基于車載can總線的道路平順性檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及道路移動測量【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種基于車載CAN總線的道路平順性檢測裝置。該裝置包括至少三個通訊基站，安裝在車輛上的車載工控機、車載手機、顯示器和數(shù)據(jù)存儲硬盤；該裝置通過車載手機得到車輛的實時運行速度，并將車輛的實時運行速度與設(shè)計車速進行比較，從而基于車輛運行速度對道路平順性做出評價。
【專利說明】基于車載CAN總線的道路平順性檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及道路移動測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于車載CAN總線的道路平順性檢測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，道路平順性評價在工程實際中主要依靠人工測量完成，人工測量結(jié)果精度低，靜態(tài)測量效率差，無法滿足高效、精確測量的要求，需要引入更科學的測量方法和系統(tǒng)。檢索發(fā)現(xiàn)，一種名為車載道路平順性測量系統(tǒng)(專利號201120352860.3)的實用新型專利以檢測路面病害圖像情況而得到的道路平順性評價，其雖然使用了慣量傳感器，但是并沒有基于車輛運行速度對道路平順性做出評價，并不是嚴格意義上的道路平順性評價。
實用新型內(nèi)容
[0003]發(fā)明人認為:道路平順性與行車安全密切相關(guān)。目前，我國公路線形幾何設(shè)計規(guī)范的確定基于設(shè)計車速，所有線形元素都是根據(jù)事先確定的設(shè)計車速選取的。相關(guān)研究表明，駕駛員對車速的控制基本上是由駕駛員的“道路安全感”決定的，即運行車速控制是公路線形、路面條件和交通環(huán)境條件等道路運營環(huán)境因素對車輛駕駛員進行視覺誘導綜合作用的結(jié)果，因此，運行車速可以作為表征道路平順性的標志。
[0004]本實用新型的目的在于提供一種基于車載CAN總線的道路平順性檢測裝置，該裝置通過車載手機得到車輛的實時運行速度，并將車輛的實時運行速度與設(shè)計車速進行比較，從而基于車輛運行速度對道路平順性做出評價。
[0005]為達到上述技術(shù)目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0006]基于車載CAN總線的道路平順性檢測裝置，其特征在于，包括至少三個通訊基站，安裝在車輛上的車載工控機、車載手機、顯示器和數(shù)據(jù)存儲硬盤；
[0007]所述至少三個通訊基站，其中每個通訊基站包括測距模塊、計時模塊、信號發(fā)射接收模塊，所述測距模塊用于向所述車載手機發(fā)送測距信號，所述計時模塊用于根據(jù)發(fā)送測距信號和接收返回信號確定測距信號的往返時間，所述信號發(fā)射接收模塊用于接收定位請求信息并發(fā)射信號的往返時間給所述車載手機；
[0008]所述車載手機包含信息發(fā)射模塊和信息確認模塊，所述信息發(fā)射模塊用于向所述通訊基站發(fā)射定位請求信息，所述信息確認模塊用于接收所述通訊基站發(fā)出的測距信號，并返回確認信息；
[0009]所述車載工控機包含數(shù)據(jù)庫和計算模塊，所述數(shù)據(jù)庫用于存儲電子地圖，所述計算模塊用于根據(jù)信號的往返時間計算得到所述車輛的實時行駛速度，并將實時行駛速度與該路段的設(shè)計車速進行比較，并將比較結(jié)果通過顯示器顯示且通過數(shù)據(jù)存儲硬盤存儲；
[0010]所述通訊基站與所述車載手機通過無線通訊方式連接，所述車載手機的輸出端電連接所述車載工控機的輸入端，所述顯示器的輸入端和數(shù)據(jù)存儲硬盤的輸入端分別對應(yīng)電連接所述車載工控機的輸出端，所述車載工控機電連接到所述CAN總線上。
[0011]本技術(shù)方案的特點和進一步改進在于:
[0012]所述CAN總線上連接有車輛點火系統(tǒng)。
