車輛速度測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種車輛速度測量裝置及方法，所述裝置中：傳感器通過前、后鎖止部件固定在傳感器固定部件上，傳感器電路外接計數(shù)系統(tǒng)；傳感器固定部件固定在剎車活塞外殼上；傳感器測量輪固定在車輛前、后輪軸上，安裝后的傳感器正對傳感器測量輪；調(diào)節(jié)前、后鎖止部件在傳感器上的緊固位置調(diào)節(jié)傳感器與傳感器測量輪輪齒間的距離，計數(shù)系統(tǒng)計算傳感器測量輪的輪齒切過傳感器磁場線的次數(shù)以計算車輛的速度。所述方法在計數(shù)系統(tǒng)中建立一個數(shù)組，向這個數(shù)組中添加數(shù)據(jù)，依照數(shù)據(jù)先入先出的原則實現(xiàn)對讀取到的傳感器脈沖頻率計數(shù)的數(shù)據(jù)進行滑動窗口控制。本發(fā)明在保證速度測量裝置測量精度的前提下，保證智能車輛速度測量系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)測量結(jié)果的平滑性。
【專利說明】車輛速度測量裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輛速度控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種車輛速度測量裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在智能車輛速度控制環(huán)節(jié)中，需要準確可靠的獲取車輛當前速度，但是由于車輛 自帶的碼表在低速時誤差較大，不能滿足智能車輛速度測量系統(tǒng)的精度要求，所以需要外 加速度測量裝置。
[0003] 目前大部分方案是直接在車輪外軸上加裝光電編碼器，如：中國專利申請?zhí)枺?CN201410243862.7,提供了一種無人駕駛車輛的里程和速度測量裝置，該裝置包括一個通 用盤、導向軸和編碼器；所述通用盤的中部固定連接著安裝軸的一端，通用盤上均布設有五 條弧形槽；所述安裝軸上通過軸承套設連接著環(huán)形的連接環(huán)，連接環(huán)連接著導向軸的下端， 導向軸上套設有下彈簧和上彈簧，下彈簧和上彈簧之間的導向軸上連接著呈水平狀的導向 板的一端；所述編碼器設于安裝軸的另一端上；每條弧形槽上設有螺紋連接件。
[0004] 但是這種測量方式除了存在由于傳感器暴露在車外，安全性得不到保障的缺點 夕卜，還存在著由于光電編碼器本身特性所決定的：精密光電編碼器處于強烈震動環(huán)境下易 于損壞碼盤，導致測量方案可靠性得不到保證的缺點；再者由于在智能車輛速度控制環(huán)節(jié) 中需要較為平滑的速度變化，現(xiàn)有DSP控制器中傳統(tǒng)的MT法測量得到的數(shù)據(jù)具有較強的突 變性。基于以上原因，有必要提供一種精確可靠的車輛速度測量裝置以及測量數(shù)據(jù)處理方 法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種車輛速度測量裝置及方法，在 保證速度測量裝置測量精度的前提下，保證了智能車輛速度測量系統(tǒng)的可靠性和平滑性。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種車輛速度測量裝置，包括傳感器固定部件、傳感 器、前鎖止部件、后鎖止部件以及傳感器測量輪，其中：傳感器通過前鎖止部件、后鎖止部件 固定在傳感器固定部件上，傳感器電路外接計數(shù)系統(tǒng)；傳感器固定部件固定在剎車活塞外 殼上；傳感器測量輪固定在車輛前、后輪軸上，安裝后的傳感器正對傳感器測量輪；
[0007] 所述裝置通過調(diào)節(jié)前鎖止部件、后鎖止部件在傳感器上的緊固位置達到調(diào)節(jié)傳感 器與傳感器測量輪輪齒間距離的目的，計數(shù)系統(tǒng)通過計算傳感器測量輪的輪齒切過傳感器 磁場線的次數(shù)得到車輛的速度。
[0008] 優(yōu)選地，所述傳感器的位置能前后左右移動，從而改變傳感器與傳感器測量輪輪 齒間的相對位置實現(xiàn)增強/減弱測量輪齒切過的磁場強度，最終調(diào)節(jié)傳感器輸出電壓，使 傳感器輸出特性與計數(shù)系統(tǒng)特性相匹配。
[0009] 優(yōu)選地，所述計數(shù)系統(tǒng)對所述傳感器輸出高低電平的脈沖頻率計數(shù)進行滑動窗口 求均值控制，得到更為精確、平滑的車輛速度曲線。
