车载称重模块的动态称重修正方法
【专利摘要】本发明提供了一种车载称重模块的动态称重修正方法，用以对车辆行驶时所检测的车辆重量进行修正，首先提供一种具有陀螺仪传感器、存储单元和处理单元的车载称重模块，所述车载称重模块设置于车辆上，用以对车辆的重量进行检测，通过处理单元利用偏差角Φ0、X轴方向的侧向力系数kx、Y轴方向的侧向力系数ky、加速度分量ax、ay、az、重力加速度g及夹角Φ计算得到角偏移修正系数A和加速度修正系数B，通过车载称重模块获取车辆在所述某一动态时刻的检测重量S，采用公式G=S/(A*B)计算得到车辆的实际重量G。本发明的车载称重模块的动态称重修正方法，运算原理简单，运行速度快，检测精度高。
【专利说明】
车载称重模块的动态称重修正方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种车载称重模块的动态称重修正方法。
【背景技术】
[0002]随着物流行业的快速增长，车辆超限超载的情况越来越多，越来越严重。国家针对这种情况采取了一系列措施，如计重收费等。而采取这些措施的前提是可以对车辆的重量进行准确检测。
[0003]目前在车载称重领域公知的测量多采用称重与行驶状态分离的方式，即在车辆静止状态下进行计量的方式实现，并且主要在特定工程车辆上得到一定程度的应用。但由于车辆在动态运行过程中的载荷称量受多种因素的影响，如加速度、行驶坡度等，现有测量方式并不能很好的解决。
[0004]有鉴于此，有必要对现有的车载称重方法予以改进，以解决上述问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种车载称重模块的动态称重修正方法，以解决现有车载称量方法无法准确测量车辆动态重量的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了一种车载称重模块的动态称重修正方法，用以对车辆行驶时所检测的车辆重量进行修正，首先提供一种具有陀螺仪传感器、存储单元和处理单元的车载称重模块，所述车载称重模块设置于车辆上，用以对车辆的重量进行检测，设定所述车辆处于水平位置时的前进/后退方向为X轴，左右方向为Y轴，上下方向为Z轴，所述存储单元储存有所述车辆处于水平位置时陀螺仪传感器的垂直方向与所述Z轴的偏差角Φ
O、陀螺仪传感器X轴方向的侧向力系数kx和陀螺仪传感器Y轴方向的侧向力系数ky ；
其次，通过陀螺仪传感器获取车辆在某一动态时刻在X轴、Y轴和Z轴的加速度分量ax、ay、az、重力加速度g以及在所述某一动态时刻陀螺仪传感器的垂直方向与Z轴的夹角Φ;
通过处理单元利用偏差角Φ ο、X轴方向的侧向力系数kx、Y轴方向的侧向力系数ky、加速度分量ax、ay、az、重力加速度g及夹角Φ计算得到角偏移修正系数A和加速度修正系数B;通过车载称重模块获取车辆在所述某一动态时刻的检测重量S;
采用如下公式:G=S/(A*B)计算得到车辆的实际重量G。
[0007]作为本发明的进一步改进，所述X轴方向的侧向力系数kx和Y轴方向的侧向力系数ky在车载称重模块生产完成后标定获取，标定过程如下:
使所述车载称重模块加载一定重量的重物，所述重物的重量不超过所述车载称重模块的量程；
控制所述车载称重模块沿X轴方向加速运动，并记录加速度axl和车载称重模块输出的内码值Cxl;
控制所述车载称重模块沿X轴方向以另一加速度加速运动，并记录加速度axQ和车载称重模块输出的内码值CxO ； 控制所述车载称重模块沿Y轴方向加速运动，并记录加速度ayl和车载称重模块输出的内码值Cyl;
控制所述车载称重模块沿Y轴方向以另一加速度加速运动，并记录加速度ayQ和车载称重模块输出的内码值CyO ；
利用公式kx= (Cx1-CxO) / (ax1-axo)、ky=(Cyi_Cyo) / (ay1-ayo)求出 X轴方向的侧向力系数kx和Y轴方向的侧向力系数ky。
[0008]作为本发明的进一步改进，利用公式θ= Φ-Φο，得出所述某一动态时刻的陀螺仪传感器相对车辆处于水平位置时的陀螺仪传感器的实际偏移角Θ。
