宜携型汽车作业数据合理勘验体系研讨

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适合于车载环境主要是受车体颠簸的影响要小，另外电源等使用环境也要适当考虑。工作持续时间短汽车运动单项测试，如制动性、操纵稳定性等，一般在几秒至几十秒钟内即可完成，因此本文称其为短时惯性测量系统。测量持续时间短可以降低对惯性传感器的精度要求，有利于降低成本。

不需要实时数据处理sins作为导航使用时必须对导航数据进行实时解算，而作为汽车测试则可把数据记录下来等到单项试验完成以后再进行测试模型的解算并输出。这一点十分有利于数据的事后处理和误差补偿，对试验测试的精度要求有很重要的作用。

不需要测量绝对航向角绝对航向角即相对正北的角度。这一点有利于降低陀螺仪的精度要求。下面提出测试系统的方案并对有关问题进行分析研究。测试系统构成及功能系统构成及功能如所示。主要由集成传感器组件、便携式计算机、踏板力传感器、转向盘角度传感器、接口电路及数据通道、车载电源等部分组成。

集成传感器组件是本系统的关键部分，由3轴加速度计、3轴速率陀螺仪、双轴水平传感器组成。加速度计用于感应车体在3个垂直方向上的加速度，陀螺仪感应车体绕3个垂直方向的角速度。有了6维测量信息，车体在空间的运动就能完全确定。双轴水平传感器用于测量初始姿态。集成传感器组件应安装在靠近汽车质心的地方，方向与车体坐标系一致。

便携式计算机完成对数据的采集、处理、运算、存储、管理、输出，它也是主要的人机接口。要求计算机速度快、容量大。计算机所需完成的处理及运算功能参，主要有预处理、运动解算、运动变换、性能分析等。

踏板力传感器用于测量制动踏板力，以便在分析制动性能时作为辅助信号，如测量制动延时等。转向盘角度传感器用于测量转向盘的输入转角，在操纵稳定性各项特性和参数的分析计算中是必不可少的。如果测试转向轻便性，则还需增加转向盘扭力传感器。接口电路把各传感器的输出信号转换成a/d的输入信号。要求电路工作可靠稳定、抗干扰性能优越。车载电源提供各部分所需要的工作电压，由汽车蓄电池或配专用蓄电池供电。要求其体积小、质量轻、效率高、功率大。

测试计算方法数据预处理测量数据首先应进行预处理以便消除传感器、接口电路及信号传输中的高频随机干扰以及偶尔误差。剔点处理是消除偶尔误差的有效方法，检验与邻域数据偏差特别大的测试值并剔除，这样可以减小噪声水平，但容差值的选取应在对整个数据进行统计分析的基础上确定。

剔点处理以后要进行数字滤波，将高频噪声滤除。要选择合适的上限频率，以便保存有用信号。汽车的运动变化是比较强烈的，为了不把真正的变化信号丢失，又能将干扰去除，应对数据进行分段处理。分清平稳变化段和剧烈变化段，选取不同的剔点容差值和上限频率。

运动解算方法惯性测量系统的简化模型如下：vep=f+g（1）wpb=wib-wie（2）式中，vep为车体导航平台坐标系相对地球的速度矢量；f为加速度计的比力向量；g为重力加速度矢量；wpb为车体坐标系相对车体导航平台坐标系的系统构成及功能试验测试角速度矢量；wib为车体坐标系相对惯性坐标系的角速度矢量；wie为地球相对惯性坐标系的转动角速度矢量。

求解式（1）、式（2），即可得到车体坐标系相对导航坐标系的33误差校正惯性传感器的微小误差会导致运动测量的误差发散，这是由惯性测量的积分原理所引起的。传感器的误差模型十分复杂，不可能对误差模型及其参数进行很好的识别，而且许多参数将随着时间和外界条件的变化而变化。

在短时工作情况下，可以认为传感器误差主要是常值偏置。根据边值条件计算等效误差，对传感器信号进行修正后重新解算式（1）、式（2），这样可以大幅度提高测量精度。边值条件如下：式中，车体横摆角（导航中称为航向角）、俯仰角、侧倾角；x、y、z为车体的位置坐标；tf为测量最终时间。根据式（3）和式（4）可确定传感器偏置误差。

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