专利名称：基于gps和惯性传感器的车重测量系统的制作方法
基于GPS和惯性传感器的车重测量系统技术领域
本发明适用于道路运输监测领域，特别地涉及对超重的监测技术。
背景技术：
随着国民经济的不断发展，运输产业迅猛发展，规模也不断扩大。同时，我国公路 运输中的超载问题也越发严重，成为了危及人民群众生命安全，影响社会经济协调、健 康发展的一个突出社会问题。然而，由于车辆称重技术的落后，导致超载违章的监管效果不 显著。因此，提高车辆称重技术成为关键问题。
目前常用的车辆称重方法主要分成外部测量和内部测量两种方式1)外部测量方式中，一种是监测站的地磅，可以得到比较准确的车重测量，但不利于监 管部门实施监控；另一种是在路面固定地点铺设压力传感器或光电传感器等进行检测，这 种方式的建设及维护都需要对路面进行施工，不能满足长期大范围的超载监控；2)内部测量方式中，国内外提出了多种监测方法。主要是在监控车辆的弹性部件加装 压力传感器等，安装不便，不利于满足大量车辆监控需要，而且容易受误差影响，鲁棒性较 差。发明内容
针对上述出现的问题和实际监控系统的应用经验，为了实现全程监控系统的使用 效果，本发明提供一种测量设备成本低，且便于后装的基于GPS和惯性传感器的车重测量 系统，满足了对超载违法行为的监督管理的需要。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种基于GPS和惯性传感 器的车重测量系统，包括ARM嵌入式系统和数据采集模块，其特征是，数据采集模块连接加 速度传感器和角速度传感器，数据采集模块集成GPS模块。
进一步地，所述加速度传感器和角速度传感器通过AD转换芯片进行数字化采样。
进一步地，所述数据采集模块通过单片机与GPS数据进行初始同步。
进一步地，所述数据采集模块通过USB传输芯片以USB格式帧的方式传输信息给 ARM嵌入式系统。
本发明同时公开一种基于GPS和惯性传感器的车重测量方法，包括以下步骤 步骤1，ARM嵌入式系统对加速度和角速度进行预处理降噪一降采样一零漂校正。利用均值滤波方法，对原始侧向加速度信号及角速度信号进行噪声抑制。周期性地取平稳加 速度和角速度信号5秒，分别求平均值为各自的零漂，实时校正加速度数据和角速度数据； 步骤2，ARM嵌入式系统对GPS数据进行预处理首先，对GPS报文中的航向角进行差分 处理得到横摆角速度；然后，将差分结果与角速度相匹配，用相关性的方法求出GPS的延迟 估计；最后，GPS数据与加速度数据同步；步骤3，用GPS报文中的车速和横摆角速度求得侧向加速度，并实时对加速度进行统计 拟合得到侧倾增益。
权利要求
1.一种基于GPS和惯性传感器的车重测量系统，包括ARM嵌入式系统和数据采集模块， 其特征是，数据采集模块连接加速度传感器和角速度传感器，数据采集模块集成GPS模块。
2.根据权利要求1所述的车重测量系统，其特征是，所述加速度传感器和角速度传感器通过AD转换芯片进行数字化采样。
3.根据权利要求1所述的车重测量系统，其特征是，所述数据采集模块通过单片机与 GPS数据进行初始同步。
4.根据权利要求1所述的车重测量系统，其特征是，所述数据采集模块通过USB传输芯片以USB格式巾贞的方式传输信息给ARM嵌入式系统。
5.根据权利要求1-4任一项所述的车重测量系统的一种基于GPS和惯性传感器的车重测量方法，其特征是，包括以下步骤步骤1，ARM嵌入式系统对加速度和角速度进行预处理降噪一降采样一零漂校正； 步骤2，ARM嵌入式系统对GPS数据进行预处理首先，对GPS报文中的航向角进行差分处理得到横摆角速度；然后，将差分结果与角速度相匹配，用相关性的方法求出GPS的延迟估计；最后，GPS数据与加速度数据同步；步骤a用(ES报文中的车速和横摆角速度求得向心加速度I与侧向加速度传感器的输出值七,根据七= V(1+幻进行统计拟合，得到侧倾增益K ；步骤4，用两组载重进行行车实验得到不同的侧倾增益，根据以下公式来匹配参数a、b -1=a·-1-Jj ,其中K为侧倾增益,m为车重,即为载货后的总重，a、b为待定参数；K m步骤5，代入K，a和b的值，即可估算车重。
全文摘要
针对上述出现的问题和实际监控系统的应用经验，为了实现全程监控系统的使用效果，本发明提供一种测量设备成本低，且便于后装的基于GPS和惯性传感器的车重测量系统，满足了对超载违法行为的监督管理的，包括ARM嵌入式系统和数据采集模块，数据采集模块连接加速度传感器和角速度传感器，数据采集模块集成GPS模块。
文档编号G01G19/03GK103017874SQ20121032100
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月3日 优先权日2012年9月3日
发明者余志 , 曾桓涛, 张辉, 陈锐祥, 伍成柏 申请人:中山大学, 广州市方纬交通科技有限公司