基于衛(wèi)星實(shí)時(shí)差分信號(hào)的車輛行駛跑偏測(cè)量方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信息處理和自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于衛(wèi)星實(shí)時(shí)差分信號(hào)的車輛行駛跑偏軌跡自動(dòng)測(cè)量方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛行駛跑偏的基本現(xiàn)象是車輛在行駛過程中，不能保持直線前進(jìn)，總是要自動(dòng)地偏向某個(gè)方向。跑偏的原因有很多種，包括車輛自身的原因，也有道路的因素。車輛行駛跑偏，不僅容易使駕駛員產(chǎn)生操作疲勞，且存在重大安全隱患，如果跑偏太多極易引發(fā)交通事故，所以檢測(cè)車輛的行駛跑偏量顯得非常重要。
[0003]傳統(tǒng)的行駛跑偏測(cè)試方法如人工觀測(cè)法、灑水定位法，檢測(cè)手段比較粗糙，需要大量的人力，標(biāo)定復(fù)雜，效率低，受天氣等環(huán)境因素的影響較大，而且無法檢測(cè)車輛在檢測(cè)區(qū)內(nèi)行駛過程中的速度和方向誤差引起的跑偏誤差，測(cè)量準(zhǔn)確度低。
[0004]近幾年出現(xiàn)了一些新的跑偏量測(cè)量方法，如攝影測(cè)量法、傳感器檢測(cè)法、激光測(cè)距法等。但都或多或少存在著檢測(cè)缺陷:攝影測(cè)量法中，由于測(cè)試中的相機(jī)無法安裝在同一坐標(biāo)系中，導(dǎo)致系統(tǒng)標(biāo)定非常復(fù)雜，容易產(chǎn)生較大的誤差，而且相機(jī)的曝光時(shí)間受被測(cè)試車輛速度和環(huán)境光照強(qiáng)度的影響，也產(chǎn)生測(cè)試誤差；傳感器檢測(cè)法中，由于傳感器埋在測(cè)試區(qū)路面下，傳感器的維護(hù)非常麻煩；激光測(cè)距法測(cè)得的初始方向和終了方向存在一定的誤差。且上述所有方法均無法解決車輛在測(cè)量起始點(diǎn)行駛速度與設(shè)置的測(cè)量速度誤差(土 △￥)引起的跑偏量誤差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種全天候的高精度高效率的基于衛(wèi)星實(shí)時(shí)差分信號(hào)的車輛行駛跑偏軌跡自動(dòng)測(cè)量方法和系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量過程中車輛的行駛情況，修正車輛行駛速度、方向誤差引起的跑偏量測(cè)量誤差。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種基于衛(wèi)星實(shí)時(shí)差分信號(hào)的車輛行駛跑偏測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:包括準(zhǔn)備區(qū)、測(cè)試區(qū)、兩臺(tái)衛(wèi)星接收機(jī)、衛(wèi)星接收天線、無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)、測(cè)試主機(jī)、移動(dòng)顯示終端、有線或無線局域網(wǎng)；兩臺(tái)衛(wèi)星接收機(jī)中一臺(tái)設(shè)為移動(dòng)站，另一臺(tái)設(shè)為基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站的衛(wèi)星接收機(jī)放在測(cè)試區(qū)位置信息已知的基準(zhǔn)站設(shè)定點(diǎn)上，移動(dòng)站的衛(wèi)星接收機(jī)置于被檢測(cè)車輛上固定位置；
