[发明专利]车辆振动监测报警装置

权利要求书

1.车辆振动监测报警装置，其特征在于，装置的内部电路包括电源供电模块、振动采集模块、九轴姿态传感器模块、主控MCU、数据备份模块，外部通信接口和声光报警模块，电源供电模块利用车载电池进行DC转换，为整个系统提供供电；系统上电后，主控MCU完成对九轴姿态传感器模块和振动采集模块的初始化，测量九轴姿态传感器的加速度、角速度和电子磁场参数，同时振动采集模块获取垂直方向加速度，然后利用EEMD算法提取信号特征值，作为扩展卡尔曼滤波和Mahony互补滤波器修正项，进行姿态融合及滤波，从而得到四元数并以此数据模拟出车辆运行时的起伏状态；在数据处理结束后，主控MCU会及时保存数据至数据备份模块，并且根据所述起伏状态进行预警，开启声光报警模块，提醒驾乘人员小心驾驶；外部通信接口用于历史数据的导出。

2.根据权利要求1所述的车辆振动监测报警装置，其特征在于所述振动采集模块为PVDF振动采集模块。

3.根据权利要求2所述的车辆振动监测报警装置，其特征在于所述PVDF振动采集模块是通过PVDF矩阵获取车辆的垂直方向加速度。

4.根据权利要求1所述的车辆振动监测报警装置，其特征在于所述外部通信接口可以回溯车辆运输的历史状态，用于事故后的分析和追责。

5.根据权利要求1所述的车辆振动监测报警装置，其特征在于所述利用EEMD算法提取信号特征值具体包含以下步骤：

步骤一：向采集到的信号中加入正态分布白噪声；

步骤二：对原始数据进行经验模式分解，把数据分解为满足Hilbert变换要求的n阶本征模式函数和残余函数之和；

步骤三：对每一阶本征模式函数进行Hilbert变换，得到瞬时频率，从而求得时频图；

步骤四：根据振动频率特征合成所需的m个本征模式函数分量，得到滤波后的特征数据。

6.根据权利要求5所述的车辆振动监测报警装置，其特征在于所述进行姿态融合及滤波具体包含以下步骤：

步骤一：在离线数据中寻找静止状态下的加速度传感器值和磁力计的值，使用最小二乘法求出椭球方程的各个参数；

步骤二：利用EEMD分解的数据滤除加速度值中的敏感噪声；

步骤三：将磁力计坐标系转换到加速度坐标系；

步骤四：对数据进行高低通滤波；

步骤五：利用扩展卡尔曼滤波或Mahony算法进行姿态融合，实时解算四元数。