基于车载can总线的道路平顺性检测装置制造方法

文档序号:6718164阅读:221来源:国知局
基于车载can总线的道路平顺性检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及道路移动测量【技术领域】,公开了一种基于车载CAN总线的道路平顺性检测装置。该装置包括至少三个通讯基站,安装在车辆上的车载工控机、车载手机、显示器和数据存储硬盘;该装置通过车载手机得到车辆的实时运行速度,并将车辆的实时运行速度与设计车速进行比较,从而基于车辆运行速度对道路平顺性做出评价。
【专利说明】基于车载CAN总线的道路平顺性检测装置

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及道路移动测量【技术领域】,尤其涉及一种基于车载CAN总线的道路平顺性检测装置。

【背景技术】
[0002]目前,道路平顺性评价在工程实际中主要依靠人工测量完成,人工测量结果精度低,静态测量效率差,无法满足高效、精确测量的要求,需要引入更科学的测量方法和系统。检索发现,一种名为车载道路平顺性测量系统(专利号201120352860.3)的实用新型专利以检测路面病害图像情况而得到的道路平顺性评价,其虽然使用了惯量传感器,但是并没有基于车辆运行速度对道路平顺性做出评价,并不是严格意义上的道路平顺性评价。
实用新型内容
[0003]发明人认为:道路平顺性与行车安全密切相关。目前,我国公路线形几何设计规范的确定基于设计车速,所有线形元素都是根据事先确定的设计车速选取的。相关研究表明,驾驶员对车速的控制基本上是由驾驶员的“道路安全感”决定的,即运行车速控制是公路线形、路面条件和交通环境条件等道路运营环境因素对车辆驾驶员进行视觉诱导综合作用的结果,因此,运行车速可以作为表征道路平顺性的标志。
[0004]本实用新型的目的在于提供一种基于车载CAN总线的道路平顺性检测装置,该装置通过车载手机得到车辆的实时运行速度,并将车辆的实时运行速度与设计车速进行比较,从而基于车辆运行速度对道路平顺性做出评价。
[0005]为达到上述技术目的,本实用新型采用如下技术方案予以实现。
[0006]基于车载CAN总线的道路平顺性检测装置,其特征在于,包括至少三个通讯基站,安装在车辆上的车载工控机、车载手机、显示器和数据存储硬盘;
[0007]所述至少三个通讯基站,其中每个通讯基站包括测距模块、计时模块、信号发射接收模块,所述测距模块用于向所述车载手机发送测距信号,所述计时模块用于根据发送测距信号和接收返回信号确定测距信号的往返时间,所述信号发射接收模块用于接收定位请求信息并发射信号的往返时间给所述车载手机;
[0008]所述车载手机包含信息发射模块和信息确认模块,所述信息发射模块用于向所述通讯基站发射定位请求信息,所述信息确认模块用于接收所述通讯基站发出的测距信号,并返回确认信息;
[0009]所述车载工控机包含数据库和计算模块,所述数据库用于存储电子地图,所述计算模块用于根据信号的往返时间计算得到所述车辆的实时行驶速度,并将实时行驶速度与该路段的设计车速进行比较,并将比较结果通过显示器显示且通过数据存储硬盘存储;
[0010]所述通讯基站与所述车载手机通过无线通讯方式连接,所述车载手机的输出端电连接所述车载工控机的输入端,所述显示器的输入端和数据存储硬盘的输入端分别对应电连接所述车载工控机的输出端,所述车载工控机电连接到所述CAN总线上。
[0011]本技术方案的特点和进一步改进在于:
[0012]所述CAN总线上连接有车辆点火系统。
[0013]所述显示器采用Innolux/群创AT043TN24V.7群创4.3寸液晶显示屏。
[0014]所述数据存储硬盘采用华为OceanStor S2200T型。
[0015]本实用新型的基本原理是获取车载手机定位参数,依据车载手机与所在车辆具有相同运动状态的原理,获取与车载手机相同的车辆运行速度,计算得到车辆运行速度和设计车速之差,并车辆运行速度和设计车速之差与道路平顺性评价标准比较,得到道路平顺性评价结果,并自动进行记录和储存。
[0016]该装置基于车载CAN总线,无需加装额外的车载传感器设备,简单易行、节约成本,具有较强的推广和应用前景。通过道路平顺性评价,可以发现道路存在的行车安全性问题,通过修改或进行安全改善,提高道路的运营安全性。

【专利附图】

【附图说明】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0018]图1为本实用新型的基于车载CAN总线的道路平顺性检测装置的结构示意框图;
[0019]图2为本实用新型的基于车载CAN总线的道路平顺性检测装置的工作流程图;
[0020]图3为本实用新型的试验结果显示示例图;
[0021]图4为到达时间差测向定位法(TDOA)原理图。