[0010] 優(yōu)選地，所述傳感器固定部件上設置有U形槽，通過U形槽上下調(diào)節(jié)傳感器的安裝 位置。
[0011] 優(yōu)選地，通過選擇不同齒數(shù)的所述傳感器測量輪得到不同精度的測量結(jié)果。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種車輛速度測量方法，所述方法采用計數(shù)系統(tǒng)， 在計數(shù)系統(tǒng)中建立一個數(shù)組，通過向這個數(shù)組中添加數(shù)據(jù)，依照數(shù)據(jù)先入先出的原則實現(xiàn) 對讀取到的傳感器脈沖頻率計數(shù)的數(shù)據(jù)進行滑動窗口控制。
[0013] 所述測量方法的具體步驟包括：
[0014] 1)、時刻t_l之前，采集到的脈沖數(shù)據(jù)量個數(shù)小于N，把采集到的數(shù)據(jù)儲存到數(shù)組 ARRAY [N]中，并直接按已經(jīng)采集到的數(shù)據(jù)進行速度計算；
[0015] 2)、時刻t，脈沖數(shù)據(jù)量把數(shù)組填充完畢；
[0016] 3)、t時刻之后，采用滑動窗口進行速度計算；例如t+1時刻，將數(shù)組ARRAY[N]中 的數(shù)據(jù)1拋棄，并將剩余已存數(shù)據(jù)在數(shù)組中的儲存位置前移1位，再將讀取到的新數(shù)據(jù)N+1 保存到數(shù)組ARRAY[N]中；以此類推，最終實現(xiàn)傳感器脈沖數(shù)據(jù)的滑動控制，始終保持最新 的N組數(shù)據(jù)有效，根據(jù)數(shù)組數(shù)據(jù)得出車輛當前速度。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0018] 本發(fā)明測量裝置不采用編碼器，避免了強烈震動環(huán)境下碼盤損壞導致測量方案可 靠性得不到保證的缺點，提高了可靠性；同時進一步通過調(diào)節(jié)傳感器與傳感器測量輪輪齒 間的距離等提高測量精度；本發(fā)明測量方法加入滑動窗口控制，取得較為平滑且準確的速 度測量曲線，克服現(xiàn)有DSP控制器中傳統(tǒng)的MT法測量得到的數(shù)據(jù)具有較強的突變性的缺 陷。本發(fā)明在保證速度測量裝置測量精度的前提下，保證了智能車輛速度測量系統(tǒng)的可靠 性和平滑性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0020] 圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)正視圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0022] 圖中：1為剎車活塞外殼，2為傳感器后鎖止螺母，3為傳感器固定座，4為霍爾傳感 器，5為傳感器前鎖止螺母，6為傳感器測量輪，7、8、9為傳感器測量齒輪與智能車輛輪軸的 固定螺栓組，10、11、12為傳感器固定座與剎車活塞外殼的固定螺栓組，13為智能車輛車輪 輪軸。

【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
[0024] 如圖1-圖2所示，一種車輛速度測量裝置的較優(yōu)實施例結(jié)構(gòu)示意圖，所述實施例 中所述前鎖止部件、后鎖止部件采用前鎖止螺母、后鎖止螺母；所述傳感器固定部件采用傳 感器固定座；所述計數(shù)系統(tǒng)采用DSP計數(shù)系統(tǒng)。當然，在其他實施例中也可以采用其他部 件，只要能實現(xiàn)本發(fā)明中所述的功能即可。
[0025] 本實施例所述裝置具體包括：剎車活塞外殼1、傳感器固定座3、霍爾傳感器4以及 傳感器測量輪6,其中：
[0026] 所述霍爾傳感器4通過傳感器前鎖止螺母5、傳感器后鎖止螺母2固定在傳感器固 定座3上；
[0027] 所述傳感器固定座3通過傳感器固定座與剎車活塞外殼的固定螺栓組10、11、12 固定于剎車活塞外殼1上；
[0028] 所述傳感器測量輪6通過傳感器測量齒輪與智能車輛輪軸的固定螺栓組7、8、9固 定在智能車輛車輪輪軸13上；
