專利名稱：一種基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行狀態(tài)測量方法，尤其涉及一種基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡測量方法。
背景技術(shù)：
機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是保證機(jī)動(dòng)車安全行駛的主要手段，也是機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全檢測技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。采用機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)對機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全狀態(tài)和運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)防機(jī)動(dòng)車故障，發(fā)展監(jiān)測、控制、管理和決策于一體的安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)體系，對機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行具有重要意義；它是關(guān)系到國家和人民生命財(cái)產(chǎn)安全的一項(xiàng)重大的社會公益技術(shù)工作，是保障機(jī)動(dòng)車輛運(yùn)行安全重要的技術(shù)支撐，是政府管理部門對機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行的非常重要的技術(shù)保障；它不僅能提高機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行的技術(shù)保障能力、減少交通事故，而且對促進(jìn)機(jī)動(dòng)車工業(yè)及交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展有重大意義。機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全狀態(tài)監(jiān)測主要包括監(jiān)測機(jī)動(dòng)車(車身、車輪)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)參數(shù)、動(dòng)載荷參數(shù)、制動(dòng)性能參數(shù)。機(jī)動(dòng)車在運(yùn)行過程中，會產(chǎn)生制動(dòng)、加速、轉(zhuǎn)向、直線行駛等工況，車輪是機(jī)動(dòng)車行駛過程中唯一與地面接觸部件，包含豐富的機(jī)動(dòng)車運(yùn)行信息(運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力、動(dòng)載荷、轉(zhuǎn)動(dòng)、沖擊)，而車輪的動(dòng)平衡狀態(tài)對于保證汽車使用壽命、行駛平順性、駕駛方向輕便性，避免高速行駛時(shí)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生慣性離心力使軸承、軸瓦、軸、桿、齒輪等受到交變受迫振動(dòng)而磨損，避免車輪跳動(dòng)、擺振產(chǎn)生方向失控、爆胎等現(xiàn)象，都有十分重要作用。車輪動(dòng)平衡參數(shù)包括車輪不平衡質(zhì)量、不平衡點(diǎn)相位角等參數(shù),現(xiàn)有車輪動(dòng)平衡參數(shù)測量的車輛需要到特定的維修廠和在專門臺架上進(jìn)行檢測，操作比較復(fù)雜，并且也缺乏對動(dòng)平衡參數(shù)的變化趨勢進(jìn)行預(yù)測的功能。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述中存在的問題與缺陷，本發(fā)明提供了一種基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡測量方法。所述技術(shù)方案如下一種基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡測量方法，包括通過智能傳感模塊感知車身與車輪的三維加速度；根據(jù)智能傳感模塊輸出的三維加速度信號獲得車身與車輪的三維加速度參數(shù)，并利用車身三維加速度參數(shù)經(jīng)姿態(tài)算法獲得車身縱向速度；根據(jù)車輪的切向加速度信號，利用小波包對切向加速度信號進(jìn)行小波降噪，并通過STFT提取信號特征量獲得車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度參數(shù)；根據(jù)車輪切向加速度傳感器輸出車身縱向速度、車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度和車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度參數(shù)，并經(jīng)動(dòng)平衡計(jì)算獲得車輪不平衡質(zhì)量和車輪不平衡點(diǎn)相位角的動(dòng)平衡參數(shù)；將車輪不平衡質(zhì)量和車輪不平衡點(diǎn)相位角的動(dòng)平衡參數(shù)進(jìn)行融合并對融合后的車輪不平衡質(zhì)量和車輪不平衡點(diǎn)相位角的動(dòng)平衡參數(shù)進(jìn)行分析，獲得車輪動(dòng)平衡參數(shù)變化趨勢。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是I、通過應(yīng)用MEMS無陀螺捷聯(lián)式微慣性測量技術(shù)測量車輪四輪轉(zhuǎn)動(dòng)參量，從而獲得車輪動(dòng)平衡參數(shù)；2、通過車輪動(dòng)平衡參數(shù)分析其對汽車使用壽命、行駛平順性、駕駛方向輕便性、車輪慣性離心力、車輪跳動(dòng)和擺振的影響；3、通過分析預(yù)測程序?qū)?dòng)平衡數(shù)據(jù)與其歷史數(shù)據(jù)分析比較，獲得動(dòng)平衡參數(shù)變化的趨勢，增加對車輪動(dòng)平衡趨勢的預(yù)測功能，形成一個(gè)完整的、相對獨(dú)立的測量平臺，并能夠提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口模式供有關(guān)政府管理部門加以應(yīng)用；4、在高中低各運(yùn)行速度下對機(jī)動(dòng)車車輪實(shí)際動(dòng)平衡狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測。


