一種用於發動機路譜採集的車速檢測系統的製作方法
2023-06-25 02:17:11
一種用於發動機路譜採集的車速檢測系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用於發動機路譜採集的車速檢測系統，其包括可分別獨立測量車速的GPS速度傳感器和微波都卜勒速度傳感器，GPS速度傳感器上連接有GPS信號接收模塊，微波都卜勒速度傳感器上連接有微波信號接收模塊，上述兩信號接收模塊的輸出端電連接至一可對兩種信號進行穩定性分析並擇一輸出的信號選擇裝置上，信號選擇裝置的輸出端連接有信號處理裝置，信號處理裝置的輸出端上連接有輸出控制模塊，輸出控制模塊的輸出端與車速採集設備連接。本實用新型將GPS速度傳感器和微波都卜勒速度傳感器結合使用，優勢互補；整個系統採用模塊化的設計，安裝和調試方便，車速測量準確可靠，適用於多種路況以及多種天氣情況。
【專利說明】一種用於發動機路譜採集的車速檢測系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用於發動機路譜採集的車速檢測系統。
【背景技術】
[0002]拖車測功機是測試重卡整車性能的裝置，特別是在路譜採集過程中，由於其負載變動可隨意調整，操作簡單，得到廣泛應用，此裝置在使用時，需要測量各種發動機及整車的參數，其中，車速測量是一種必備測量裝置，現行通用的車速測量裝置是採用微波都卜勒速度傳感器測量瞬時車速。微波都卜勒速度傳感器(以下簡稱微波傳感器)以24GHz的基頻打在路面上，當車輛移動時，會造成都卜勒效應，類似雷達的作用。微波是波長很短的無線電波，微波的方向性很好，速度等於光速。在行進過程中，當微波碰到物體時，會被反彈，而且其反彈回來的波，其頻率及振幅都會隨著所碰到的物體的移動狀態而改變，若微波所碰到的物體是固定不動的，那麼所反彈回來的無線電波其頻率是不會改變的。若物體是朝著無線電線發射的方向前進時，此時所反彈回來的波會被壓縮，因此該波的頻率會隨之增加；反之，若物體是朝著遠離無線電波方向行進時，則反彈回來的無線電波，其頻率則會隨之減小。由這兩個不同頻率的差值，便可以依特定的比例關係，計算出相對移動地面的速度。
[0003]然而，微波傳感器對使用環境的要求比較苛刻，鑑於微波的特性，該類型傳感器的距地高度應在200mm至100mm之間，如果空間允許，最佳的安裝距離應在300mm至500mm之間，安裝位置還應避免試驗過程中車輪濺起的水對微波傳播的影響。同時，該類型傳感器安裝角度非常嚴格，首先將被試車輛停在水平路面，然後調整角度，要保證在45° ±0.5°之間，否則產生的誤差是很大的。實際使用中，如果試驗路面很差，由於顛簸工作一段時間就需要調整一下。另外，微波傳感器工作時需要路面存在2mm或更大一點的顆粒，以便於微波的反射。因此，該類型傳感器不適合在細沙、光滑金屬表面、水面等道路上使用，最適宜的是砂礫、浙青等路面，由於水面對微波反射有影響，所以有時在雨天的測量結果非常不準確。
[0004]在具體應用中，經常出現各種外界原因導致微波傳感器的工作狀態發生變化，從而使得測量精度降低甚至數據無法使用。為了解決這個問題，需要一種既可以準確測試車速，又可以不受地域空間限制的車速測量裝置。
實用新型內容
[0005]本實用新型要解決的技術問題是提供一種用於發動機路譜採集的車速檢測系統，該系統能夠克服路況對車速測量精度的影響且整體結構簡單、操作方便、測量數據準確可
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[0006]為解決上述技術問題，本實用新型的用於發動機路譜採集的車速檢測系統的結構特點是包括可分別獨立測量車速的GPS速度傳感器和微波都卜勒速度傳感器，GPS速度傳感器上連接有GPS信號接收模塊，微波都卜勒速度傳感器上連接有微波信號接收模塊，上述兩信號接收模塊的輸出端電連接至一可對兩種信號進行穩定性分析並擇一輸出的信號選擇裝置上，信號選擇裝置的輸出端連接有信號處理裝置，信號處理裝置的輸出端上連接有輸出控制模塊，輸出控制模塊的輸出端與車速採集設備連接。