[0008]所述基準(zhǔn)站衛(wèi)星接收機(jī)和移動(dòng)站衛(wèi)星接收機(jī)均包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集器、微處理器和無線通信器，所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集器依序與微處理器和無線通信器連接，所述基準(zhǔn)站衛(wèi)星接收機(jī)通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集器與衛(wèi)星信號(hào)連接，所述移動(dòng)站衛(wèi)星接收機(jī)通過衛(wèi)星信號(hào)采集器與衛(wèi)星信號(hào)、基準(zhǔn)站衛(wèi)星接收機(jī)連接，測(cè)試主機(jī)通過有線或無線局域網(wǎng)和移動(dòng)站衛(wèi)星接收機(jī)、移動(dòng)顯示終端連接；所述移動(dòng)顯示終端還包括用于掃描車輛識(shí)別碼VIN(VehicleIdentificat1n Number，下文簡(jiǎn)稱VIN)的掃描器，和方便檢測(cè)人員查看檢測(cè)結(jié)果的顯示屏。
[0009]上述技術(shù)方案中，基準(zhǔn)站的無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)與基準(zhǔn)站的衛(wèi)星接收機(jī)相連，基準(zhǔn)站接收天線與基準(zhǔn)站的無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)連接起來；移動(dòng)站的無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)與移動(dòng)站的衛(wèi)星接收機(jī)相連，移動(dòng)站接收天線與移動(dòng)站的無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)連接起來。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述掃描器為無線手持掃描裝置。
[0011]上述技術(shù)方案中，基于衛(wèi)星實(shí)時(shí)差分信號(hào)的車輛行駛跑偏測(cè)量系統(tǒng)按照如下流程工作:
[0012]首先，待測(cè)車輛在準(zhǔn)備區(qū)內(nèi)，啟動(dòng)兩臺(tái)衛(wèi)星接收機(jī)和測(cè)試主機(jī)；
[0013]然后，車輛以設(shè)置的行駛速度由準(zhǔn)備區(qū)進(jìn)入測(cè)試區(qū)；
[0014]車輛在測(cè)試區(qū)時(shí)，兩臺(tái)接收機(jī)同時(shí)接收同一時(shí)間、同一衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，基準(zhǔn)站的衛(wèi)星接收機(jī)將接收到的基準(zhǔn)站位置信息與已知位置信息對(duì)比，得到差分改正值，并通過無線電臺(tái)發(fā)送給被檢測(cè)車輛上的衛(wèi)星接收機(jī)，被檢測(cè)車輛上的接收機(jī)在利用差分改正值對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差糾正后將數(shù)據(jù)傳輸給測(cè)試主機(jī)；
[0015]測(cè)試主機(jī)根據(jù)車輛行駛速度、方向誤差模型修正行駛軌跡測(cè)量誤差后繪制出車輛的理想行駛軌跡和實(shí)際行駛軌跡；分別找到車輛理想行駛軌跡上和實(shí)際行駛軌跡上距離進(jìn)入點(diǎn)O點(diǎn)設(shè)定距離處的點(diǎn)P和Q，車輛的跑偏角度即為O、Q兩點(diǎn)處車輛行駛的方向角度之差，跑偏距離即為PQ之間的距離，并將結(jié)果在測(cè)試主機(jī)和移動(dòng)顯示終端上顯示出來。
[0016]一種采用上述測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征在于主要包括如下步驟:
[0017]S1:打開基準(zhǔn)站和移動(dòng)站的電源啟動(dòng)兩臺(tái)衛(wèi)星接收機(jī)，打開測(cè)試主機(jī)，車輛進(jìn)入測(cè)試區(qū)前在準(zhǔn)備區(qū)內(nèi)時(shí)，工作人員使用移動(dòng)顯示終端將待測(cè)車輛的VIN碼發(fā)送到測(cè)試主機(jī)；
