車輛速度測量裝置及方法
【專利摘要】本發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系統；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；調節前、后鎖止部件在傳感器上的緊固位置調節傳感器與傳感器測量輪輪齒間的距離，計數系統計算傳感器測量輪的輪齒切過傳感器磁場線的次數以計算車輛的速度。所述方法在計數系統中建立一個數組，向這個數組中添加數據，依照數據先入先出的原則實現對讀取到的傳感器脈沖頻率計數的數據進行滑動窗口控制。本發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的可靠性和系統測量結果的平滑性。
【專利說明】車輛速度測量裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及車輛速度控制【技術領域】，具體地，涉及一種車輛速度測量裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 在智能車輛速度控制環節中，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：中國專利申請號： 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形的連接環，連接環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節 中需要較為平滑的速度變化，現有DSP控制器中傳統的MT法測量得到的數據具有較強的突 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據處理方 法。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術中的缺陷，本發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的可靠性和平滑性。
[0006] 根據本發明的一個方面，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系統；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] 所述裝置通過調節前鎖止部件、后鎖止部件在傳感器上的緊固位置達到調節傳感 器與傳感器測量輪輪齒間距離的目的，計數系統通過計算傳感器測量輪的輪齒切過傳感器 磁場線的次數得到車輛的速度。
[0008] 優選地，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增強/減弱測量輪齒切過的磁場強度，最終調節傳感器輸出電壓，使 傳感器輸出特性與計數系統特性相匹配。
[0009] 優選地，所述計數系統對所述傳感器輸出高低電平的脈沖頻率計數進行滑動窗口 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形槽上下調節傳感器的安裝 位置。
[0011] 優選地，通過選擇不同齒數的所述傳感器測量輪得到不同精度的測量結果。
[0012] 根據本發明的另一個方面，提供一種車輛速度測量方法，所述方法采用計數系統， 在計數系統中建立一個數組，通過向這個數組中添加數據，依照數據先入先出的原則實現 對讀取到的傳感器脈沖頻率計數的數據進行滑動窗口控制。
[0013] 所述測量方法的具體步驟包括：
[0014] 1)、時刻t_l之前，采集到的脈沖數據量個數小于N，把采集到的數據儲存到數組 ARRAY [N]中，并直接按已經采集到的數據進行速度計算；
[0015] 2)、時刻t，脈沖數據量把數組填充完畢；
[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，將數組ARRAY[N]中 的數據1拋棄，并將剩余已存數據在數組中的儲存位置前移1位，再將讀取到的新數據N+1 保存到數組ARRAY[N]中；以此類推，最終實現傳感器脈沖數據的滑動控制，始終保持最新 的N組數據有效，根據數組數據得出車輛當前速度。
[0017] 與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
[0018] 本發明測量裝置不采用編碼器，避免了強烈震動環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；同時進一步通過調節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，克服現有DSP控制器中傳統的MT法測量得到的數據具有較強的突變性的缺 陷。本發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，本發明的其它特征、 目的和優點將會變得更明顯：
[0020] 圖1為本發明的裝置結構正視圖；
[0021] 圖2為本發明的裝置結構側視圖；
[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] 下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術 人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術 人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明 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實施例結構示意圖，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；所述計數系統采用DSP計數系統。當然，在其他實施例中也可以采用其他部 件，只要能實現本發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計數系統，安裝后的霍爾傳感器4正對傳感 器測量輪6,通過DSP計數系統計算傳感器測量輪6的輪齒切過霍爾傳感器4磁場線的次數 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試環節可以通過調節傳感器 前鎖止螺母5、傳感器后鎖止螺母2在霍爾傳感器4上緊固位置調節霍爾傳感器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，最終達到調節霍爾 傳感器4輸出電壓的目的，使其輸出特性與DSP計數系統特性相匹配。
