[发明专利]一种车辆加速度及所处坡度的测量装置与计算方法

权利要求书

1.一种车辆加速度及所处坡度的测量装置，其特征在于，包括加速度传感器、陀螺仪传感器、微控制器、电源模块和通信模块，所述加速度传感器、陀螺仪传感器、电源模块和通信模块分别与微控制器相连，所述加速度传感器为两轴式或三轴式。

2.根据权利要求1所述的车辆加速度及所处坡度的测量装置，其特征在于，所述陀螺仪传感器为一轴或多轴陀螺仪传感器。

3.根据权利要求1所述的车辆加速度及所处坡度的测量装置，其特征在于，所述微控制器还连接有温度传感器，所述微控制器内部设有温度补偿芯片。

4.根据权利要求1所述的车辆加速度及所处坡度的测量装置，其特征在于，所述测量装置设有外壳，所述外壳上设有减震器。

5.一种车辆加速度及所处坡度的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)设定车辆前进方向为y轴，车辆底盘的垂直方向为z轴；

(2)计算加速度实际值a_实际值：

(2.1)通过加速度传感器沿y轴方向测得实时的加速度测量值a_测量值；

(2.2)通过加速度传感器沿z轴方向测得实时的坡度测量值的绝对值|θ_测量值|；

(2.3)计算车辆的加速度实际值：

当车辆处于上坡状态时：加速度实际值a_实际值＝a_测量值-g×sin|θ_测量值|；

当车辆处于下坡状态时：加速度实际值a_实际值＝a_测量值+g×sin|θ_测量值|；

其中，g为重力加速度；

(3)计算车辆所处的实际坡度值：

(3.1)在车辆启动时通过加速度传感器沿y轴测得初始坡度值θ₀，并用加速度传感器沿z轴的坡度测量值进行校对；

(3.2)通过陀螺仪传感器沿y轴测得坡度变化的角速度ω，进而计算坡度变化值△θ，计算公式为：

Δθ=∫t0tωdt,]]>

其中，t表示时间，t₀表示初始时间；

(3.3)计算车辆所处的实际坡度值：θ＝θ₀+△θ。

6.根据权利要求5所述的车辆加速度及所处坡度的计算方法，其特征在于，步骤(2.1)中，加速度测量值a_测量值＝g×((Vouty－2.5)/S)，其中，Vouty表示加速度传感器测量的沿y轴的输出模拟电压信号值，S表示加速度传感器的敏感度常数，g表示重力加速度。

7.根据权利要求5所述的车辆加速度及所处坡度的计算方法，其特征在于，步骤(2.2)中，坡度测量值的绝对值|θ_测量值|＝arc cos((Voutz－2.5)/S)，其中Voutz表示加速度传感器测量的沿z轴的输出模拟电压信号值，S表示加速度传感器的敏感度常数。

8.根据权利要求5所述的车辆加速度及所处坡度的计算方法，其特征在于，步骤(3.1)中，加速度传感器沿y轴测得的初始坡度值θ₀＝arcsin((Vouty－2.5)/S)|_t＝0。

9.根据权利要求5所述的车辆加速度及所处坡度的计算方法，其特征在于，步骤(3.1)中，当加速度传感器沿y轴测得初始坡度值θ₀与沿z轴的坡度测量值之间相差2度以内时，则判定加速度传感器沿y轴测得的初始坡度值θ₀测量准确；若相差超过2度，则判定加速度传感器出现故障。

10.根据权利要求6～9任一项所述的车辆加速度及所处坡度的计算方法，其特征在于，所述加速度传感器的型号为SCA61。