[发明专利]内嵌电子陀螺仪的便携式制动性能测试仪及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交通事故勘查和车辆制动性能测试的仪器及测试方法。

背景技术

国家经济的发展大力推动汽车行业的发展，机动汽车作为一种交通运输工具，其制动性能的优劣是影响行车安全的重要因素之一。GB7258-2012《机动车运行安全技术条件》对测试制动性能参数，充分发出的减速度(MFDD)，制动协调时间，制动初速度，制动距离，踏板力，车速表等提出了新的要求，为此需提高对上述参数的测量准确度，以满足新国标的要求。机动车在制动过程中由于有悬挂系统使得机动车在制动时产生前倾，头部向下尾部向上，使制动时加速度传感器上迭加有重力加速度度的分量，不能正确反映其制动减速度，称其为“点头”效应。原有的便携式制动性能测试仪一般采用经验修正方法，依据不同车型及制动强度等经验数据来对制动“点头”作用进行修正。此方法虽然能提高测量的准确性，但不能完全修正“点头”作用的影响。因此，需要采用一种内嵌电子陀螺仪的便携式制动性能测试仪通过电子陀螺仪测量其“点头”作用角，对制动减速度数据进行修正，从而得到更为准确的测量结果。

发明内容

本发明是要提供一种能精确测量机动车充分发出的减速度(MFDD)，制动协调时间，制动初速度，制动距离，踏板力的内嵌电子陀螺仪的便携式制动性能测试仪及测试方法。

本发明的技术方案是：一种内嵌电子陀螺仪的便携式制动性能测试仪，包括电子陀螺仪、三轴加速度传感器、ARM处理器、GPS卫星定位传感器、踏板力传感器、MicroSD大容量存贮器，其特征在于：所述的电子陀螺仪、三轴加速度传感器、踏板力传感器、GPS卫星定位传感器分别与ARM处理器相连，并通过ARM处理器内的高速多路A/D转换器，用于采集机动车制动过程的姿态、制动减速度、制动踏板力的高速数据和对机动车车速测量数据；ARM处理器连接大容量存贮器，用于存贮将每个时间点采集的三轴加速度数据，计算出车辆当前的制动加速度，通过电子陀螺仪的数据，还原车辆在水平状态下的减速度，从而获得准确的充分发出的平均减速度、制动初速度、制动距离、协调时间。

加速度传感器内置温度传感器，用于测量加速度传感器的温度，并修正温度变化时加速度传感器的测量值。ARM处理器通过红外通讯系统连接便携式红外无线打印机，用于事故现场打印测试结果。ARM处理器通过Zigbee无线通讯系统或全功能USB2.0接口连接计算机，用于将测量结果传输到计算机。

一种采用内嵌电子陀螺仪的便携式制动性能测试仪对机动车制动进行测试的方法，具体步骤是： 

1）测试计算真实的制动减速度

（1）由三轴加速度传感器测得的制动减速度由下式得到：

a²=x²+y²+z²                                                                                                    (1)

式(1)中a为三轴加速度传感器测得的制动减速度，x为X轴测量的制动减速度，y为Y轴测量的制动减速度，z为Z轴测量的制动减速度；（2）用电子陀螺仪测量制动减速度与真实的减速度之间的一个“点头”角，采用等时间间隔的采样方法测得某时刻的“点头”角θ,其定义为三轴传感器X、Y轴平面与机动车前进水平方向的夹角，此时其真实的制动减速度由下式得到：

a₁=k*(a-g*sin(θ))/cos(θ)                    (2)

式中，g为重力加速度，a₁为真实的机动车前进水平方向的制动减速度，a为式(1)中得到的制动减速度，θ为当前时刻的“点头”角，k为车型系数，依据不同的车型其值在0.9~1.0之间，通过式(2)获得制动过程的真实的制动减速度数组；

2）通过制动减速度对时间的积分计算出机动车的速度、距离过程数据，再依据GB7258-2012标准中的MFDD计算公式计算出MFDD、协调时间。

在制动模式下，ARM处理器接收到制动踏板开关信号或检测到制动踏板力超过设定值后，开始对三轴加速度及电子陀螺仪信号以及踏板力进行数据采集并存入MicroSD大容量存贮器，计算出充分发出的平均减速度、制动初速度、制动距离、制动协调时间，最大踏板力参数，并将测试结果进行存贮。