一种车辆数据采集仿真系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种车辆数据采集仿真系统及方法，仿真系统包括电源模块、数据接口转换模块，计算机系统，信号采集模块，系统台架模块，数据接口转换模块分别与计算机系统和信号采集模块连接，电源模块为数据接口转换模块和信号采集模块供电、系统台架模块分别连接数据接口转换模块和信号采集模块,本发明采用电路采用模块化设计，各个模块间相对独立，整体性能更可靠，单独模块的升级不会影响其他模块的工作，且电路所选元器件电气性能好，价格低，同时本发明具有数据实时存储和数据错误检测功能，可以最大可能降低最终接收到数据的错误率，带有高边信号监测功能可真实模拟轮速传感器输出，也可通过接口实现主动/被动轮速输出模式切换。
【专利说明】一种车辆数据采集仿真系统及方法【技术领域】
[0001]本发明属于数据采集领域，具体地说其涉及一种车辆数据采集仿真系统。
【背景技术】
[0002]从汽车诞生时起，车辆的数据采集仿真测试系统在车辆的开发，测试，标定方面就扮演着至关重要的角色，对。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。众多的汽车工程师在改进和优化汽车仿真系统方面倾注了大量的心血。现有仿真系统由如下不足:1电路方面没有采用模块化设计，数据接口预留缺乏可配制性，采样信号类型缺乏灵活性。各个电路虽然联系紧密，但只要有电路的一个部分出现问题，便会影响电路其它部分，硬件电路的可靠性降低；2硬件和软件相对独立，没有用软件程序去检测硬件故障。电路较复杂，集成化程度不够高，成本高。3系统软件不能应实际需求更换，数据读取显示通用性较强但也因此针对性不足，显示不直观。4采集数据的传输速度有限，稳定性不足，在采集，以及传输过程中容易丢失出错。5不能轮速仿真不能模拟轮速传感器的真实输出。
【发明内容】
[0003]针对以上现有技术的缺点，本发明提供一种整体性能可靠且能够联系紧密，各个模块间的兼容性强，硬件与软件业相对独立，同时还具有各信号由真实器件提供的仿真系统。 [0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种车辆数据采集仿真系统，包括电源模块、数据接口转换模块，计算机系统，信号采集模块，系统台架模块，数据接口转换模块分别与计算机系统和信号采集模块连接，电源模块I为数据接口转换模块和信号采集模块供电、系统台架模块分别连接至数据接口转换模块和信号采集模块。
[0005]所述电源模块包括电源输入接口、电源模块、电源输出接口、隔离电源输出接口 ；总电源输入接口连接电源模块，电源模块连接电源输出接口为数据接口转换模块供电，隔离电源输出接口为信号采集模块供电。
[0006]所述数据转换模块包括数据处理系统，数据处理系统分别与CAN通信接口、模拟输入口、数字输入口、模拟输出口、数字输出口、FSC高速数据采集接口连接，实现数据的采集与输出；数据处理系统连接到LAN通信接口实现数据与计算机系统的交换。
[0007]信号采集模块包括可控电流源模块、轮速高边接口、差分转换模块、压力采样模块、数字量采样模块、ECU接口，压力采集模块连接至模拟量输入接口实现油路压力信号的采集输入，ECU接口通过高边接口连接至可控电流源实现ECU高边信号对可控电流源输出的使能和接收可控电流源的轮速输出信号，可控电流源连接至数字输出口实现轮速电流信号输出受控出⑶接口连接至CAN接口实现E⑶和数据转换模块的CAN信号转换出⑶接口连接至差分转换模块实现ECU SPI信号转换成差分信号传输增加了高速数据传输的可靠性；差分转换模块连接至FSC高速数据采集接口实现ECU的FSC数据采集。[0008]所述系统台架模块包括整车油路及轮缸、用户输入信号模块、压力传感器接口，用户输入信号模块连接至电压转换模块，电压转换模块连接至数据接口转换模块实现用户控制信号采集；整车油路及轮缸连接至压力传感器，压力传感器连接至压力采集模块。
[0009]一种车辆数据采集仿真方法，其特征在:该方法包括以下步骤:步骤一、系统由市电供电给电源输入接口由电源模块给系统供电和通过隔离电源给压力传感器供电。步骤二、整车油路及轮缸通过压力传感器采样模块把压力信号传送到数据转发模块，由数据处理系统转成LAN信号发给计算机系统；步骤三、用户输入信号模块连接至电压转换模块将控制信号电压转换成数字输入口可以识别的信号由数据处理系统转成LAN信号发给计算机系统。步骤四、ECU的FSC信号经差分模块转发成差分信号由数据处理系统转成LAN信号发给计算机系统。步骤五、E⑶接口的CAN信号直连至数据处理系统转成LAN信号发给计算机系统。步骤六、ECU接口轮速高边信号连接至电流源模块的输出使能控制，在ECU高边工作时电流输出模块才能输出模拟了真实的轮速传感器工作状态，数字输出口连接电流源模块控制电流输出的大小供给ECU接口的轮速低边。
[0010]本发明的有益效果为:1、电路采用模块化设计，各个模块间相对独立，整体性能更可靠，单独模块的升级不会影响其他模块的工作。2、电路所选元器件电气性能好，价格低。