[0018]S2:待測(cè)車輛在準(zhǔn)備區(qū)內(nèi)逐漸加速至待檢測(cè)速度Vtl后，沿道路中心線進(jìn)入測(cè)試區(qū)，進(jìn)入測(cè)試區(qū)后，保持方向盤正中位置不動(dòng)，將車速維持在Vtl，其中待檢測(cè)速度Vtl根據(jù)車輛類型決定；
[0019]S3:在進(jìn)入測(cè)試區(qū)后，基準(zhǔn)站和移動(dòng)站的衛(wèi)星接收機(jī)同時(shí)接收同一時(shí)間、同一衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)；基準(zhǔn)站獲得基準(zhǔn)站位置坐標(biāo)，移動(dòng)站獲得移動(dòng)站位置坐標(biāo)；
[0020]S4:基準(zhǔn)站將衛(wèi)星測(cè)得的基準(zhǔn)站位置坐標(biāo)與已知的基準(zhǔn)站位置信息進(jìn)行對(duì)比，得到位置坐標(biāo)的差分改正值，然后將得到的差分改正值通過基準(zhǔn)站的無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)發(fā)送給移動(dòng)站接收機(jī)；
[0021]S5:移動(dòng)站接收機(jī)通過差分改正值對(duì)其接收到的移動(dòng)站位置坐標(biāo)進(jìn)行修正，再將數(shù)據(jù)通過無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)發(fā)送給測(cè)試主機(jī)；
[0022]S6:測(cè)試主機(jī)接收到移動(dòng)站發(fā)送的被檢測(cè)車輛在各檢測(cè)點(diǎn)的位置坐標(biāo)依次為(XpY1J1), (X2, Y2, Z2), (X3, Y3, Z3)……，對(duì)應(yīng)的速度為，V1, V2，V3……對(duì)應(yīng)的行駛方向?yàn)棣?。?, γ3……；記接收機(jī)兩次接收信號(hào)的時(shí)間間隔為AT，則車輛在Λ T內(nèi)的跑偏角依次為 G1= (γ ^y1), θ 2= (γ J2), θ 3= (γ 4-γ3)......;通過 V1, V2, V3......和
Θ !, Θ 2) Θ 3......可以得到Λ T內(nèi)，V和Θ的函數(shù)關(guān)系Θ = a+aiV+a2V2+a3V3+a4V4，由函數(shù)關(guān)系式得到當(dāng)V為Vtl時(shí)Λ T內(nèi)的偏轉(zhuǎn)角Θ 0；
[0023]S7:利用車輛的位置坐標(biāo)繪制出車輛實(shí)際行駛軌跡，找到車輛開始偏離道路中心線的位置，記為跑偏起始點(diǎn)O，并利用S6中得到的Θ ^對(duì)實(shí)際行駛軌跡中速度偏離V ^的點(diǎn)進(jìn)行校正，得到修正后的行駛軌跡曲線；
[0024]S8:繪制出車輛在檢測(cè)區(qū)內(nèi)不產(chǎn)生跑偏情況下的理想行駛軌跡，并找到距離O點(diǎn)設(shè)定距離處的點(diǎn)P;
[0025]S9:找到車輛修正后的實(shí)際行駛軌跡曲線上沿曲線距離O點(diǎn)設(shè)定距離處的點(diǎn)Q ;
[0026]SlO:計(jì)算偏轉(zhuǎn)角度和偏轉(zhuǎn)距離:車輛在設(shè)定距離內(nèi)運(yùn)行的偏轉(zhuǎn)角度為0、Q兩點(diǎn)時(shí)車輛行駛的方向角度差，偏轉(zhuǎn)距離為PQ之間的距離，將計(jì)算分析的結(jié)果在測(cè)試主機(jī)和移動(dòng)顯示終端上顯示并儲(chǔ)存起來；
[0027]Sll:單車輛測(cè)試完畢；
[0028]S12:若繼續(xù)進(jìn)行下一輛車測(cè)試，則重復(fù)SI?S9，否則關(guān)閉電源和測(cè)試主機(jī)，結(jié)束單車測(cè)試。
[0029]上述測(cè)量步驟S2中，小汽車待檢測(cè)速度Vtl為正負(fù)60km/h，大貨車待檢測(cè)速度V。為正負(fù) 40km/h。
[0030]上述測(cè)量步驟S8中，所述設(shè)定距離為100m.