【具体实施方式】
[0022]参照图1,为本实用新型的基于车载CAN总线的道路平顺性检测装置的结构示意框图;该装置包括安装在车辆上的车载工控机、车载手机、显示器、数据存储硬盘,至少三个通讯基站。
[0023]至少三个通讯基站,其中每个通讯基站包括测距模块、计时模块、信号发射接收模块,测距模块用于向车载手机发送测距信号,计时模块用于根据发送测距信号和接收返回信号确定测距信号的往返时间,信号发射接收模块用于接收定位请求信息并发射信号的往返时间给车载手机;
[0024]车载手机包含信息发射模块和信息确认模块,信息发射模块用于向通讯基站发射定位请求信息,信息确认模块用于接收通讯基站发出的测距信号,并返回确认信息。
[0025]车载工控机包含数据库和计算模块,数据库用于存储电子地图,计算模块用于根据信号的往返时间计算得到车辆的实时行驶速度,并将实时行驶速度与该路段的设计车速进行比较,并将比较结果通过显示器显示且通过数据存储硬盘存储。
[0026]通讯基站与车载手机通过无线通讯方式连接,车载手机的输出端电连接车载工控机的输入端,显示器的输入端和数据存储硬盘的输入端分别对应电连接车载工控机的输出端,车载工控机电连接到CAN总线上。
[0027]CAN总线上连接有车辆点火系统。
[0028]显示器采用Innolux/群创AT043TN24V.7群创4.3寸液晶显示屏。
[0029]数据存储硬盘采用华为OceanStor S2200T型。
[0030]为实现本实用新型的道路平顺性的检测,以上述道路平顺性检测装置为基础,具体步骤如下:
[0031]车载CAN总线获取点火和熄火信号,其中高电压为点火信号,低电压为熄火信号,车载CAN总线将获取的点火和熄火信号发送至车载工控机,车载工控机根据点火信号控制该装置开始工作,根据熄火信号控制该装置停止工作。
[0032](I)数据采集:车载手机中的信息发射模块向至少三个通讯基站发射定位请求信息,至少三个通讯基站接收到所述信息发射模块发射的定位请求信息后分别向车载手机发送测距信号,计时模块记录发送时刻;车载手机接收该测距信号后,返回确认测距信号;通讯基站接收所述确认测距信号,计时模块记录接收时刻,根据发送时刻与接收时刻的时间确定测距信号的往返时间;至少三个通讯基站得到至少三个测距信号的往返时间,每个通讯基站将所得到的各自的测距信号的往返时间发送给车载手机;
[0033](2)数据处理:车载手机接收到至少三个测距信号的往返时间后将其发送给车载工控机,车载工控机根据数据库中存储的电子地图中的至少三个通讯基站的地理经纬度坐标,以及每个通讯基站得到的各自的测距信号的往返时间,按照到达时间差测向法(TDOA),得到车载手机的地理经纬度坐标;
[0034]如图4所示的到达时间差测向定位(TDOA)原理图。
[0035]图中:A、B、C为三个通讯基站,T为车载手机;T到Α、B、C为三个通讯基站的距离分别为Lat、Lbt, Lct,对应的传播时间为tAT、tBT、tCT, T到A通讯基站、B通讯基站的传播时间差为Δ tAB:
[。。36] =
[0037]其中:Lat= 一Xl+
[0038]LBT = 4X1T + {YB-V>2
[0039]则得到公式1-.^ab = W = -^r + 琴' + O1- )
[0040]同理:T到A通讯基站、C通讯基站的传播时间差为Λ tAC为:
[0041]AtAC = tAr-tCT= Lat-cLct
[0042]其中:Lct= - XtY + 'ij-
[0043]则得到公式2: ^tAC = tAT- tCT = —(yjX'T+^.- ^(Xc-XrY + )
[0044]上述公式1、公式2即为双曲线函数的变形。
[0045]当通过通讯基站测量出AtAB、AtAC,并将已知各通讯基站地理经纬度坐标A(0,0),B(0, YB),C(Xc, O)代入公式I和公式2后,便可解出车载手机T的位置T(Χτ,Υτ)。
[0046]在本实施例中,车载手机定位更新频率为10Hz,所以车载手机的定位更新时间为0.1s,即车载手机每隔0.1s发送一次定位请求信息,同时,工控机每隔0.1s计算得到一次车载手机的地理经纬度坐标,工控机根据两个相邻定位更新时刻的车载手机的地理经纬度坐标得到车载手机在定位更新时间内的运行距离L,则得到两相邻定位更新时刻内的平均速度k
— L
[0047]K=—

