目录
摘要............................................................................................................................ III 1 绪论. (1)
1.1 课题的研究背景 (1)
1.2 国内外汽车平顺性试验技术研究现状 (1)
1.2.1 国外汽车平顺性试验技术研究现状 (1)
1.2.2 我国汽车平顺性试验技术研究现状 (1)
1.3 课题的研究目的及意义 (2)
1.3.1 课题的研究目的 (2)
1.3.2 课题的研究意义 (2)
1.4 本设计的主要内容 (2)
2 汽车平顺性评价方法及试验的介绍 (3)
2.1 人体对振动的反应 ............................................................ 错误！未定义书签。
2.2 平顺性的评价方法 (3)
2.2.1 基本评价方法 (3)
2.2.2 辅助评价方法 (6)
2.3 试验系统的结构................................................................ 错误！未定义书签。
2.4 试验系统的工作原理......................................................... 错误！未定义书签。
2.5 试验系统功能 ................................................................... 错误！未定义书签。
2.5.1 汽车加速度的测试 ................................................... 错误！未定义书签。
2.5.2 汽车加速度评价指标的计算..................................... 错误！未定义书签。
2.5.3 汽车平顺性的评价 ................................................... 错误！未定义书签。
2.5.4 试验数据的保存....................................................... 错误！未定义书签。
2.6 实验系统设计原则和所需测量的参数................................ 错误！未定义书签。
2.6.1 实验系统的设计原则................................................ 错误！未定义书签。
2.6.2 测量的参数.............................................................. 错误！未定义书签。
3 试验系统硬件设计...................................................................... 错误！未定义书签。
3.1 加速度传感器 ................................................................... 错误！未定义书签。
3.2 数据采集卡....................................................................... 错误！未定义书签。
3.3 计算机 .............................................................................. 错误！未定义书签。
3.4 汽车平顺性试验理论接线图.............................................. 错误！未定义书签。
4 试验系统软件开发 (7)
4.1 虚拟仪器相关概述 (7)
4.1.1 虚拟仪器的定义 (7)
4.1.2 虚拟仪器的特点与优势 (7)
4.2 Labview简介 (7)
4.3 系统的软件结构设计 (10)
4.3.1 软件模块划分 (10)
4.3.2 软件的总体框图 (10)
4.3.3 系统总体流程图 (11)
4.4 试验系统总程序的设计 (12)
4.5标定模块的设计 (14)
4.5.1 标定的前面板设计 (14)
4.5.2 标定的程序设计 (15)
4.6 平顺性试验和评价软件的设计 (18)
4.6.1 试验系统的前面板设计 (18)
4.6.2 平顺性的评价系统前面板设计 (19)
4.6.3 试验系统的程序设计 (19)
4.6.4 平顺性评价系统的程序设计 (22)
4.6.5 数据保存的程序设计 (24)
5 试验系统调试和结果分析 (26)
5.1 系统调试过程和步骤 (26)
5.2 部分实验结果分析 (26)
