專利名稱：全球定位系統(tǒng)與道路的試驗(yàn)測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛的試驗(yàn)測(cè)試裝置，尤其是應(yīng)用全球定位系統(tǒng)技術(shù)(Globel PositionSystem，簡稱GPS)的車輛的試驗(yàn)測(cè)試裝置，用于對(duì)車輛行駛工況的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。
背景技術(shù)：
汽車的出現(xiàn)使人們的出行和貨物運(yùn)輸變得更加快捷方便，但是它給人類帶來巨大效益的同時(shí)，也引發(fā)了一系列的問題，如城市交通擁擠以及由此而生的交通事故，交通事故則進(jìn)一步加劇了交通擁擠甚至造成交通阻塞。為了解決城市交通擁擠問題，許多發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家都在大量地修筑道路基礎(chǔ)設(shè)施，但是由于機(jī)動(dòng)車輛的數(shù)量激增及城市化過程中人口的集驟效應(yīng)，僅靠修筑道路基礎(chǔ)設(shè)施很難從根本上解決城市交通擁擠問題。面對(duì)日益嚴(yán)峻的交通擁擠問題，國內(nèi)外一些專家提出了交通需求管理(Travel Demand Management，簡稱TDM)的概念，明確了從供求兩個(gè)方面解決城市交通問題的思想，這是在交通規(guī)劃和解決城市交通問題指導(dǎo)思想上的一個(gè)轉(zhuǎn)變。
利用交通需求管理的思想，對(duì)交通效率低下的車輛，如出租車，通過提高其在擁擠的區(qū)域或路段的計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)這一經(jīng)濟(jì)手段調(diào)控優(yōu)化交通分布，抑制交通效率低下的車輛，如出租車，在交通高峰期間對(duì)有限的道路空間資源占用，從而使出行者的出行方式由低容量向高容量轉(zhuǎn)移，提高擁擠區(qū)域或路段的道路利用率，不僅能夠有效解決城市交通擁擠，而且對(duì)環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源都有顯著的效果。通過技術(shù)手段將高出標(biāo)準(zhǔn)計(jì)價(jià)部分的資金回收，用于修筑道路基礎(chǔ)設(shè)施。
交通需求管理為人們提出了許多新的科研課題，如何利用現(xiàn)有技術(shù)中的地理信息系統(tǒng)(Geographical Information System，簡稱GIS)開發(fā)車輛區(qū)域識(shí)別的方法是首先要解決的任務(wù)，在該方法的基礎(chǔ)上再開發(fā)具有區(qū)域識(shí)別與計(jì)價(jià)功能電路，最后開發(fā)具有區(qū)域識(shí)別與計(jì)價(jià)功能的計(jì)價(jià)器，這些都是急需解決的技術(shù)問題，而現(xiàn)有技術(shù)中還沒有解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案。
電動(dòng)汽車的開發(fā)離不車輛行駛工況，而行駛工況的數(shù)據(jù)采集又是其研究的基礎(chǔ)。
汽車仿真是利用相似原理、信息技術(shù)、系統(tǒng)理論及車輛模型對(duì)汽車進(jìn)行研究的綜合性技術(shù)，在電動(dòng)汽車的開發(fā)過程中，它為設(shè)計(jì)、分析、決策和優(yōu)化提供了一種先進(jìn)的方法，從而計(jì)算機(jī)仿真已經(jīng)成為電動(dòng)汽車開發(fā)過程中重要的技術(shù)手段。電動(dòng)汽車的仿真是將原型車輛模型置于虛擬時(shí)空環(huán)境中運(yùn)行，用于包括技術(shù)途徑研究、概念的形成以及方案的合理性和可行性等方面的研究。為了真實(shí)地反映車輛的實(shí)際工作過程，在仿真計(jì)算過程中需要引用車輛行駛工況，就同一輛原型車而言，不同的行駛工況對(duì)仿真結(jié)果是不同的，這意味著行駛工況的引用與仿真計(jì)算有著很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。因此，車輛行駛工況是仿真計(jì)算中不可分割的組成部份，在沒有形成我國的典型城市車輛行駛的工況標(biāo)準(zhǔn)前提下，采用國外的工況標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行仿真計(jì)算是不得以而為之的做法。
按照一定的數(shù)理統(tǒng)計(jì)規(guī)則對(duì)大量實(shí)測(cè)的車速數(shù)據(jù)進(jìn)行提煉是典型城市車輛行駛工況研究的基本方法，其中車速信息的采集是工況研究的基本前提，使用五輪儀進(jìn)行車速采集，在實(shí)際使用方面存在一定的不方便性，也是制約這項(xiàng)工作開展的技術(shù)因素之一。近年來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，給這項(xiàng)工作開展創(chuàng)造了更加便利的條件，正是在這一背景下，由于全球定位系統(tǒng)(簡稱GPS)的日益普及，GPS技術(shù)的日趨成熟和性能價(jià)格比等方面因素，使得采用GPS技術(shù)進(jìn)行車輛行駛工況的數(shù)據(jù)采集成為可能。
