Използване на многосензорна система при изследване на движението на автомобил



Дата26.07.2017
Размер95.66 Kb.

Научна конференция ЕКО-Варна - 2010


Използване на многосензорна система при изследване на движението на автомобил
М. Маринов, Д. Любенов

ВЪВЕДЕНИЕ


За нуждите на изследователската работа при катедра “Транспорт” от 2006г. започна създаването на лабораторен автомобил за прецизни измервания на параметрите на движението [1]. Това оборудване се доразвива и се предвижда чрез него да се регистрират следните основни параметри: местоположението на автомобила, неговата траектория, скорост и ускорение, представени в тримерното пространство (x,y,z), както и система за видео регистрация на обекти от пътната инфраструктура и транспортния поток.

1. Многосензорна система за събиране на данни с тестови автомобил.

Изборът е основан най-вече на надеждността и точността на оценките, получавани за параметрите на движение на автомобил по маршрут. Редица фирми [6,7,8,9] произвеждат измервателни системи за положението на автомобила с възможност за запазване на данните и последващата им обработка с подходящи програмни продукти. От сравненията на техническите характеристики, цената, възможностите на програмните продукти и тяхното обновяване, е избрано оборудване от известната английска фирма RaceLogic Ltd [9]. Структурната схема на оборудването е показано на фиг.2, а изглед на основното оборудване на фиг.3.

Основните модули на оборудването са специализирани за монтаж върху автомобили и имат висока точност и надеждност на получаваните данни в тежки експлоатационни условия. Основните източници на данни за движението на автомобила са комбинираната система за позициониране (КС), съставена от спътникова навигационна система (СНС) VBOX 3i и инерционна навигационна система (ИНС) IMU02. Допълнителни данни се получават от: цифров модул FIM03 за данни от датчиците на: одометъра (ABS), спидометъра, разходомера за гориво, предавките, кормилото, педала за газта или спирачката и други източници; аналогов модул ADC02 за данни от датчиците на: кормилото, педала за газта или спирачката, охладителната система и други източници; лазерен, радарен и ултразвукови датчици за разстояние и система за цифров видео запис Video VBOX.

От редицата изследвания [1,3,5] показват, че КС позволява да се получат по-точни и по-надеждни оценки за параметрите на движение на автомобила (фиг.1).





Фиг.1. Блокова схема на КС.

Основните предимства и недостатъци са отделните системи са показани в табл.1.



Таблица 1. Предимства и недостъци на отделните системи.




ИНС

GPS

GPS/ИНС=КС

Предимства

Непрекъснато позициониране

Добра краткосрочна точност

Автономност

Висока скорост на изхода Информация за положението

Абсолютно позициониране

Дългосрочна последователна точност

Непрекъснато позициониране

Непрекъсната последователна точност на позициониранетои

Информация за положение

Висока скорост на изхода

Без пропадане на сигнала за положение,

Подобрена надеждност на цялата система

Възможност за използване на евтини сензори

Недостатъци

Относителна система за позициониране – изисква точна инициализация

Влошаване на точността във времето

Висока цена на качествените сензори

Прекъсване на позиционирането при липса на GPS сигнал

Ниска скорост на извадките на изхода

Структурната схема на оборудването е показано на фиг.2.



Фиг. 2. Структурна схема и разположение на оборудването на лабораторния автомобил на катедра “Транспорт” при РУ.

Логерът VBOX3i (фиг.3), представлява прецизен двусистемен 100 Hz GPS приемник комбиниран с ИНС тип IMU02 със скорост на извадките до 100Hz (фиг.4),.





Фиг. 3. Изглед на логера VBOX3i и ИНС тип IMU02..



Фиг. 4. Структурна схема на логера VBOX3i.

Основните данни за VBOX 3i са дадени в таблица 2.