0.1
[0048]设此平均速度为后一定位更新时刻的运行速度Vi,单位为km/h,根据已知的道路等级设计规范和道路设计资料,确定道路的设计车速V’,单位为km/h,设定位更新时刻的运行车速与道路设计车速的差值为Λν:
[0049]Δ V = V1-Vi
[0050]建立以定位更新时间为横坐标,运行车速与道路设计车速的差值为纵坐标的直角坐标系,并在所述直角坐标系内做出每个定位更新时刻的运行车速与道路设计车速的差值的标记点,设η为标记点总数,Ii1为所述差值Δ V在-10与10之间的标记点,Π ι为在_10与10之间的标记点占总标记点的百分比,n2为所述差值Λ V在20与-20之间的标记点,η2为在20与-20之间的标记点占总标记点的百分比,则:
[0051]/Zl = -XlOO0/)
η
[0052]?77 = !χ1()()%
η
[0053]当η !>70 %且η 2>80 %,采样道路整体平顺性评价为“优”,当η !>60 %且n 2>70 %,采样道路整体平顺性评价为“良”,其他情况采样道路整体平顺性评价为“差”。
[0054](3)判断显示:所述显示器显示所述直角坐标系,并在所述直角坐标系内显示以每个定位更新时刻为横坐标以每个定位更新时刻的运行车速与道路设计车速的差值为纵坐标的标记点,所述差值Δ V小于在-10与10之间时,显示器输出绿色标记点,表示测量点的平顺性评价为优;差值Λ V介于10和20或-10和-20之间时,显示器输出黄色标记点,表示测量点的平顺性评价为良;差值Λν大于20或小于-20时,显示器输出红色标记点,表示测量点的平顺性评价为差,如表一所示。
[0055]表一平顺性评价标准
[0056]
评价指标优良差
Av/(km/h)<10[10, 20]
颜色标记疗色黄色红色
[0057](4)记录数据
[0058]在步骤2判断道路平顺性水平,车载工控机将每个定位更新时刻和每个定位更新时刻的运行车速与道路设计车速的差值发送给数据存储硬盘。Av的数值有正负号,正号表示运行车速大于设计车速,负号表示运行车速小于设计车速。同时,自动跳回步骤2,重复步骤 2-3。
[0059]所述显示画面和数据存储画面如图3所示。
[0060](5)系统结束
[0061]车载CAN总线采集到的熄火电压信号,并传输给车载工控机,车载工控机判断车辆停止运行,所述系统自动结束。
[0062]该装置基于车载CAN总线,无需加装额外的车载传感器设备,简单易行、节约成本,具有较强的推广和应用前景。通过道路平顺性评价,可以发现道路存在的行车安全性问题,通过修改或进行安全改善,提高道路的运营安全性。
[0063]尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述,但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域,上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的,而不是限制性的。本领域的普通技术人员在说明书的启示下,在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下,还可以做出很多种的形式,这些均属于本实用新型保护之列。
【权利要求】
1.基于车载CAN总线的道路平顺性检测装置,其特征在于,包括至少三个通讯基站,安装在车辆上的车载工控机、车载手机、显示器和数据存储硬盘; 所述至少三个通讯基站,其中每个通讯基站包括测距模块、计时模块、信号发射接收模块,所述测距模块用于向所述车载手机发送测距信号,所述计时模块用于根据发送测距信号和接收返回信号确定测距信号的往返时间,所述信号发射接收模块用于接收定位请求信息并发射信号的往返时间给所述车载手机; 所述车载手机包含信息发射模块和信息确认模块,所述信息发射模块用于向所述通讯基站发射定位请求信息,所述信息确认模块用于接收所述通讯基站发出的测距信号,并返回确认信息; 所述车载工控机包含数据库和计算模块,所述数据库用于存储电子地图,所述计算模块用于根据信号的往返时间计算得到所述车辆的实时行驶速度,并将实时行驶速度与该路段的设计车速进行比较,并将比较结果通过显示器显示且通过数据存储硬盘存储; 所述通讯基站与所述车载手机通过无线通讯方式连接,所述车载手机的输出端电连接所述车载工控机的输入端,所述显示器的输入端和数据存储硬盘的输入端分别对应电连接所述车载工控机的输出端,所述车载工控机电连接到所述CAN总线上。
2.根据权利要求1所述的基于车载CAN总线的道路平顺性检测装置,其特征在于,所述CAN总线上连接有车辆点火系统。
3.根据权利要求1所述的基于车载CAN总线的道路平顺性检测装置,其特征在于,所述显示器采用Innolux/群创AT043TN24V.7群创4.3寸液晶显示屏。
4.根据权利要求1所述的基于车载CAN总线的道路平顺性检测装置,其特征在于,所述数据存储硬盘采用华为OceanStor S2200T型。
【文档编号】G08C17/02GK204007583SQ201420415949
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】石涌泉, 朱永振, 黎莉 申请人:长安大学
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