GPS是英文Global Positioning System(全球定位系統(tǒng))的縮寫，它最初設(shè)計(jì)的主要目的是用作導(dǎo)航服務(wù)，并用于搜集情報(bào)、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通信等等軍事目的。隨著2000年美國停止對(duì)GPS衛(wèi)星實(shí)施SA技術(shù)，使GPS非特許用戶也能夠得到較為穩(wěn)定的單點(diǎn)測(cè)量精度，也就為車輛行駛工況測(cè)量和數(shù)據(jù)采集帶來了便利。
在距地面20000公里上空，有6個(gè)軌道平面，均勻分布了24顆導(dǎo)航衛(wèi)星，GPS接收機(jī)利用衛(wèi)星發(fā)出至接收到信號(hào)的延遲時(shí)間，計(jì)算出接收側(cè)與衛(wèi)星的距離，以這個(gè)距離為半徑，以衛(wèi)星為圓心，就形成了一個(gè)球面。當(dāng)接收側(cè)同時(shí)知道與三顆導(dǎo)航衛(wèi)星的距離時(shí)，就可形成三個(gè)球面，這三個(gè)球面的焦點(diǎn)就是接收側(cè)的位置，也就是GPS接收機(jī)當(dāng)前所處的位置?？梢?，GPS是利用達(dá)到時(shí)間測(cè)距原理確定用戶的位置，這種原理需要測(cè)量信號(hào)從位置已知的輻射源發(fā)出至到達(dá)用戶所經(jīng)歷的時(shí)間。將這個(gè)稱為信號(hào)傳播的時(shí)間乘以信號(hào)的傳播速度便得到從輻射源到接收機(jī)的距離。通常只要能夠接收4顆衛(wèi)星就可修正衛(wèi)星與接收側(cè)的時(shí)間誤差。GPS衛(wèi)星空間分布保障了在地球任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻至少有4顆衛(wèi)星被同時(shí)觀測(cè)，加之衛(wèi)星信號(hào)的傳播和接收不受天氣影響，因此，GPS是一種全球性、全天候的連續(xù)實(shí)時(shí)的定位系統(tǒng)，具備了車輛的使用要求。
影響GPS測(cè)量結(jié)果的誤差來源于GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號(hào)的傳播過程和地面接收設(shè)備。在高精度測(cè)量中還應(yīng)考慮與地球運(yùn)動(dòng)有關(guān)的潮汐、負(fù)荷潮及相對(duì)論效應(yīng)等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種應(yīng)用GPS接收機(jī)對(duì)車輛行駛工況數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的車輛試驗(yàn)測(cè)試裝置。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的全球定位系統(tǒng)與道路的試驗(yàn)測(cè)試裝置，包括公知計(jì)算機(jī)、通訊接口、通過所述通訊接口與所述公知計(jì)算機(jī)連接的GPS接收機(jī)和存儲(chǔ)在所述公知計(jì)算機(jī)內(nèi)的通訊程序、通訊事件程序、記錄程序和定時(shí)程序，所述GPS接收機(jī)用于采集車輛的行駛速度；所述的公知計(jì)算機(jī)在運(yùn)行通訊程序時(shí)執(zhí)行如下步驟(10)、初始化；(20)、判斷串行接口是否打開，如判斷結(jié)果為否，則繼續(xù)執(zhí)行(90)步驟；(30)、如(20)步驟的判斷結(jié)果為是，則進(jìn)行接口查詢；
(40)、判斷COM1是否被占用，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(80)步驟；(50)、如(40)步驟的判斷結(jié)果為否，則進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；(60)、打開通訊；(70)、顯示經(jīng)度、緯度、時(shí)間、速度、方位角，并執(zhí)行(100)步驟；(80)、如(40)步驟的判斷結(jié)果為是，則判斷COM2是否被占用，如判斷結(jié)果為否，則繼續(xù)執(zhí)行(50)步驟；如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(90)步驟；(90)、則關(guān)閉通訊；(100)結(jié)束；所述的公知計(jì)算機(jī)在運(yùn)行記錄程序時(shí)執(zhí)行如下步驟(110)、初始化；(120)、判斷是否記錄，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(170)步驟；(130)、如(120)步驟的判斷結(jié)果為否，則關(guān)閉定時(shí)；(140)、作出標(biāo)記，TimerMark＝F；(150)、保存統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；(160)、關(guān)閉記錄，并執(zhí)行(220)步驟；(170)、如(120)步驟的判斷結(jié)果為是，則判斷標(biāo)記是否為TimerMark＝F，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