基于卫星实时差分信号的车辆行驶跑偏测量方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信息处理和自动检测技术领域，具体涉及一种基于卫星实时差分信号的车辆行驶跑偏轨迹自动测量方法和系统。
【背景技术】
[0002]车辆行驶跑偏的基本现象是车辆在行驶过程中，不能保持直线前进，总是要自动地偏向某个方向。跑偏的原因有很多种，包括车辆自身的原因，也有道路的因素。车辆行驶跑偏，不仅容易使驾驶员产生操作疲劳，且存在重大安全隐患，如果跑偏太多极易引发交通事故，所以检测车辆的行驶跑偏量显得非常重要。
[0003]传统的行驶跑偏测试方法如人工观测法、洒水定位法，检测手段比较粗糙，需要大量的人力，标定复杂，效率低，受天气等环境因素的影响较大，而且无法检测车辆在检测区内行驶过程中的速度和方向误差引起的跑偏误差，测量准确度低。
[0004]近几年出现了一些新的跑偏量测量方法，如摄影测量法、传感器检测法、激光测距法等。但都或多或少存在着检测缺陷:摄影测量法中，由于测试中的相机无法安装在同一坐标系中，导致系统标定非常复杂，容易产生较大的误差，而且相机的曝光时间受被测试车辆速度和环境光照强度的影响，也产生测试误差；传感器检测法中，由于传感器埋在测试区路面下，传感器的维护非常麻烦；激光测距法测得的初始方向和终了方向存在一定的误差。且上述所有方法均无法解决车辆在测量起始点行驶速度与设置的测量速度误差(土 △￥)引起的跑偏量误差的问题。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的上述缺陷，提供一种全天候的高精度高效率的基于卫星实时差分信号的车辆行驶跑偏轨迹自动测量方法和系统，实时监控测量过程中车辆的行驶情况，修正车辆行驶速度、方向误差引起的跑偏量测量误差。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0007]一种基于卫星实时差分信号的车辆行驶跑偏测量系统，其特征在于:包括准备区、测试区、两台卫星接收机、卫星接收天线、无线电数据链电台、测试主机、移动显示终端、有线或无线局域网；两台卫星接收机中一台设为移动站，另一台设为基准站，基准站的卫星接收机放在测试区位置信息已知的基准站设定点上，移动站的卫星接收机置于被检测车辆上固定位置；
[0008]所述基准站卫星接收机和移动站卫星接收机均包括卫星数据采集器、微处理器和无线通信器，所述卫星数据采集器依序与微处理器和无线通信器连接，所述基准站卫星接收机通过卫星数据采集器与卫星信号连接，所述移动站卫星接收机通过卫星信号采集器与卫星信号、基准站卫星接收机连接，测试主机通过有线或无线局域网和移动站卫星接收机、移动显示终端连接；所述移动显示终端还包括用于扫描车辆识别码VIN(VehicleIdentificat1n Number，下文简称VIN)的扫描器，和方便检测人员查看检测结果的显示屏。
[0009]上述技术方案中，基准站的无线电数据链电台与基准站的卫星接收机相连，基准站接收天线与基准站的无线电数据链电台连接起来；移动站的无线电数据链电台与移动站的卫星接收机相连，移动站接收天线与移动站的无线电数据链电台连接起来。
[0010]上述技术方案中，所述扫描器为无线手持扫描装置。
[0011]上述技术方案中，基于卫星实时差分信号的车辆行驶跑偏测量系统按照如下流程工作:
[0012]首先，待测车辆在准备区内，启动两台卫星接收机和测试主机；
[0013]然后，车辆以设置的行驶速度由准备区进入测试区；
[0014]车辆在测试区时，两台接收机同时接收同一时间、同一卫星发射的信号，基准站的卫星接收机将接收到的基准站位置信息与已知位置信息对比，得到差分改正值，并通过无线电台发送给被检测车辆上的卫星接收机，被检测车辆上的接收机在利用差分改正值对所接收的数据进行误差纠正后将数据传输给测试主机；
[0015]测试主机根据车辆行驶速度、方向误差模型修正行驶轨迹测量误差后绘制出车辆的理想行驶轨迹和实际行驶轨迹；分别找到车辆理想行驶轨迹上和实际行驶轨迹上距离进入点O点设定距离处的点P和Q，车辆的跑偏角度即为O、Q两点处车辆行驶的方向角度之差，跑偏距离即为PQ之间的距离，并将结果在测试主机和移动显示终端上显示出来。
[0016]一种采用上述测量系统的测量方法，其特征在于主要包括如下步骤:
[0017]S1:打开基准站和移动站的电源启动两台卫星接收机，打开测试主机，车辆进入测试区前在准备区内时，工作人员使用移动显示终端将待测车辆的VIN码发送到测试主机；
[0018]S2:待测车辆在准备区内逐渐加速至待检测速度Vtl后，沿道路中心线进入测试区，进入测试区后，保持方向盘正中位置不动，将车速维持在Vtl，其中待检测速度Vtl根据车辆类型决定；
[0019]S3:在进入测试区后，基准站和移动站的卫星接收机同时接收同一时间、同一卫星发射的信号；基准站获得基准站位置坐标，移动站获得移动站位置坐标；
[0020]S4:基准站将卫星测得的基准站位置坐标与已知的基准站位置信息进行对比，得到位置坐标的差分改正值，然后将得到的差分改正值通过基准站的无线电数据链电台发送给移动站接收机；
[0021]S5:移动站接收机通过差分改正值对其接收到的移动站位置坐标进行修正，再将数据通过无线电数据链电台发送给测试主机；