[0007]所述GPS信號接收模塊包括通過RS232接口模塊與GPS速度傳感器電連接的第一單片機和電連接在第一單片機上的第一模數轉換器，上述第一模數轉換器與信號選擇裝置電連接。
[0008]所述微波信號接收模塊包括與微波都卜勒速度傳感器的信號輸出端電連接的計數器、與計數器電連接的第二單片機和電連接在第二單片機上的第二模數轉換器，上述第二模數轉換器與信號選擇裝置電連接。
[0009]所述兩信號接收模塊上還連接有由第三單片機和SD存儲卡組成的存儲模塊。
[0010]所述信號選擇裝置包括信號判斷模塊和信號切換模塊，信號判斷模塊對兩種信號進行穩定性判斷並發送切換控制信號，信號切換模塊接收上述切換控制信號並選擇導通其中一個信號通路而關閉另一個信號通路。
[0011]所述信號判斷模塊包括與第一模數轉換器電連接的第一數模轉換器、與第二模數轉換器電連接的第二數模轉換器和與上述兩數模轉換器電連接的第四單片機，該第四單片機對兩路信號進行穩定性分析並向信號切換模塊發送切換控制信號；信號切換模塊包括連接在第一模數轉換器和信號選擇裝置出端之間的三態門I和連接在第二模數轉換器和信號選擇裝置輸出端之間的三態門II，三態門I的使能控制端直接與第四單片機電連接，三態門II的使能控制端與第四單片機之間連接有一非門。
[0012]所述信號處理裝置包括用於對信號進行偏差修正的信號調整模塊和用於對信號強度進行增益或衰減的信號轉換模塊。
[0013]所述信號調整模塊包括第一運算放大器和連接在第一運算放大器的其中一個輸入端上並用於產生偏移量信號的第五單片機。
[0014]所述信號轉換模塊為連接信號調整模塊和輸出控制模塊的第二運算放大器。
[0015]所述輸出控制模塊包括用於控制線路通斷的三態門III，三態門III的使能控制端與一主控模塊電連接，該主控模塊包括可與檢測系統內部各模塊進行數據交換並向輸出控制模塊發送通斷控制信號的第六單片機和可與外部控制系統進行數據交換的CAN控制器。
[0016]本實用新型的有益效果是:將GPS速度傳感器和微波都卜勒速度傳感器結合使用，將兩種傳感器的優勢進行互補，通過信號選擇裝置選擇信號連續性和穩定性較好的一路信號作為車速信號，並經過信號處理裝置進行信號的修正和信號強弱的調整，以便車速採集設備進行信號採集。整個系統採用模塊化的設計，安裝和調試方便，車速測量準確可靠，適用於多種路況以及多種天氣情況。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明:
[0018]圖1為本實用新型的結構原理框圖；
[0019]圖2為本實用新型中主控模塊的結構原理框圖。
【具體實施方式】
[0020]參照附圖，本實用新型的用於發動機路譜採集的車速檢測系統包括可分別獨立測量車速的GPS速度傳感器I和微波都卜勒速度傳感器2，GPS速度傳感器I上連接有GPS信號接收模塊3，微波都卜勒速度傳感器2上連接有微波信號接收模塊4，上述兩信號接收模塊的輸出端電連接至一可對兩種信號進行穩定性分析並擇一輸出的信號選擇裝置5上。兩信號接收模塊上還連接有由第三單片機91和SD存儲卡92組成的存儲模塊9。採用SD存儲卡92作為數據存儲介質，用於記錄當前兩種傳感器的數據信號，同時，還可記錄其他測試設備的時間基準信號，用於與其他測試設備的數據進行匹配，也可將信號直接引入測試設備，將兩個信號同時記錄。信號選擇裝置5的輸出端連接有信號處理裝置6，信號處理裝置6的輸出端上連接有輸出控制模塊7，輸出控制模塊7的輸出端與車速採集設備8連接。
