[发明专利]基于车轮切向加速度曲线获取车轮转动信号特征量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及机动车安全运行状态传感和动态监测方法及装置，尤其涉及一种基于车轮切向加速度曲线获取车轮转动信号特征量的瞬时状态。

背景技术

机动车运行安全状态监测技术是保证机动车安全行驶的主要手段，也是机动车运行安全检测技术发展的必然趋势。机动车运行安全状态监测主要包括监测机动车(车身、车轮)运动姿态参数、动载荷参数、制动性能参数，这些参数必须依靠机动车运行的特征量来计算获取，其中车轮转动信号特征量(车轮转动周期、转动频率、转动线速度、转动角速度、转动角加速度等)占据重要地位，表征机动车行驶过程中轮胎某个点每一时刻的运动状态，对车轮运动姿态参数、动载荷参数、制动性能参数计算的正确性有决定性的影响。

目前，对车轮转动信号特征量的获取多采用车轮径向加速度曲线，但径向加速度的获取在实际运行中只能粗略反应车轮的运动状态，难以准确计算特征量(车轮转动周期、频率、速度、姿态角等)，而且当加速度传感器安装在轮胎里面时，由于轮胎与地面接触时，轮胎里面的传感器会受到冲击，从而使原来利用的径向加速度曲线失真，难以准确表示车轮实际的径向加速度状态；同时，由于加速度测量的不真实，导致车轮转动信号特征量的计算也不真实，从而影响机动车车轮运动姿态参数、动载荷参数、制动性能参数的分析和计算。

发明内容

为解决上述中存在的问题与缺陷，本发明提供了一种基于车轮切向加速度曲线获取车轮转动信号特征量的方法。所述技术方案如下：

基于车轮切向加速度曲线获取车轮转动信号特征量的方法，包括：

通过无陀螺微惯性测量单元感知车轮的切向加速度，并对感知的车轮切向加速度进行数字化、滤波与温度补偿得到切线加速度数据；

采用傅里叶变换、姿态算法获得车轮转动信号特征量；

对所述车轮转动信号特征量数据进行融合并对其分析获得车轮信号特征量的变化趋势；

利用所述车轮转动信号特征量数据对车轮转动性能进行评价。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

通过应用无陀螺微惯性测量技术获取车轮切向加速度曲线，实现了车轮转动信号特征量的实时获取；

基于车轮切向加速度曲线获取车轮转动信号特征量的方法比以往利用径向加速度获取车轮转动信号特征量的方法更加准确，因而得到的车轮转动信号特征量更加真实可信；

车轮转动信号特征量可用到车轮运动姿态参数、动载荷参数、制动性能参数等的分析和计算中，对这些参数的准确获取产生重要影响。

附图说明

图1是基于车轮切向加速度曲线获取车轮转动信号特征量的方法中车轮智能传感车轮切向加速度曲线获取系统整体布置图结构图；

图2是车轮智能传感模块安装示意图；

图3是基于车轮切向加速度曲线获取车轮转动信号特征量的方法流程图；

图4是基于车轮切向加速度曲线获取车轮转动信号特征量监测系统硬件结构示意图；

图5是利用图4的车轮智能传感模块监测的一个轮胎其中一个规定点的切向加速度的曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述：

本实施例提供了一种基于车轮切向加速度曲线获取车轮转动信号特征量的方法。

参见图1，为基于车轮切向加速度曲线获取车轮转动信号特征量的方法所采用的系统整体布局，包括车轮轮毂1、车轮智能传感模块2及车内中央处理模块3，其中车轮智能传感模块2安装于各个车轮的轮毂赤道表面上，且安装要求加速度传感器指向轮毂切线方向(参见图2)，且该车轮智能传感模块与安装在车内的中央处理模块通过无线射频实现双向通讯。

参见图3，为基于车轮切向加速度曲线获取车轮转动信号特征量的方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤101利用车轮智能传感模块的无陀螺微惯性测量单元用于感知车轮的切向加速度。

步骤102对感知的车轮的切向加速度进行数字化、滤波与温度补偿处理。

步骤103得到切向加速度数据。

步骤104采用短时傅里叶变换、姿态算法、积分运算等对车轮的切向加速度曲线值进行处理。

上述具体的方法是：利用短时傅立叶变换公式求得车轮转动的频率，由车轮转动频率的倒数得到车轮转动周期，在单位时间内车轮的切向加速度值经过积分后为车轮转动线速度，转动线速度除以轮毂半径得到车轮转动角速度，对车轮转动角速度进行求导得到角加速度。