[0013]所述顯示器采用Innolux/群創(chuàng)AT043TN24V.7群創(chuàng)4.3寸液晶顯示屏。
[0014]所述數(shù)據(jù)存儲硬盤采用華為OceanStor S2200T型。
[0015]本實用新型的基本原理是獲取車載手機定位參數(shù)，依據(jù)車載手機與所在車輛具有相同運動狀態(tài)的原理，獲取與車載手機相同的車輛運行速度，計算得到車輛運行速度和設(shè)計車速之差，并車輛運行速度和設(shè)計車速之差與道路平順性評價標準比較，得到道路平順性評價結(jié)果，并自動進行記錄和儲存。
[0016]該裝置基于車載CAN總線，無需加裝額外的車載傳感器設(shè)備，簡單易行、節(jié)約成本，具有較強的推廣和應(yīng)用前景。通過道路平順性評價，可以發(fā)現(xiàn)道路存在的行車安全性問題，通過修改或進行安全改善，提高道路的運營安全性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)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為本實用新型的基于車載CAN總線的道路平順性檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0019]圖2為本實用新型的基于車載CAN總線的道路平順性檢測裝置的工作流程圖；
[0020]圖3為本實用新型的試驗結(jié)果顯示示例圖；
[0021]圖4為到達時間差測向定位法(TDOA)原理圖。

【具體實施方式】
[0022]參照圖1，為本實用新型的基于車載CAN總線的道路平順性檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意框圖；該裝置包括安裝在車輛上的車載工控機、車載手機、顯示器、數(shù)據(jù)存儲硬盤，至少三個通訊基站。
[0023]至少三個通訊基站，其中每個通訊基站包括測距模塊、計時模塊、信號發(fā)射接收模塊，測距模塊用于向車載手機發(fā)送測距信號，計時模塊用于根據(jù)發(fā)送測距信號和接收返回信號確定測距信號的往返時間，信號發(fā)射接收模塊用于接收定位請求信息并發(fā)射信號的往返時間給車載手機；
[0024]車載手機包含信息發(fā)射模塊和信息確認模塊，信息發(fā)射模塊用于向通訊基站發(fā)射定位請求信息，信息確認模塊用于接收通訊基站發(fā)出的測距信號，并返回確認信息。
[0025]車載工控機包含數(shù)據(jù)庫和計算模塊，數(shù)據(jù)庫用于存儲電子地圖，計算模塊用于根據(jù)信號的往返時間計算得到車輛的實時行駛速度，并將實時行駛速度與該路段的設(shè)計車速進行比較，并將比較結(jié)果通過顯示器顯示且通過數(shù)據(jù)存儲硬盤存儲。
[0026]通訊基站與車載手機通過無線通訊方式連接，車載手機的輸出端電連接車載工控機的輸入端，顯示器的輸入端和數(shù)據(jù)存儲硬盤的輸入端分別對應(yīng)電連接車載工控機的輸出端，車載工控機電連接到CAN總線上。
[0027]CAN總線上連接有車輛點火系統(tǒng)。
[0028]顯示器采用Innolux/群創(chuàng)AT043TN24V.7群創(chuàng)4.3寸液晶顯示屏。
[0029]數(shù)據(jù)存儲硬盤采用華為OceanStor S2200T型。
[0030]為實現(xiàn)本實用新型的道路平順性的檢測，以上述道路平順性檢測裝置為基礎(chǔ)，具體步驟如下:
[0031]車載CAN總線獲取點火和熄火信號，其中高電壓為點火信號，低電壓為熄火信號，車載CAN總線將獲取的點火和熄火信號發(fā)送至車載工控機，車載工控機根據(jù)點火信號控制該裝置開始工作，根據(jù)熄火信號控制該裝置停止工作。
[0032](I)數(shù)據(jù)采集:車載手機中的信息發(fā)射模塊向至少三個通訊基站發(fā)射定位請求信息，至少三個通訊基站接收到所述信息發(fā)射模塊發(fā)射的定位請求信息后分別向車載手機發(fā)送測距信號，計時模塊記錄發(fā)送時刻；車載手機接收該測距信號后，返回確認測距信號；通訊基站接收所述確認測距信號，計時模塊記錄接收時刻，根據(jù)發(fā)送時刻與接收時刻的時間確定測距信號的往返時間；至少三個通訊基站得到至少三個測距信號的往返時間，每個通訊基站將所得到的各自的測距信號的往返時間發(fā)送給車載手機；
