專利名稱：用于排放研究的車載機(jī)動(dòng)車活動(dòng)水平測量儀及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及GPS測量 技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于排放研究的車載機(jī)動(dòng)車活動(dòng)水平測量儀及測量方法。
背景技術(shù)：
隨著機(jī)動(dòng)車保有量的不斷增加,機(jī)動(dòng)車排放引起的空氣污染問題也越來越受到關(guān)注。然而，在機(jī)動(dòng)車污染物排放相關(guān)研究中，機(jī)動(dòng)車行駛狀況及活動(dòng)水平，是影響污染物排放的重要因素。目前，對于機(jī)動(dòng)車行駛狀況及活動(dòng)水平的測量沒有直接的統(tǒng)一的系統(tǒng)的儀器或設(shè)備，國內(nèi)的研究者，根據(jù)自身研究的需要，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)獲取的硬件及軟件。數(shù)據(jù)獲取可由GPS設(shè)備采集，經(jīng)過數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理后獲得(劉歡等，天津市機(jī)動(dòng)車排放清單及影響要素研究)；或者由速度傳感器以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲記憶卡、讀寫器、PC終端壓縮數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件等一系列處理手段獲取(葉身斌等，天津在路機(jī)動(dòng)車活動(dòng)水平調(diào)查研究)。這些方法雖然能夠獲取相應(yīng)的機(jī)動(dòng)車行駛狀況及活動(dòng)水平數(shù)據(jù)，但存在以下主要缺點(diǎn)1、數(shù)據(jù)記錄容量有限，設(shè)備需頻繁充電，造成實(shí)驗(yàn)中斷，只能采集機(jī)動(dòng)車活動(dòng)水平片段而非完整活動(dòng)水平。2、數(shù)據(jù)后處理方法復(fù)雜，耗費(fèi)大量時(shí)間及精力。3、數(shù)據(jù)采集和處理方法不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)質(zhì)量得不到保證。4、往往忽略了機(jī)動(dòng)車在垂直方向的移動(dòng)，造成了排放模擬的偏差。5、數(shù)據(jù)采集相關(guān)設(shè)備種類繁多，設(shè)備昂貴，成本相對較高。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于排放研究的車載機(jī)動(dòng)車活動(dòng)水平測量儀及測量方法，具有簡單易操作，數(shù)據(jù)質(zhì)量高，性能穩(wěn)定，耗能低，巡航時(shí)間長，成本低廉的特點(diǎn)，還包括了機(jī)動(dòng)車的垂直方向移動(dòng)的測量。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種用于排放研究的車載機(jī)動(dòng)車活動(dòng)水平測量儀，包括主機(jī)，和主機(jī)連接的GPS接收天線和以及源連接線，所述主機(jī)包括中央處理器CPU，和中央處理器CPU相連接的數(shù)據(jù)存儲模塊、加速度感應(yīng)芯片、蓄電池、GPS接收模塊、氣壓溫度數(shù)據(jù)采集模塊、電源接口、I/O接口以及和氣壓溫度數(shù)據(jù)采集模塊相連接的氣壓高度傳感器和溫度傳感器。所述GPS接收天線由GPS連接線與主機(jī)前段的I/O接口相連接。所述GPS接收天線安裝于機(jī)動(dòng)車車頂或者當(dāng)天線周圍沒有過多金屬遮蔽時(shí)置于車內(nèi)。所述電源接口供主機(jī)與機(jī)動(dòng)車點(diǎn)煙器相連。所述I/O接口為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)連接線接口。所述主機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)連接線與I/O接口與電腦或LED顯示屏相連接，電腦的IP地址設(shè)為‘192. 168. 10. I’，子網(wǎng)掩碼設(shè)為‘255. 255. 255. O’，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)與DNS服務(wù)