[0009]作为本发明的进一步改进，角偏移修正系数A通过处理单元利用公式A=cos0+kx*sin0计算得到。
[00?0] 作为本发明的进一步改进，加速度修正系数B通过处理单元利用B=(kx*ax+ky*ay+gz)/g计算得到。
[0011 ]本发明的有益效果是:本发明的车载称重模块的动态称重修正方法，对车辆运行过程中称量的重量进行修正，同时解决了角偏移和加速度对称量重量的影响，运算原理简单，运行速度快，检测精度高。
【具体实施方式】
[0012]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
[0013]本发明的车载称重模块的动态称重修正方法，用以对车辆在斜坡行驶时所检测的车辆重量进行修正，其实施步骤如下:
首先提供一种具有陀螺仪传感器、存储单元和处理单元的车载称重模块，所述车载称重模块设置于车辆上，用以对车辆的重量进行检测，设定所述车辆处于水平位置时的前进/后退方向为X轴，左右方向为Y轴，上下方向为Z轴，所述存储单元储存有所述车辆处于水平位置时陀螺仪传感器的垂直方向与所述Z轴的偏差角Φο、陀螺仪传感器X轴方向的侧向力系数kx和陀螺仪传感器Y轴方向的侧向力系数ky。
[0014]其次，通过陀螺仪传感器获取车辆在某一动态时刻在X轴、Y轴和Z轴的加速度分量ax、ay、az、当地重力加速度g以及在所述某一动态时刻陀螺仪传感器的垂直方向与Z轴的夹角Φ。
[0015]利用公式θ=Φ-Φο，得出所述某一动态时刻的陀螺仪传感器相对车辆处于水平位置时的陀螺仪传感器的实际偏移角Θ。
[0016]其中，考虑偏差角Φο主要是为了解决陀螺仪传感器在安装时产生的误差。
[0017]通过处理单元利用偏差角Φο、Χ轴方向的侧向力系数kx、Y轴方向的侧向力系数ky、加速度分量ax、ay、az、重力加速度g及夹角Φ计算得到角偏移修正系数A和加速度修正系数B。
[0018]其中，角偏移修正系数A通过处理单元利用公式A=cos0+kx*sin0计算得到，加速度修正系数B通过处理单元利用B=(kx*ax+ky*ay+gz)/g计算得到。
[0019]角偏移修正系数A的公式推导过程如下:
加载有物块的车载称重模块放置在倾斜角为α的斜面上，所述物块受重力为G1，重力G1在垂直于斜面和平行于斜面的力的分量分别为FjPF2, F1=GAcosa ,F2=GAsincu车载称重模块检测到垂直于斜面的力和平行于斜面的力分别为Wi和W2，检测重量Si= W1+W2。可知Wi=F1，而由于平行于斜面的力会使陀螺仪传感器产生一个扭曲力，导致陀螺仪传感器检测的数据产生偏差，根据实验可知W2= kx*F2，X轴方向的侧向力系数kx即为平行方向力改变系数。
[0020]故SI=Gl*cosa+kx* Gl*sina，故Gl=Sl/(cosa+kx*sina)0
[0021]虽然车辆与X轴、Y轴和Z轴均有倾斜角，然而实际仅传感器的垂直方向与Z轴的倾斜角Θ会对陀螺仪传感器的测量结果产生影响，因此可以认为Gl=Sl/(cos0+kx*sin0)，因此A= cosQ+kx*sinQ0
[0022]加速度修正系数B的公式推导过程如下:
加载有质量为m的重物的车载称重模块在斜面上以加速度a加速行驶，陀螺仪传感器检测到当地加速度为g，加速度a在X轴、Y轴、Z轴的加速度分量分别为ax、ay、az。则重物实际重力 G2=mg。
[0023]若不考虑角度偏移对检测的重量的影响，则所述车载称重模块检测重力为S2=kx*m*ax+ky*m*ay+m*az，X轴和Y轴上加速度力会对陀螺仪传感器产生扭转力，故需要考虑X轴方向的侧向力系数kx和Y轴方向的侧向力系数ky。
[0024]由上可得:G2= S2/(kx*ax+ky*ay+az)/g，因此可以得到加速度修正系数B=(kx*ax+ky*ay+gz)/g0
[0025]通过车载称重模块获取车辆在所述某一动态时刻的检测重量S;
实际角偏移修正系数A和加速度修正系数B并不是独立影响所检测重量的，采用如下公式:G=S/(A*B)计算得到车辆的实际重量G。
[0026]所述X轴方向的侧向力系数kx和Y轴方向的侧向力系数ky在车载称重模块生产完成后标定获取，标定过程如下:
使所述车载称重模块加载一定重量的重物，所述重物的重量不超过所述车载称重模块的量程，一般选取重量为量程一半的重物。
[0027]控制所述车载称重模块沿X轴方向加速运动，并记录加速度axl和车载称重模块输出的内码值Cxl。
[0028]控制所述车载称重模块沿X轴方向以另一加速度加速运动，并记录加速度axQ和车载称重模块输出的内码值Cxo。
[0029]控制所述车载称重模块沿Y轴方向加速运动，并记录加速度ayl和车载称重模块输出的内码值Cyl。
[0030]控制所述车载称重模块沿Y轴方向以另一加速度加速运动，并记录加速度ayQ和车载称重模块输出的内码值CyO。
[0031 ]利用公式kx= (Cx1-CxQ)/(ax1-axo)、ky=(Cy1-Cyo)/(ay1-ayo)求出X轴方向的侧向力系数kx和Y轴方向的侧向力系数ky。
[0032 ]本发明的车载称重模块的动态称重修正方法，对车辆运行过程中称量的重量进行修正，同时解决了角偏移和加速度对称量重量的影响，运算原理简单，运行速度快，检测精度高。
[0033]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种车载称重模块的动态称重修正方法，用以对车辆行驶时所检测的车辆重量进行修正，其特征在于:首先提供一种具有陀螺仪传感器、存储单元和处理单元的车载称重模块，所述车载称重模块设置于车辆上，用以对车辆的重量进行检测，设定所述车辆处于水平位置时的前进/后退方向为X轴，左右方向为Y轴，上下方向为Z轴，所述存储单元储存有所述车辆处于水平位置时陀螺仪传感器的垂直方向与所述Z轴的偏差角Φο、陀螺仪传感器X轴方向的侧向力系数kx和陀螺仪传感器Y轴方向的侧向力系数ky ； 其次，通过陀螺仪传感器获取车辆在某一动态时刻在X轴、Y轴和Z轴的加速度分量ax、ay、az、重力加速度g以及在所述某一动态时刻陀螺仪传感器的垂直方向与Z轴的夹角Φ; 通过处理单元利用偏差角Φ ο、X轴方向的侧向力系数kx、Y轴方向的侧向力系数ky、加速度分量ax、ay、az、重力加速度g及夹角Φ计算得到角偏移修正系数A和加速度修正系数B; 通过车载称重模块获取车辆在所述某一动态时刻的检测重量S; 采用如下公式:G=S/(A*B)计算得到车辆的实际重量G。2.根据权利要求1所述的车载称重模块的动态称重修正方法，其特征在于:所述X轴方向的侧向力系数kx和Y轴方向的侧向力系数ky在车载称重模块生产完成后标定获取，标定过程如下: 使所述车载称重模块加载一定重量的重物，所述重物的重量不超过所述车载称重模块的量程； 控制所述车载称重模块沿X轴方向加速运动，并记录加速度axl和车载称重模块输出的内码值Cxl; 控制所述车载称重模块沿X轴方向以另一加速度加速运动，并记录加速度axQ和车载称重模块输出的内码值Cxo ； 控制所述车载称重模块沿Y轴方向加速运动，并记录加速度ayl和车载称重模块输出的内码值Cyl; 控制所述车载称重模块沿Y轴方向以另一加速度加速运动，并记录加速度ayQ和车载称重模块输出的内码值CyO ； 利用公式kx= (Cx1-CxO) / (ax1-axo)、ky=(Cyι-Cyo) / (ay1-ayo)求出X轴方向的侧向力系数kx和Y轴方向的侧向力系数ky。3.根据权利要求2所述的车载称重模块的动态称重修正方法，其特征在于:利用公式Θ=Φ-Φο，得出所述某一动态时刻的陀螺仪传感器相对车辆处于水平位置时的陀螺仪传感器的实际偏移角Θ。4.根据权利要求3所述的车载称重模块的动态称重修正方法，其特征在于:角偏移修正系数A通过处理单元利用公式A=cos0+kx*sin0计算得到。5.根据权利要求2所述的车载称重模块的动态称重修正方法，其特征在于:加速度修正系数B通过处理单元利用B=( kx*ax+ky*ay+gz) / g计算得到。
【文档编号】G01G23/01GK105865607SQ201610275074
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】赵洪涛
【申请人】启东雷泰精密仪器有限公司