[0029] 所述霍爾傳感器4電路部分外接DSP計數(shù)系統(tǒng)，安裝后的霍爾傳感器4正對傳感 器測量輪6,通過DSP計數(shù)系統(tǒng)計算傳感器測量輪6的輪齒切過霍爾傳感器4磁場線的次數(shù) 來達到計算車輛速度的目的，在智能車輛速度測量裝置安裝調(diào)試環(huán)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)傳感器 前鎖止螺母5、傳感器后鎖止螺母2在霍爾傳感器4上緊固位置調(diào)節(jié)霍爾傳感器4和傳感器 測量輪6之間的相對距離，達到增強/減弱測量輪輪齒切過的磁場強度，最終達到調(diào)節(jié)霍爾 傳感器4輸出電壓的目的，使其輸出特性與DSP計數(shù)系統(tǒng)特性相匹配。
[0030] 車輛前進/后退過程中，智能車輛車輪輪軸13轉(zhuǎn)動，并帶動傳感器測量輪6轉(zhuǎn)動， 通過傳感器測量輪6輪齒切過霍爾傳感器4的磁感線，最終使霍爾傳感器4輸出高低電平， 再通過DSP控制器對一定時間內(nèi)產(chǎn)生的高低電平數(shù)進行頻率計數(shù)，最終可以得到出車輛當 前速度。
[0031 ] 在本發(fā)明一實施例中，所述傳感器固定部件上設置有U形槽，通過U形槽上下調(diào)節(jié) 傳感器的安裝位置。
[0032] 連接霍爾傳感器4的DSP計數(shù)系統(tǒng)可直接提供脈沖頻率計數(shù)，但是其具有較強的 突變性，為了取得更為準確和平滑的速度曲線，需要采用一種方法（測量數(shù)據(jù)的滑動窗口 控制）對測量數(shù)據(jù)進行再次處理。
[0033] 在本發(fā)明另一實施例中，提供一種車輛速度的測量方法，所述方法通過在計數(shù)系 統(tǒng)內(nèi)建立一個數(shù)組，通過向這個數(shù)組中添加數(shù)據(jù)，依照數(shù)據(jù)先入先出的原則實現(xiàn)對讀取到 的傳感器脈沖頻率計數(shù)的數(shù)據(jù)進行滑動窗口控制。本實施例中計數(shù)系統(tǒng)采用DSP計數(shù)系 統(tǒng)。
[0034] 如表1所示，為本實施例一優(yōu)選的車輛速度數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)流程圖，方案如下：
[0035] 1、初始化數(shù)組ARRAY[N]，存儲數(shù)據(jù)計數(shù)Count，傳感器測量輪齒數(shù)X，車輛輪胎半 徑R以及車輛當前速度V ;
[0036] 2、第一次讀取DSP計數(shù)系統(tǒng)脈沖頻率計數(shù)區(qū)域，得到脈沖頻率計數(shù)f，將f存儲到 數(shù)組ARRAY[0]中，存儲數(shù)據(jù)量Count = 1，
[0037] V = (ARRAY [0] /x) X 2 R ;
[0038] 3、第二次讀取DSP計數(shù)系統(tǒng)脈沖頻率計數(shù)區(qū)域，得到脈沖頻率計數(shù)f，首先將存儲 數(shù)據(jù)量Count加1，再將f存儲到數(shù)組ARRAY[1]中，
[0039] V= ((ARRAY[0]+ARRAY[l])/x) X2 31 R ；
[0040] 4、此后，每次讀取到脈沖頻率計數(shù)f?后，將Count加1，再將f?存儲到數(shù)組 ARRAY [Count]中，直至 Count 等于 N，
[0041] V = (ARRAY [0] +... ARRAY [Count]) /x) X 2 3i R ;
[0042] 5、當Count等于N后，當再次讀取到新數(shù)據(jù)時，需要首先對數(shù)組數(shù)據(jù)進行更 新：從原數(shù)組中拋棄ARRAY[0]，將剩余數(shù)據(jù)在數(shù)組中的存儲位置前移1位，ARRAY[0]= ARRAY[1] ;ARRAY[1] =ARRAY[2]....ARRAY[N-2] =ARRAY[N-1];最后將新取到的頻率計數(shù) 存儲到數(shù)組最后一位，ARRAY[N] = f，
[0043] V = (ARRAY [0]+ARRAY [1]+-ARRAY [N])/x) X2 n R ；
[0044] 6、此后，以此類推，每次讀取到新的數(shù)據(jù)后，拋棄已經(jīng)存儲的第一個數(shù)據(jù) ARRAY[0]，再將剩余數(shù)據(jù)在數(shù)組中的存儲位置前移1位，并把最新數(shù)據(jù)加載到數(shù)組最后1 位，通過這個數(shù)組實現(xiàn)速度測量的窗口滑動控制。
