车辆运行实时数据采集系统设计 .pdf

车辆运行实时数据采集系统设计 张帆 【摘要】针对当前汽车运行安全的需求,以及当前在汽车车辆运行数据采集方面大 部分以基本参数为主,不利于对汽车故障的判断,提出一种基于 STM32 的车辆运行 数据采集系统.改变以往采集方式,采集系统在常规图像和基本运行参数采集的基础 上,加入姿态参数采集,并通过 STIM300 等完成采集,然后通过后台开发的上机位软 件,完成对参数的处理和展示.最后,给出部分实现程序和界面. 【期刊名称】《微型电脑应用》 【年(卷),期】2019(035)007 【总页数】5 页(P58-62) 【关键词】汽车运行参数;整体架构;陀螺仪 【作者】张帆 【作者单位】陕西国防工业职业技术学院计算机学院,西安 710300 【正文语种】中 文 【中图分类】TP393 0 引言 随着我国汽车产业的扩大，汽车运输量逐步提升。而随着汽车运输的不断增加，汽 车的安全性开始日益受到人们的重视 ，特别是客运专线运输车辆的安全，更是受到 人们的高度关注。对汽车运动来讲 ，是一个非常复杂的过程。要保障汽车的稳定运 行，需要各个系统的协调、配合，并且影响汽车安全运行的因素很多，如机械因素、 道路因素、人为因素等等。因此，加强对车辆的安全运行检测，特别是加强对汽车 关键设备参数的采集和监控，是提高汽车安全运行的重要途径。但是，通过对目前 文献的检索发现，针对车辆运行实时数据的采集中，大部分集中在对车辆的速度、 温度、进气压力等进行采集。如梁浩(2018)在其发表的文章中，则通过 CAN 总线 技术完成对温度、速度等基本车辆参数的采集；马伟 (2015)则采用 LabVIEW 对电 动汽车的电池数据进行采集。通过以上的文献看出，目前针对汽车车辆运行参数的 采集中，只是对其运行的基本数据进行了采集，而没有对汽车运行的姿态、导航等 参数进行采集。对此，在上述研究基础上，本文以客运车辆为例，提出一种专门采 集车辆姿态参数的采集系统，并对其实现进行了详细的设计。 1 系统设计 目的与需求分析 本文所设计的车辆运行数据实时采集系统主要致力于对汽车运行基本参数、姿态参 数以及导航参数进行采集，以此对车辆安全适应性进行深度的评估。由此，本文构 建的系统其主要有以下几方面的需求： (1) 采集系统能够对车辆运行过程中的各项数据进行检测，包括车辆行驶速度、三 轴加速度、横摆角速度等，并且系统所检测到的频率不能够低于 20 Hz ； (2) 采集系统除了需具备数据采集与提取功能以外 ，还需具备数据实时存储、数据 表格生成以及匹配道路线形信息等功能 ； (3) 整个系统在设计过程中应以模块化思想为前提，系统应具备较高的易集成性 ； (4) 需对整体设计成本进行控制 ，不得超过系统实际应用价值。 2 总体方案设计 根据上述的需求 ，本文将系统整体架构方案设计为如图 1 所示。 图 1 系统总体框架 该整体方案中，系统主要由采集端、CAN 通信、PC 端 ，其中采集端又包含视频参 数采集、导航参数采集、基本参数采集和姿态参数采集。 在图 1 的姿态采集方案中，姿态特征参数的可靠性与准确性主要取决于陀螺仪及 加速度计等惯性器件输出参数的精度，并且对车辆运行数据实时采集系统稳定整体 性能起到极大的控制与影响作用。因此，为提高采集测量的精度，首先确定了车辆 的各角度范围，其中，车辆俯仰角、横滚角以及航向角测量范围控制在±90°；测 量精度控制在±0.2°。导航系统则选择 GPS/INS 组合导航系统。同时，在采集后 数据的传输方面，基本参数采集后的传输采用 CAN 总线技术；视频参数的采集采 用 Net;姿态参数采集采用 I2C ，而姿态参数与电脑的通信，则采用串口通信模式。 3 采集功能设计 3.1 功能结构 根据上述的需求分析 ，以及结合车辆运行数据采集系统构建的相关原则，本文将该 系统的整体结构设计为如图 2 所示。 图 2 系统总体架构设计 在该电路模块中，具体是对包括速度、油门大小、踏板、方向盘转角、加速度等进 行详细的采集。 通过图 2 看出，本文将整体整个采集系统分为两个部分：数据采集与传输、数据 存储与处理。同时在对系统结构的搭建中，按照模块化设计的思想 ，将不同类型的 参数采集按照不同的模块进行采集。因此，上述的两个部分可以归纳为硬件部分设 计和软件部分设计。同时，由于本文采用的是 GPS/INS 组合导航，所以姿态参数 模块和导航参数模块是相互联系的。由此，在开展车辆运行数据实时采集系统的硬 件电路设计时，必须对姿态参数模块与导航参数模块之间后期的融合进行考虑。另