5.2.1 X轴加速度为g时 (26)
5.2.2 Y轴加速度为g时 (28)
5.2.3 Z轴加速度为g时 (29)
5.2.4 汽车行驶在相对平缓的路面 (31)
5.2.5汽车行驶在较差的路面 (32)
5.3 实验总结 (34)
6 总结与展望 (35)
6.1 总结 (35)
6.2 展望 (35)
致谢语 (36)
参考文献 (37)
基于Labview的汽车平顺性道路试验系统模拟分析
陈沛锋
三明学院2012级机械设计制造及其自动化专业福建三明365004
摘要：本文利用虚拟仪器技术，通过LabVIEW平台开发一套汽车平顺性试验系统，再利用模拟车速及路面不平度输入进行模拟试验。通过模拟加速度传感器信号输出到数据采集卡，再用导线连接把输出的信号通过数据采集卡采集到电脑里，根据汽车平顺性评价方法，对加速度信号进行相应的处理，最终得到汽车平顺性评价参数。结合平顺性试验系统的逻辑要求利用LabVIEW编写相应的试验程序，再根据汽车平顺性的试验方法进行实车试验。试验结果表明，该套试验系统能很好的完成汽车平顺性试验,并且精度满足国家标准相关要求。
关键词：LabVIEW；汽车平顺性；试验系统；加速度
2014届机械设计制造及其自动化专业毕业论文（设计）
1 绪论
随着经济发展和社会文明进步，汽车成为大多数人生活中必不可少的代步工具，不管从提高工作效率还是降低事故发生率的要求出发，汽车的乘坐及工作环境必须具有一定的舒适性。汽车平顺性直接影响乘坐舒适性，舒适性只要由乘员主观感觉来评价[1]。
1.1 课题的研究背景
我国汽车业发展迅速，对汽车的平顺性试验和试验所需的相关设备提出了新的要求。我国在1996年颁布了平顺性试验法规GB／T4970—996《汽车平顺性随机输人行驶试验方法》[2]，该法规和世界法规ISO 2631—1:1997(E)的一些规定有相似。但我国汽车平顺性试验技术相对国外来说较落后，面对车种繁多，人们对现代汽车的平顺性要求越来越高的挑战，传统的检测手段对汽车平顺性能的检测以慢慢难以满足要求，而且传统试验设备检测费用昂贵，操作也不方便。
由于汽车试验设备都很昂贵，要进行汽车平顺性试验系统开发，先通过模拟试验来进行试验，是试验系统达到最优化，这样不仅节省了成本，对试验的教学也起到推动作用。
1.2 国内外汽车平顺性试验技术研究现状
对汽车行驶平顺性的研究所涉及的范围很广，而对其试验评价方法的研究是对汽车平顺性试验的研究的关键，其中包括汽车行驶平顺性评价方法及评价指标两个方面内容的研究[3][4]。换言之，对汽车平顺性试验方法的研究问题就是对其评价方法和评价指标研究的问题。由于对汽车行驶平顺性的评价涉及到人的主观感觉，而人的主观感觉又是一个主观因素，所以评价起来就非常复杂[5][6]。1.2.1 国外汽车平顺性试验技术研究现状
早在1931年，Reiher和Meiste两位科学家通过十名自愿者在振动台上的振动试验，来实现对汽车行驶平顺性评价方法的初步研究[4][7]。后来，Dieckman和Janeway等也做了很多的试验，此中相对有影响力的是Dieckman的K系数法和Janeway准则[5]。1968年，Pradko等人通过试验得出以下结论：在0-60Hz内，当输入力为0-320N时，身体变形为0-10.16mm，此时，可近似将人体视为一线性系统，并由此提出了吸收功率法错误！未定义书签。[10]。1974年国际标准化组织制定了IS02631国际标准[3][11]，并于1978年修订后重新发表，该标准推荐的两种评价方法--1/3倍频带分别评价方法、总加权值评价方法及其评价指标，适用于1 -80Hz频率范围内对人体承受的全身振动的评价[3][12]。1997年，经过几次修改和补充，ISO公布了对于评价长时间作用的随机振动和多输入点多轴向振动环境对人体的影响时，能更好地和主观感觉一致[3]的IS02631-1:1997(E) 《人体承受全身振动评价—第一部分:一般要求》[6]。
1.2.2 我国汽车平顺性试验技术研究现状
目前我国国内国家级的试验场地有四个：海南汽车试验场、襄樊汽车试验场、定远汽车试验场、北京通州汽车试验场。在这些试验场中，几乎所有的汽车试验场都能按GB/T4970-1996《汽车平顺
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性随机输人行驶试验方法》和GB/T5902-86《汽车平顺性脉输入行驶试验方法》标准规定的条件进行试验错误！未定义书签。。由于人体对振动的反映的评价和衡量是非常困难和复杂的问题，尽管目前公认的IS02631评价法己经得到不断的补充和扩展，我国普遍采用的标准也在不断完善，但是还不是理想的评价指标和界限，确实需待进一步的完善[3][4]。
1.3 课题的研究目的及意义
1.3.1 课题的研究目的
汽车行驶平顺性试验是当代新车研制或现有车辆改装过程当中的一个极其关键的环节[3]。因此，本文旨在利用虚拟仪器技术，通过LabVIEW平台开发一套汽车平顺性道路试验系统。该系统能模拟汽车行驶过程中相应位置上的各轴向的加速度信号进行采集，并根据平顺性评价方法计算得到相应的评价指标，以达到评价汽车行驶平顺性的目的[4]。
