一種車輛行駛工況數據的識別與修正方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種車輛行駛工況數據的識別與修正方法，利用車速記錄儀獲得車輛道路行駛試驗數據，通過速度信號的定位狀態(tài)、時間信號的連續(xù)性、速度限值法和加速度限值法來判斷速度信號的有效性，計算無效定位、速度丟失、速度超限和加速度超限問題數據的持續(xù)時間，據此來判斷奇異數據是否可修正，如果奇異數據可修正，則對奇異數據進行修正；不可修正，則剔除整組試驗數據。本發(fā)明消除了由于少數奇異數據帶來的整組試驗數據有效性降低的影響，對原始數據進行重構，提高試驗數據有效性，解決以人的主觀判斷和經驗知識識別車速信號中的奇異數據過程中的不確定性，提高識別準確性和效率，使得車速信號識別和修正具有可重復性。
【專利說明】一種車輛行駛工況數據的識別與修正方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛行駛工況數據分析領域，具體涉及一種車輛行駛工況數據中車速信號中奇異現象的識別與修正方法。
【背景技術】
[0002]車輛行駛工況是反映在特定交通環(huán)境下車輛行駛的運動學特征，并以速度-時間過程作為特征的表現形式。車輛行駛工況來源大量的實際交通運行數據，通過運用相關數學理論方法，建立起道路車輛行駛狀態(tài)的定量描述。行駛工況研究的主要目的是用于確定車輛污染物排放量、燃油消耗量、新車型的技術開發(fā)和評估以及測定交通控制等方面，為汽車研究中共性核心技術。
[0003]獲取道路行駛過程數據是實現工況研究的前提，應用GPS構成的行駛工況數據記錄儀是現有技術中一種比較可行的技術方案，但由于GPS是依賴于天地之間的數據交換，某種程度上受道路環(huán)境、車輛條件以及氣候狀況的影響，在實際運行過程中不可避免地存在數據奇異現象，即是指由于天地信號的傳輸問題，會導致定位無效、速度信號丟失或超限等引偏離實際值的現象。通常用怠速等待-加速啟動-勻速行駛-減速停止四個特征作為一個基本運動學片段，并以運動學片段作為數據處理的最小數據片段，如果在該數據片段中存在上述的奇異現象，一般要將該片段的從待分析處理數據片段數據集中剔除，即由于個別數據問題影響 到了片段數據，造成了試驗數據的浪費。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種車輛行駛工況數據的識別與修正方法，以減小由于環(huán)境因素產生的奇異數據對整組數據帶來的不利影響，從而提高試驗數據利用率。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:一種車輛行駛工況數據的識別與修正方法，包括以下步驟:
[0006]步驟一、通過車速記錄儀獲得車輛道路行駛試驗數據；
[0007]通過車速記錄儀獲得車輛道路行駛試驗數據，包括時間t、定位狀態(tài)、車速Vi (t)(i=l, 2，3，…，η)，其中車速Vi (t)單位為km/h，且Vi (t)≥0，t的單位為s，且t e N，車輛定位狀態(tài)參數為“A”和“V”，“A”代表定位有效，“V”代表定位無效；
[0008]步驟二、通過檢驗試驗數據的定位狀態(tài)數據“A”或“V”來判斷速度信號是否有效；如試驗數據中包含有無效定位數據“V”，則計算得到無效定位數據“V”的持續(xù)時間為ATd(ATd≥Is)，通過分析無效定位數據“V”的持續(xù)時間ATd(ATd≥Is)來判斷速度信號是否可修正；如數據可修正，則修正速度信號，其處理方法如下:
[0009]如果與速度時間序列VJt)對應的定位狀態(tài)數據中全部為“A”，證明衛(wèi)星定位有效，速度信號有效，進行下一步工作；
[0010]如果與速度時間序列Vi⑴對應的定位狀態(tài)數據中包含有“V”，證明試驗數據中存在無效定位數據，與無效定位數據對應時刻的速度信號無效；假設可以修正的車速信號持續(xù)時間為AT(ATSls);進一步通過分析無效定位數據“V”的持續(xù)時間ATd(ATdSls)來判斷速度信號是否可修正，如果滿足條件:Λ Td> Λ T，則證明無效定位持續(xù)時間過長，導致速度信號無法修正，試驗數據無效，剔除試驗數據。本發(fā)明涉及到的被剔除試驗數據，被標注為無法修正數據，即無法被本方法所修正，被保留在原始數據庫中；如果Λ Td < AT，則證明無效定位數據持續(xù)時間在可修正范圍內，則對由于無效定位原因而引起的速度無效信號進行修正，修正完成后進行下一步工作；
