[發明專利]一種大學生方程式賽車無線數據采集系統及方法

在審

• 申請號: 202111411160.1
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN114115032A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 李書華;李英豪;陳冠冰;林之原;孫文武
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 深圳眾邦專利代理有限公司 44545
• 代理人: 李茂松

本發明涉及汽車電控領域，公開了一種應用于大學生方程式賽車的基于無線通信的CAN網絡數據采集系統及方法。所述系統由硬件和上位機兩大部分構成；所述硬件部分由電源模塊、CAN總線模塊、無線模塊等組成。本發明可以實時快速的由單片機采集整車CAN總線網絡數據包括發動機的轉速、水溫、車速、制動液壓等信息并通過無線串口發送到上位機，在LCD4.3寸屏幕中對賽車運行狀態進行實時監測顯示。本發明的優點在于：功能完善，成本低廉，可移植性強，十分適合大學生方程式賽車使用等。

技術領域

本發明涉及汽車電控領域，更具體涉及一種大學生方程式賽車無線數據采集系統及方法，特別是一種無線數據采集的方法和硬件設計。

背景技術

Formula SAE比賽由美國車輛工程師學會于1979年開辦，要求比賽賽車必須由車隊學生成員自行構思、設計、制造和維修。目前大學生油車方程式大賽賽車數據檢測中存在一些問題，主要問題體現如下：

傳統的人工檢測費時費力且得到的數據種類有限，使用與ECU配套的儀表盤又價格昂貴且操作復雜，準確度也無法滿足賽事需求，最重要的是無法對行駛中的賽車進行實時有效的狀態監控，因此無法提前預測賽車比賽時可能出現的故障，從而不僅無法取得更好的比賽成績，更使得參賽人員的人生安全無法得到保障，存在一定危險。

傳統的FSAE賽車數據采集系統存在無法實時將賽車狀態反饋給技術人員，無法記錄車手的賽車操控習慣的缺點。本發明的意義在于通過無線通信利用STM32單片機對傳感器所采的數據進行處理、監測和存儲。能夠做到實時監測了解賽車狀態，了解車手對賽車的操控習慣。

發明內容

本發明在已有的技術基礎上針對一般大學生方程式賽車數據采集系統及方法，存在無法實時監測賽車狀態的缺點，設計開發了一種應用于大學生方程式賽車的基于無線通信的CAN網絡數據采集系統及方法。本發明能夠實時準確的將賽車的狀態反饋給技術人員，直觀、清晰的將各項數據呈現在技術人員眼前。

為了實現上述任務，本發明專利采用如下技術方案予以實現：一種應用于大學生方程式賽車的基于無線通信的CAN網絡數據采集系統，由硬件電路和上位機組成，其中硬件電路由一塊電路板組成，包括了CAN網絡接口、CAN總線模塊、穩壓模塊、SWD程序下載模塊、USB模塊。CAN總線模塊接入整車CAN總線，在采集CAN總線數據后對數據進行打包通過無線串口發送到上位機；上位機對下位機上傳的數據進行處理、顯示和存儲，之后可通過SD卡存儲的賽車數據進行回放。

進一步地，所述硬件電路板可通過接入整車8～12V電壓進行供電，兩個穩壓模塊均采用LM7805和B1117N-3.3降壓。

進一步地，所述電路板的主控制處理器均為STM32F103系列單片機。主控板只讀取CAN總線上的傳感器數據和ECU發出的數據。

進一步地，所述無線通信模塊均是利用單片機串口完成數據傳輸的。

進一步地，所述上位機部分包括基于MDK5編寫的LCD監測界面和利用軟件LabVIEW編寫的進行數據回放讀取的系統界面。其中數據采集系統運行界面用于數據采集的啟動和停止以及數據的處理和存儲；數據采集實時監測界面用于對所有傳感器信號進行監測；數據采集系統數據回放界面用于對存儲的數據進行顯示，便于后期對數據的分析，為底盤調校提供數據支持。

其中數據采集系統運行界面用于數據采集的啟動和停止以及數據的處理和存儲。

更進一步地，所述數據采集系統上位機的回放界面的程序編寫基于LabVIEW的生產者消費者結構。在生產環節中，主要完成對數據的讀取，每次循環讀取一定字節的數據，存入隊列中；在消費環節中，主要完成對數據的處理，從隊列中取出生產環節中讀取的數據，同時利用數據記錄文件相關函數節點將數據進行存儲。更進一步地，所述數據采集系統上位機的數據回放界面的程序結構是利用for循環讀取數據記錄文件所有數據，然后對數據進行運算等處理，將數據直觀，詳細的顯示在波形圖中，便于技術人員對數據進行分析對比。