1.3.2 课题的研究意义
对汽车的平顺性试验显得尤为重要。因此本次我选择汽车平顺性试验系统设计作为毕业设计课题，采用当代较为先进的试验方法和设计思想，将虚拟仪器和LabVIEW软件引入到汽车平顺性试验系统中来，减少汽车平顺性试验时所需的仪器，简化平顺性试验系统，使得汽车平顺性试验系统简单可靠[16]，对提高汽车平顺性试验能力有着重要的意义[1]。
1.4 本设计的主要内容
本文是基于LabVIEW的汽车平顺性道路试验系统开发，使用虚拟仪器开发软件LabVIEW编写相应的试验程序，再根据汽车平顺性的试验方法进行模拟试验，并计算出相应的评价指标。本文的主要内容可分为：
（1）根据编程需要，通过阅读相关书籍和观看视频，学习图形化编程软件Labview的相关理论知识，熟练掌握LabVIEW的编程方法；
（2）学习汽车平顺性的相关理论知识，掌握汽车平顺性评价方法及试验方法；
（3）利用虚拟仪器技术，通过图形化虚拟编程软件LabVIEW进行编程，对所模拟的信号数据进行处理[16]。根据汽车理论知识，编程计算出加权加速度均方根值和加权振级，并且通过与理论相比较，以评价出汽车行驶平顺性的好坏；
（4）对模拟试验所得的数据进行分析。通过Labview平台开发的平顺性试验系统，可以得到所需的平顺性评价指标，并且可以通过电子表格的形式保存数据，方便试验结束后对汽车行驶平顺性的好坏进行综合分析。
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2 汽车平顺性评价方法及试验的介绍
汽车平顺性的好坏主要体现在人体对振动的敏感程度，所以在研究汽车平顺性之前，我们应该先通过人体对振动的敏感程度进行讨论，然后才好确定汽车平顺性的评价方法、评价指标的计算方法以及系统的整体设计。
2.1 平顺性的评价方法
2.1.1 基本评价方法
ISO2631-1：1997（E ）标准规定，当振动波形峰值系数<9(峰值系数是加权加速度时间历程)(t a w 的峰值与加权加速度均方根值w a 的比值)时错误！未定义书签。，用基本评价方法——加权加速度均方根值来评价振动对人体舒适和健康的影响[6][27]。本次设计的测试系统就是建立在基本评价方法上。
（1）用基本的评价方法来评价平顺性时，先计算各轴向加权加速度均方根值。具体有两种计算方法[4]
1）对记录的加速度时间历程)(t a ，通过相应的频率加权函数)(f w 的滤波网络得到加权加速度时间历程)(t a w ，按下式计算加权加速度均方根值
错误！未定义书签。 2
102)(1??????=?T t w w d t a T a (2-1)
式中T 为振动分析时间，一般取120s 。由于通过相应的频率加权函数)(f w 的滤波网络得到加权加速度时间历程)(t a w 较困难，本次测试系统在计算加权加速均方根值时，没有采用该种方法[2]。
2）对记录的加速度时间历程)(t a 进行频谱分析得到功率谱密度函数)(f G a ，按下式计算加权加速度
错误！未定义书签。 21805.02)()(??
????=?df f G f W a a w (2-2)
频率加权函数)(f w （渐近线）可用以下公式表示，式中频率f 单位为Hz 。 ???????<<<<<<<<=)805.12(5.12)5.124(1)42(4)25.0(5.0)(f f f f f f f w k ???<<<<=)802(2)25.0(1)(f f
f f w d
???<<<<=)808(8)85.0(1)(f f f f w c
陈沛锋：基于Labview 的汽车平顺性道路试验系统模拟分析
???<<<<=)
801(1)15.0(1)(f f f f w e （2）当同时考虑椅面s x 、s y 、s z 这三个轴向振动时，三个轴向的总加权加速度均方根值按下面公式计算[2]
()[]21
222)4.1(4.1zw yw xw v a a a a ++= (2-3)
（3）有些“人体振动测量仪”采用加权振级aw L 进行评价，它与加权加速度均方根值w a 换算，按下面公式换算[2]
错误！未定义书签。 )lg(200a a L w aw =
(2-4) 式中的0a 为参考加速度均方根值，26010--?=s m a 表2-2给出了加权振级aw L 和加权加速度均方根值w a 与人的主观感觉之间的关系
错误！未定义书签。。 表2-2 aw L 和w a 与人的主观感觉之间的关系
当得到加权加速度w a 时，可以根据公式2-4求取aw L 的值，所以在本次实验系统设计时，采用总的加权加速度v a 来评论，在上表2-2中，在人体舒适程度中有一定的重合，主要是考虑人对汽车振动舒适性的感觉会有所不同，由于考虑评价系统的实际的方便，本次设计对该表进行了一定得改变，取用下限，修改后的加权振级和加权加速度均方根值与人的主观感觉之间的关系见下表2-3所示错误！未定义书签。