(220)步驟；(180)、如(170)步驟的判斷結(jié)果為否，則設(shè)置保存路徑和保存文件名；(190)、判斷文件名是否重名，如判斷結(jié)果為是，則返回(180)步驟；(200)、如(190)步驟的判斷結(jié)果為否，則并定時(shí)；(210)、作出標(biāo)記，TimerMark＝T；(220)、結(jié)束；所述的公知計(jì)算機(jī)在運(yùn)行定時(shí)事件程序時(shí)執(zhí)行如下步驟(230)、初始化；(240)、判斷標(biāo)記是否為BufferMark＝T，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行該步驟；(250)、如(240)步驟的判斷結(jié)果為否，則讀取顯示數(shù)據(jù)；(260)、據(jù)存盤路徑將顯示數(shù)據(jù)存盤；(270)、作出標(biāo)記，BufferMark＝F(280)、記錄數(shù)據(jù)處理，記錄指針加1；(290)、結(jié)束；所述的公知計(jì)算機(jī)在運(yùn)行通訊事件程序時(shí)執(zhí)行如下步驟(300)、初始化；(310)、讀取數(shù)據(jù)包；(320)、把數(shù)據(jù)包送入緩存；(330)、存儲(chǔ)標(biāo)記，BufferMark＝T；(340)、讀取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)；
(350)、從字符串的頭開始分離數(shù)據(jù)；(360)、判斷字符串中的字符是否為$，如判斷結(jié)果為否，則繼續(xù)執(zhí)行該步驟；(370)、如(360)步驟的判斷結(jié)果為是，則記錄$字符的位置；(380)、判斷從$字符開始出現(xiàn)的字符串是否是CRLF，如判斷結(jié)果為否，則繼續(xù)執(zhí)行該步驟；(390)、如(380)步驟的判斷結(jié)果為是，則截取從$字符開始到字符串CRLF之間的字符串為一數(shù)據(jù)幀；(400)、判斷幀數(shù)據(jù)是否以GPRMC開始，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(450)步驟；(410)、如(400)步驟的判斷結(jié)果為否，則判斷幀數(shù)據(jù)是否以GPRSV開始，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(460)步驟；(420)、如(410)步驟的判斷結(jié)果為否，則判斷幀數(shù)據(jù)是否以GPRSA開始，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(470)步驟；(430)、如(420)步驟的判斷結(jié)果為否，則判斷幀數(shù)據(jù)是否以GPGGA開始，如判斷結(jié)果為否，則返回(360)步驟；(440)、如(430)步驟的判斷結(jié)果為是，此數(shù)據(jù)是GPGGA格式，則執(zhí)行(480)步驟；(450)、如(400)步驟的判斷結(jié)果為是，此數(shù)據(jù)是GPRMC格式，則執(zhí)行(480)步驟；(460)、如(410)步驟的判斷結(jié)果為是，此數(shù)據(jù)是GPGSV格式，則執(zhí)行(480)步驟；(470)、如(420)步驟的判斷結(jié)果為是，此數(shù)據(jù)是GPGSA格式，則執(zhí)行(480)步驟；(480)、按各個(gè)數(shù)據(jù)的具體定義，以“，”為分隔符，分離出各個(gè)參數(shù)；(490)、顯示各個(gè)參數(shù)；(500)、結(jié)束。
所述的通訊接口為所述GPS接收機(jī)的內(nèi)置USB接口，所述GPS接收機(jī)通過該USB接口與所述的公知計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；外部電源通過所述的USB接口向所述的GPS接收機(jī)提供電源。
所述的公知計(jì)算機(jī)是電腦筆記本。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果(一)本發(fā)明比應(yīng)用五輪儀采集車輛工況數(shù)據(jù)更為方便、準(zhǔn)確；(二)由于本發(fā)明的車輛試驗(yàn)測(cè)試裝置能對(duì)GPS系統(tǒng)的誤差進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，因而采集的車輛工況數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確、可靠；(三)為車輛工況數(shù)據(jù)的采集提供了一種簡單、有效的技術(shù)手段。


圖1是本發(fā)明的硬件部分系統(tǒng)框圖；圖2是本發(fā)明軟件部分的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明通訊、記錄程序的流程圖；圖4是本發(fā)明定時(shí)事件程序的流程圖；圖5是本發(fā)明通訊事件程序的流程圖；
圖6是水平精度因子和衛(wèi)星數(shù)量分布情況圖；圖7是接收衛(wèi)星數(shù)量曲線圖；圖8是不同道路環(huán)境下GPS的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)曲線圖；圖9是車速、時(shí)間曲線圖；圖10是操作界面圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