[0030] 車輛前進/后退過程中，智能車輛車輪輪軸13轉動，并帶動傳感器測量輪6轉動， 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產生的高低電平數進行頻率計數，最終可以得到出車輛當 前速度。
[0031 ] 在本發明一實施例中，所述傳感器固定部件上設置有U形槽，通過U形槽上下調節 傳感器的安裝位置。
[0032] 連接霍爾傳感器4的DSP計數系統可直接提供脈沖頻率計數，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（測量數據的滑動窗口 控制）對測量數據進行再次處理。
[0033] 在本發明另一實施例中，提供一種車輛速度的測量方法，所述方法通過在計數系 統內建立一個數組，通過向這個數組中添加數據，依照數據先入先出的原則實現對讀取到 的傳感器脈沖頻率計數的數據進行滑動窗口控制。本實施例中計數系統采用DSP計數系 統。
[0034] 如表1所示，為本實施例一優選的車輛速度數據處理的數據流程圖，方案如下：
[0035] 1、初始化數組ARRAY[N]，存儲數據計數Count，傳感器測量輪齒數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計數系統脈沖頻率計數區域，得到脈沖頻率計數f，將f存儲到 數組ARRAY[0]中，存儲數據量Count = 1，
[0037] V = (ARRAY [0] /x) X 2 R ;
[0038] 3、第二次讀取DSP計數系統脈沖頻率計數區域，得到脈沖頻率計數f，首先將存儲 數據量Count加1，再將f存儲到數組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f?后，將Count加1，再將f?存儲到數組 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，當再次讀取到新數據時，需要首先對數組數據進行更 新：從原數組中拋棄ARRAY[0]，將剩余數據在數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 存儲到數組最后一位，ARRAY[N] = f，
[0043] V = (ARRAY [0]+ARRAY [1]+-ARRAY [N])/x) X2 n R ；
[0044] 6、此后，以此類推，每次讀取到新的數據后，拋棄已經存儲的第一個數據 ARRAY[0]，再將剩余數據在數組中的存儲位置前移1位，并把最新數據加載到數組最后1 位，通過這個數組實現速度測量的窗口滑動控制。
[0045] 表 1
[0046]
【權利要求】
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系統；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； 所述裝置通過調節前鎖止部件、后鎖止部件在傳感器上的緊固位置達到調節傳感器與 傳感器測量輪輪齒間距離的目的，計數系統通過計算傳感器測量輪的輪齒切過傳感器磁場 線的次數得到車輛的速度。
2. 根據權利要求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增強/減弱測量輪 齒切過的磁場強度，最終調節傳感器輸出電壓，使傳感器輸出特性與計數系統特性相匹配。
3. 根據權利要求1所述的一種車輛速度測量裝置，其特征在于，所述計數系統對所述 傳感器輸出高低電平的脈沖頻率計數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. 根據權利要求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形槽上下調節傳感器的安裝位置。
5. 根據權利要求1所述的一種車輛速度測量裝置，其特征在于，通過選擇不同齒數的 所述傳感器測量輪得到不同精度的測量結果。
6. 根據權利要求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. 根據權利要求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. 根據權利要求1-5任一項所述的一種車輛速度測量裝置，其特征在于，所述計數系 統采用DSP計數系統。
9. 一種采用權利要求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 法采用計數系統，在計數系統中建立一個數組，通過向這個數組中添加數據，依照數據先入 先出的原則實現對讀取到的傳感器脈沖頻率計數的數據進行滑動窗口控制。
10. 根據權利要求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，采集到的脈沖數據量個數小于N，把采集到的數據儲存到數組 ARRAY [N]中，并直接按已經采集到的數據進行速度計算； 2) 、時刻t，脈沖數據量把數組填充完畢； 3) 、t時刻之后，采用滑動窗口進行速度計算；S卩：t+1時刻，將數組ARRAY [N]中的數據 1拋棄，并將剩余已存數據在數組中的儲存位置前移1位，再將讀取到的新數據N+1保存到 數組ARRAY[N]中；以此類推，最終實現傳感器脈沖數據的滑動控制，始終保持最新的N組數 據有效，根據數組數據得出車輛當前速度。
【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 優先權日:2014年11月7日
【發明者】楊明, 張曉 , 王冰, 王春香 申請人:上海交通大學