無需設(shè)置。上述所述測量儀的測量方法，GPS接收模塊通過GPS接收天線接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的高精度GPS數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚砥鰿PU，由中央處理器CPU計(jì)算完畢后，將計(jì)算后的機(jī)動(dòng)車行駛過程中的逐秒速度數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，氣壓溫度數(shù)據(jù)采集模塊采集由氣壓高度傳感器，溫度傳感器傳輸?shù)男盘?，并將所采集?shù)據(jù)傳輸至中央處理器CPU，由中央處理器CPU計(jì)算完畢后傳送至數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲；當(dāng)測量儀與機(jī)動(dòng)車點(diǎn)煙器連接后，機(jī)動(dòng)車啟動(dòng)時(shí)，加速度感應(yīng)芯片接收機(jī)動(dòng)車加速信號并傳輸至中央處理器CPU，由中央處理器CPU發(fā)出充電指令，測量儀則開始充電，電量存儲在蓄電池中；電腦或LED顯示屏通過window瀏覽器與測量儀進(jìn)行交流，通過測量儀的保存頁面，實(shí)現(xiàn)可視化的數(shù)據(jù)操作，包括存儲的海量數(shù)據(jù)的快速下載，清空數(shù)據(jù)文件夾及新建文件夾，同時(shí)，能夠看到測量儀打開頁面并在此頁面可瀏覽測量儀相關(guān)參數(shù)，通過測量儀打開頁面可對測量儀進(jìn)行重啟，更改IP地址，修正氣壓高度，修正加速度傳感芯片，檢查GPS的狀態(tài)是否連接成功。所述高精度GPS數(shù)據(jù)為時(shí)間、經(jīng)度、緯度以及路面海拔高度的數(shù)據(jù)。測量儀與海拔儀的結(jié)合，獲取機(jī)動(dòng)車行駛逐秒速度數(shù)據(jù)，時(shí)間，經(jīng)度，緯度數(shù)據(jù)的同時(shí)，獲取路面的海拔高度數(shù)據(jù)，能夠記錄機(jī)動(dòng)車在垂直方向的活動(dòng)水平。 本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)性強(qiáng)、方便快捷、簡單易操作，數(shù)據(jù)質(zhì)量高，性能穩(wěn)定，耗能低，巡航時(shí)間長，成本低廉的機(jī)動(dòng)車活動(dòng)水平測量儀器。本發(fā)明整合了 GPS速度測量儀與海拔儀，能夠直接獲取用于機(jī)動(dòng)車排放研究的機(jī)動(dòng)車行駛狀況及活動(dòng)水平相關(guān)數(shù)據(jù)，逐秒速度、時(shí)間、經(jīng)度、緯度、路面海拔高度等，同時(shí)有效記錄了機(jī)動(dòng)車在垂直方向的活動(dòng)水平，對于能源消耗和排放的研究具有重要意義。儀器內(nèi)置充電式蓄電池以及自動(dòng)休眠進(jìn)入低能耗等功能，保證儀器能夠長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，儀器數(shù)據(jù)存儲模塊可對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量存儲，滿足了長時(shí)間試驗(yàn)需要，對采集機(jī)動(dòng)車完整活動(dòng)水平數(shù)據(jù)意義重大。儀器提供簡單快捷、用戶友好的可視化數(shù)據(jù)操作，當(dāng)主機(jī)與電腦相連，可對儀器相關(guān)參數(shù)進(jìn)行操作，并可對所存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行下載等。同時(shí)儀器也可與LED顯示器連接，便于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的查詢。


圖I為主機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為主機(jī)與GPS接收天線連接示意圖。圖3為主機(jī)與GPS接收天線連接以及與輸出設(shè)備電腦或LED顯示器連接示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖I所示，為本發(fā)明一種用于排放研究的車載機(jī)動(dòng)車活動(dòng)水平測量儀的主機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，包括中央處理器CPU，和中央處理器CPU相連接的數(shù)據(jù)存儲模塊、加速度感應(yīng)芯片、蓄電池、GPS接收模塊、氣壓溫度數(shù)據(jù)采集模塊、電源接口、I/O接口以及和氣壓溫度數(shù)據(jù)采集模塊相連接的氣壓高度傳感器和溫度傳感器。所述中央處理器，一方面實(shí)現(xiàn)運(yùn)算數(shù)據(jù)，另一方面實(shí)現(xiàn)所述GPS接收天線，氣壓高度傳感器，溫度傳感器，GPS接收模塊，氣壓溫度數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊，加速度感應(yīng)芯片，I/O接口，電池充電等部件的控制。所述GPS接收模塊，接收來自GPS接收天線的信號，實(shí)現(xiàn)高精度GPS定位數(shù)據(jù)獲取(間分辨率為O. I秒，準(zhǔn)確度為I米以內(nèi))。所述數(shù)據(jù)存儲模塊對于經(jīng)中央處理器計(jì)算處理后的機(jī)動(dòng)車行駛過程中的逐秒速度，時(shí)間、經(jīng)度、緯度、路面海拔高度數(shù)據(jù)的大量的存儲。所述電源接口供主機(jī)與機(jī)動(dòng)車點(diǎn)煙器相連。所述I/O接口為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)連接線接口。所述蓄電池，供主機(jī)充電時(shí)存儲電量，斷電時(shí)維持主機(jī)運(yùn)行。所述電源接口，與專用的電源連接線一端相連，另一端與機(jī)動(dòng)車點(diǎn)煙器相連。