如圖1所示，本發(fā)明包括公知計(jì)算機(jī)、通訊接口、通過所述通訊接口與所述公知計(jì)算機(jī)連接的GPS接收機(jī)和與所述公知計(jì)算機(jī)連接的存儲(chǔ)器。
本發(fā)明在硬件總體結(jié)構(gòu)方案的采集記錄是在筆記本電腦上實(shí)現(xiàn)，GPS接收機(jī)選用了一種帶有USB接口功能的，這樣GPS接收機(jī)的用電可直接由USB提供，并且可將GPS信息通過USB接口與筆記本連接，筆記本電腦的外部電源使用一個(gè)車載逆變器，該逆變器可從點(diǎn)煙器獲取12V蓄電池的電能，這樣就可以維持筆記本電腦的長時(shí)間工作。
本發(fā)明在綜合了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和功能實(shí)現(xiàn)的方便性基礎(chǔ)上，采用VB作為軟件開發(fā)的編程語言，由此形成了如圖2的軟件框架結(jié)構(gòu)。
數(shù)據(jù)解析是從串行通訊口讀到的GPS數(shù)據(jù)，并將分離出獨(dú)立的數(shù)據(jù)，這樣才能便于人們理解。而解析數(shù)據(jù)的依據(jù)來源于GPS接收機(jī)的數(shù)據(jù)格式，在系統(tǒng)中使用到的格式有GPRMC(推薦最小數(shù)據(jù)量的GPS傳輸數(shù)據(jù))、GPGSA(GPS DOP和星歷)、GPGGA(GPS定位數(shù)據(jù))和GPGSV(可收到信號(hào)的GPS衛(wèi)星)。其定義如下表1所示。
GPS數(shù)據(jù)幀報(bào)文格式是$開始，以CRLF結(jié)束。為此數(shù)據(jù)分離的就是基于這樣一個(gè)原則來進(jìn)行的，即首先查找數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中字符“$”并記下它的位置，然后再去查找后面的第一次出現(xiàn)字符串CRLF的位置，這樣在這兩個(gè)位置之間的就是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀，之后根據(jù)對(duì)話設(shè)備和語句格式部分的內(nèi)容，將本數(shù)據(jù)幀所對(duì)應(yīng)的語句內(nèi)容分離出來并保存到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表中。在每個(gè)數(shù)據(jù)幀的具體內(nèi)容的分解則是根據(jù)固定的數(shù)據(jù)長度和分隔符“，”來加以區(qū)別，并將每個(gè)信息對(duì)應(yīng)到相應(yīng)的顯示區(qū)中，這樣就完成了數(shù)據(jù)解析與顯示。
本發(fā)明的全球定位系統(tǒng)與道路的試驗(yàn)測(cè)試裝置，包括公知計(jì)算機(jī)、通訊接口、通過所述通訊接口與所述公知計(jì)算機(jī)連接的GPS接收機(jī)和存儲(chǔ)在所述公知計(jì)算機(jī)內(nèi)的通訊程序、通訊事件程序、記錄程序和定時(shí)程序，所述GPS接收機(jī)用于采集車輛的行駛速度；所述的通訊接口為所述GPS接收機(jī)的內(nèi)置USB接口，所述GPS接收機(jī)通過該USB接口與所述的公知計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；外部電源通過所述的USB接口向所述的GPS接收機(jī)提供電源。所述的公知計(jì)算機(jī)是電腦筆記本。
執(zhí)行通訊程序時(shí)，對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行串行通訊的一些初始化和監(jiān)測(cè)操作，初始化操作包括串行口通訊端口的選擇，通訊速率(波特率)、數(shù)據(jù)格式、接收緩沖區(qū)的長度等。監(jiān)測(cè)操作包括對(duì)當(dāng)前選擇的通訊端口是否被占用，通訊端口是否已經(jīng)被激活(打開)等與通訊相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行判斷處理。所述的公知計(jì)算機(jī)在運(yùn)行通訊程序時(shí)執(zhí)行如下步驟(10)、初始化；(20)、判斷串行接口是否打開，如判斷結(jié)果為否，則繼續(xù)執(zhí)行(90)步驟；(30)、如(20)步驟的判斷結(jié)果為是，則進(jìn)行接口查詢；(40)、判斷COM1是否被占用，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(80)步驟；(50)、如(40)步驟的判斷結(jié)果為否，則進(jìn)行波特率、數(shù)據(jù)格式、計(jì)算機(jī)校驗(yàn)和用緩沖區(qū)長度的參數(shù)設(shè)置；(60)、打開通訊；(70)、顯示經(jīng)度、緯度、時(shí)間、速度、方位角，并執(zhí)行(100)步驟；(80)、如(40)步驟的判斷結(jié)果為是，則判斷COM2是否被占用，如判斷結(jié)果為否，則繼續(xù)執(zhí)行(50)步驟；如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(90)