基于加速度传感器的车载式路面不平度采集系统及工作方法技术方案

基于加速度传感器的车载式路面不平度采集系统，由一级稳压电路、二级稳压电路、加速度传感器、信号处理电路、单片机、蓝牙发送模块、蓝牙接收模块、上位机和GPS模块组成；加速度传感器输出端连接信号处理电路输入端，信号处理电路输出端连接单片机，单片机输出端连接蓝牙发送模块输入端，蓝牙接收模块输出端连接上位机输入端，GPS模块输出端连接蓝牙接收模块输入端；汽车点烟器电源输出端连接一级稳压电路输入端，一级稳压电路输入端连接二级稳压电路输出端；一级稳压电路给加速度传感器、信号处理电路和GPS模块供电，二级稳压电路给单片机和蓝牙发送模块供电。本发明专利技术还公开了基于加速度传感器的车载式路面不平度采集系统的工作方法。

【技术实现步骤摘要】
基于加速度传感器的车载式路面不平度采集系统及工作方法
本专利技术涉及一种路面不平度采集系统及工作方法，具体涉及一种基于加速度传感器的车载式路面不平度采集系统及工作方法，属于路面特征识别领域。
技术介绍
路面不平度通常是用来描述路面的起伏程度。目前，国内的路面不平度采集主要使用激光惯性平整度仪与车载机械式颠簸累积仪。其检测原理是根据车辆的垂直弹跳位移来反映路面的平整度。随着国内各类道路不断增加以及IRI值不断普及传统车载机械式颠簸累积仪的应用已开始受到制约。其主要局限是仪器须定期标定，操作复杂，成本高，且受到主动悬架数学模型的精确建立和测量技术的限制，无法直接获得国际平整度指标IRI。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了满足现有道路的需要，提供一种基于加速度传感器的车载式路面不平度采集系统，以解决传统路面不平度采集仪器采集不便、操作复杂和不能准确定位的技术问题。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：基于加速度传感器的车载式路面不平度采集系统，由一级稳压电路1、二级稳压电路2、加速度传感器3、信号处理电路4、单片机5、蓝牙发送模块6、蓝牙接收模块7、上位机8和GPS模块9组成。其中，加速度传感器3通过强磁力固定于汽车靠左后轮的悬架上，加速度传感器3输出端连接信号处理电路4输入端，信号处理电路4输出端连接单片机5的AD转换接口，单片机5的自带UART串口输出端连接蓝牙发送模块6输入端，蓝牙发送模块6和蓝牙接收模块7进行无线传输，蓝牙接收模块7输出端连接上位机8输入端，GPS模块9输出端连接蓝牙接收模块7输入端；汽车点烟器+12V电源输出端连接一级稳压电路1输入端，一级稳压电路1输入端连接二级稳压电路2输出端；一级稳压电路1给加速度传感器3、信号处理电路4和GPS模块9供电，二级稳压电路2给单片机5和蓝牙发送模块6供电。其中，一级稳压电路1由开关S1、第一电解电容C1、第一普通电容C2、一级稳压芯片、第一二极管D1、第一电感L1和第二电解电容C3组成；汽车点烟器+12V电压输出端连接开关S1一端，开关S1另一端分别连接第一电解电容C1正极、第一普通电容C2一端和一级稳压芯片VIN电压输入引脚，第一电解电容C1负极、第一普通电容C2另一端和一级稳压芯片GND接地引脚和EN使能端接地；一级稳压芯片OUT电压输出引脚和BYP反馈电压输入引脚分别连接第一电感L1一端，第一电感L1另一端输出端分别接二级稳压电路2输入端和第二电解电容C3正极，第二电解电容C3负极接地；第一二极管D1负极连接一级稳压芯片OUT电压输出引脚，另一端接地。其中，二级稳压电路2由第三电解电容C4、第二普通电容C5、二级稳压芯片、保险丝FUSE1、第二二极管D2、滤波电阻R1、第二电解电容C6和第三普通电容C7组成；一级稳压电路1输出端分别连接第三电解电容C4正极、第二普通电容C5一端和保险丝FUSE1正极，第三电解电容C4负极、第二普通电容C5另一端和二级稳压芯片GND接地引脚和EN使能端接地；FUSE1负极连接二级稳压芯片VIN电压输入引脚；二级稳压芯片OUT电压输出引脚和BYP反馈电压输入引脚分别连接第一电阻R1一端和第二二极管D2负极，第一电阻R1另一端输出+3.3V电压；第三普通电容C7一端和第二电解电容C6正极端连接+3.3V电压输出端，另一端分别接地。