[发明专利]一种车辆惯性运动数据采集器

说明书

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及的是一种车辆惯性运动数据采集器。

背景技术

车辆的运动数据包括：车辆的纵向运动速度、侧向运动速度、运动方向、加速度、运动轨迹、侧倾、俯仰等信息，这些信息对于车辆监控、控制、事故识别、辅助安全驾驶都具有重要的意义。例如：侧向运动速度可以识别车辆的侧滑，应用于车辆控制，如电子稳定系统(ESP)；加速度可以用来识别车辆的碰撞事故；运动轨迹可以用来监控驾驶员的驾驶行为、分析事故责任(突然变道，急停急刹等)；侧倾可以用来预警车辆的侧翻；纵向速度与侧向速度的比例可以用来估计车辆的载重；等等。

但是，目前具有车辆运动状态数据的采集功能的车载终端设备可以采集数据非常有限。主要包括两类：一类是通过GPS(全球定位系统)获得的车辆运动速度、运动方向、宏观运动轨迹等信息，且这些信息通常只能获得1Hz的采样率；另一类是通过车辆控制系统获得的车辆纵向运动速度及车辆刹车、灯光等控制状态。

这些数据虽然在一定程度上反映了车辆的运动状态，但是远远不足以完整全面的反映车辆的运动。而能够更为准确反映车辆运动过程的惯性数据(主要包括：车辆的三轴加速度数据及角速度数据)则缺乏专门的采集设备，对于研究分析车辆运动、开发拓展车辆运行监控、提升安全驾驶水平造成了很大的阻碍。因此，有必要针对性的开发相应的数据采集设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车辆惯性运动数据采集器，旨在解决现有的车辆运动数据采集系统没有准确采集车辆运动过程的惯性数据的数据采集设备。

本发明的技术方案如下：

一种车辆惯性运动数据采集器，其中，包括传感器、信号调理电路、同步采集电路、数据接口和嵌入式存储系统，所述传感器包括加速度传感器和角速度传感器；所述同步采集电路包括单片机、AD转换芯片和GPS模块；所述数据接口包括USB设备端控制芯片和USB设备端接口，所述加速度传感器和角速度传感器电连接至信号调理电路；所述信号调理电路电连接至所述同步采集电路的AD转换芯片；所述AD转换芯片和GPS模块连接至单片机；所述单片机连接数据接口的USB设备端控制芯片；所述USB设备端控制芯片连接USB设备端接口；所述嵌入式储存系统通过USB客户端接口连接所述数据接口的USB设备端接口。

所述的车辆惯性运动数据采集器，其中，所述嵌入式储存系统包括CPU、同步动态随机存储器、NOR Flash、NAND Flash、USB客户端接口、USB从属接口和串口，所述同步动态随机存储器、NOR Flash、NAND Flash、USB客户端接口、USB从属接口和串口分别连接至CPU。

所述的车辆惯性运动数据采集器，其中，所述加速度传感器和角速度传感器的型号分别为ADXL203和ADXL300。

所述的车辆惯性运动数据采集器，其中，所述AD转换芯片的型号为MAX197。

所述的车辆惯性运动数据采集器，其中，所述加速度传感器和角速度传感器安装在同一水平面上，输出模拟电压信号。

所述的车辆惯性运动数据采集器，其中，测量加速度范围±2g，角速度测量范围±300°/s，其中g为重力加速度。

所述的车辆惯性运动数据采集器，其中，所述信号调理电路通过电压稳压电路、电压跟随电路、低通滤波电路减小测量噪声，实现加速度静态噪声峰峰值小于0.003g，角速度静态噪声峰峰值小雨6°/s。

所述的车辆惯性运动数据采集器，其中，所述嵌入式储存系统将GPS报文分散到每一次同步得到的加速度、角速度数据记录中，使每条记录的长度一致，并完成GPS数据与惯性数据实现同步。

所述的车辆惯性运动数据采集器，其中，所述GPS完成同步位置、速度的采集，其中加速度数据和角速度数据采样率1000Hz，GPS位置、速度采样率1Hz。

所述的车辆惯性运动数据采集器，其中，记录的数据通过嵌入式存储系统的USB从属接口或者串口读入通用计算机。

通过集成加速度传感器、角速度传感器和GPS接收器，经过信号调理，放大和同步数字化，实现车辆惯性运动数据的高速同步化采集，发明专用数据格式实现1Hz的GPS数据与1000Hz三轴角速度数据和角速度数据的同步存储，GPS数据与惯性数据的同步误差小于1毫秒。

本发明的有益效果：本发明通过将加速度传感器和角速度传感器进行一体化集成安装，进行高速同步采样，最终通过嵌入式系统完成数据的记录。能够更好的提高汽车的安全性能。

附图说明

图1是本发明提供的数据采集器结构图。