步驟；(90)、則關(guān)閉通訊；(100)結(jié)束；所述的公知計(jì)算機(jī)在運(yùn)行記錄程序時(shí)執(zhí)行如下步驟(110)、初始化；(120)、判斷是否記錄，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(170)步驟；(130)、如(120)步驟的判斷結(jié)果為否，則關(guān)閉定時(shí)；(140)、作出標(biāo)記，TimerMark＝F；(150)、保存記錄個(gè)數(shù)、記錄時(shí)間、經(jīng)度和速度參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；(160)、關(guān)閉記錄，并執(zhí)行(220)步驟；(170)、如(120)步驟的判斷結(jié)果為是，則判斷標(biāo)記是否為TimerMark＝F，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(220)步驟；(180)、如(170)步驟的判斷結(jié)果為否，則設(shè)置保存路徑和保存文件名；(190)、判斷文件名是否重名，如判斷結(jié)果為是，則返回(180)步驟；(200)、如(190)步驟的判斷結(jié)果為否，則并定時(shí)；(210)、作出標(biāo)記，TimerMark＝T；(220)、結(jié)束；執(zhí)行定時(shí)事件程序時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行處理。它是利用定時(shí)器控件定時(shí)地產(chǎn)生一個(gè)處理過程，由于該定時(shí)器控件包含了時(shí)間間隔屬性，因此可以通過改變?cè)搶傩灾颠_(dá)到定時(shí)激活處理過程的目的，即可以定時(shí)的記錄接收數(shù)據(jù)。所述的公知計(jì)算機(jī)在運(yùn)行定時(shí)事件程序時(shí)執(zhí)行如下步驟(230)、初始化；(240)、判斷標(biāo)記是否為BufferMark＝T，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行該步驟；(250)、如(240)步驟的判斷結(jié)果為否，則讀取顯示數(shù)據(jù)；(260)、據(jù)存盤路徑將顯示數(shù)據(jù)存盤；(270)、作出標(biāo)記，BufferMark＝F；(280)、記錄數(shù)據(jù)處理，記錄指針加1；(290)、結(jié)束；執(zhí)行通訊事件程序時(shí)，進(jìn)行串行口數(shù)據(jù)接收的處理。在進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通訊時(shí)，計(jì)算機(jī)是將接收數(shù)據(jù)存放到接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，當(dāng)接收數(shù)據(jù)量達(dá)到緩沖區(qū)容量(大小)時(shí)，將激活一個(gè)處理過程即事件，此時(shí)應(yīng)用程序?qū)?duì)該事件進(jìn)行相應(yīng)的處理，這樣做的好處是應(yīng)用程序不用一直監(jiān)測(cè)串行口數(shù)據(jù)的狀態(tài)，進(jìn)行其他事情的處理。所述的公知計(jì)算機(jī)在運(yùn)行通訊事件程序時(shí)執(zhí)行如下步驟(300)、初始化；(310)、讀取數(shù)據(jù)包；(320)、把數(shù)據(jù)包送入緩存；(330)、存儲(chǔ)標(biāo)記，BufferMark＝T；(340)、讀取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)；(350)、從字符串的頭開始分離數(shù)據(jù)；(360)、判斷字符串中的字符是否為$，如判斷結(jié)果為否，則繼續(xù)執(zhí)行該步驟；(370)、如(360)步驟的判斷結(jié)果為是，則記錄$字符的位置；(380)、判斷從$字符開始出現(xiàn)的字符串是否是CRLF，如判斷結(jié)果為否，則繼續(xù)執(zhí)行該步驟；(390)、如(380)步驟的判斷結(jié)果為是，則截取從$字符開始到字符串CRLF之間的字符串為一數(shù)據(jù)幀；(400)、判斷幀數(shù)據(jù)是否以GPRMC開始，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(450)步驟；(410)、如(400)步驟的判斷結(jié)果為否，則判斷幀數(shù)據(jù)是否以GPRSV開始，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(460)步驟；(420)、如(410)步驟的判斷結(jié)果為否，則判斷幀數(shù)據(jù)是否以GPRSA開始，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(470)步驟；(430)、如(420)步驟的判斷結(jié)果為否，則判斷幀數(shù)據(jù)是否以GPGGA開始，如判斷結(jié)果為否，則返回(360)步驟；(440)、如(430)步驟的判斷結(jié)果為是，此數(shù)據(jù)是GPGGA格式，則執(zhí)行(480)步驟；(450)、如(400)步驟的判斷結(jié)果為是，此數(shù)據(jù)是GPRMC格式，則執(zhí)行(480)步驟；(460)、如(410)步驟的判斷結(jié)果為是，此數(shù)據(jù)是GPGSV格式，則執(zhí)行(480)步驟；(470)、如(420)步驟的判斷結(jié)果為是，此數(shù)據(jù)是GPGSA格式，則執(zhí)行(480)步驟；(480)、按各個(gè)數(shù)據(jù)的具體定義，以“，”為分隔符，分離出經(jīng)度、緯度、時(shí)間、速度、方位角；(490)顯示數(shù)據(jù)經(jīng)度、緯度、時(shí)間、速度、方位角、HDOP、PDOP、VDOP、速度；(500)、結(jié)束。