其中，信号处理电路4由第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一可调电阻R7、第二可调电阻R8、第三可调电阻R9、第五电阻R11、第六电阻R12、第七电阻R13、第八电阻R16、第九电阻R17、第十电阻R18、第十一电阻R19、第十二电阻R20、第十三电阻R21、第四普通电容C9、第五普通电容C10、第六普通电容C11、第七普通电容C12、第八普通电容C13和第九普通电容C14组成；加速度传感器3的X轴信号输出端分别连接第一运算放大器差分正输入端和第二电阻R2一端，第二电阻R2另一端连接第一可调电阻R7的一端固定触点，第一可调电阻R7另一端固定触点连接第五电阻R11一端，第一可调电阻R7滑动触点接一级稳压电路1输出端，第五电阻R11另一端分别接第一运算放大器差分负输入端和加速度传感器3空引脚；第一运算放大器正电源输入端连接一级稳压电路1，第一运算放大器负电源输入端接模拟地，第一运算放大器参考输入端连接单片机5的参考电压引脚，第一运算放大器两个增益设置端之间串联第九电阻R17；第一运算放大器输出端连接第八电阻R16一端，第八电阻R16另一端分别输出和连接第四普通电容C9一端，第四普通电容C9另一端接模拟地，第七普通电容C12接在第一运算放大器差分正负输入端之间；加速度传感器3的Y轴信号输出端分别连接第二运算放大器差分正输入端和第三电阻R3一端，第三电阻R3另一端连接第二可调电阻R8的一端固定触点，第二可调电阻R8另一端固定触点连接第六电阻R12一端，第二可调电阻R8滑动触点接一级稳压电路1输出端，第六电阻R12另一端分别接第二运算放大器差分负输入端和加速度传感器3空引脚；第二运算放大器正电源输入端连接一级稳压电路1，第二运算放大器负电源输入端接模拟地，第二运算放大器参考输入端连接单片机5的参考电压引脚，第二运算放大器两个增益设置端之间串联第十一电阻R19；第二运算放大器输出端连接第十电阻R18一端，第十电阻R18另一端分别输出和连接第五普通电容C10一端，第五普通电容C10另一端接模拟地，第八普通电容C13接在第二运算放大器差分正负输入端之间；加速度传感器3的Z轴信号输出端分别连接第三运算放大器差分正输入端和第四电阻R4一端，第四电阻R4另一端连接第三可调电阻R9的一端固定触点，第三可调电阻R9另一端固定触点连接第七电阻R13一端，第三可调电阻R9滑动触点接一级稳压电路1输出端，第七电阻R13另一端分别接第三运算放大器差分负输入端和加速度传感器3空引脚；第三运算放大器正电源输入端连接一级稳压电路1，第三运算放大器负电源输入端接模拟地，第三运算放大器参考输入端连接单片机5的参考电压引脚，第三运算放大器两个增益设置端之间串联第十三电阻R21；第三运算放大器输出端连接第十二电阻R20一端，第十二电阻R20另一端分别输出和连接第六普通电容C11一端，第六普通电容C11另一端接模拟地，作信号滤波使用，第九普通电容C14接在第三运算放大器差分正负输入端之间,做信号平滑使用。上述所述的加速度传感器3采用强磁力吸附式ULT2755三轴加速度传感器。上述所述的一级稳压电路1采用TPS76930-5.0稳压芯片，二级稳压电路2采用TPS76930-3.3稳压芯片。上述所述的第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器采用INA122运算放大器芯片。上述所述的GPS模块9为野火NEO-6MGPS模块。一种基于加速度传感器的车载式路面不平度采集系统的工作方法，具体包括以下步骤：(1)加速度传感器3通过强磁力吸附于汽车靠近左后轮的悬架上，打开一级稳压电路1开关S1，加速度传感器3采集X、Y、Z三轴加速度信号输入至信号处理电路4；(2)采集的加速度信号分别进入信号处理电路4对应运算放大器的差分正输入端，调节各个运算放大器差分负输入端的可调电阻，从而调节对地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于加速度传感器的车载式路面不平度采集系统，其特征在于：由一级稳压电路(1)、二级稳压电路(2)、加速度传感器(3)、信号处理电路(4)、单片机(5)、蓝牙发送模块(6)、蓝牙接收模块(7)、上位机(8)和GPS模块(9)组成；其中，加速度传感器(3)通过强磁力固定于汽车靠左后轮的悬架上，加速度传感器(3)输出端连接信号处理电路(4)输入端，信号处理电路(4)输出端连接单片机(5)的AD转换接口，单片机(5)的自带UART串口输出端连接蓝牙发送模块(6)输入端，蓝牙发送模块(6)和蓝牙接收模块(7)进行无线传输，蓝牙接收模块(7)输出端连接上位机(8)输入端，GPS模块(9)输出端连接蓝牙接收模块(7)输入端；汽车点烟器+12V电源输出端连接一级稳压电路(1)输入端，一级稳压电路(1)输入端连接二级稳压电路(2)输出端；一级稳压电路(1)给加速度传感器(3)、信号处理电路(4)和GPS模块(9)供电，二级稳压电路(2)给单片机(5)和蓝牙发送模块(6)供电。