Талица. 2. Основни параметри, регистрирани от VBOX 3i

Параметър

Характеристики

Скорост

От 0,1 до 1609 km/h, разсейване 0,1 km/h

Разстояние

Точност 0,05%, разсейване 0,001m

Местоположение

Точност 2 м (95% СЕР), разсейване 0,001m

Точност с DGPS 0,2 м (95% СЕР), разсейване 0,01m, обновяване 100 Hz



Направление на движението

Точност 0,1o , разсейване 0,01o

Ускорение

До 20 g, точност 0,05%, разсейване 0,01g

Разсейване

0,01 Km/h

Модулът IMU02 се състои от прецизни датчици за ротацията (до  180о с точност до 0,01о) и ускоренията (до  20g ) на автомобила по трите оси Z, Y и X.

Модулът FIMU03 е 4-канален цифров модул за данни от одометъра (датчиците на ABS на автомобила), от разходомера за гориво, обороти на двигателя или дриги цифрови източници с ниво на входния сигнал до ± 50 V.



Фиг.6. Цифров модул FIMU03 и . Аналогов модул ADC02
Данните от IMU02 и FIMU03 се обработват индивидуално или съвместно с тези от GPS приемника с или без използване на филтъра на Калман.

Модулът ADC02 е 8-канален 10 битов аналогов модул за данни от аналогови датчици за налягане, ъгъл на завъртане на кормилото, отклонение на колелата на автомобила, номер на предавката, температура, аналогови аудио сигнали и други с ниво на входния сигнал до ± 5 V .

Система за видео наблюдение на движението. Тя включва логерът Video VBOX Pro, цифрови видеокамери, записващо устройство на аудио и видео сигнали в различни формати. Данните от видеосистемата се синхронизират от данните на GPS приемника или от одометъра и да се извеждат като данни по време или място и да се привързват по цифровата карта.



Фиг.7. Система за видео наблюдение на движението Video VBOX Pro.
Система за измерване на разстояния при движение. Използвани са три вида датчици за разстояние и обекти пред и зад автомобила – лазерен датчик LDM 301 - за разстояния до 300 m, свч датчици на 10 Ghz - за разстояния до 15 m и ултразвукови датчици за малки разстояния до 5 m.

С посочените датчици се откриват обекти пред и зад автомобила по време на неговото движение. С лазерния далекомер получените данни може да се записват заедно с другите данни (скорост, ускорение, местоположение), получавани във VBOX3i. Така може да се изследва модела за движение след “лидера” и т.н. Точността на лазерния измерител е много висока (до ± 0,2 cm), което е напълно достатъчно за изследователски цели.



2. Експериментално изследване процеса на спиране на автомобил.

Измерванията са проведени с автомобил VW Passat, оборудван със системата VBOX. Автомобилът е ускоряван до определена скорост, след което се предприема аварийно спиране. Върху педала на спирачката е поставен сензор, който отчита момента на натискане на спирачката и продължителността. При разчитане на данните ясно се вижда скоростта и ускорението преди натискането на спирачката и след това. Благодарение на това може да се отчете максималното отрицателно ускорение, времето за реагиране на водача, времето за задействане на спирачките, и времето за пълното спиране на автомобила. Програмният продукт VBOX Tools позволява визуализация и обработката на данните в реално и нереално време, както и възможност за създаване на различни потребителски профили. На фиг. 8 е показан реализиран експеримент за спиране на автомобила от начална скорост 51,78 km/h, а на фиг.9 – серия от опити.




Фиг . 8. Графично изобразяване на данните за спиране.


Фиг .9. Графично представяне на серия опити на спиране от около 50 km/h
Резултатите от опитните изследвания са показани в табл. 3.
Таблица 3. Данни от спирането от начална скорост 50 км / ч