系統(tǒng)的操作界面如圖10所示，為了便于在車輛上操作，在軟件操作方面設(shè)計(jì)了三個(gè)主要操作按鈕 針對(duì)串行通信操作的“打開/關(guān)閉串口”按鈕(以下簡稱按鈕1)，針對(duì)數(shù)據(jù)記錄的“啟動(dòng)/停止記錄”按鈕(以下簡稱按鈕2)和釋放軟件執(zhí)行的“退出”按鈕(以下簡稱按鈕3)，兩個(gè)輔助操作按鈕用于清除當(dāng)前累計(jì)行駛里程的“里程清零”按鈕和清除當(dāng)前累計(jì)等候時(shí)間的“等候時(shí)間清零”按鈕。在執(zhí)行該軟件后，只有“按鈕1”和“按鈕3”有效，“按鈕2”無效。此時(shí)選擇“按鈕3”則退出執(zhí)行該軟件，此時(shí)選擇“按鈕1”則打開串行口，建立起串行口與GPS的通信聯(lián)系，若串行口未接收到GPS報(bào)文信息則“按鈕1”顯示“打開串口”，否則顯示“關(guān)閉串口”，表示此時(shí)已經(jīng)與GPS保持通訊。同時(shí)，GPS不斷向串行口發(fā)送數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)根據(jù)串行口接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，當(dāng)確認(rèn)報(bào)文信息GPRMC中衛(wèi)星狀態(tài)為“A”時(shí)，則表示GPS此時(shí)發(fā)出的數(shù)據(jù)有效，并使“按鈕3”有效，并使“按鈕3”顯示“開始記錄”，表示可以進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄操作，若準(zhǔn)備記錄數(shù)據(jù)需事先選擇確認(rèn)記錄時(shí)間間隔，然后點(diǎn)擊“按鈕3”，“按鈕3”顯示“停止記錄”，此后計(jì)算機(jī)按照事先選擇的時(shí)間間隔自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。若想結(jié)束數(shù)據(jù)記錄則需點(diǎn)擊“按鈕3”，計(jì)算機(jī)將停止數(shù)據(jù)記錄。記錄數(shù)據(jù)文件名是由系統(tǒng)根據(jù)時(shí)間特征自動(dòng)生成的因此可以保證它的唯一性。
試驗(yàn)驗(yàn)證應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)只是從功能上完成設(shè)計(jì)目標(biāo)，在投入實(shí)際應(yīng)用之前還要通過加以試驗(yàn)驗(yàn)證。速度作為車輛行駛工況數(shù)據(jù)采集中的一項(xiàng)重要參量是從GPS報(bào)文信息中獲取的，為此進(jìn)行兩方面對(duì)車速進(jìn)行標(biāo)定驗(yàn)證，一是用五輪儀進(jìn)行了比對(duì)試驗(yàn)，二是通過在實(shí)際的道路測(cè)試考證GPS的可信度和可用性。用五輪儀進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)是將五輪儀與GPS接收機(jī)放置在同一車輛中，在事先預(yù)定的試驗(yàn)車速下，將行駛車速穩(wěn)定后同時(shí)讀取兩種測(cè)量裝置的顯示值，其結(jié)果如表2。由表2可以看出，當(dāng)車速大于5km/h時(shí)，GPS得到的車速值與五輪儀顯示是接近的，也就是說，對(duì)車速統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)對(duì)于大于5km/h車速數(shù)據(jù)是可信的。在試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)GPS接收機(jī)輸出的數(shù)據(jù)要滯后于五輪儀，即GPS的相應(yīng)時(shí)間大約要滯后1S左右，但由于它是用于統(tǒng)計(jì)目的，因此，由于比對(duì)試驗(yàn)是在某一路段上進(jìn)行的，它不能表征GPS接收機(jī)在其它路段上具有同樣的技術(shù)特征，我們知道，GPS的測(cè)量精度與所接收到衛(wèi)星的數(shù)量相關(guān)，為此，我們也可通過接收的衛(wèi)星數(shù)量和精度因子來進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖6為比對(duì)試驗(yàn)時(shí)，經(jīng)過歸一化統(tǒng)計(jì)后衛(wèi)星數(shù)量和精度因子的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
