基于多传感器的赛车状态信息采集系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种汽车电子技术领域的信息采集装置，更确切地说，本实用新型涉及一种基于多传感器的赛车状态信息采集系统。
【背景技术】
[0002]随着电子技术和通信技术的飞速发展，汽车上会增设越来越多的电子辅助设备，用于测试监控汽车的各项性能。在车辆制造行业中，对车辆的调校分析在产品研发中占有非常重要的地位，一辆原型车设计生产后，需要对动力系统、底盘悬挂系统等进行数据采集，并进行调校，传统上，此过程根据试车员主观感觉进行调试，但此方法主观因素较大，无法形成确切数据。
[0003]在大学生方程式汽车大赛(以下简称FSAE)领域，赛车加工完成后，在试跑过程中获取赛车状态信息，经过数据分析之后及时对赛车进行调校则是取得好成绩的关键，同时也可为赛车的设计积累宝贵的数据。目前，大多数FSAE赛车上采用的是dSPACE公司的MicroAutoBox以及Motec公司的赛车专用仪表等，功能齐全，但其通常作为独立的动态性能测试的数据采集系统，价格昂贵，仅用于车辆的校调。具体的说，它采用星形布线方式，以数据采集系统为中心节点，众多的传感器均采用单独的线束与数据采集系统相连接，而在FSAE赛车中，传感器众多且分布较散，从而导致数据采集器的接口、信道众多，线束杂乱，不利于整车布置。
[0004]CAN是Controller Area Network的缩写(以下称为CAN)，是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个局域网”、“进行大量数据的高速通信”的需要，1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN通信协议。此后，CAN通过IS011898及IS011519进行了标准化，在欧洲已是汽车网络的标准协议。CAN总线的特点为:
[0005]1.对通信数据的成帧处理。CAN总线通信接口中集成了 CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作；
[0006]2.可在各节点之间实现自由通信。CAN总线采用了多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信；
[0007]3.结构简单。只有2根线与外部相连，并且内部集成了错误探测和管理模块；
[0008]4.数据通信没有主从之分，任意一个节点可以向任何其他(一个或多个)节点发起数据通信，靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序，高优先级节点信息在134 μ s通信。
[0009]中国自2009年开始引进FSAE赛事以来，国内高校车队发展迅猛，但在整车关键性数据的采集方面还存在很大缺陷，自行设计开发数据采集系统的车队更是寥寥无几。现有的数据采集方式存在以下缺点:
[0010]1.国内FSAE赛车上使用的数据采集系统功能较为简单，制作较为粗糙；
[0011]2.国内大多数FSAE赛车并未装备CAN总线，赛车上设备的开关量信号及脉冲量信号数量多、种类杂，内容不统一，采集困难；
[0012]3.系统中使用的数据采集器所能采集的数据较少，诊断范围有限，有时车载终端无法采集赛车上的信息，稳定性无法保证；
[0013]4.不能破解成品数据采集器的数据格式，数据共享性差，开发受限制；
[0014]5.采集的数据不方便管理，容易丢失。
【发明内容】
[0015]本实用新型所要解决的技术问题是克服了目前FSAE赛车数据采集系统功能简单、制作粗糙、数据采集困难以及共享性差的问题，提供一种基于多传感器的赛车状态信息米集系统。
[0016]为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的:所述的基于多传感器的赛车状态信息采集系统包括飞思卡尔单片机、传感器组件、GPS定位系统、发动机E⑶、数据采集器、电池与稳压芯片。
[0017]所述的传感器组件包括轮速传感器组件、加速度传感器、转角传感器与悬架位移传感器，轮速传感器组件包括轮速传感器与编码盘。