[0021]參照附圖，GPS信號接收模塊3包括通過RS232接口模塊31與GPS速度傳感器I電連接的第一單片機32和電連接在第一單片機32上的第一模數轉換器33，上述第一模數轉換器33與信號選擇裝置5電連接。微波信號接收模塊4包括與微波都卜勒速度傳感器2的信號輸出端電連接的計數器41、與計數器41電連接的第二單片機42和電連接在第二單片機42上的第二模數轉換器43，上述第二模數轉換器43與信號選擇裝置5電連接。GPS速度傳感器的通訊接口為RS232串行口通訊口、微波傳感器的輸出信號是脈衝信號輸出，經過信號接收裝置將兩路信號轉換為0-5V信號輸出。
[0022]參照附圖，信號選擇裝置5包括信號判斷模塊51和信號切換模塊52，信號判斷模塊51對兩種信號進行穩定性判斷並發送切換控制信號，信號切換模塊52接收上述切換控制信號並選擇導通其中一個信號通路而關閉另一個信號通路。其中，按照選擇機制分別優先選擇微波傳感器或GPS傳感器作為選擇後的車速信號。選擇原則是:原則一:根據車速信號的穩定性判斷，根據車速信號的連續性是否良好、是否有跳動發生，優先選擇連續性好、跳動差值小的作為車速信號；原則二:根據行駛路況判斷，如在城市內、隧道或有高大建築物區域，優先選擇微波傳感器的車速信號；如地面多雨、雪等情況，優先選擇GPS傳感器的車速信號。其中，原則一的優先級高於原則二。
[0023]參照附圖，信號判斷模塊51包括與第一模數轉換器33電連接的第一數模轉換器511、與第二模數轉換器43電連接的第二數模轉換器512和與上述兩數模轉換器電連接的第四單片機513，該第四單片機513對兩路信號進行穩定性分析並向信號切換模塊52發送切換控制信號；信號切換模塊52包括連接在第一模數轉換器33和信號選擇裝置5輸出端之間的三態門I 521和連接在第二模數轉換器43和信號選擇裝置5輸出端之間的三態門II 522，三態門I 521的使能控制端直接與第四單片機513電連接，三態門II 522的使能控制端與第四單片機513之間連接有一非門523。
[0024]參照附圖，信號處理裝置6包括用於對信號進行偏差修正的信號調整模塊61和用於對信號強度進行增益或衰減的信號轉換模塊62。其中，信號調整模塊61包括第一運算放大器611和連接在第一運算放大器611的其中一個輸入端上並用於產生偏移量信號的第五單片機612。信號轉換模塊62為連接信號調整模塊61和輸出控制模塊7的第二運算放大器621。信號調整模61塊採用設置偏差值的方式，對結果進行修正，採用輸入信號與偏移量的代數和作為輸出值，也可採用增加參考量利用更複雜的算法獲得輸出信號。信號轉換模塊62採用雙運放將信號轉換為0-10V的信號，以提供後端採集設備的輸入段進行數據採集。
[0025]參照附圖，輸出控制模塊7包括用於控制線路通斷的三態門III 71，三態門III 71的使能控制端與一主控模塊10電連接，該主控模塊10包括可與檢測系統內部各模塊進行數據交換並向輸出控制模塊7發送通斷控制信號的第六單片機101和可與外部控制系統11進行數據交換的CAN控制器102。採用三態門的控制，控制輸出端信號是否輸出。其中，主控模塊10用於和各模塊內置的單片機進行數據交換，同時還用於和外部控制系統11進行控制信號的交換。
[0026]本實用新型中，對於各電器件或裝置以及模塊內的信號採集、控制和分析電路採用常規電路均可實現，在此不再贅述。本實用新型的重點在於系統內各器件的布置以及電路連接結構的改進，而不是一種控制過程或電腦程式的改進更不是一種控制方法的改進。
[0027]綜上所述，本實用新型不限於上述【具體實施方式】。本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍的前提下，可做若干的更改和修飾。本實用新型的保護範圍應以本實用新型的權利要求為準。
【權利要求】