[0045] 表 1
[0046]

【權(quán)利要求】
1. 一種車輛速度測量裝置，其特征在于，包括傳感器固定部件、傳感器、前鎖止部件、后 鎖止部件以及傳感器測量輪，其中：傳感器通過前鎖止部件、后鎖止部件固定在傳感器固定 部件上，傳感器電路外接計數(shù)系統(tǒng)；傳感器固定部件固定在剎車活塞外殼上；傳感器測量 輪固定在車輛前、后輪軸上，安裝后的傳感器正對傳感器測量輪； 所述裝置通過調(diào)節(jié)前鎖止部件、后鎖止部件在傳感器上的緊固位置達到調(diào)節(jié)傳感器與 傳感器測量輪輪齒間距離的目的，計數(shù)系統(tǒng)通過計算傳感器測量輪的輪齒切過傳感器磁場 線的次數(shù)得到車輛的速度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛速度測量裝置，其特征在于，所述傳感器的位置能 前后左右移動，從而改變傳感器與傳感器測量輪輪齒間的相對位置實現(xiàn)增強/減弱測量輪 齒切過的磁場強度，最終調(diào)節(jié)傳感器輸出電壓，使傳感器輸出特性與計數(shù)系統(tǒng)特性相匹配。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛速度測量裝置，其特征在于，所述計數(shù)系統(tǒng)對所述 傳感器輸出高低電平的脈沖頻率計數(shù)進行滑動窗口求均值控制，得到更為精確、平滑的車 輛速度曲線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛速度測量裝置，其特征在于，所述傳感器固定部件 上設置有U形槽，通過U形槽上下調(diào)節(jié)傳感器的安裝位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛速度測量裝置，其特征在于，通過選擇不同齒數(shù)的 所述傳感器測量輪得到不同精度的測量結(jié)果。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的一種車輛速度測量裝置，其特征在于，所述前鎖止 部件、后鎖止部件采用前鎖止螺母、后鎖止螺母。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的一種車輛速度測量裝置，其特征在于，所述傳感器 固定部件采用傳感器固定座。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的一種車輛速度測量裝置，其特征在于，所述計數(shù)系 統(tǒng)采用DSP計數(shù)系統(tǒng)。
9. 一種采用權(quán)利要求1-8任一項所述裝置的車輛速度測量方法，其特征在于，所述方 法采用計數(shù)系統(tǒng)，在計數(shù)系統(tǒng)中建立一個數(shù)組，通過向這個數(shù)組中添加數(shù)據(jù)，依照數(shù)據(jù)先入 先出的原則實現(xiàn)對讀取到的傳感器脈沖頻率計數(shù)的數(shù)據(jù)進行滑動窗口控制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛速度測量方法，其特征在于，所述方法具體步驟包括： 1) 、時刻t-1之前，采集到的脈沖數(shù)據(jù)量個數(shù)小于N，把采集到的數(shù)據(jù)儲存到數(shù)組 ARRAY [N]中，并直接按已經(jīng)采集到的數(shù)據(jù)進行速度計算； 2) 、時刻t，脈沖數(shù)據(jù)量把數(shù)組填充完畢； 3) 、t時刻之后，采用滑動窗口進行速度計算；S卩：t+1時刻，將數(shù)組ARRAY [N]中的數(shù)據(jù) 1拋棄，并將剩余已存數(shù)據(jù)在數(shù)組中的儲存位置前移1位，再將讀取到的新數(shù)據(jù)N+1保存到 數(shù)組ARRAY[N]中；以此類推，最終實現(xiàn)傳感器脈沖數(shù)據(jù)的滑動控制，始終保持最新的N組數(shù) 據(jù)有效，根據(jù)數(shù)組數(shù)據(jù)得出車輛當前速度。
【文檔編號】G01P3/54GK104374945SQ201410625453
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】楊明, 張曉 , 王冰, 王春香 申請人:上海交通大學