[0011]步驟三、通過檢驗時間信號的連續(xù)性來判斷速度信號是否發(fā)生丟失；如果時間信號不連續(xù)，證明速度信號發(fā)生丟失，導致試驗數據的不完整，計算速度丟失信號的持續(xù)時間Λ Tt (ATt> Is)，通過分析丟失的速度信號持續(xù)時間Λ Tt (ATt> Is)來判斷丟失速度信號是否可修正；如果數據可修正，則插值補充速度信號，其處理方法如下:
[0012]車速記錄儀記錄速度信號的采樣頻率是1Hz，即試驗獲得的速度信號的時間間隔At=ti+1-ti=lS，對已采集到的試驗數據進行時間連續(xù)性的檢驗，以判斷速度信號是否發(fā)生丟失;
[0013]在車輛正常行駛條件下，與速度信號關聯的時間間隔應滿足條件:
[0014]Δ t=ti+1-ti=l
[0015]如果時間間隔滿足At=ti+1-ti=l，證明速度信號沒有發(fā)生丟失，試驗數據有效；
[0016]如果時間間隔At=ti+1-ti Φ 1，說明車速記錄儀在數據記錄過程中丟失了速度信號；進一步通過分析丟失的速度信號持續(xù)時間Λ Tt ( Λ Tt > Is)來判斷丟失速度信號是否可修正，如果滿足條件:Λ Tt> Λ Τ,則證明速度丟失信號的持續(xù)時間過長，無法修正，試驗數據無效，剔除試驗數據 ；如果ATtS AT，則證明速度丟失信號的持續(xù)時間在可修正范圍內，則對速度丟失信號進行插值補充，補充完成后進行下一步工作；
[0017]步驟四、檢驗速度信號中是否存在速度超限值；如果速度信號中存在超限值，計算速度超限值的持續(xù)時間ATJATvS Is)，通過分析速度超限信號的持續(xù)時間ATv(ATv^ls)來判斷速度信號是否可修正；如果數據可修正，則修正速度超限信號，其處理方法如下:
[0018]結合道路交通情況、實際道路特征和車輛自身特性確定車輛的最高行駛車速Vmax(Vmax>120km/h)，在車輛正常行駛條件下，車輛行駛速度Kt)應滿足條件:
[0019]Vi ⑴≤ Vmax
[0020]如果速度信號點均滿足Vi (t) ( Vmax，證明速度信號中不存在速度超限信號，進行下一步工作；
[0021]如果速度信號中存在ViaDVmax，則說明速度信號中存在速度超限值；進一步通過分析速度超限信號的持續(xù)時間ΛΤν(ΛΤν> Is)來判斷速度信號是否可修正，如果滿足條件:Λ Τν> Λ Τ,則證明速度超限信號持續(xù)時間過長，導致速度信號無法修正，試驗數據無效，剔除試驗數據；如果ATv < AT，則證明速度超限信號的持續(xù)時間在可修正范圍內，則對速度超限信號進行修正，修正完成后進行下一步工作；
[0022]步驟五、檢驗加速度信號中是否存在加速度超限值，以此來判斷速度信號中是否存在突變值；如果加速度信號中存在超限值，說明速度信號中存在突變值，計算速度突變信號的持續(xù)時間ATa(ATa> Is)，通過分析速度突變信號的持續(xù)時間ATa(ATa> Is)來判斷速度突變信號是否可修正；如果可修正，則對速度突變信號進行修正，其處理方法如下:[0023]假設車輛行駛加速度時間序列為a」(t) (j=l, 2，3，…n_l) (m/s2)，車輛行駛最大加速度為(afflax>0)，在車輛正常行駛過程中，速度變化率|七(0| = 應滿足如下條件:
【權利要求】
1.一種車輛行駛工況數據的識別與修正方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一、通過車速記錄儀獲得車輛道路行駛試驗數據； 通過車速記錄儀獲得車輛道路行駛試驗數據，包括時間t、定位狀態(tài)、車速Vi(t)(1=1, 2，3，…，η)，其中車速Vi⑴單位為km/h，且Vi (t)≤O，t的單位為s，且t e N，車輛定位狀態(tài)參數為“A”和“V”，“A”代表定位有效，“V”代表定位無效； 步驟二、通過檢驗試驗數據的定位狀態(tài)數據“A”或“V”來判斷速度信號是否有效；如試驗數據中包含有無效定位數據“V”，則計算得到無效定位數據“V”的持續(xù)時間為ATd(ATd≤Is)，通過分析無效定位數據“V”的持續(xù)時間ATd(ATd≤Is)來判斷速度信號是否可修正；如數據可修正，則修正速度信號，其處理方法如下: 如果與速度時間序列Vi (t)對應的定位狀態(tài)數據中全部為“A”，證明衛(wèi)星定位有效，速度信號有效，進行下一步工作； 如果與速度時間序列Vi⑴對應的定位狀態(tài)數據中包含有“V”，證明試驗數據中存在無效定位數據，與無效定位數據對應時刻的速度信號無效；假設可以修正的車速信號持續(xù)時間為ΛΤ(ΛΤ≤Is);進一步通過分析無效定位數據“V”的持續(xù)時間ATd(ATd≤Is)來判斷速度信號是否可修正，如果滿足條件:Λ Td> Λ Τ，則證明無效定位持續(xù)時間過長，導致速度信號無法修正，試驗數據無效，剔除試驗數據；如果ATdS AT，則證明無效定位數據持續(xù)時間在可修正范圍內，則對由于無效定位原因而引起的速度無效信號進行修正，修正完成后進行下一步工作； 步驟三、通過檢驗時間信號的連續(xù)性來判斷速度信號是否發(fā)生丟失；如果時間信號不連續(xù)，證明速度信號發(fā)生丟失，導致試驗數據的不完整，計算速度丟失信號的持續(xù)時間Λ Tt (ATt> Is)，通過分析丟失的速度信號持續(xù)時間Λ Tt (ATt> Is)來判斷丟失速度信號是否可修正；如果數據可修正，則插值補充速度信號，其處理方法如下: 車速記錄儀記錄速度信號的采樣頻率是1Hz，即試驗獲得的速度信號的時間間隔At=ti+1-ti=lS，對已采集到的試驗數據進行時間連續(xù)性的檢驗，以判斷速度信號是否發(fā)生丟失; 在車輛正常行駛條件下，與速度信號關聯的時間間隔應滿足條件:
Δ t=ti+1-ti=l 如果時間間隔滿足At=ti+1-ti=l，證明速度信號沒有發(fā)生丟失，試驗數據有效； 如果時間間隔1，說明車速記錄儀在數據記錄過程中丟失了速度信號；進一步通過分析丟失的速度信號持續(xù)時間Λ Tt ( Λ Tt > Is)來判斷丟失速度信號是否可修正，如果滿足條件:Λ Tt> Λ Τ，則證明速度丟失信號的持續(xù)時間過長，無法修正，試驗數據無效，剔除試驗數據；如果ATtS AT，則證明速度丟失信號的持續(xù)時間在可修正范圍內，則對速度丟失信號進行插值補充，補充完成后進行下一步工作； 步驟四、檢驗速度信號中是否存在速度超限值；如果速度信號中存在超限值，計算速度超限值的持續(xù)時間ATv(ATvSls),通過分析速度超限信號的持續(xù)時間ATv(ATvSls)來判斷速度信號是否可修正；如果數據可修正，則修正速度超限信號，其處理方法如下: 結合道路交通情況、實際道路特征和車輛自身特性確定車輛的最高行駛車速Vmax(Vmax>120km/h)，在車輛正常行駛條件下，車輛行駛速度Kt)應滿足條件:
Vi (t) ^Vfflax如果速度信號點均滿足Vi (t) ( Vmax，證明速度信號中不存在速度超限信號，進行下一步工作； 如果速度信號中存在Viapvmax，則說明速度信號中存在速度超限值；進一步通過分析速度超限信號的持續(xù)時間ΛΤν(ΛΤν> Is)來判斷速度信號是否可修正，如果滿足條件:Λ Τν> Λ Τ，則證明速度超限信號持續(xù)時間過長，導致速度信號無法修正，試驗數據無效，剔除試驗數據；如果ATv < AT，則證明速度超限信號的持續(xù)時間在可修正范圍內，則對速度超限信號進行修正，修正完成后進行下一步工作； 步驟五、檢驗加速度信號中是否存在加速度超限值，以此來判斷速度信號中是否存在突變值；如果加速度信號中存在超限值，說明速度信號中存在突變值，計算速度突變信號的持續(xù)時間ATa(ATa> Is)，通過分析速度突變信號的持續(xù)時間ATa(ATa> Is)來判斷速度突變信號是否可修正；如果可修正，則對速度突變信號進行修正，其處理方法如下: 假設車輛行駛加速度時間序列為ajt) (j=l, 2，3，…n-1) (m/s2)，車輛行駛最大加速度為amax (amax>0)，在車輛正常行駛過程中，速度變化率
2.根據權利要求1所述的一種車輛行駛工況數據的識別與修正方法，其特征在于:所述的修正速度信號數據、插值補充速度信號數據、修正速度超限信號數據和修正速度突變信號數據均采用三次樣條插值方法。
【文檔編號】G06F19/00GK103824461SQ201410100014
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權日:2014年3月18日
【發(fā)明者】陳弘, 劉海, 邵忠瑛, 王亞飛 申請人:中國汽車技術研究中心