表2-3 修改后的aw L 和w a 与人的主观感觉之间的关系
（4）功率谱的计算原理
功率谱密度函数)(f G a 是通过对记录的加速度时间历程)(t a 进行频谱分析而得到的，但在对加速度时间历程)(t a 进行频谱分析求功率谱密度函数)(f G a 时，我们需要利用傅里叶变换这一工具。
由于加速的的时间历程函数)(t a 不满足式
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()∞
∞-dt t x （绝对可积） (2-5)
所以无法利用原加速度时间历程函数直接进行傅里叶变换，但当时间∞→t 时，加速度时间历程的相关函数()0=τa R ，满足上式2-5 ，因此我们可以从)(τa R 来研究原时间历程函数的频率结构。自相关函数)(τa R 的傅里叶变换的计算如下： ()()?+=∞→T a dt t a t a T R 01lim )(τττ (2-6)
由于)(τa R 是偶函数，所以上式可化为： ()()?-∞→+=T T a dt t a t a T R τττ21lim )( (2-7)
所以)(τa R 的傅里叶变换为：
()[]()ττττd e R R F jf a a -∞∞-?= (2-8)
将2-7式代入到2-8式通过化简可得到：
()[]()221lim
f F T R F T a a ?∞→=ττ (2-9) 上式中，)(ωτ?a F 表示()t a 在T -到T 的时间范围内的傅里叶变换，在T -到T 范围内()t a 可积，因而τ?a F 存在。
()()?∞
∞-?∞→=df e f F T R jf T a a ττπτ221lim 21
(2-10)
所以
())(21lim 2f G f F a T a T =?∞→π (2-11) 令
()()df e f G R jf a a τπτ?∞∞-=21 (2-12) 于是
由巴塞伐（parseval ）公式：
()()??∞
∞
-∞∞-=df f F dt t f 2221π (2-13) 用()t a 代替()t f 上式可写为：
()()??∞∞-∞∞-=df f F dt t a 2221π (2-14) 由于上式中 ()dt t a 2?∞
∞-是无限的，不能积分。因此我们引进截尾函数：
()()?????>≤=T t T t t a t a T 0
(2-15) 显然()t x T 满足式2-5。令截尾函数自相关为()τT R ,傅里叶变换为()f T F ，由2-13可得：
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()()??∞
∞-∞
∞-=df f F dt t a T T 2221
π (2-16)
上式等号左右各除以T 2,并令∞→T 可得： ()()df f F T
dt t a T T T T T 2221lim 2121lim ??∞∞-∞∞-∞→∞→=π (2-17) 当∞→T 时，()()t a t a T →，()()f F F f T →，所以可得： ()()df f F T dt t a T
a T T T 2221lim 2121lim ??∞∞-∞∞-?∞→∞→=π (2-18) 一般情况下，()?-∞→T T
T dt t a T 221lim 是存在的，有限的因而若将()t a 看成振动的振幅，则()t a 2则表示能量，()?-∞→T T
T dt t a T 221lim 则表示()t a 在)(∞+∞-， 上的平均功率。因而由式2-18可知，()221lim )(f F T
f G T a T a ?∞→=代表单T 位频带上所具有的平均功率，即平均功率密度。()f G a 又是f 的函数，我们称它为自功率谱密度函数，简称自谱密度、自谱密度、或自谱。
一个平稳历程是由n 个样本函数构成的，这时计算自谱密度应算出每个样本函数的自谱密度，然后求其均值，即
()()[]221lim f F E T f G T a T a ?∞→= (2-19)
如果是各态历经过程，则取过程的一个样本函数，将其分成几段，分别算出每段的自谱，然后算出其均值，其自谱密度为：
()()[]221f F E T f G T a n a ?= (2-20) 其中n T 为每一段时间长度。
在本次试验系统设计中，采用LabVIEW 编程时，有求取功率谱的控件，只需输入采样的时间间隔dt 即采样频率f 的倒数，和采样加速度样本)(t a 就可以自动按着该原理求得功率谱()f G a 和相应的频率间隔。
2.1.2 辅助评价方法
当峰值系数>9时，ISO 2631—1：1997（E ）标准规定用4次方和根值的方法来评价，它能更好地估计偶尔遇到过大的脉冲引起的高峰值系数振动对人体的影响，此时采用辅助评价方法—振动剂量值为错误！未定义书签。错误！未定义书签。 ：
