专利名称：一种汽车行驶记录仪的制作方法
技术领域：
本发明为一种汽车行驶记录仪，涉及汽车行驶记录装置，尤其是测定汽车行驶速度的技术领域。
背景技术：
目前国内使用的汽车行驶记录仪大多采用轮速传感器记录制动过程中的车速曲线(如图1所示)。实际上，由于国内汽车大多没有配置防抱死制动系统(ABS)，在紧急制动时，车轮有时会发生抱死，汽车滑行速度远大于车轮转动的速度(如图1中的车身速度、车轮速度)，此时轮速不能反映汽车真实的行驶状况，有必要测量记录实时车速。传统上测量车速主要有五轮仪、非接触式五轮仪等轮速测量仪，仅适用于测量轮速，不适用于紧急制动时对车速的实时测量，因此不能真实反映汽车的行驶速度，且价格较高。
发明内容
本发明针对上述弊端，提出一种在传统汽车行驶记录仪中增设加速度传感器，经过单片机处理，组成的汽车行驶记录仪，并提供了计算分析方法。
本发明的解决方案为在包括轮速传感器和测量记录系统的汽车行驶记录仪中，还包括一个与测量记录系统相连接的加速度传感器；所述测量记录系统采用的是Flash型的8位单片机；在直线制动情况下，用计算机计算分析时，根据制动时轮速传感器给出的初速度V0和加速度曲线值，用梯形公式计算不同时刻的速度值，表达式为Vi=V0+Σj=1iaj-1+aj2Δt]]>式中Δt为两个采样点之间的时间间隔，aj-1、aj为第j-1、j时刻测量的加速度值。为得到弯道制动情况下的车身速度和制动轨迹，本发明提出采用两只加速度传感器，分别与测量记录系统相连接，分别测定纵向和侧向加速度。
图1为汽车制动过程中车轮速度与车身速度曲线图。
图2为ADXL05加速度传感器原理图。
图3为ADXL05加速度传感器的放大电路图。
图4为重力加速度标定示意图。
图5为本发明汽车行驶记录仪的数据采集保存系统。
图6为车轮速度、实测车身速度与本发明汽车行驶记录仪所测定计算的车身速度曲线图。
具体实施例方式
本实施例采用的是美国模拟器件(AD)公司的ADXL05型微型力平衡式加速度传感器，其内部集成了一个完整的加速度传感器和信号调节放大器。仅需外接几个电阻、电容，就可实现对加速度的测量和信号调整放大。可方便地装置在汽车座椅上进行不同方向的加速度测量。
其工作原理如图2所示ADXL05集成加速度传感器中一个可移动的中心电极放置在多个固定电极之间，中心电极固定在惯性质量上，惯性质量在静止的情况下，使中心电极保持在左右固定电极中心位置，当有加速度时，惯性质量在加速度的作用下带动中心电极移动，使中心电极与左右固定的间隙不相同，从而使它们之间的电容发生变化。
当中心电极在中间位置时，电路输出基准电压1.8V，有加速度作用时根据加速度的方向在静态基准电压上产生正、负方向的电压变化。
ADXL05的主要特点单+5V电源电压供电；量程从±1g～±5g可外设定；分辨率高达5mg；灵敏度为(200mV～1V)/g；3dB截止频率最高达4kHz；具有片上自检功能；体积�。鲋�5克；上电后耐500g冲击。
仪器中采用如图3所示的二价低通滤、零点可调、增益可调的放大处理电电路。电路特点3dB带宽100Hz、满量程±2g、灵敏度1000mv/g、最大增益4.98。
本实施例采用的ADXL05加速度传感器经如图3所示放大电路处理后，3dB通带从DC～100Hz有很平坦的增益特性，因此可利用当地重力加速度按图4所示进行标定(杭州市1g＝9.802m/s2)。
本实施例采用C8051F系列的F120单片机。C8051F单片机系列是美国cygnal公司2000年底推出的超低功耗Flash型的8位单片机，C8051F系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片(SoC)，具有与MCS51指令集完全兼容的高速CIP51内核；峰值速度可达25MIPS；在一个芯片内集成了构成一个单片机数据采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其他功能部件(包括PGA、ADC、DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBus/I2C、UART、SPI、定时器、可编程计数器/定时器阵列、内部振荡器、看门狗定时器及电源监视器等)；具有大容量的可在系统(ISP)和在应用(IAP)编程的FLASH存储器。
系统特点如下+5V单电源供电；12位A/D转换、采样频率达100ksps；8路AD输入、增益可编程、内置128K闪速/电擦除存贮器保存测试数据。处理事故时，通过USB将记录在闪存内的数据传输到计算机内，进行进一步事故原因分析。
直线制动情况下，传感器安装在车辆上要使上平面平行于地面，其输出为纵向加速度值。要想得到速度，则必须对加速度曲线进行积分。用计算机计算分析时，可以根据制动时轮速传感器给出的初速度V0和加速度曲线值，用梯形公式计算不同时刻的速度值。由加速度求速度的表达式为Vi=V0+Σj=1iaj-1+aj2Δt]]>式中Δt为两个采样点之间的时间间隔，aj-1、aj为第j-1、j时刻测量的加速度值。这一公式适用于直线制动时由加速度传感器信号进行积分得到制动过程各个瞬时的速度值。
为验证行驶记录仪的可靠性，在汽车上安装本测试系统，整车速度用美国TPI公司的Genesis II车载式非接触式车速仪记录，在60km/h的初速度下制动过程如图6所示。从图中可以看出在制动时车轮很早抱死，车轮速度与实测的车身速度相差很大，而利用加速度计算所得的车速最大误差在1％以下，比较真实地反映了车身速度。
本汽车行驶记录系统标定容易，价格便宜，计算方法正确，由加速度计算所得的车身速度可以真实反映汽车车速，系统配置USB接口，具有汽车行驶记录仪所必须的功能，符合国家标准。进一步可以用二只加速度传感器，一只测纵向加速度，另一只测侧向加速度，测试和分析弯道制动情况下车身速度和制动轨迹。
权利要求
1.一种汽车行驶记录仪，包括轮速传感器和测量记录系统，其特征在于它还包括一个与测量记录系统相连接的加速度传感器；所述测量记录系统采用的是Flash型8位单片机；在直线制动情况下，用计算机计算分析时，根据制动时轮速传感器给出的初速度V0和加速度曲线值，用梯形公式计算不同时刻的速度值，表达式为Vt=V0+Σj=1taj-1+aj2Δt]]>式中Δt为两个采样点之间的时间间隔，aj-1、aj为第j-1、j时刻测量的加速度值。
2.按权利要求1所述汽车行驶记录仪，其特征在于采用两只加速度传感器，分别与测量记录系统相连接，分别测定纵向和侧向加速度。
全文摘要
本发明公开了一种汽车行驶记录仪，特征是在传统汽车行驶记录仪的基础上增设加速度传感器，测量记录系统采用Flash型8位单片机，提出用梯形公式计算在直线制动情况下不同时刻的速度值。记录仪易标定，成本低，供电简单。
文档编号G01P7/00GK1616972SQ20041001825
公开日2005年5月18日 申请日期2004年5月9日 优先权日2004年5月9日
发明者许沧粟, 于洪波 申请人:浙江大学
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