[0031]本發(fā)明提供了基于衛(wèi)星實(shí)時(shí)差分信號(hào)的車輛行駛跑偏測(cè)量方法和系統(tǒng)，檢測(cè)員只需將衛(wèi)星接收車載終端固定在車輛上的任意位置，用掃描儀掃描車輛的VIN碼并通過無線通信模塊發(fā)送給監(jiān)控主機(jī)，檢測(cè)時(shí)，衛(wèi)星接收基準(zhǔn)站接收自身位置信息并利用微處理器計(jì)算差分值，通過無線信號(hào)將該差分值發(fā)送給衛(wèi)星接收車載終端，衛(wèi)星接收車載終端實(shí)時(shí)接收自身位置信息，并根據(jù)接收的差分值進(jìn)行位置校正，通過無線通信模塊將校正后的位置信息發(fā)送給監(jiān)控主機(jī)，監(jiān)控主機(jī)通過數(shù)據(jù)處理軟件得到車輛的行駛跑偏量，并將車輛行駛跑偏量和所對(duì)應(yīng)的VIN碼顯示在監(jiān)控主機(jī)上，同時(shí)將行駛跑偏量通過無線通信模塊發(fā)送到移動(dòng)顯示終端上。
[0032]本發(fā)明基于衛(wèi)星實(shí)時(shí)差分信號(hào)，運(yùn)用20Hz的衛(wèi)星接收機(jī)，接收車輛的瞬時(shí)位置、速度和方向，其里程精度可以達(dá)到厘米級(jí)，速度精度可以達(dá)到0.lkm/h，通過對(duì)入射方向的修正，計(jì)算出精確度很高的跑偏距離。本發(fā)明完全不受氣候環(huán)境等的影響，真正實(shí)現(xiàn)了全天候測(cè)量，且以往的跑偏量計(jì)算均只考慮了跑偏的起始位置和終止位置，沒有辦法解決車輛在跑偏測(cè)試區(qū)內(nèi)行駛中可能存在的失誤，本方法可以對(duì)行駛過程中的速度和角度以及操作失誤等問題進(jìn)行校正，因此相對(duì)于以往的方法，計(jì)算結(jié)果更加精確。
[0033]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下主要優(yōu)點(diǎn):
[0034]1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，只需在被檢測(cè)車輛上安裝衛(wèi)星接收車載終端即可。
[0035]2、將衛(wèi)星檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于車輛行駛跑偏檢測(cè)，由于衛(wèi)星可以記錄車輛行駛的全過程，從而系統(tǒng)可以自動(dòng)判別車輛開始跑偏的起點(diǎn)，避免了由于測(cè)試人員操作失誤帶來的誤差，而且衛(wèi)星可以實(shí)時(shí)反饋車輛行駛速度和行駛方向，方便對(duì)車輛的行駛速度誤差進(jìn)行校正，大幅提高了測(cè)量精度。進(jìn)一步的，本發(fā)明采用了 RTK測(cè)量技術(shù)，通過差分方法，差分值和坐標(biāo)可以直接由RTK測(cè)量系統(tǒng)給出，提高了車輛行駛軌跡的測(cè)量精度，對(duì)于車輛的定位精度可以達(dá)到厘米級(jí)。
[0036]3、本發(fā)明消除了車輛在剛進(jìn)入測(cè)試區(qū)時(shí)的方向誤差，避免了進(jìn)入時(shí)的方向誤差引起的測(cè)量結(jié)果誤差。
[0037]4、本發(fā)明可以實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量過程中車輛的行駛情況，在后期的測(cè)試主機(jī)處理過程中找到車輛坐標(biāo)開始偏離道路中心線的點(diǎn)，其前一個(gè)點(diǎn)即為車輛起始跑偏的點(diǎn)，避免了需在某一固定位置松手可能帶來的操作誤差，這是以往的所有檢測(cè)方法都沒有考慮的。
[0038]5、本發(fā)明可以校正車速的誤差對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。
[0039]6、本發(fā)明不受外界環(huán)境和天氣的影響，可以全天候進(jìn)行觀測(cè)。
[0040]7、本發(fā)明采用自動(dòng)的檢測(cè)方法，節(jié)省了人工，提高了檢測(cè)的效率。
[0041]8、本發(fā)明采用的儀器設(shè)備拆裝方便，便于維護(hù)和管理。
[0042]因此，本發(fā)明具有不受測(cè)量環(huán)境和天氣影響、提高檢測(cè)精度和效率的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0043]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖2是本發(fā)明的信號(hào)傳輸流程圖。
[0045]圖3是本發(fā)明的軌跡分析圖。
[0046]圖4是本發(fā)明的方法主流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。
[0048]實(shí)施例1
[0049]—種基于衛(wèi)星實(shí)時(shí)差分信號(hào)的車輛行駛跑偏測(cè)量方法和系統(tǒng)。該測(cè)量系統(tǒng)如圖1，包括位于測(cè)試區(qū)內(nèi)的載有衛(wèi)星接收機(jī)的待測(cè)車輛1、衛(wèi)星2、基準(zhǔn)站衛(wèi)星接收機(jī)3、基準(zhǔn)站無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)4、