()75.14104/-??????=?ms dt t a VDV T w (2-21)
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3 试验系统软件开发
软件是虚拟仪器的关键。在虚拟仪器系统中，当系统的硬件确定后，可以通过软件设计，实现各种不同的仪器功能，以达到不同的测试目的。
本次设计的主要目的是要设计一套汽车平顺性试验测试系统，在汽车平顺性试验中主要就是对汽车行使加速度的采集和处理计算，该系统是通过数据采集卡采集汽车行驶时传感器产生的加速度信号，利用计算机进行处理、计算、分析、显示，并且通过与理论值进行比较来实现汽车平顺性的评价。对试验系统软件设计是本次设计课题的主要内容。
3.1 虚拟仪器相关概述
3.1.1 虚拟仪器的定义
在当代社会中，计算机技术迅猛发展并广泛普及。与这个趋势相对应，在测量仪器的领域里，由于采用计算机技术进行测试、测量，因而出现了一种新的测试仪器——虚拟仪器。
虚拟仪器技术从根本上改变了测量仪器的概念，代表着测量仪器发展的最新方向[29]。所谓虚拟仪器技术是为了完成使用高性能的模块化硬件与软件的有效和灵活的组合并进行试验、测量、自动化的应用[30]。确切的说虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器控制面板组成[31]。
3.1.2 虚拟仪器的特点与优势
与传统仪器相比，虚拟仪器有如下特点：
（1）软件是虚拟仪器的核心。确定后的虚拟仪器硬件，其主要功能是通过软件来实现，该软件在虚拟仪器中占重要地位[32]。
（2）虚拟仪器的性价比高；
（3）虚拟仪器的出现，缩小了仪器厂商与用户之间的距离[32]；
（4）虚拟仪器具有良好的人机界面；
（5）基于PC的网络技术和接口技术，虚拟仪器系统提供方便灵活的互联功能对各种行业标准都广泛支持；
（6）虚拟仪器可靠性高。由于虚拟仪器硬件平台是一个在稳定，可靠，准确，标准化等方面已经达到了相当的高度的PC机或工控机；
（7）基于PC的开放式标准架构，虚拟仪器硬件和软件都具有可开发，模块化，可重用和可更换的功能；
（8）虚拟仪器维护、维修方便[33]。
3.2 Labview简介
LabVIEW软件编写的程序是由图标/连接器、前面板、后面板（程序框图）三部分构成的，图标/连接器主要用于程序识别；前面板用于程序控制；后面板也就是程序框图是程序的组成模块。具
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体描述如下：
图标/连接器：LabVIEW编写的程序成为一个VI，各个VI之间是可以相互套用的，被套用的VI被称作子VI，而图标/连接器的作用在于区分各个之VI，方便功能区分和套用操作；如图4.1所示。
图3.1 图标/连接器
前面板：是操作者直接操作的界面，在虚拟仪器中视为仪器的控制面板，在这个面板上有可以进行操作的部分，这部分称作输入控件，还有另一部控件是不可以通过操作改变程序内容的，这类控件被称作显示控件。是操作者直接操作的界面，在虚拟仪器中视为仪器的控制面板，在这个面板上有可以进行操作的部分，这部分称作输入控件，还有另一部控件是不可以通过操作改变程序内容的，这类控件被称作显示控件，是操作者直接操作的界面，在虚拟仪器中视为仪器的控制面板，在这个面板上有可以进行操作的部分，这部分称作输入控件，还有另一部控件是不可以通过操作改变程序内容的，这类控件被称作显示控件是操作者直接操作的界面，在虚拟仪器中视为仪器的控制面板，在这个面板上有可以进行操作的部分，这部分称作输入控件，还有另一部控件是不可以通过操作改变程序内容的，这类控件被称作显示控件，是操作者直接操作的界面，在虚拟仪器中视为仪器的控制面板，在这个面板上有可以进行操作的部分，这部分称作输入控件，还有另一部控件是不可以通过操作改变程序内容的，这类控件被称作显示控件是操作者直接操作的界面，在虚拟仪器中视为仪器的控制面板，在这个面板上有可以进行操作的部分，这部分称作输入控件，还有另一部控件是不可以通过操作改变程序内容的，这类控件被称作显示控件，如图4.2所示。
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图3.2 前面板
后面板（程序框图）：提供编写程序所要求的各种函数模，每个函数模块都有各自的功能，这些模块在程序里称作函数节点，节点和节点之间通过连线在接线端子上连接，从而实现各节点的功能组合；如图4.3所示。
图3.3 程序框图
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3.3 系统的软件结构设计
3.3.1 软件模块划分
大部分设计良好的软件系统都是模块化结构，任何一个大的程序系统都是由若干个功能相对独立的模块组成，根据实际情况，本试验系统的软件也是由几个相对独立的模块组成，系统的模块划分见图4.4。
图3.4 实验系统软件模块划分
