，后台控制主机根据接收到的定位数据完成跑偏量的计算，计算完成后还需再次传输给移动显示终端，检测流程十分复杂且拆装繁琐，极大提高了单车测试的时间，因而难以无法满足高频次下的流水线式检测。

综上，本发明涉及一种车载式车辆行驶跑偏检测装置，主要包括磁吸座、车载终端和无线激光条码扫描器。车载终端由移动站接收机模块、单片机主控模块、数据传输及显示模块、接口模块、报警模块和电源模块构成。移动站主机实时采集车辆轨迹信息，通过主机内部的电台发送给基准站，并在系统内构成差分算法获得高精度移动站坐标。并通过单片机主控模块的主控芯片处理计算被测车辆的跑偏量，跑偏量结果在测试结束后显示在四位数码显示屏上，并且在测试过程中实时显示车速。被测车辆的跑偏量超过预先设置的阈值时，通过蜂鸣器进行报警提示。最后测试相关数据可通过无线通信芯片发送给后台控制主机分析与保存。接收机定位、定向天线固定在装置两侧，能避免遮挡物对卫星信号的干扰，信号强度也得以提升，保证了车辆行驶跑偏测试的准确性，提高了测试精度。该装置结构简单、拆装方便并且可以实现显示跑偏量和车速，适用于汽车制造企业进行流水线式测试，具有广阔的市场潜力和应用前景。

本发明由于采取以上技术方案，相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、激光条码扫描器固定在车载终端上或与车载终端一体设置，去除了手持式扫码器的多余设置和测试工序，在单车或小组车辆测试过程中不需要控制中心参与控制，硬件线路连接全都在车载终端壳体中，实现了黑箱子式便利操作，测试时仅需将车载终端通过固定于吸附于车顶即可，不需要每次测试前进行布线和调试，适用于汽车制造企业进行流水线式大批量测试。

2、传统的检测装置陀螺仪安装十分复杂，需固定在车辆的正中位置，检测精度难以得到保证。本发明在不影响驾驶员视线的前提下，对车顶上的具体安装位置无任何特殊要求，从而消除了装置的安装位置对检测结果的影响，提高了检测结果的准确性。

3、将接收机定位天线、定向天线固定在机箱两侧，能避免遮挡物对卫星实时差分信号的干扰，信号强度也得以提升，保证了车辆行驶跑偏检测的准确性，提高了检测精度。

4、通过安装四位数码显示屏，可以实时显示被测车辆的车速和跑偏量，在车辆的跑偏量超过预先设置的阈值时，通过蜂鸣器进行报警提示，方便驾驶员根据提示，进行下一步的测试。

5、该装置为半封闭式，不受外界环境和天气的影响，可全天候进行测试。

6、本发明采用电源模块统一供电，保证了各装置稳定工作。

7、本发明拆卸方便，便于后期维护和管理。

因此，本发明具有不受外界环境和天气的影响、稳定性和可靠性高、试验精度高等优点；而且结构简单，拆转方便，适用于汽车制造企业的流水线式检测，普及应用更容易。

附图说明

图1位为现有技术数据传输流程和工作原理图。

图2是本发明中检测装置整体结构示意图。

图3是本发明中检测装置的磁吸座结构示意图。

图4是本发明中检测装置的硬件结构框图。

图5是本发明中检测装置的数据传输流程图。

图6是本发明中嵌入式流程示意图。

图7是本发明中车辆行驶跑偏检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。

如图2-7所示，本发明实施例中所述一种用于车辆行驶跑偏测试的车载移动装置整体结构示意图，主要包括车载终端2和无线激光条码扫描器9，所述激光条码扫描器9固定在车载终端2上。工作时，车载终端2固定设置在车辆顶部。

如图2、3，车载终端2的壳体顶面为保护盖板6，保护盖板6通过旋钮开关8设置在壳体上，保护盖板6受旋钮开关8的控制是可以开关的，方便内部设备的维护跟管理，同时保护盖板6配置有盖板提手7，便于安装和携带。车载终端2的定位天线4和定向天线5固定于保护盖板6上。数码显示屏3内嵌在装置侧面，可实时显示被测车辆速度和测试结束后的跑偏量。车载终端2通过磁吸座1可直接吸附在被测车辆上。

如图3，所述磁吸座1包括上支撑面10、下支撑面13和支撑块11，上、下支撑面10、13相互平行放置，上、下支撑面中间竖直设支撑块11，所述磁铁12内嵌在下支撑面的四个角落处。磁吸座1的下支撑面11通过磁铁吸附在车顶，上支撑面10与车载终端2的壳体通过螺丝固定在一起。

其中移动站接收机模块包括接收基准站差分数据的移动站主机和定向、定位天线；

如图4，车载终端2壳体内设置移动站接收机模块、单片机主控模块、数据传输及显示模块、接口模块、报警模块和电源模块；激光条码扫描器9通过卡槽固定在车载终端2的壳体上，激光条码扫描器传输方式为无线传输，扫描车辆vin码后将信息通过无线传输给单片机主控芯片和后台控制主机。

其中；移动站接收机模块包括接收基准站差分数据的移动站主机、定位天线6和定向天线7；所述定向天线、和定位天线分别与移动站主机的com1、com2端口相连，所述天线分别固定在车载终端壳体的两侧并伸出于车载终端壳体外；移动站接收机模块实时采集车辆轨迹信息，通过移动站主机的内置电台发送给基准站接收机，优选设置在距离检测路段较远的厂房内，并在系统内构成差分算法获得高精度移动站坐标，并通过单片机主控模块的主控芯片处理计算被测车辆的跑偏量，跑偏量结果在测试结束后通过数据传输及显示模块显示在车载终端2壳体的四位数码显示屏8上，并且显示屏8在测试过程中实时显示车速。被测车辆的跑偏量超过预先设置的阈值时，通过蜂鸣器进行报警提示。实时测试过程中，仅仅车载终端2内部的移动站接收机模块和单片机主控模块通信工作即可，只有在一组或特定组测试完毕后，为分析和保存测试记录，测试相关数据可通过无线通信芯片发送给后台控制主机分析与保存。