3、电路采用4层板PCB设计，使用表贴元件，双面贴片，结构更紧凑，集成度高，系统小型化更容易。4、具有数据实时存储和数据错误检测功能，可以最大可能降低最终接收到数据的错误率。5、带有高边信号监测功能可真实模拟轮速传感器输出，也可通过接口实现主动/被动轮速输出模式切换6、真实的CAN总线数据传输模块，可模拟汽车CAN数据交换。7、真实的车身用户输入信号(点火、制动踏板、整车油路及轮缸、真空助力器、主缸)。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面对本发明说明书附图表达的内容及图中的标记作简要说明:
[0012]图1为本发明【具体实施方式】的系统结构框图；
[0013]图2为本发明【具体实施方式】的系统运行结构图。
[0014]其中1.电源模块、2.数据接口转换模块、3.计算机系统、4.信号采集模块、5.系统台架模块、6.电子控制单元、11.总电源输入接口、12.电源模块、13.电源输出接口、14.隔离电源输出接口、21.LAN通信接口、22.CAN通信接口、23.模拟输入口、24.数字输入口、25模拟输出口、26.数字输出口、27.FSC高速数据采集接口、28.数据处理系统、41.可控电流源模块、42.轮速高边接口、43.差分转换模块、44.压力采样模块、45.数字量采样模块、46.E⑶接口、51.整车油路及轮缸、52.用户输入信号模块、53.压力传感器接口。
【具体实施方式】
[0015]下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的【具体实施方式】如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0016]如图1所示，一种车辆数据采集仿真系统，该系统包括:电源模块1、数据接口转换模块2，计算机系统3，信号采集模块4，系统台架模块5，数据接口转换模块2分别与计算机系统3和信号采集模块4连接，电源模块I为数据接口转换模块2和信号采集模块4供电；系统台架模块5分别连接至数据接口转换模块2和信号采集模块4，用于测试的电子控制单元(ECU)连接到信号采集模块4上，本发明电路采用模块化设计，各个模块间相对独立，整体性能更可靠，单独模块的升级不会影响其他模块的工作。
[0017]如图2所示，电源模块I包括电源输入接口 11、电源模块12、电源输出接口 13、隔离电源输出接口 14 ;所述的系统电源模块I在通过总电源输入接口 11连接电源模块12，电源模块12连接电源输出接口 13为数据接口转换模块2供电，隔离电源输出接口 14为信号采集模块4供电。
[0018]数据转换模块2包括数据处理系统28，数据处理系统28分别于计算机系统3的LAN通信接口 21、CAN通信接口 22、模拟输入口 23、数字输入口 24、模拟输出口 25、数字输出口 26、FSC高速数据采集接口 27连接，实现数据的采集与输出；数据处理系统连接到LAN通信接口 21实现数据与PC的交换。所述的数据转换模块2内数字输出口 26连接41实现轮速输出使能的控制和接收轮速低边信号。模拟输出接口 25作为模拟量输出预留接口。CAN通信接口 22通过E⑶接口 46连接到E⑶将CAN信号连接至E⑶。FSC高速数据采集接口27连接至差分转换模块43接收E⑶发送过来经差分变换后的FSC数据。模拟输入接口 23通过压力采样模块44接收压力传感器53传送过来的压力。数字信号输入接口 24通过电平转换模块45接收用户输入信号模块52的控制信号输入，实现ECU和MCU之间的数据信号交换。
[0019]信号采集模块4包括可控电流源模块41、轮速高边接口 42、差分转换模块43、压力采样模块44、数字量采样模块45、ECU接口 46，电源模块12连接隔离电源输出接口 14为压力采样模块44供电，信号采集模块4内部压力采集模块44连接至压力传感器53。压力采集模块44连接至模拟量输入接口 23实现油路压力信号的采集输入，信号采集模块4内E⑶接口 46通过高边接口 42连接至可控电流源41实现E⑶高边信号对可控电流源输出的使能和接收可控电流源41的轮速输出信号，可控电流源41连接至数字输出口 26实现轮速电流信号输出受控出⑶接口 46连接至CAN接口 22实现E⑶和数据转换模块的CAN信号转换；ECU接口 46连接至差分转换模块43实现ECU SPI信号转换成差分信号传输增加了高速数据传输的可靠性；差分转换模块43连接至FSC高速数据采集接口 27实现ECU的FSC数据采集；数据处理系统28实时对所采集到的数据进行冗余校验，丢弃不合格数据，确保所采集数据的有效性和可靠性。
[0020]系统台架模块5内含整车油路及轮缸51、用户输入信号模块52、压力传感器接口53，用户输入信号模块52连接至电压转换模块45，电压转换模块45连接至数字量输入模块24实现用户控制信号采集；台架模块5整车油路及轮缸51连接至压力传感器53。
[0021]本发明采用以下方法进行控制，步骤一、系统由市电供电给电源输入接口 11由电源模块12输出I路12V电源给系统供电和隔离电源14给压力传感器供电。
