一种车载道路坡度实时测试系统及测试方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车测试与控制技术领域，具体的说是一种车载道路坡度实时测试系统及测试方法。
【背景技术】
[0002]道路坡度的精确获取对汽车的燃油经济性评价及行驶安全性控制准确性方面有着直接的影响。在汽车燃油经济性方面，道路坡度对应汽车行驶道路阻力，大的道路阻力会增加整车燃油消耗量，但当前评价汽车燃油经济性的循环工况基本不考虑道路坡度因素，使得试验结果与实际结果间存在较大差异。另外，道路坡度的存在使得汽车行驶过程中的最佳换挡时机与水平路面上不同，使得换挡品质变差。在汽车行驶安全性电控方面，道路坡度的存在影响制动防抱死系统(ABS)和动力学稳定性控制系统(ESC)对路面附着和参考车速的准确估算，从而影响控制的精准性。
[0003]现有技术中对道路坡度获取方法有:利用水箱或钟摆等仪器直接读取倾斜角作为道路的坡度角；基于卡尔曼滤波器，比例积分观测器等估计方法；基于滑行阻力的方法。
[0004]通过水箱或钟摆等仪器直接读取倾斜角作为道路的坡度角的方法易受到路面条件、行驶车速、仪器安装位置的制约。
[0005]基于卡尔曼滤波器，比例积分观测器，精度及实时性取决于汽车模型的复杂程度。
[0006]基于滑行阻力的方法需要对汽车行驶方程式中的各阻力系数进行标定，建立的滑行阻力模型，包含的未知参数个数不同，带入微分方程求解得到的各阻力系数精度也有一定差异。
[0007]其他基于GPS获取道路坡度的方面，如将GPS天线布置在车身顶部等不能有效剔除汽车行驶过程中悬架跳动带来的影响。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是为了克服现技术的不足之处，提供一种安装简单，操作方便、精度较高的车载道路坡度实时测试系统。
[0009]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0010]一种车载道路坡度实时测试系统，包括有测试设备、固定装置及数据采集与处理板卡；
[0011]所述测试设备包括有接收机、接收机天线及地面基准站；所述接收机天线通过所述固定装置安装在汽车后轮的上方；所述地面基准站设置于试验场地附近；所述接收机设置于所述汽车内；
[0012]所述接收机与所述数据采集与处理板卡通讯连接；
[0013]所述固定装置包括有球头销、连接杆、夹紧套管、轴承、法兰盘及吸盘；所述球头销的一端通过所述吸盘固定于汽车的一侧车身上，另一端固定于所述连接杆上；所述法兰盘的一侧通过所述夹紧套管安装在汽车后轮轮辋的外侧，另一侧通过所述轴承与所述连接杆连接；所述接收机天线设置于所述连接杆位于所述球头销的一端。
[0014]所述地面基准站接收卫星信号并发出根据所述卫星信号解算出的差分信号；
[0015]
[0016]所述接收机天线接收卫星信号；所述接收机解算所述接收机天线收到的卫星信号并获得所述接收机天线所在的位置的速度信息；所述接收机同时接收所述差分信号。
[0017]所述接收机通过电台模块接收所述差分信号。
[0018]所述速度信息包括有水平速度信息和垂直速度信息。
[0019]所述卫星信号为GPS信号。
[0020]所述接收机与所述数据采集与处理板卡通过通讯串口连接；所述数据采集与处理板卡与所述CAN总线连接。
[0021]一种车载道路坡度实时测试方法，采用上述任一项的车载道路坡度实时测试系统，
[0022]所述接收机实时解算出所述接收机天线所在位置的水平速度信息和垂直速度信息；并将所述水平速度信息和所述垂直速度信息传递给所述数据采集与处理板卡；
[0023]所述数据采集与处理板卡在接收到所述接收机传递的所述水平速度信息和所述垂直速度信息后，按i = tana计算获得道路坡度值；其中i为道路坡度值，a为所述道路坡度角，通过α = arctan (vY/vH)获得，其中，vH为GPS接收机实时解算出的GPS接收机天线所在位置的水平速度信息；vv为GPS接收机实时解算出的GPS接收机天线所在位置的垂直速度信息；
[0024]所述道路坡度值通过所述CAN总线输出。
[0025]本发明的有益效果是:
[0026]本申请通过将接收机天线设置于固定装置上，并将固定装置设置于汽车后轮的上方，能够有效的避免汽车悬架跳动对道路坡度测试的影响；并且本测试系统及其测试方法的设备安装简单，操作方便，精度高且适合于在车载环境下长时间采集坡度数据。
【附图说明】
[0027]图1为本发明车载道路坡度实时测试系统示意图；
[0028]图2为本发明车载道路坡度实时测试系统原理图；
[0029]图3为本发明道路坡度角计算示意图；
[0030]图4为本发明车载道路坡度实时测试系统框图。
[0031]附图标记说明
[0032]IGPS接收机天线，2球头销，3连接杆，4夹紧套管，5轴承，6法兰盘，7吸盘，8汽车后轮。
【具体实施方式】
[0033]以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
[0034]本发明提供一种车载道路坡度实时测试系统，如图1所示，包括有测试设备、固定装置及数据采集与处理板卡(DSP);
[0035]在本实施例中，所述测试设备包括有GPS接收机、GPS接收机天线I及GPS地面基准站；在本申请的其它实施例中，接收机可以根据需要选择其它型号的接收机，以适应不同的信号。在本实施例中，采用接收GPS信号为例进行说明，在本申请的其它实施例中，接收机可以根据需要为接收其它导航信号的接收机，接收机天线信地面基准站。
[0036]所述GPS接收机天线通过所述固定装置安装在汽车后轮的上方，用于接收GPS卫星信号；发明中将测试装置安装在汽车后轮的上方，有效避免汽车前轮作为转向轮对测试效果的影响。本发明中通过架设GPS地面基准站有效提高了定位精度，并且可以精确获取行驶轨迹。
[0037]所述GPS地面基准站设置于试验场地附近，在本实施例中，