當(dāng)機(jī)動(dòng)車啟動(dòng)，測量儀的GPS接收模塊或者加速度感應(yīng)芯片接收加速度信號，中央處理器發(fā)出指令，測量儀開始充電。如圖2所示，為主機(jī)與GPS接收天線示意圖，GPS接收天線由GPS連接線通過I/O接口與主機(jī)相連，所接收信號傳輸至GPS接收模塊。·所述GPS接收天線安裝于在機(jī)動(dòng)車車頂或者在當(dāng)線周圍沒有過多金屬遮蔽時(shí)置于車內(nèi)。但最好安裝在車頂，因?yàn)橄掠昊蛘吆洳⒉粫?huì)讓天線受損傷。如圖3所示，為主機(jī)與GPS接收天線連接以及與輸出設(shè)備電腦或LED顯示器連接示意圖，電腦或LED顯示屏通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)連接線與主機(jī)的I/O接口相連接，電腦的IP地址設(shè)為‘192. 168. 10. I’，子網(wǎng)掩碼設(shè)為‘255. 255. 255. O’，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)與DNS服務(wù)無需設(shè)置。通過TCP/IPv4協(xié)議與電腦交流互動(dòng)，能夠更改主機(jī)相關(guān)設(shè)置以及進(jìn)行數(shù)據(jù)文件的下載，新建以及刪除等操作。如圖3所示，本發(fā)明一種用于排放研究的車載機(jī)動(dòng)車活動(dòng)水平測量儀的測量方法，GPS接收模塊通過GPS接收天線接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的高精度GPS數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚砥鰿PU,由中央處理器CPU計(jì)算完畢后，將計(jì)算后的機(jī)動(dòng)車行駛過程中的逐秒速度數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，氣壓溫度數(shù)據(jù)采集模塊采集由氣壓高度傳感器，溫度傳感器傳輸?shù)男盘?，并將所采集?shù)據(jù)傳輸至中央處理器CPU，由中央處理器CPU計(jì)算完畢后傳送至數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲；當(dāng)測量儀與機(jī)動(dòng)車點(diǎn)煙器連接后，機(jī)動(dòng)車啟動(dòng)時(shí)，加速度感應(yīng)芯片接收機(jī)動(dòng)車加速信號并傳輸至中央處理器CPU，由中央處理器CPU發(fā)出充電指令，測量儀則開始充電，電量存儲在蓄電池中；電腦或LED顯示屏通過window瀏覽器與測量儀進(jìn)行交流，通過測量儀的保存頁面，實(shí)現(xiàn)可視化的數(shù)據(jù)操作，包括存儲的海量數(shù)據(jù)的快速下載，清空數(shù)據(jù)文件夾及新建文件夾，同時(shí)，能夠看到測量儀打開頁面，并在此頁面瀏覽測量儀的相關(guān)參數(shù)，通過測量儀打開頁面可對儀器進(jìn)行重啟，更改IP地址，修正氣壓高度，修正加速度傳感芯片，檢查GPS的狀態(tài)是否連接成功。所述高精度GPS數(shù)據(jù)為時(shí)間、經(jīng)度、緯度以及路面海拔高度的數(shù)據(jù)。測量儀與海拔儀的結(jié)合，獲取機(jī)動(dòng)車行駛逐秒速度數(shù)據(jù)，時(shí)間，經(jīng)度，緯度數(shù)據(jù)的同時(shí)，獲取路面的海拔高度數(shù)據(jù)，能夠記錄機(jī)動(dòng)車在垂直方向的活動(dòng)水平。若測量儀與機(jī)動(dòng)車點(diǎn)煙器連接并且每天行駛30分鐘以上，測量儀的電量就足以維持一天的運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)；當(dāng)測量儀與點(diǎn)煙器斷開，I分鐘內(nèi)不使用的情況下自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電模式即休眠狀態(tài)，欲使測量儀啟動(dòng)，需握住測量儀最寬部位左右晃動(dòng)測量儀使加速度感應(yīng)芯片接收加速信號，由中央處理器接收并發(fā)送命令，實(shí)現(xiàn)測量儀啟動(dòng)，當(dāng)以太網(wǎng)連接口顯示燈閃爍，說明測量儀已經(jīng)啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方式適用于車輛測試，因?yàn)檐囕v啟動(dòng)時(shí)對測量儀造成的晃動(dòng)可以開啟測量儀，從而準(zhǔn)確記錄行車過程。
權(quán)利要求