为了使得试验者更好的使用，让汽车的平顺性的试验更为直观，在试验时，除了得到各评价指标外和参数外，还要能实时显示加速度曲线、功率谱曲线、x、y、z三轴的加权加速度、总加权加速度以及汽车平顺性的评价显示，并且能够对所测量和得到的数据按一定的格式进行保存。
3.3.2 软件的总体框图
图3.5 实验系统的总框图
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从上图3.5，我们大概可以看出软件的总体框图和试验系统所能实现的功能。在试验系统开始运行时，首先进入的是主程序界面，在主程序界面里有许多的控件，以让试验者可以根据自己的需要进行试验，还是退出实验或是停止试验。
在数据采集和进行汽车平顺性试验之前，由于传感器所采集的是模拟电压信号，所以我们需要进行标定。当选择开始试验时，程序将进入标定程序，标定时，为了使标定更直观和判断标定的正确与否，标定时的部分数据还需实时显示。标定后的数据输入到数据采集处理模块，以便进行处理。最后存储所需要数据。
在主程序、标定、采集模块中都有退出试验和停止试验的命令，以使得实验者根据需要在试验过程中退出或中止试验。
3.3.3 系统总体流程图
图3.6 系统总体流程图
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由上图3.6可以看出当程序开始运行时，首先进入的是主程序界面，在主程序界面里用户可以确定是否准备完成，以选择是继续试验、停止试验或者退出试验系统，当用户选择继续试验后系统将进入传感器标定。
系统进入标定界面后，可以选择相应的功能控件，以决定选用默认标定值或是进行标定，随后进入下一个数据采集和数据处理计算计算界面。也可以选择退出实验或停止试验。
当系统进入数据采集界面后，也就是试验的主要界面。进入该界面在试验前需要设置参数，或者选用默认参数，点击开始试验后，系统开始采集数据，并对数据进行一定处理显示。每次读取的数据数目由设定的参数决定，在试验过程中，系统将实时显示各参数，包括计算后的数据。其中有图形和数据显示。在试验过程中，用户可以选择停止或退出试验。
当用户完成试验后，单击试验完成保存数据，将进入试验数据保存，根据试验数据的特点本次设计的实验系统的数据以电子表格的形式保存。保存文件的文件夹将以该次试验时间作为文件名。
以上只是大概对程序的总体流程进行了介绍，对于各个实验界面的具体的功能见后面的具体程序说明。
3.4 试验系统总程序的设计
当硬件设备连接完成，进入登陆界面，如下图4.7所示，输入用户名和密码，运行试验程序，将进入主程序界面。在试验之前需要确定硬件设备是否连接正常，实验准备是否充分，所以需要一定得缓冲时间，因此在试验主界面应该有让用户选择的功能，以确定是否真的进入试验。下图 4.8就是系统主程序的运行时的运行界面。
图3.7 试验系统登录界面
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图3.8 主程序运行图
主程序界面的设计，应该尽量使得界面美观，操作的控件显示直观，界面的美化可以通过软件提供的功能实现。LabVIEW提供了Controls 界面装饰模版，可以对程序界面进行装饰，其中装饰有各种形状的，还有箭头装饰。除了上述的装饰外，该软件还允许外部图像插入前面板，其具体方法是从菜单栏中选择编辑，在弹出的下拉菜单中选择导入图片至剪贴板，然后从跳出的对话框中选择所需的图片，单击确定，此时文件已被复制到剪贴板中了，然后在前面板需要插入图片的位置处，单击鼠标，然后按“Ctrl+V”，图片就被导入前面板中了。可以重复导入相应图片对界面进行装饰，它还可以导入gif动态图片，使界面更为美观。在试验者进入主界面时根据实际情况，若所有的设备连接都正确，试验准备工作都已经完成，试验的时机合适，就可以单击开始试验，程序就将进入传感器标定界面；若是设备连接未对或者准备工作没完成可以选择停止试验；若是试验者因为某些原因不得不退出实验，也可以选着退出试验系统，系统可以退出系统并且关闭所有程序窗口。下图3.9是主程序的程序框图。
图3.9 主程序框图
如上图所示，当进入主界面时，系统将进入一个While循环中的While循环，只有当试验者单
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击选项时系统才会退出循环，根据试验者的选择，进入下一个结构，执行下一步。若试验者单击开始试验时，系统退出循环进入下一个主结构，调用标定的子VI ，运行标定界面，当标定完成后，系统进入再后一个结构调用数据采集、计算、和评价的子VI ，进入采集和评价的界面，直至实验完成；若试验者在单击停止试验或退出实验时，系统会弹出提示对话框，以供试验者选择是否确认停止试验或退出实验系统，以避免试验者操作失误而停止或退出实验。当试验全部结束时，试验者可点击退出系统按钮，关闭所有窗口。
程序采用了LabVIEW 提供的顺序结构和循环结构实现，结构较简单，不易出错。另外，LabVIEW 也提供了一些控制控件，使得程序很容易实现停止试验或者退出实验。