[0033](2)數(shù)據(jù)處理:車載手機接收到至少三個測距信號的往返時間后將其發(fā)送給車載工控機，車載工控機根據(jù)數(shù)據(jù)庫中存儲的電子地圖中的至少三個通訊基站的地理經(jīng)緯度坐標，以及每個通訊基站得到的各自的測距信號的往返時間，按照到達時間差測向法(TDOA)，得到車載手機的地理經(jīng)緯度坐標；
[0034]如圖4所示的到達時間差測向定位(TDOA)原理圖。
[0035]圖中:A、B、C為三個通訊基站，T為車載手機；T到Α、B、C為三個通訊基站的距離分別為Lat、Lbt, Lct,對應(yīng)的傳播時間為tAT、tBT、tCT, T到A通訊基站、B通訊基站的傳播時間差為Δ tAB:
[。。36] =
[0037]其中:Lat= 一Xl+
[0038]LBT = 4X1T + {YB-V>2
[0039]則得到公式1-.^ab = W = -^r + 琴' + O1- )
[0040]同理:T到A通訊基站、C通訊基站的傳播時間差為Λ tAC為:
[0041]AtAC = tAr-tCT= Lat-cLct
[0042]其中:Lct= - XtY + 'ij-
[0043]則得到公式2: ^tAC = tAT- tCT = —(yjX'T+^.- ^(Xc-XrY + )
[0044]上述公式1、公式2即為雙曲線函數(shù)的變形。
[0045]當通過通訊基站測量出AtAB、AtAC，并將已知各通訊基站地理經(jīng)緯度坐標A(0，0),B(0, YB),C(Xc, O)代入公式I和公式2后，便可解出車載手機T的位置T(Χτ，Υτ)。
[0046]在本實施例中，車載手機定位更新頻率為10Hz，所以車載手機的定位更新時間為0.1s,即車載手機每隔0.1s發(fā)送一次定位請求信息，同時，工控機每隔0.1s計算得到一次車載手機的地理經(jīng)緯度坐標，工控機根據(jù)兩個相鄰定位更新時刻的車載手機的地理經(jīng)緯度坐標得到車載手機在定位更新時間內(nèi)的運行距離L，則得到兩相鄰定位更新時刻內(nèi)的平均速度k
— L
[0047]K=—

0.1
[0048]設(shè)此平均速度為后一定位更新時刻的運行速度Vi,單位為km/h，根據(jù)已知的道路等級設(shè)計規(guī)范和道路設(shè)計資料，確定道路的設(shè)計車速V’，單位為km/h，設(shè)定位更新時刻的運行車速與道路設(shè)計車速的差值為Λν:
[0049]Δ V = V1-Vi
[0050]建立以定位更新時間為橫坐標，運行車速與道路設(shè)計車速的差值為縱坐標的直角坐標系，并在所述直角坐標系內(nèi)做出每個定位更新時刻的運行車速與道路設(shè)計車速的差值的標記點，設(shè)η為標記點總數(shù)，Ii1為所述差值Δ V在-10與10之間的標記點，Π ι為在_10與10之間的標記點占總標記點的百分比，n2為所述差值Λ V在20與-20之間的標記點，η2為在20與-20之間的標記點占總標記點的百分比，則:
[0051]/Zl = -XlOO0/)
η
[0052]?77 = !χ1()()%
η
[0053]當η !>70 %且η 2>80 %，采樣道路整體平順性評價為“優(yōu)”，當η !>60 %且n 2>70 %，采樣道路整體平順性評價為“良”，其他情況采樣道路整體平順性評價為“差”。
[0054](3)判斷顯示:所述顯示器顯示所述直角坐標系，并在所述直角坐標系內(nèi)顯示以每個定位更新時刻為橫坐標以每個定位更新時刻的運行車速與道路設(shè)計車速的差值為縱坐標的標記點，所述差值Δ V小于在-10與10之間時,顯示器輸出綠色標記點,表示測量點的平順性評價為優(yōu)；差值Λ V介于10和20或-10和-20之間時，顯示器輸出黃色標記點，表示測量點的平順性評價為良；差值Λν大于20或小于-20時，顯示器輸出紅色標記點，表示測量點的平順性評價為差，如表一所示。
[0055]表一平順性評價標準
[0056]
評價指標優(yōu)良差
Av/(km/h)<10[10, 20]
顏色標記療色黃色紅色
