基于mems姿态传感器的车辆重量测量方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于mems姿态传感器的车辆重量测量方法，其包括以下步骤：安装第一mems姿态传感器和第二mems姿态传感器；利用第二mems姿态传感器的测量数据对第一mems姿态传感器的测量数据进行翻滚补偿和俯仰补偿；计算各弹簧钢板的实际载荷并计算车辆总重量。本方法在测量时使用多个第一mems姿态传感器分别固定连接在各车轮所支撑的弹簧钢板上，获得初始姿态。在车辆横梁固定连接第二mems姿态传感器，第二mems姿态传感器始终与车辆姿态相同。当在车辆遇到上下坡或道路不平时，通过该第二mems姿态传感器输出测量姿态数据与其他车轮支撑弹簧钢板处的传感器输出测量数据相比较，进行翻滚补偿，消除此类车辆在非平路情况下对测量的影响，保证测量数据准确度。保证测量数据准确度。保证测量数据准确度。

【技术实现步骤摘要】
基于mems姿态传感器的车辆重量测量方法及其系统


[0001]本专利技术涉及车载自测技术的
，具体涉及一种基于mems姿态传感器的车辆重量测量方法及其系统。

技术介绍

[0002]目前车辆交通事故与道路桥梁损坏事故频发，车辆超载是诱发诸多事故的主要因素之一。因此，对于车辆重量的测量是十分有意义的，其能够随时通过车辆重量的变化对车辆进行监控，保证车辆的运行安全。
[0003]目前现有的测重方法，大多是通过应变片、红外测距、超声波雷达等方法对车辆重量进行测量，但这些测量装置安装复杂，有些装置安装时还会破坏车体本身结构，且测量精度较低，不能满足监控需求。虽然也有一些测量精度较高的传感器可以较为精确地测量车辆的重量，但当车辆行驶在坡道或颠簸路况时，这些传感器往往不能滤除加速度和坡道带来的姿态改变所造成的对重量的影响，从而也不能准确测出车辆重量。
[0004]综上，现有的车辆重量测量装置存在安装复杂、测量精度低等缺点，因此亟需研究一种全新的测量车辆重量的方法，提高车辆重量测量的精度。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术通过设置mems姿态传感器，对车辆各承重发生形变的弹簧钢板利用压力角表示其形变量，并为了应对多种道路状况进行多姿态测量，保证了输出数据的有效性；其通过将mems姿态传感器固定在车身横梁上，因为车身横梁不承重所以不发生形变，保证了该横梁上的姿态输出始终为车辆自身姿态。通过将各承重区域的弹簧钢板输出的姿态与车辆横梁输出的车辆姿态进行对比，利用安装在横梁上的mems姿态传感器输出的车辆三维姿态能够对弹簧钢板进行翻滚补偿和俯仰补偿，从而能够解算出其在多种道路状况及行驶状况下车辆的总重量，测量结果精度高，有效地排除了加速度和坡道带来的姿态改变所造成的对重量的影响，能够更好的对车辆的重量变化进行监测。
[0006]具体地，为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]本专利技术提供一种基于mems姿态传感器车辆重量测量方法，其包括以下步骤：
[0008]S1、安装第一mems姿态传感器和第二mems姿态传感器：将多个第一mems姿态传感器固定连接于各车轮的支撑弹簧钢板处，将第二mems姿态传感器固定连接在车辆横梁上；
[0009]S2、检测各弹簧钢板的俯仰角θ
i
、翻滚角γ
i
以及航向角ψ：利用多个第一mems姿态传感器检测弹簧钢板形变量，并通过各自姿态变化输出各弹簧钢板的俯仰角θ
i
、翻滚角γ
i
以及航向角ψ；
[0010]其中，i指第i个第一mems姿态传感器，i＝1,2,3,4,
…
；
[0011]S3、检测车体的俯仰角θ
m
、翻滚角γ
m
以及航向角ψ：利用第二mems姿态传感器检测车辆行驶状况并输出车体的俯仰角θ
m
、翻滚角γ
m
以及航向角ψ；
[0012]S4、计算翻滚补偿角Δγ
i
：利用多个第一mems姿态传感器输出的各个弹簧钢板的
翻滚角γ
i
和车体翻滚角γ
m
计算翻滚补偿角Δγ
i
，对多个弹簧钢板分别进行翻滚补偿，翻滚补偿角Δγ
i
的计算公式为：
[0013]Δγ
i
＝γ
i
‑
γ
m
ꢀꢀ
(1)；
[0014]S5、计算俯仰补偿角Δθ
i
：利用各个第一mems姿态传感器分别输出的各个弹簧钢板的俯仰角θ
i
和车体俯仰角θ
m
计算俯仰补偿角Δθ
i
，对多个弹簧钢板分别进行俯仰补偿，俯仰补偿角Δθ
i
的计算公式为：
[0015]Δθ
i
＝θ
i
‑
θ
m
ꢀꢀ
(2)；
[0016]S6、计算弹簧钢板的载荷量Δq
i