3.5标定模块的设计
标定是保证试验精度的前提，所以标定也是平顺性系统中重要的一部分。由于传感器是将要测量的信号转换成电信号输入数据采集卡，数据采集卡所获得的是模拟电压信号，在试验时我们要得到加速度信号，所以我们需要对传感器进行标定，以将所获得模拟电压信号转化为加速度信号，其换算公式如下式4-1所示 8.90?-=G v v v a (3-1)
其中v 是所测得的模拟电压信号值的大小，0v 是传感器加速度为0时的模拟电压信号值的大小，G v 是传感器的加速度的值是一个g 时的电压信号值的大小
标定传感器就是要获得传感器各个轴计算加速度时所需要的各值，因为加速度有正负之分，因此为了得到G v 我们需要得到传感器加速度度为g +和加速度为g -时的模拟电压值按4-2式计算得到 2g
g G v v v --= (3-2)
所以我们所需要得到的标定值有当加速度为0时的三个轴向的模拟电压信号值X0、Y0、Z0，当各轴向加速度值为g +时的三轴的模拟电压信号值Xg 、Yg 、Zg 以及当各轴向加速度为g -时的三轴的模拟电压信号值X-g 、Y-g 、Z-g 。
3.5.1 标定的前面板设计
在标定前，我们需要对参数进行设定，标定时只需要一个通道，可以对每个轴分开进行标定，标定完一轴后再对下一个轴进行标定，因此在前面板参数设置中应有通道选择和标定轴的以及标定项目的选择。标定时，考虑外界的影响，在采样进行标定时，不能只选取采取一个数据，应该根据需要和情况对采样数目进行设置，除此之外，在前面板还应可以对采样频率、采样方式、采样最值等进行设置。标定的前面板的具体界面见上图4.10所示。
2014届机械设计制造及其自动化专业毕业论文（设计）
图3.10 标定的运行界面
除了设置之外还应该有数据显示，对各个标定值进行显示，还能够实时显示标定时的部分采样数据，以观察是否相差不大，若相差太大，应进行重新标定。一般情况下每次试验前必须进行标定，但是有时也可以根据需要和实际情况不进行标定而是采用默认的标定值，因此在前面板也应有默认值选取的选择控件。标定过程中，若是遇到问题需停止标定过程，因此前面板设有停止标定的选择按钮。
3.5.2 标定的程序设计
当进入标定模块时，程序将进入循环，当试验者根据需要或是实际情况，想选择默认数据时，单击选择默认数据的按钮，程序将会将默认的标定数据赋给个标定项目。所有的默认数据是在试验室内进行试验所得标定数据，采集该默认数据时，频率设置为200Hz，采样个数为200。若选择了默认数据后，系统会弹出确认对话框，以确定试验者是否真的选择默认数据，若单击确定按钮，系统会终止循环而进入下一个试验数据采集和平顺性评价系统界面。默认数据的选择采用了软件中的case结构实现，对各标定项目的赋值都采用了局部变量，使得程序结构更为简单。标定默认标定数据部分的程序代码如图3.11 所示。
陈沛锋：基于Labview的汽车平顺性道路试验系统模拟分析
图3.11 标定默认标定数据部分的程序代码
当装了数据采集卡的驱动后，LabVIEW 的函数模板下的测量I/O的子模版中就会多一个DAQmx-数据采集函数项目，具体见下图3.12。在标定时，需要利用传感器采取数据，输入到数据采集卡，然后从采集卡读取所采集的数据，以获得所需要的数据。数据采集的程序主要见下图3.13所示，我们所采用的是函数来读取数据，从数据采集卡读取数据需要创建通道，在创建读取通道之前，我们利用DAQmx 平化通道字符串函数，来对通道进行转化，若是有多个通道时，利用该函数不易出错。在对通道进行转化后就可以使用创建通道的函数创建通道，在创建通道的函数中有许多可以设置的选项，有采样的最大值、最小值的节点，以及对采样的具体连接方法的选择节点，是接地还是其他方式，在创建通道后使用DAQmx定时（采样时钟）函数，该函数有许多的方式选择，选择采样时钟函数，可以利用该函数设置采样频率和每个通道每次读取数据的数目，同时可以选择采样方式是连续或是非连续等。在读取数据前需要将数据放在缓冲区，这样会缓冲硬件压力，程序运行会更可靠，数据读取前采用DAQmx配置输入缓冲区函数来设定缓冲的样本数据的容量的大小，本实验系统设置为1000000，在该函数后面使用DAQmx开始任务函数。在通道创建后，由于需要连续采样，采样数目是由试验者确定的，所以本次读取数据的次数也是确定值，所以采用For 循环来读取数据，使用DAQmx读取函数来读取数据，该函数可以读取许多种不同类型的数据，根据实际情况，标定时每次只从一个通道读取数据，所以选择单通道读取1维双精度数据的数组模拟信号的模拟DBL 1通道1采样类型的读取方式的函数读取。该函数输出的数据为一维数组。在使用DAQ 函数读取数据时，在读取数据完成后，还需要将读取任务停止并关闭所创建的通道，所以采用清除任务函数来停止任务、清理内存并关闭通道。在清除任务后后，连接简易错误处理器函数，当程序出错时用以提示试验者。