為了考核在實(shí)際城市道路的應(yīng)用情況，在天津城區(qū)進(jìn)行了不同的時(shí)間段、不同的交通狀況下的測(cè)試，其試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖7和8所示。
結(jié)果表明，衛(wèi)星接收數(shù)量呈正態(tài)分布，由于擁擠路段附近的高大建筑物相對(duì)較多，因此接收衛(wèi)星數(shù)量的分布主要集中在3～7顆之間，而其它路段則集中在3～8顆，理論上只要GPS接收機(jī)能夠接收到四顆衛(wèi)星就能實(shí)現(xiàn)三維定位。水平精度因子的分布在擁擠路段上分別在1.3、2.0和3.5處出現(xiàn)了三個(gè)峰值，表明道路周遍環(huán)境對(duì)HDOP還是存在著影響，但總體水平與比對(duì)試驗(yàn)相當(dāng)。從圖7和8中可看到盡管出現(xiàn)小于2顆衛(wèi)星的比例不高，但在實(shí)際過程中，這種情況會(huì)導(dǎo)致GPS輸出的車速為零的現(xiàn)象，為此在程序中需要加以處理，那么其處理辦法是根據(jù)可追溯的前5個(gè)歷史車速，采用插值算法來推算當(dāng)前的車速，這樣可解決實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)的丟星問題。圖9為在道路上進(jìn)行車速測(cè)量的實(shí)際過程的片段。因此，通過在天津城區(qū)內(nèi)測(cè)試，GPS進(jìn)行車輛行駛工況試驗(yàn)不存在技術(shù)障礙。
本發(fā)明通過將GPS應(yīng)用于車輛行駛工況的采集系統(tǒng)，為行駛工況的數(shù)據(jù)采集提供了一種簡單、有效的技術(shù)手段，其采集的車輛工況數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確、可靠。
表1定位數(shù)據(jù)報(bào)文語句描述

表2試驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)

權(quán)利要求
1.一種全球定位系統(tǒng)與道路的試驗(yàn)測(cè)試裝置，其特征是，它包括公知計(jì)算機(jī)、通訊接口、通過所述通訊接口與所述公知計(jì)算機(jī)連接的GPS接收機(jī)和存儲(chǔ)在所述公知計(jì)算機(jī)內(nèi)的通訊程序、通訊事件程序、記錄程序和定時(shí)程序，所述GPS接收機(jī)用于采集車輛的行駛速度；所述GPS接收機(jī)用于采集車輛的行駛速度；所述的公知計(jì)算機(jī)在運(yùn)行通訊程序時(shí)執(zhí)行如下步驟(10)、初始化；(20)、判斷串行接口是否打開，如判斷結(jié)果為否，則繼續(xù)執(zhí)行(90)步驟；(30)、如(20)步驟的判斷結(jié)果為是，則進(jìn)行接口查詢；(40)、判斷COM1是否被占用，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(80)步驟；(50)、如(40)步驟的判斷結(jié)果為否，則進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；(60)、打開通訊；(70)、顯示經(jīng)度、緯度、時(shí)間、速度、方位角，并執(zhí)行(100)步驟；(80)、如(40)步驟的判斷結(jié)果為是，則判斷COM2是否被占用，如判斷結(jié)果為否，則繼續(xù)執(zhí)行(50)步驟；如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(90)步驟；(90)、則關(guān)閉通訊；(100)結(jié)束；所述的公知計(jì)算機(jī)在運(yùn)行記錄程序時(shí)執(zhí)行如下步驟(110)、初始化；(120)、判斷是否記錄，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(170)步驟；(130)、如(120)步驟的判斷結(jié)果為否，則關(guān)閉定時(shí)；(140)、作出標(biāo)記，TimerMark＝F；(150)、保存統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；(160)、關(guān)閉記錄，并執(zhí)行(220)步驟；(170)、如(120)步驟的判斷結(jié)果為是，則判斷標(biāo)記是否為TimerMark＝F，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(220)步驟；(180)、如(170)步驟的判斷結(jié)果為否，則設(shè)置保存路徑和保存文件名；(190)、判斷文件名是否重名，如判斷結(jié)果為是，則返回(180)步驟；(200)、如(190)步驟的判斷結(jié)果為否，則并定時(shí)；(210)、作出標(biāo)記，TimerMark＝T；(220)、結(jié)束；所述的公知計(jì)算機(jī)在運(yùn)行定時(shí)事件程序時(shí)執(zhí)行如下步驟(230)、初始化；(240)、判斷標(biāo)記是否為BufferMark＝T，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行該步驟；(250)、如(240)步驟的判斷結(jié)果為否，則讀取顯示數