време, s

tпр

tу

tобщ

tсп

tотп

jmax

опит №

s













m/s2

1

0.07

0.57

2.84

2.20

0.29

6.57

2

0.08

0.37

2.63

2.19

0.27

7.19

3

0.14

0.44

2.82

2.24

0.31

6.99

4

0.06

0.49

2.80

2.25

0.32

7.18

5

0.09

0.61

2.9

2.20

0.24

6.62

6

0.09

0.43

2.65

2.13

0.28

7.08

От конкретното изследване, представените резултати от табл.3 могат с увереност да се използват за нуждите на експертната практика при изготвяне на автотехнически експертизи.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Резултатите от проучването и първоначални изследвания показват, че многосензорните системи подобни на тези от VBOX системите дават обещаващи резултати за прецизни измервания на параметрите на движение на автомобила, а също и на потока от транспортни средтсва. Оборудването може да намери приложение в много области на практиката по организация и управление на движението на транспортни средства, за създаване на начална база данни за GIS, а също така и за получаване на изходни данни за нуждите на експертната практика при анализ на пътнотранспортни произшествия.

Изводи:

  1. Оборудването на лабораторни (тестови) автомобили е най-разнообразно и зависи преди всичко от целите и задачите на изследванията, които се планират;

  2. Лабораторните автомобили са най-подходящото средство за провеждането на контролиран експеримент, което води до икономия на време и средства;

  3. Оборудването може да се използва като универсално за даден клас изследвания, например, каквото е за пътни изследвания на автомобила в реални условия на движение;

  4. Използването на лабораторни автомобили позволява да се проверяват редица модели, свързани с автомобила, водача и пътя, а също така и условията за движение.

  5. Няма данни за ефективното заместване на лабораторните автомобили с други средства, например – симулации.


ЛИТЕРАТУРА


[1] М. Маринов, П. Иванова, В. Цанов, Избор на оборудване за регистрация параметрите на движение на транспортно средство по маршрут, НК - РУ, Русе, 2006, т. 44, серия 2

[2] Dailey, D.J., “The use of transit vehicles as speed probes for traffic management and traveler information in addition to performance monitoring,” TransNow, Univ. Washington, 2001.

[3] Moore II, J.E., Cho, S., Basu, A. and Mexger, D.B., “Use of Los Angeles freeway service patrol vehicles as probe vehicles,” California PATH Research Program,

Berkeley, CA, Rep. UCB-ITS-PRR-2001-5, 2001.

[4] Samuel, S., Morrey, D., Fowkes, M., Taylor, D., Austin, L.,Felatead, T., and Latham, S.,, The Most Signaficant Vehicle Operating Parameter for Real-Word Imission Levels, 2004 SAE World Congres, Detroit, Michigan, March 8-11, 2004.

[5]Tate J. A Novel Research tool – presenting the highly instrumented car, Traffic Engineering and Control, July, 2005, p262-265.

[6] http://www.javad.com/

[7] http://www.oxts.com/

[8] http://www.performtech.de/

[9] http://www.racelogic.co.uk/

Изследванията са подкрепени по договор № BG051PO001-3.3.04/28, „Подкрепа за развитие на научните кадри в областта на инженерните научни изследвания и иновациите”. Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси” 2007-2013, съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз“.


За контакти:

Доц. д-р инж. Митко Маринов, катедра “Транспорт”, Русенски университет, Ангел Кънчев” - Русе, Тел.: 082 888 609, Е-mail: mdmarinov@uni-ruse.bg

Д-р инж. Даниел Любенов, катедра “Транспорт”, Русенски университет “Ангел Кънчев”, Тел.: 082 888 605, Е-mail: dliubenov@uni-ruse.bg




- -

Каталог: files -> article
article -> Характеристики на горивата за двигатели с вътрешно горене ic engines fuel characteristics
article -> Утвърдил весела неделчева
article -> Конкурс за проект, при реализирането на проекти, финансирани със средства от европейските фондове, по реда на зоп
article -> Христо Смирненски
article -> Информация по чл. 4, ал. 3 от Наредбата за овос
article -> Алгоритми за настройване триточково осветление при наблюдение или заснемане на сценични обекти
article -> Analysis of reliability of the chassis of light lorry during operation
article -> A decision for plant- growing in large agricultural farms by spreadsheets
article -> International Scientific Conference 18 – 19 November 2011, gabrovo


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2019
отнасят до администрацията

    Начална страница