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I是基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡測量方法流程2是智能傳感單元運(yùn)動(dòng)示意3是以車輪側(cè)視圖示意基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡測量模塊安裝示意圖； 4是以車輪正視圖示意基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡測量模塊安裝示意圖； 5是基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡監(jiān)測系統(tǒng)整體布置6是基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述本實(shí)施例提供了一種基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡測量方法。參見圖I，該方法包括以下步驟步驟101通過智能傳感模塊感知車身與車輪的三維加速度；車身三維加速度包括縱向加速、側(cè)向加速度和垂向加速度；車輪三維加速度包括切向加速度、側(cè)向加速度和向心加速度。步驟102將車身與車輪三維加速度信號進(jìn)行濾波、數(shù)字化轉(zhuǎn)換與溫度補(bǔ)償，得到車身與車輪安裝點(diǎn)的三維加速度參數(shù)，并利用車身三維加速度參數(shù)經(jīng)姿態(tài)算法獲得車身縱向速度。步驟103根據(jù)車輪切向加速度信號，利用小波對切向加速度信號進(jìn)行小波降噪， 并通過STFT提取信號特征量獲得車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度和車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度參數(shù)。步驟104根據(jù)車輪切向加速度傳感器輸出車身縱向速度、車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度和車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度參數(shù)進(jìn)行動(dòng)平衡計(jì)算。步驟105經(jīng)動(dòng)平衡計(jì)算獲得車輪不平衡質(zhì)量和車輪不平衡點(diǎn)相位角的動(dòng)平衡參數(shù)。步驟106根據(jù)動(dòng)平衡參數(shù)評價(jià)車輪不平衡質(zhì)量和車輪不平衡點(diǎn)相位角的性能。步驟107將車輪不平衡質(zhì)量和車輪不平衡點(diǎn)相位角的動(dòng)平衡參數(shù)進(jìn)行融合。步驟108對融合后的車輪不平衡質(zhì)量和車輪不平衡點(diǎn)相位角的動(dòng)平衡參數(shù)進(jìn)行分析，獲得車輪不平衡質(zhì)量和車輪不平衡點(diǎn)相對位角參數(shù)的變化趨勢。參見圖2,為智能傳感單元運(yùn)動(dòng)示意圖，智能傳感單元受到重力加速度g、向心加速度aSci和車輪平動(dòng)加速度aBx的共同作用。設(shè)Θ wi (t)是傳感器m繞輪胎中心O轉(zhuǎn)過的角度，則切向、向心加速度傳感器輸出分別為
權(quán)利要求
1.一種基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡測量方法，其特征在于，所述方法包括通過智能傳感模塊感知車身與車輪的三維加速度；根據(jù)智能傳感模塊輸出的三維加速度信號獲得車身與車輪的三維加速度參數(shù)，并利用車身三維加速度參數(shù)經(jīng)姿態(tài)算法獲得車身縱向速度；根據(jù)車輪的切向加速度信號，利用小波包對切向加速度信號進(jìn)行小波降噪，并通過 STFT提取信號特征量獲得車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度參數(shù)；根據(jù)車輪切向加速度傳感器輸出車身縱向速度、車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度和車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度參數(shù)，并經(jīng)動(dòng)平衡計(jì)算獲得車輪不平衡質(zhì)量和車輪不平衡點(diǎn)相位角的動(dòng)平衡參數(shù)；將車輪不平衡質(zhì)量和車輪不平衡點(diǎn)相位角的動(dòng)平衡參數(shù)進(jìn)行融合并對融合后的車輪不平衡質(zhì)量和車輪不平衡點(diǎn)相位角的動(dòng)平衡參數(shù)進(jìn)行分析，獲得車輪動(dòng)平衡參數(shù)變化趨勢。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡測量方法，其特征在于，所述方法還包括將車輪三維加速度信號進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)溫度補(bǔ)償處理和插值解耦處理得到車輪智能傳感模塊安裝點(diǎn)的三維加速度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡測量方法，其特征在于，所述車輪三維加速度包括切向加速度、側(cè)向加速度和向心加速度；所述車身三維加速度包括縱向加速度、側(cè)向加速度和垂向加速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡測量方法，其特征在于，接收到中央控制模塊發(fā)送的控制命令后，所述智能傳感模塊啟動(dòng)平衡監(jiān)測及進(jìn)行傳感測量模塊的自校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡監(jiān)測方法，其特征在于，所述智能傳感模塊設(shè)置在車輪輪轂赤道面的表面上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于輪載式智能傳感車輪動(dòng)平衡測量方法，所述方法包括通過智能傳感模塊感知車身與車輪的三維加速度；根據(jù)智能傳感模塊輸出的三維加速度信號獲得車身與車輪的三維加速度參數(shù)，并利用車身三維加速度參數(shù)經(jīng)姿態(tài)算法獲得車身縱向速度；根據(jù)車輪的切向加速度信號，利用小波包對切向加速度信號進(jìn)行小波降噪，并通過STFT提取信號特征量獲得車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度參數(shù)；根據(jù)車輪切向加速度傳感器輸出車身縱向速度、車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度和車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度參數(shù)，并經(jīng)動(dòng)平衡計(jì)算獲得車輪不平衡質(zhì)量和車輪不平衡點(diǎn)相位角的動(dòng)平衡參數(shù)；將車輪不平衡質(zhì)量和車輪不平衡點(diǎn)相位角的動(dòng)平衡參數(shù)進(jìn)行融合并對融合后的車輪不平衡質(zhì)量和車輪不平衡點(diǎn)相位角的動(dòng)平衡參數(shù)進(jìn)行分析，獲得車輪動(dòng)平衡參數(shù)變化趨勢。
文檔編號G01M1/28GK102589807SQ20121001173
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者劉桂雄, 潘夢鷂, 高屹 申請人:華南理工大學(xué)