所述移动站主机用于接收基准站接收机差分数据；基准站接收机通过输入一个高精度的已知坐标值，完成基准站模式初始化和定位解算，基准站接收机在完成定位解算后，会根据这个已知坐标值实时解算出伪距修正量、载波修正量、坐标修正量的差分改正数，并通过串口输出差分改正数，移动站主机内置电台接收到基准站接收机输出的差分改正数，通过调制/解调技术将这些数据通过无线的方式发送到移动站主机；移动站主机实时会进行pvt(position、velocity、time)解算即接收机的位置、速度和时间解算，在接收到基准站接收机发送的差分改正数后，实时对本身的解算结果进行修正，以达到高精度相对于基准站的位置差分，获得高精度移动站主机坐标。

优选所述内置电台的最大传输距离为3公里，也可以外接电台，最大传输距离可增大到30公里。

上述移动站接收机采用b380三星八频北斗高精度定位板卡，采用先进的一机双天线、载波相位差分技术，实时计算出两个天线的位置和方位角。具有测量精度高、稳定性好、无漂移、无累计误差、不受磁变影响的特点。

上述单片机采用stm32系列单片机，是一种低功耗、高性能、具有嵌入式应用专门设计的armcortex-m3内核处理器的单片机，能够满足实际应用需求，提供单片机解决方案。

上述接口模块主要功能是提供不同的总线接口，方便工作人员通过电脑直接设置检测装置的相关参数。

上述报警模块主要包括电磁式蜂鸣器，由单片机主控芯片控制，当被测车辆的跑偏量大于预先设计的阈值时，车载移动装置的蜂鸣器响起报警，提示驾驶员被测车辆测试不合格。

上述电源模块由电池和供电电路组成，电池为锂聚合物可充电池，具有重量轻、体积小、容量大、能量高和安全性能高的特点。

如图6-7是本发明中车辆行驶跑偏检测方法的流程示意图。主要包括以下步骤；

s1:在被测车辆进入到待测区时，首先用无线激光条码扫描器扫描车辆vin码并通过无线局域网同时传输给车载终端和试验厂房内的控制主机，将车载终端固定在被测车辆顶部，启动工作电源，等待1～2分钟让装置内移动站接收机模块锁定卫星，保证至少能够接收到5～12颗卫星信号以确保检测的顺利完成；

s2:在被测车辆进入测试准备区后，逐渐加速到测试车速v后，沿直线引导线，调整车身正直，在进入到测试区后，驾驶员双手同时间松开方向盘，对方向盘没有任何外力的作用，将实时车速稳定在测试车速v，测试车速v根据国家标准决定(车速单位km/h)，实时车速在不同点会有偏离测试车速v；同时下一辆被测车辆重复步骤s1进入测试准备区；

s3：在进入测试区后，车载终端的移动站主机开始工作，在接收到基准站接收机发送的差分改正数后，实时对移动站主机的位置、速度和时间解算结果进行修正，并在移动站主机系统内构成差分算法获得高精度移动站经纬度数据，通过坐标转换软件转换成平面坐标，记各检测点的位置坐标依次为x1,y1,x2,y2,x3,y3…xn,yn,对应的实时车速和航向角分别为v1，v2，v3…vn和θ1，θ2，θ3…θn，记移动站主机的采样频率为f(单位hz)，则接收信号的时间间隔为δt，被测车辆在δt内的跑偏角依次为δθ1＝θ2-θ1，δθ2＝θ3-θ2，δθ3＝θ4-θ3…被测车辆单位时间内的跑偏量δl(单位m)由公式δl＝(v1·δt·sinδθ1+v2·δt·sinδθ2+...+vn·δt·sinδθn)/3.6可得；

s4:通过单片机主控模块的主控芯片处理和计算车辆的跑偏量，并通过显示屏在测试完成后显示；

s5:在驶出测试区的时候，若被测车辆的跑偏量大于预先设计的阈值时，车载移动装置的蜂鸣器响起报警，提示驾驶员被测车辆测试不合格，进行后续检测；

s6:单次被测车辆测试完成，测试准备区的下辆被测车辆重复步骤s2～s5，进入测试区测试。

综上，本发明的车载式车辆行驶跑偏检测装置，主要包括磁吸座、车载终端和无线激光条码扫描器。车载终端由移动站接收机模块、单片机主控模块、数据传输及显示模块、接口模块、报警模块和电源模块构成。移动站主机实时采集车辆轨迹信息，通过主机内部的电台发送给基准站，并在系统内构成差分算法获得高精度移动站坐标。并通过单片机主控模块的主控芯片处理计算被测车辆的跑偏量，跑偏量结果在测试结束后显示在四位数码显示屏上，并且在测试过程中实时显示车速。被测车辆的跑偏量超过预先设置的阈值时，通过蜂鸣器进行报警提示。最后测试相关数据可通过无线通信芯片发送给后台控制主机分析与保存。接收机定位、定向天线固定在装置两侧，能避免遮挡物对卫星信号的干扰，信号强度也得以提升，保证了车辆行驶跑偏测试的准确性，提高了测试精度。该装置结构简单、拆装方便并且可以实现显示跑偏量和车速，适用于汽车制造企业进行流水线式测试，具有广阔的市场潜力和应用前景。