1.一種用於發動機路譜採集的車速檢測系統，其特徵是包括可分別獨立測量車速的GPS速度傳感器(I)和微波都卜勒速度傳感器(2)，GPS速度傳感器(I)上連接有GPS信號接收模塊(3)，微波都卜勒速度傳感器(2)上連接有微波信號接收模塊(4)，上述兩信號接收模塊的輸出端電連接至一可對兩種信號進行穩定性分析並擇一輸出的信號選擇裝置(5)上，信號選擇裝置(5)的輸出端連接有信號處理裝置(6)，信號處理裝置(6)的輸出端上連接有輸出控制模塊(7 )，輸出控制模塊(7 )的輸出端與車速採集設備(8 )連接。
2.如權利要求1所述的用於發動機路譜採集的車速檢測系統，其特徵是所述GPS信號接收模塊(3)包括通過RS232接口模塊(31)與GPS速度傳感器(I)電連接的第一單片機(32)和電連接在第一單片機(32)上的第一模數轉換器(33)，上述第一模數轉換器(33)與信號選擇裝置(5)電連接。
3.如權利要求1所述的用於發動機路譜採集的車速檢測系統，其特徵是所述微波信號接收模塊(4)包括與微波都卜勒速度傳感器(2)的信號輸出端電連接的計數器(41)、與計數器(41)電連接的第二單片機(42)和電連接在第二單片機(42)上的第二模數轉換器(43),上述第二模數轉換器(43)與信號選擇裝置(5)電連接。
4.如權利要求1所述的用於發動機路譜採集的車速檢測系統，其特徵是所述兩信號接收模塊上還連接有由第三單片機(91)和SD存儲卡(92 )組成的存儲模塊(9 )。
5.如權利要求1所述的用於發動機路譜採集的車速檢測系統，其特徵是所述信號選擇裝置(5)包括信號判斷模塊(51)和信號切換模塊(52)，信號判斷模塊(51)對兩種信號進行穩定性判斷並發送 切換控制信號，信號切換模塊(52)接收上述切換控制信號並選擇導通其中一個信號通路而關閉另一個信號通路。
6.如權利要求5所述的用於發動機路譜採集的車速檢測系統，其特徵是所述信號判斷模塊(51)包括與第一模數轉換器(33 )電連接的第一數模轉換器(511)、與第二模數轉換器(43)電連接的第二數模轉換器(512)和與上述兩數模轉換器電連接的第四單片機(513)，該第四單片機(513)對兩路信號進行穩定性分析並向信號切換模塊(52)發送切換控制信號；信號切換模塊(52)包括連接在第一模數轉換器(33)和信號選擇裝置(5)輸出端之間的三態門I (521)和連接在第二模數轉換器(43)和信號選擇裝置(5)輸出端之間的三態門II(522)，三態門I (521)的使能控制端直接與第四單片機(513)電連接，三態門II (522)的使能控制端與第四單片機(513)之間連接有一非門(523)。
7.如權利要求1所述的用於發動機路譜採集的車速檢測系統，其特徵是所述信號處理裝置(6)包括用於對信號進行偏差修正的信號調整模塊(61)和用於對信號強度進行增益或衰減的信號轉換模塊(62)。
8.如權利要求7所述的用於發動機路譜採集的車速檢測系統，其特徵是所述信號調整模塊(61)包括第一運算放大器(611)和連接在第一運算放大器(611)的其中一個輸入端上並用於產生偏移量信號的第五單片機(612)。
9.如權利要求7所述的用於發動機路譜採集的車速檢測系統，其特徵是所述信號轉換模塊(62)為連接信號調整模塊(61)和輸出控制模塊(7)的第二運算放大器(621)。
10.如權利要求1所述的用於發動機路譜採集的車速檢測系統，其特徵是所述輸出控制模塊(7)包括用於控制線路通斷的三態門111(71)，三態門111(71)的使能控制端與一主控模塊(10)電連接，該主控模塊(10)包括可與檢測系統內部各模塊進行數據交換並向輸出控制模塊(7 )發送通斷控制信號的第六單片機(101)和可與外部控制系統(11)進行數據交換的CAN控制器(1 02)。
【文檔編號】G01S19/52GK203858362SQ201420226744
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】劉剛, 黃繼軒, 侯建軍, 於金波 申請人:濰柴動力股份有限公司