[0057](4)記錄數(shù)據(jù)
[0058]在步驟2判斷道路平順性水平，車載工控機將每個定位更新時刻和每個定位更新時刻的運行車速與道路設(shè)計車速的差值發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲硬盤。Av的數(shù)值有正負號，正號表示運行車速大于設(shè)計車速，負號表示運行車速小于設(shè)計車速。同時，自動跳回步驟2，重復步驟 2-3。
[0059]所述顯示畫面和數(shù)據(jù)存儲畫面如圖3所示。
[0060](5)系統(tǒng)結(jié)束
[0061]車載CAN總線采集到的熄火電壓信號，并傳輸給車載工控機，車載工控機判斷車輛停止運行，所述系統(tǒng)自動結(jié)束。
[0062]該裝置基于車載CAN總線，無需加裝額外的車載傳感器設(shè)備，簡單易行、節(jié)約成本，具有較強的推廣和應(yīng)用前景。通過道路平順性評價，可以發(fā)現(xiàn)道路存在的行車安全性問題，通過修改或進行安全改善，提高道路的運營安全性。
[0063]盡管以上結(jié)合附圖對本實用新型的實施方案進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實施方案僅僅是示意性的、指導性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在說明書的啟示下，在不脫離本實用新型權(quán)利要求所保護的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本實用新型保護之列。
【權(quán)利要求】
1.基于車載CAN總線的道路平順性檢測裝置，其特征在于，包括至少三個通訊基站，安裝在車輛上的車載工控機、車載手機、顯示器和數(shù)據(jù)存儲硬盤； 所述至少三個通訊基站，其中每個通訊基站包括測距模塊、計時模塊、信號發(fā)射接收模塊，所述測距模塊用于向所述車載手機發(fā)送測距信號，所述計時模塊用于根據(jù)發(fā)送測距信號和接收返回信號確定測距信號的往返時間，所述信號發(fā)射接收模塊用于接收定位請求信息并發(fā)射信號的往返時間給所述車載手機； 所述車載手機包含信息發(fā)射模塊和信息確認模塊，所述信息發(fā)射模塊用于向所述通訊基站發(fā)射定位請求信息，所述信息確認模塊用于接收所述通訊基站發(fā)出的測距信號，并返回確認信息； 所述車載工控機包含數(shù)據(jù)庫和計算模塊，所述數(shù)據(jù)庫用于存儲電子地圖，所述計算模塊用于根據(jù)信號的往返時間計算得到所述車輛的實時行駛速度，并將實時行駛速度與該路段的設(shè)計車速進行比較，并將比較結(jié)果通過顯示器顯示且通過數(shù)據(jù)存儲硬盤存儲； 所述通訊基站與所述車載手機通過無線通訊方式連接，所述車載手機的輸出端電連接所述車載工控機的輸入端，所述顯示器的輸入端和數(shù)據(jù)存儲硬盤的輸入端分別對應(yīng)電連接所述車載工控機的輸出端，所述車載工控機電連接到所述CAN總線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于車載CAN總線的道路平順性檢測裝置，其特征在于，所述CAN總線上連接有車輛點火系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于車載CAN總線的道路平順性檢測裝置，其特征在于，所述顯示器采用Innolux/群創(chuàng)AT043TN24V.7群創(chuàng)4.3寸液晶顯示屏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于車載CAN總線的道路平順性檢測裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲硬盤采用華為OceanStor S2200T型。
【文檔編號】G08C17/02GK204007583SQ201420415949
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】石涌泉, 朱永振, 黎莉 申請人:長安大學