(shù)據(jù)；(260)、據(jù)存盤路徑將顯示數(shù)據(jù)存盤；(270)、作出標(biāo)記，BufferMark＝F；(280)、記錄數(shù)據(jù)處理，記錄指針加1；(290)、結(jié)束；所述的公知計(jì)算機(jī)在運(yùn)行通訊事件程序時(shí)執(zhí)行如下步驟(300)、初始化；(310)、讀取數(shù)據(jù)包；(320)、把數(shù)據(jù)包送入緩存；(330)、存儲(chǔ)標(biāo)記，BufferMark＝T；(340)、讀取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)；(350)、從字符串的頭開始分離數(shù)據(jù)；(360)、判斷字符串中的字符是否為$，如判斷結(jié)果為否，則繼續(xù)執(zhí)行該步驟；(370)、如(360)步驟的判斷結(jié)果為是，則記錄$字符的位置；(380)、判斷從$字符開始出現(xiàn)的字符串是否是CRLF，如判斷結(jié)果為否，則繼續(xù)執(zhí)行該步驟；(390)、如(380)步驟的判斷結(jié)果為是，則截取從$字符開始到字符串CRLF之間的字符串為一數(shù)據(jù)幀；(400)、判斷幀數(shù)據(jù)是否以GPRMC開始，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(450)步驟；(410)、如(400)步驟的判斷結(jié)果為否，則判斷幀數(shù)據(jù)是否以GPRSV開始，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(460)步驟；(420)、如(410)步驟的判斷結(jié)果為否，則判斷幀數(shù)據(jù)是否以GPRSA開始，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行(470)步驟；(430)、如(420)步驟的判斷結(jié)果為否，則判斷幀數(shù)據(jù)是否以GPGGA開始，如判斷結(jié)果為否，則返回(360)步驟；(440)、如(430)步驟的判斷結(jié)果為是，此數(shù)據(jù)是GPGGA格式，則執(zhí)行(480)步驟；(450)、如(400)步驟的判斷結(jié)果為是，此數(shù)據(jù)是GPRMC格式，則執(zhí)行(480)步驟；(460)、如(410)步驟的判斷結(jié)果為是，此數(shù)據(jù)是GPGSV格式，則執(zhí)行(480)步驟；(470)、如(420)步驟的判斷結(jié)果為是，此數(shù)據(jù)是GPGSA格式，則執(zhí)行(480)步驟；(480)、按各個(gè)數(shù)據(jù)的具體定義，以“，”為分隔符，分離出各個(gè)參數(shù)；(490)、顯示各個(gè)參數(shù)；(500)、結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全球定位系統(tǒng)與道路的試驗(yàn)測(cè)試裝置，其特征是，所述的通訊接口為所述GPS接收機(jī)的內(nèi)置USB接口，所述GPS接收機(jī)通過該USB接口與所述的公知計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；外部電源通過所述的USB接口向所述的GPS接收機(jī)提供電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全球定位系統(tǒng)與道路的試驗(yàn)測(cè)試裝置，其特征是，所述的公知計(jì)算機(jī)是電腦筆記本。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用GPS接收機(jī)對(duì)車輛行駛工況數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的車輛試驗(yàn)測(cè)試裝置。本發(fā)明的全球定位系統(tǒng)與道路的試驗(yàn)測(cè)試裝置包括公知計(jì)算機(jī)、通訊接口、通過所述通訊接口與所述公知計(jì)算機(jī)連接的GPS接收機(jī)和存儲(chǔ)在所述公知計(jì)算機(jī)內(nèi)的通訊程序、通訊事件程序、記錄程序和定時(shí)程序，所述GPS接收機(jī)用于采集車輛的行駛速度。通訊接口為所述GPS接收機(jī)的內(nèi)置USB接口，GPS接收機(jī)通過該USB接口與的公知計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；外部電源通過所述的USB接口向所述的GPS接收機(jī)提供電源。本發(fā)明比應(yīng)用五輪儀采集車輛工況數(shù)據(jù)更為方便、準(zhǔn)確；由于本發(fā)明能對(duì)GPS系統(tǒng)的誤差進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，因而采集的車輛工況數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確、可靠。
文檔編號(hào)G08G1/052GK1619257SQ20041002037
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月25日
發(fā)明者陳弘 申請(qǐng)人:天津汽車檢測(cè)中心, 陳弘