[0022]S6:测试主机接收到移动站发送的被检测车辆在各检测点的位置坐标依次为(XpY1J1), (X2, Y2, Z2), (X3, Y3, Z3)……，对应的速度为，V1, V2，V3……对应的行驶方向为γ。γ2, γ3……；记接收机两次接收信号的时间间隔为AT，则车辆在Λ T内的跑偏角依次为 G1= (γ ^y1), θ 2= (γ J2), θ 3= (γ 4-γ3)......;通过 V1, V2, V3......和
Θ !, Θ 2) Θ 3......可以得到Λ T内，V和Θ的函数关系Θ = a+aiV+a2V2+a3V3+a4V4，由函数关系式得到当V为Vtl时Λ T内的偏转角Θ 0；
[0023]S7:利用车辆的位置坐标绘制出车辆实际行驶轨迹，找到车辆开始偏离道路中心线的位置，记为跑偏起始点O，并利用S6中得到的Θ ^对实际行驶轨迹中速度偏离V ^的点进行校正，得到修正后的行驶轨迹曲线；
[0024]S8:绘制出车辆在检测区内不产生跑偏情况下的理想行驶轨迹，并找到距离O点设定距离处的点P;
[0025]S9:找到车辆修正后的实际行驶轨迹曲线上沿曲线距离O点设定距离处的点Q ;
[0026]SlO:计算偏转角度和偏转距离:车辆在设定距离内运行的偏转角度为0、Q两点时车辆行驶的方向角度差，偏转距离为PQ之间的距离，将计算分析的结果在测试主机和移动显示终端上显示并储存起来；
[0027]Sll:单车辆测试完毕；
[0028]S12:若继续进行下一辆车测试，则重复SI?S9，否则关闭电源和测试主机，结束单车测试。
[0029]上述测量步骤S2中，小汽车待检测速度Vtl为正负60km/h，大货车待检测速度V。为正负 40km/h。
[0030]上述测量步骤S8中，所述设定距离为100m.
[0031]本发明提供了基于卫星实时差分信号的车辆行驶跑偏测量方法和系统，检测员只需将卫星接收车载终端固定在车辆上的任意位置，用扫描仪扫描车辆的VIN码并通过无线通信模块发送给监控主机，检测时，卫星接收基准站接收自身位置信息并利用微处理器计算差分值，通过无线信号将该差分值发送给卫星接收车载终端，卫星接收车载终端实时接收自身位置信息，并根据接收的差分值进行位置校正，通过无线通信模块将校正后的位置信息发送给监控主机，监控主机通过数据处理软件得到车辆的行驶跑偏量，并将车辆行驶跑偏量和所对应的VIN码显示在监控主机上，同时将行驶跑偏量通过无线通信模块发送到移动显示终端上。
[0032]本发明基于卫星实时差分信号，运用20Hz的卫星接收机，接收车辆的瞬时位置、速度和方向，其里程精度可以达到厘米级，速度精度可以达到0.lkm/h，通过对入射方向的修正，计算出精确度很高的跑偏距离。本发明完全不受气候环境等的影响，真正实现了全天候测量，且以往的跑偏量计算均只考虑了跑偏的起始位置和终止位置，没有办法解决车辆在跑偏测试区内行驶中可能存在的失误，本方法可以对行驶过程中的速度和角度以及操作失误等问题进行校正，因此相对于以往的方法，计算结果更加精确。
[0033]由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下主要优点:
[0034]1、结构简单、安装方便，只需在被检测车辆上安装卫星接收车载终端即可。
[0035]2、将卫星检测技术应用于车辆行驶跑偏检测，由于卫星可以记录车辆行驶的全过程，从而系统可以自动判别车辆开始跑偏的起点，避免了由于测试人员操作失误带来的误差，而且卫星可以实时反馈车辆行驶速度和行驶方向，方便对车辆的行驶速度误差进行校正，大幅提高了测量精度。进一步的，本发明采用了 RTK测量技术，通过差分方法，差分值和坐标可以直接由RTK测量系统给出，提高了车辆行驶轨迹的测量精度，对于车辆的定位精度可以达到厘米级。
[0036]3、本发明消除了车辆在刚进入测试区时的方向误差，避免了进入时的方向误差引起的测量结果误差。
[0037]4、本发明可以实时监控测量过程中车辆的行驶情况，在后期的测试主机处理过程中找到车辆坐标开始偏离道路中心线的点，其前一个点即为车辆起始跑偏的点，避免了需在某一固定位置松手可能带来的操作误差，这是以往的所有检测方法都没有考虑的。
[0038]5、本发明可以校正车速的误差对测试结果的影响。
[0039]6、本发明不受外界环境和天气的影响，可以全天候进行观测。
[0040]7、本发明采用自动的检测方法，节省了人工，提高了检测的效率。
[0041]8、本发明采用的仪器设备拆装方便，便于维护和管理。
[0042]因此，本发明具有不受测量环境和天气影响、提高检测精度和效率的优点。
【附图说明】
[0043]图1是本发明的系统结构示意图。
[0044]图2是本发明的信号传输流程图。
[0045]图3是本发明的轨迹分析图。
[0046]图4是本发明的方法主流程图。
【具体实施方式】
[0047]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明，并非对其保护范围的限制。
[0048]实施例1
[0049]—种基于卫星实时差分信号的车辆行驶跑偏测量方法和系统。该测量系统如图1，包括位于测试区内的载有卫星接收机的待测车辆1、卫星2、基准站卫星接收机3、基准站无线电数据链电台4、