【技术特征摘要】
1.一种基于加速度传感器的车载式路面不平度采集系统，其特征在于：由一级稳压电路(1)、二级稳压电路(2)、加速度传感器(3)、信号处理电路(4)、单片机(5)、蓝牙发送模块(6)、蓝牙接收模块(7)、上位机(8)和GPS模块(9)组成；其中，加速度传感器(3)通过强磁力固定于汽车靠左后轮的悬架上，加速度传感器(3)输出端连接信号处理电路(4)输入端，信号处理电路(4)输出端连接单片机(5)的AD转换接口，单片机(5)的自带UART串口输出端连接蓝牙发送模块(6)输入端，蓝牙发送模块(6)和蓝牙接收模块(7)进行无线传输，蓝牙接收模块(7)输出端连接上位机(8)输入端，GPS模块(9)输出端连接蓝牙接收模块(7)输入端；汽车点烟器+12V电源输出端连接一级稳压电路(1)输入端，一级稳压电路(1)输出端连接二级稳压电路(2)输入端；一级稳压电路(1)给加速度传感器(3)、信号处理电路(4)和GPS模块(9)供电，二级稳压电路(2)给单片机(5)和蓝牙发送模块(6)供电；其中，所述一级稳压电路(1)由开关S1、第一电解电容C1、第一普通电容C2、一级稳压芯片、第一二极管D1、第一电感L1和第二电解电容C3组成；汽车点烟器+12V电压输出端连接开关S1一端，开关S1另一端分别连接第一电解电容C1正极、第一普通电容C2一端和一级稳压芯片VIN电压输入引脚，第一电解电容C1负极、第一普通电容C2另一端和一级稳压芯片GND接地引脚和EN使能端接地；一级稳压芯片OUT电压输出引脚和BYP反馈电压输入引脚分别连接第一电感L1一端，第一电感L1另一端输出端分别接二级稳压电路2输入端和第二电解电容C3正极，第二电解电容C3负极接地；第一二极管D1负极连接一级稳压芯片OUT电压输出引脚，另一端接地；所述二级稳压电路(2)由第三电解电容C4、第二普通电容C5、二级稳压芯片、保险丝FUSE1、第二二极管D2、滤波电阻R1、第四电解电容C6和第三普通电容C7组成；一级稳压电路1输出端分别连接第三电解电容C4正极、第二普通电容C5一端和保险丝FUSE1正极，第三电解电容C4负极、第二普通电容C5另一端和二级稳压芯片GND接地引脚和EN使能端接地；FUSE1负极连接二级稳压芯片VIN电压输入引脚；二级稳压芯片OUT电压输出引脚和BYP反馈电压输入引脚分别连接滤波电阻R1一端和第二二极管D2负极，滤波电阻R1另一端输出+3.3V电压；第三普通电容C7一端和第四电解电容C6正极端连接+3.3V电压输出端，另一端分别接地；所述信号处理电路(4)由第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一可调电阻R7、第二可调电阻R8、第三可调电阻R9、第五电阻R11、第六电阻R12、第七电阻R13、第八电阻R16、第九电阻R17、第十电阻R18、第十一电阻R19、第十二电阻R20、第十三电阻R21、第四普通电容C9、第五普通电容C10、第六普通电容C11、第七普通电容C12、第八普通电容C13和第九普通电容C14组成；所述加速度传感器(3)的X轴信号输出端分别连接第一运算放大器差分正输入端和第二电阻R2一端，第二电阻R2另一端连接第一可调电阻R7的一端固定触点，第一可调电阻R7另一端固定触点连接第五电阻R11一端，第一可调电阻R7滑动触点接一级稳压电路1输出端，第五电阻R11另一端分别接第一运算放大器差分负输入端和所述加速度传感器(3)空引脚；第一运算放大器正电源输入端连接所述一级稳压电路(1)，第一运算放大器负电源输入端接模拟地，第一运算放大器参考输入端连接所述单片机(5)的参考电压引脚，第一运算放大器两个增益设置端之间串联第九电阻R17；第一运算放大器输出端连接第八电阻R16一端，第八电阻R16另一端分别输出和连接第四普通电容C9一端，第四普通电容C9另一端接模拟地，第七普通电容C12接在第一运算放大器差分正负输入端之间；所述加速度传感器(3)的Y轴信号输出端分别连接第二运算放大器差分正输入端和第三电阻R3一端，第三电阻R3另一端连接第二可调电阻R8的一端固定触点，第二可调电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：申继鹏，刘庆华，徐泰，肖馨舒，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32