[0022]步骤二、台架上的整车油路及轮缸51通过压力传感器采样模块44把压力信号传送到数据转发模块2由数据处理系统28转成LAN信号发给计算机系统3。
[0023]步骤三、台架上的用户输入信号模块52连接至电压转换模块45将控制信号电压转换成数字输入口 24可以识别的信号由数据处理系统28转成LAN信号发给计算机系统3。
[0024]步骤四、E⑶的FSC信号经差分模块43转发成差分信号由数据处理系统28转成LAN信号发给计算机系统3。
[0025]步骤五、E⑶接口 46的CAN信号直连至数据处理系统28转成LAN信号发给计算机系统3。
[0026]步骤六、E⑶接口 46轮速高边信号连接至电流源模块41的输出使能控制，在E⑶高边工作时电流输出模块才能输出模拟了真实的轮速传感器工作状态，同时完成轮速信号的高边监测功能，数字输出口 26连接电流源模块41控制电流输出的大小供给ECU接口 46的轮速低边。
[0027]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种车辆数据采集仿真系统，其特征在于:该系统包括电源模块(I)、数据接口转换模块(2)，计算机系统(3)，信号采集模块(4)，系统台架模块(5)，数据接口转换模块(2)分别与计算机系统(3)和信号采集模块(4)连接，电源模块I为数据接口转换模块(2)和信号采集模块(4)供电、系统台架模块(5)分别连接至数据接口转换模块(2)和信号采集模块⑷。
2.根据权利要求1所示的仿真系统，其特征在于:所述电源模块(I)包括电源输入接口(11)、电源模块(12)、电源输出接口(13)、隔离电源输出接口(14);总电源输入接口(11)连接电源模块(12)，电源模块(12)连接电源输出接口(13)为数据接口转换模块(2)供电，隔离电源输出接口(14)为信号采集模块(4)供电。
3.根据权利要求1所示的仿真系统，其特征在于:所述数据转换模块(2)包括数据处理系统(28)，数据处理系统(28)分别与CAN通信接口(22)、模拟输入口(23)、数字输入口(24)、模拟输出口(25)、数字输出口(26)、FSC高速数据采集接口(27)连接，实现数据的采集与输出；数据处理系统(28)连接到LAN通信接口(21)实现数据与计算机系统(3)的交换。
4.根据权利要求3所示的仿真系统，其特征在于:信号采集模块(4)包括可控电流源模块(41)、轮速高边接口(42)、差分转换模块(43)、压力采样模块(44)、数字量采样模块(45)、ECU接口(46)，压力采集模块(44)连接至模拟量输入接口(23)实现油路压力信号的采集输入，ECU接口(46)通过高边接口(42)连接至可控电流源(41)实现ECU高边信号对可控电流源输出的使能和接收可控电流源(41)的轮速输出信号，可控电流源(41)连接至数字输出口(26)实现轮速电流信号输出受控；ECU接口(46)连接至CAN接口(22)实现ECU和数据转换模块的CAN信号转换；E⑶接口(46)连接至差分转换模块(43)实现E⑶SPI信号转换成差分信号传输增加了高速数据传输的可靠性；差分转换模块(43)连接至FSC高速数据采集接口(27)实现ECU的FSC数据采集。
5.根据权利要求4所述的仿真系统，其特征在于:所述系统台架模块(5)包括整车油路及轮缸(51)、用户输入信号模块(52)、压力传感器接口(53)，用户输入信号模块(52)连接至电压转换模块(45)，电压转换模块(45)连接至数据接口转换模块(2)实现用户控制信号采集；整车油路及轮缸(51)连接至压力传感器(53)，压力传感器(53)连接至压力采集模块(44)。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种车辆数据采集仿真方法，其特征在:该方法包括以下步骤: 步骤一、系统由市电供电给电源输入接口(11)由电源模块(12)给系统供电和通过隔离电源(14)给压力传感器供电。 步骤二、整车油路及轮缸(51)通过压力传感器采样模块(44)把压力信号传送到数据转发模块(2)，由数据处理系统(28)转成LAN信号发给计算机系统(3)。 步骤三、用户输入信号模块(52)连接至电压转换模块(45)将控制信号电压转换成数字输入口(24)可以识别的信号由数据处理系统(28)转成LAN信号发给计算机系统(3)。 步骤四、E⑶的FSC信号经差分模块(43)转发成差分信号由数据处理系统(28)转成LAN信号发给计算机系统(3)。 步骤五、E⑶接口(46)的CAN信号直连至数据处理系统(28)转成LAN信号发给计算机系统⑶。 步骤六、ECU接口(46)轮速高边信号连接至电流源模块(41)的输出使能控制，在ECU高边工作时电流输出模块才能工作模拟了真实的轮速传感器工作状态同时完成对高边信号的监测功能，数字输出口(26)连接电流源模块(41)控制电流输出的大小供给ECU接口(46)的轮速低边。
【文档编号】G05B17/02GK103941595SQ201410205552
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】郭超 申请人:芜湖伯特利电子控制系统有限公司