[發明專利]基于車輪切向加速度曲線獲取車輪轉動信號特征量的方法

無效

• 申請號: 201110153230.8
• 申請日: 2011-06-09
• 公開（公告）號: CN102295002A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 劉桂雄;潘夢鷂;許建龍;高屹
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B60W40/10
• 分類號: B60W40/10;B60W50/08
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 魏殿紳

技術領域

本發明涉及機動車安全運行狀態傳感和動態監測方法及裝置，尤其涉及一種基于車輪切向加速度曲線獲取車輪轉動信號特征量的瞬時狀態。

背景技術

機動車運行安全狀態監測技術是保證機動車安全行駛的主要手段，也是機動車運行安全檢測技術發展的必然趨勢。機動車運行安全狀態監測主要包括監測機動車(車身、車輪)運動姿態參數、動載荷參數、制動性能參數，這些參數必須依靠機動車運行的特征量來計算獲取，其中車輪轉動信號特征量(車輪轉動周期、轉動頻率、轉動線速度、轉動角速度、轉動角加速度等)占據重要地位，表征機動車行駛過程中輪胎某個點每一時刻的運動狀態，對車輪運動姿態參數、動載荷參數、制動性能參數計算的正確性有決定性的影響。

目前，對車輪轉動信號特征量的獲取多采用車輪徑向加速度曲線，但徑向加速度的獲取在實際運行中只能粗略反應車輪的運動狀態，難以準確計算特征量(車輪轉動周期、頻率、速度、姿態角等)，而且當加速度傳感器安裝在輪胎里面時，由于輪胎與地面接觸時，輪胎里面的傳感器會受到沖擊，從而使原來利用的徑向加速度曲線失真，難以準確表示車輪實際的徑向加速度狀態；同時，由于加速度測量的不真實，導致車輪轉動信號特征量的計算也不真實，從而影響機動車車輪運動姿態參數、動載荷參數、制動性能參數的分析和計算。

發明內容

為解決上述中存在的問題與缺陷，本發明提供了一種基于車輪切向加速度曲線獲取車輪轉動信號特征量的方法。所述技術方案如下：

基于車輪切向加速度曲線獲取車輪轉動信號特征量的方法，包括：

通過無陀螺微慣性測量單元感知車輪的切向加速度，并對感知的車輪切向加速度進行數字化、濾波與溫度補償得到切線加速度數據；

采用傅里葉變換、姿態算法獲得車輪轉動信號特征量；

對所述車輪轉動信號特征量數據進行融合并對其分析獲得車輪信號特征量的變化趨勢；

利用所述車輪轉動信號特征量數據對車輪轉動性能進行評價。

本發明提供的技術方案的有益效果是：

通過應用無陀螺微慣性測量技術獲取車輪切向加速度曲線，實現了車輪轉動信號特征量的實時獲取；

基于車輪切向加速度曲線獲取車輪轉動信號特征量的方法比以往利用徑向加速度獲取車輪轉動信號特征量的方法更加準確，因而得到的車輪轉動信號特征量更加真實可信；

車輪轉動信號特征量可用到車輪運動姿態參數、動載荷參數、制動性能參數等的分析和計算中，對這些參數的準確獲取產生重要影響。

附圖說明

圖1是基于車輪切向加速度曲線獲取車輪轉動信號特征量的方法中車輪智能傳感車輪切向加速度曲線獲取系統整體布置圖結構圖；

圖2是車輪智能傳感模塊安裝示意圖；

圖3是基于車輪切向加速度曲線獲取車輪轉動信號特征量的方法流程圖；

圖4是基于車輪切向加速度曲線獲取車輪轉動信號特征量監測系統硬件結構示意圖；

圖5是利用圖4的車輪智能傳感模塊監測的一個輪胎其中一個規定點的切向加速度的曲線。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述：

本實施例提供了一種基于車輪切向加速度曲線獲取車輪轉動信號特征量的方法。

參見圖1，為基于車輪切向加速度曲線獲取車輪轉動信號特征量的方法所采用的系統整體布局，包括車輪輪轂1、車輪智能傳感模塊2及車內中央處理模塊3，其中車輪智能傳感模塊2安裝于各個車輪的輪轂赤道表面上，且安裝要求加速度傳感器指向輪轂切線方向(參見圖2)，且該車輪智能傳感模塊與安裝在車內的中央處理模塊通過無線射頻實現雙向通訊。

參見圖3，為基于車輪切向加速度曲線獲取車輪轉動信號特征量的方法，該方法具體包括以下步驟：

步驟101利用車輪智能傳感模塊的無陀螺微慣性測量單元用于感知車輪的切向加速度。

步驟102對感知的車輪的切向加速度進行數字化、濾波與溫度補償處理。

步驟103得到切向加速度數據。

步驟104采用短時傅里葉變換、姿態算法、積分運算等對車輪的切向加速度曲線值進行處理。

上述具體的方法是：利用短時傅立葉變換公式求得車輪轉動的頻率，由車輪轉動頻率的倒數得到車輪轉動周期，在單位時間內車輪的切向加速度值經過積分后為車輪轉動線速度，轉動線速度除以輪轂半徑得到車輪轉動角速度，對車輪轉動角速度進行求導得到角加速度。