：将弹簧钢板的挠度与其受载关系进行线性化处理，得到比例系数k，将弹簧钢板简化为一个简支梁，基于俯仰补偿角利用下式计算弹簧钢板的载荷量Δq
i
：
[0017][0018]其中，E为弹性模量，I为截面惯矩，l为长度；
[0019]S7、计算弹簧钢板的实际载荷q
i
：根据翻滚补偿角Δγ
i
对弹簧钢板进行受力矫正,利用下式计算弹簧钢板的实际载荷q
i
：
[0020][0021]S8、计算车辆总重量q：根据步骤S6和步骤S7依次计算出各弹簧钢板实际载荷q
i
，并根据公式(5)计算车辆总重量q：
[0022]q＝q1+q2+
…
+q
i
ꢀꢀ
(5)；
[0023]其中，q1、q2、
…
q
i
分别为第1个、第2个、...第i个弹簧钢板的实际载荷
[0024]优选地，计算第二mems姿态传感器输出的航向角与某一个第一mems姿态传感器输出的航向角的差值，当两者差值大于差值阈值时，判断该第一mems姿态传感器或第二mems姿态传感器出现故障。
[0025]优选地，第一mems姿态传感器和第二mems姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计以及三轴电子罗盘运动传感器。
[0026]优选地，步骤S1多个第一mems姿态传感器分别安装在车辆不同区域。
[0027]优选地，步骤S6中将弹簧钢板的挠度与其受载关系进行线性化处理，得到比例系数k的具体步骤为：
[0028]每次对钢板弹簧施加载荷ΔP
i
＝200kg，进行n次标定，取弹簧钢板挠度为横坐标记为w
i
，载荷为纵坐标记为P
i
，得到点集(w
i
，P
i
)(i＝1，2，3，
···
，51)，进行曲线拟合后，得到弹簧钢板的载荷与挠度曲线。
[0029]优选地，每一弹簧钢板上均安装多个第一mems姿态传感器或在一承重区域内安装多个第一mems姿态传感器。
[0030]本专利技术的另一个方面还提供一种用于上述基于mems姿态传感器的车辆重量测量方法的测量系统，其包括多个第一mems姿态传感器和第二mems姿态传感器，所述多个第一mems姿态传感器固定连接于各车轮的支撑弹簧钢板处或车体的承重区域处，第二mems姿态传感器固定连接在车辆横梁上。
[0031]优选地，多个第一mems姿态传感器和第二mems姿态传感器的结构相同，均包括三
轴陀螺仪、三轴加速度计以及三轴电子罗盘运动传感器。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0033](1)本专利技术通过将mems姿态传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于mems姿态传感器的车辆重量测量方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、安装第一mems姿态传感器和第二mems姿态传感器：将多个第一mems姿态传感器固定连接于各车轮的支撑弹簧钢板处，将第二mems姿态传感器固定连接在车辆横梁上；S2、检测各弹簧钢板的俯仰角θ
i
、翻滚角γ
i
以及航向角ψ：利用多个第一mems姿态传感器检测弹簧钢板形变量，并通过各自姿态变化输出各弹簧钢板的俯仰角θ
i
、翻滚角γ
i
以及航向角ψ；其中，i指第i个第一mems姿态传感器，i＝1,2,3,4,
…
；S3、检测车体的俯仰角θ
m
、翻滚角γ
m
以及航向角ψ：利用第二mems姿态传感器检测车辆行驶状况并输出车体的俯仰角θ
m
、翻滚角γ
m
以及航向角ψ；S4、计算翻滚补偿角Δγ
i
：利用多个第一mems姿态传感器输出的各个弹簧钢板的翻滚角γ
i
和车体翻滚角γ
m
计算翻滚补偿角Δγ
i
，对多个弹簧钢板分别进行翻滚补偿，翻滚补偿角Δγ
i
的计算公式为：Δγ
i
＝γ
i
‑
γ
m
ꢀꢀꢀꢀ
(1)；S5、计算俯仰补偿角Δθ
i
：利用各个第一mems姿态传感器分别输出的各个弹簧钢板的俯仰角θ
i
和车体俯仰角θ
m
计算俯仰补偿角Δθ
i
，对多个弹簧钢板分别进行俯仰补偿，俯仰补偿角Δθ
i
的计算公式为：Δθ
i
＝θ
i
‑
θ
m
ꢀꢀꢀꢀ
(2)；S6、计算弹簧钢板的载荷量Δq
i
：将弹簧钢板的挠度与其受载关系进行线性化处理，得到比例系数k，将弹簧钢板简化为一个简支梁，基于俯仰补偿角利用下式计算弹簧钢板的载荷量Δq
i
：其中，E为弹性模量，I为截面惯矩，l为长度；S7、计算弹簧钢板的实际载荷q
i
：根据翻滚补偿角Δγ

【专利技术属性】
技术研发人员：缪存孝，郑云海，杜玉虎，李志锋，缪存忠，林祥武，
申请(专利权)人：苏州邈航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：