[0018]电池的12V输出端与稳压芯片的12V电压输入端电线连接，电池的地端GND与稳压芯片的地端电线连接，轮速传感器、加速度传感器、转角传感器、悬架位移传感器、GPS定位系统与飞思卡尔单片机的5V电压输入端和稳压芯片的5V电压输出端电线连接，发动机ECU、数据采集器的12V电压输入端和电池的12V输出端电线连接；轮速传感器、加速度传感器、转角传感器、悬架位移传感器、GPS定位系统与飞思卡尔单片机的地端GND和稳压芯片的地端电线连接；发动机ECU、数据采集器的地端GND和电池的地端GND电线连接。
[0019]轮速传感器信号线与飞思卡尔单片机的脉冲计数端口线连接，转角传感器信号线与飞思卡尔单片机的AD端口连接，悬架位移传感器的信号线与飞思卡尔单片机的AD端口连接，GPS定位系统的UART_TXD线与飞思卡尔单片机的UART_TXD串口连接，GPS定位系统的UART_RXD线与飞思卡尔单片机的UART_RXD串口连接。
[0020]技术方案中所述的飞思卡尔单片机、加速度传感器、发动机ECU与数据采集器上的CAN_H端口与CAN_L端口分别和整车CAN总线上的CAN_H与CAN_L线连接。
[0021]技术方案中所述的轮速传感器采用型号为1GT101DC的霍尔式轮速传感器；转角传感器采用型号为FCP22E的电位器；加速度传感器采用型号为MPU6050的三轴加速度传感器；悬架位移传感器采用型号为KPM的直线位移传感器；GPS定位系统采用型号为S-93的GPS模块，GPS定位系统通过粘接固定在赛车头枕后部；发动机ECU采用型号为Motec_M84的发动机E⑶；数据采集器采用型号为A頂EV04的数据采集器；稳压芯片采用型号为LM2940CSX-5.0的芯片；飞思卡尔单片机采用型号为MC9S12XS128的单片机。
[0022]技术方案中所述的轮速传感器沿着径向安装在立柱的外侧并位于立柱固定螺栓上方的回转壁上为螺纹连接，编码盘采用过盈配合套装在轮毂上，轮速传感器的回转中心与编码盘的回转中心垂直相交，轮速传感器的检测端与编码盘周边窄齿的齿顶对正。
[0023]技术方案中所述的编码盘为齿轮式圆环体件，编码盘的周边沿径向均匀分布有窄齿，并在圆环体的内孔壁处沿轴向均匀分布有4个柱面形宽齿；窄齿齿厚a = 3.0?3.3mm,齿高b = 4.0?4.3mm，齿间距c = 4.1?4.3mm，齿宽d = 4.0?4.2mm，齿数Zl = 35?37 ;宽齿齿宽 e = 13.0 ?13.2mm,齿厚 f = 10.0 ?10.3mm，齿高 g = 2.3 ?2.5mm，齿数Z2 = 4?6，宽齿的内曲率半径与编码盘内孔的曲率半径相等并同心。
[0024]与现有技术相比本实用新型的有益效果是:
[0025]1.本实用新型所述的基于多传感器的赛车状态信息采集系统利用CAN总线接收、发送数据，与国内主流FSAE车队采用的星形布线方式相比，CAN总线布线方式能有效减少线束，数据采集更方便、高效；
[0026]2.本实用新型所述的基于多传感器的赛车状态信息采集系统采集的数据既可储存于SD卡中，也可将数据存储于发动机ECU中，与国内主流FSAE车队采用将数据存储于发动机ECU中的方式相比，将数据存储于SD卡中能显著增大数据存储量，减少发动机ECU数据存储量，提高发动机ECU运行速度；
[0027]3.本实用新型所述的基于多传感器的赛车状态信息采集系统采集的状态信息能够实时发送到仪表板上，国内主流FSAE车队只能将小部分数据发送到仪表板上，且数据稳定性不够，相比之下，本实用新型所述的基于多传感器的赛车状态信息采集系统能够采集且发送更多数据，车手能更全面地了解赛车工况，显著提高成绩；
[0028]4.本实用新型所述的基于多传感器的赛车状态信息采集系统规范地提出了轮速传感器、加速度传感器、转角传感器、悬架位移传感器、GPS定位系统的安装位置及固定方法，国内主流FSAE车队各传感器安装位置及固定方法较为随意，未形成完整体系，相比之下，本实用新型所述的基于多传感器的赛车状态信息采集系统规范地提出了各传感器安装位置及固定方法，能够精确采集数据，且易于维修；
[0029]5.本实用新型所述的基于多传感器的赛车状态信息采集系统可以方便地添加其它传感器进行数据采集，国内主流FSAE车队不能破解成品数据采集器的数据格式，开发受限，相比之下，本实用新型所述的基于多传感器的赛车状态信息采集系统利用型号为STM32的单片机作为主控芯片自行设计数据采集器，扩展性更强。
【附图说明】
[0030]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明:
[0031]图1是本实用新型所述的基于多传感器的赛车状态信息采集系统的结构原理框图。
[0032]图2是本实用新型