1.一種用于排放研究的車載機(jī)動(dòng)車活動(dòng)水平測量儀，包括主機(jī)，和主機(jī)連接的GPS接收天線以及電源連接線，其特征在于所述主機(jī)包括中央處理器CPU，和中央處理器CPU相連接的數(shù)據(jù)存儲模塊、加速度感應(yīng)芯片、蓄電池、GPS接收模塊、氣壓溫度數(shù)據(jù)采集模塊、電源接口、I/O接口以及和氣壓溫度數(shù)據(jù)采集模塊相連接的氣壓高度傳感器和溫度傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測量儀，其特征在于所述GPS接收天線由GPS連接線與主機(jī)前段的I/O接口相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量儀，其特征在于所述GPS接收天線安裝于機(jī)動(dòng)車車頂或者當(dāng)天線周圍沒有過多金屬遮蔽時(shí)置于車內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測量儀，其特征在于所述電源接口供主機(jī)與機(jī)動(dòng)車點(diǎn)煙器相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測量儀，其特征在于所述I/O接口為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)連接線接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測量儀，其特征在于所述主機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)連接線與I/o接口與電腦或LED顯示屏相連接，電腦的IP地址設(shè)為‘192. 168. 10. I’，子網(wǎng)掩碼設(shè)為‘255. 255. 255. O’，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)與DNS服務(wù)無需設(shè)置。
7.權(quán)利要求I至6任一項(xiàng)所述測量儀的測量方法，其特征在于GPS接收模塊通過GPS接收天線接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的高精度GPS數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚砥鰿PU，由中央處理器CPU計(jì)算完畢后，將計(jì)算后的機(jī)動(dòng)車行駛過程中的逐秒速度數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，氣壓溫度數(shù)據(jù)采集模塊采集由氣壓高度傳感器，溫度傳感器傳輸?shù)男盘?，并將所采集?shù)據(jù)傳輸至中央處理器CPU，由中央處理器CPU計(jì)算完畢后傳送至數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲；當(dāng)測量儀與機(jī)動(dòng)車點(diǎn)煙器連接后，機(jī)動(dòng)車啟動(dòng)時(shí)，加速度感應(yīng)芯片接收機(jī)動(dòng)車加速信號并傳輸至中央處理器CPU，由中央處理器CPU發(fā)出充電指令，測量儀則開始充電，電量存儲在蓄電池中；電腦或LED顯示屏通過window瀏覽器與測量儀進(jìn)行交流，通過測量儀的保存頁面，實(shí)現(xiàn)可視化的數(shù)據(jù)操作，包括存儲的海量數(shù)據(jù)的快速下載，清空數(shù)據(jù)文件夾及新建文件夾，同時(shí)，能夠看到測量儀打開頁面并在此頁面可瀏覽測量儀相關(guān)參數(shù)，通過測量儀打開頁面可對測量儀進(jìn)行重啟，更改IP地址，修正氣壓高度，修正加速度傳感芯片，檢查GPS的狀態(tài)是否連接成功。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量方法，其特征在于所述高精度GPS數(shù)據(jù)為時(shí)間、經(jīng)度、緯度以及路面海拔高度的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量方法，其特征在于測量儀與海拔儀的結(jié)合，獲取機(jī)動(dòng)車行駛逐秒速度數(shù)據(jù)，時(shí)間，經(jīng)度，緯度數(shù)據(jù)的同時(shí)，獲取路面的海拔高度數(shù)據(jù)，能夠記錄機(jī)動(dòng)車在垂直方向的活動(dòng)水平。
全文摘要
一種用于排放研究的車載機(jī)動(dòng)車活動(dòng)水平測量儀及測量方法，該測量儀包括主機(jī)，和主機(jī)連接的GPS接收天線以及電源連接線，所述主機(jī)包括中央處理器CPU，和中央處理器CPU相連接的數(shù)據(jù)存儲模塊、加速度感應(yīng)芯片、蓄電池、GPS接收模塊、氣壓溫度數(shù)據(jù)采集模塊、電源接口、I/O接口以及和氣壓溫度數(shù)據(jù)采集模塊相連接的氣壓高度傳感器和溫度傳感器；GPS接收模塊實(shí)現(xiàn)高精度GPS定位數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)存儲模塊實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的存儲，加速度感應(yīng)芯片，實(shí)現(xiàn)充電、儀器啟動(dòng)與休眠轉(zhuǎn)換等控制；本發(fā)明是GPS速度測量儀與海拔儀的結(jié)合，海量數(shù)據(jù)存儲及自動(dòng)休眠進(jìn)入低耗能狀態(tài)等功能，滿足了進(jìn)行長時(shí)間連續(xù)試驗(yàn)的需求，進(jìn)而可獲得完整的機(jī)動(dòng)車活動(dòng)水平數(shù)據(jù)。
文檔編號G01C5/06GK102890282SQ201210392940
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者劉歡, 賀克斌, 肖靜, 吉姆·倫茨 申請人:清華大學(xué)