第6章汽车行驶平顺性检测 6.1 行驶平顺性的评价指标及影响因素 知识目标 1.理解汽车行驶平顺性的评价指标 2.掌握汽车通过性影响因素。 能力目标 会对车辆的平顺性做出正确的评价 导入案例 有些人乘坐化油器普通桑塔纳轿车会感到头晕、呕吐现象；为什么？其主要原因是与汽车的行驶性能与平顺性能有关，即与地面因素有关也与底盘的固有频率有关，普通桑塔纳的固有振动频率与行使的平顺性要求不合适，也即是底盘的设计存在的因素。 6.1.1 汽车行驶平顺性的评价指标 汽车在行驶时对路面不平度的隔振特性，称为汽车行驶平顺性。汽车是由几个具有固有振动频率的系统组成，这些系统包括各车轮和各弹性元件及悬架弹簧等组成；它们之间互相有一定程度的联系。汽车在不平路面上行驶时，会激起汽车的振动；当这种振动达到一定程度时，使乘员感到疲劳和不舒服，或使货物损坏。同时还会引起汽车增加附加载荷，加速汽车有关零件的磨损，缩短汽车的使用寿命。所以，汽车行驶平顺性就是保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具有一定的舒适性能；对载货汽车还包括保持货物完好的性能。 汽车行驶平顺性的评价与人体对汽车行驶振动密切相关，它不但受汽车振动频率与强度、振动作用的方向和时间影响；而且又受人的心理、生理状态的影响。所以评价和衡量汽车行驶平顺性是非常困难和复杂的。常用的汽车平顺性评价指标有两种：客观物理量的评价指标和主观感觉评价。 1.汽车行驶平顺性客观物理量评价 ⑴振动加速度振动加速度对平顺性影响很大。人体在不同的振动频率下，能承受的加速度不同。振动的强度采用加速度均方根值表示。国际标准协会提出的ISO2631标准是根据人体对不同方向、不同频率、不同振动强度机械振动的反应制定出三个评定界限，它们分别是： 舒适性降低界限：超过此界限会降低舒适性。 疲劳——工效降低极限：降低工作效率的界限，此界限与保持工作效率有关。 暴露极限：该极限为人体可以承受振动量的上限。 ⑵我国试行标准我国参照ISO2631制订了GB／T4970—1985、GB T5902—1986标准评价汽车行驶平顺性。GB/T4970—1985规定以疲劳——工效降低界限和舒适性降低界限为人体承受振动能力的主要评价指标。其中，轿车和客车用舒适性降低界限评价，货车用疲劳——工效降低界限，并对检测条件和车速做出相应规定。GB／T5902—1986规定以坐垫上和座椅底部地板振动加速度的最大值作为评价指标。 ⑶用车身的固有振动频率评价固有振动频率是指弹性系统由于偶然的干扰而离开
摘要 本文在分析国、内外现有的汽车道路试验技术的基础之上，深入地研究了汽车道路试验设备的特性以及试验数据采集、数据处理和数据分析的方法。采用虚拟仪器软件LabVIEw8.6作为开发工具，结合GPS设备，独立开发和研制出基于GPS汽车道路试验系统软件。整个流程是：先进行GPS系统的硬件设置，使其达到较高的定位精度；然后利用笔记本电脑来接收、处理和分析数据，完成汽车道路试验相关项目。 本课题中所用GPS设备是GARMIN公司的GPS OEM产品，它采用OEM4-G2板卡作为数据来源，提供多种通信方式(USB和九针串口)，具有高速率数据采样、低速率延迟、快速信号重捕、功耗低、抵抗恶劣环境、抗射频干扰等优势。可以达到较高的定位精度，准确的输出车辆的行驶位置经纬度，为汽车产品试验提供可靠的试验参数。 本课题从动态测量的角度出发，根据最新的国家标准和国际标准，开发出新的道路试验系统配套的软件。软件实现了通过串口来实时发送和接收试验命令和数据，满足高速率、大流量数据采样要求，并在其中加入以往试验软件中没有实现的功能：自动生成数据存放目录、试验车辆的轨迹、各种运动参数关系曲线的实时显示等。配套本软件的新系统可以进行以下试验项目：汽车最高车速试验、最低稳定车速试验、加速试验、滑行试验和制动试验。从而使新系统大大提高了道路试验的实时性、可靠性和精度。 关键词：汽车道路试验；GPS；Labview；数据；串口
ABSTRACT This paper analyzes foreign and domestic the vehicle road test technology based on in-depth study of the characteristics of motor vehicle road test equipment and test data collection, data processing and data analysis. LabVIEw8.6 used as a virtual instrument software development tools, combined GPS device, independent research and development of a GPS-based vehicle road test system software. The whole process is: first, the GPS system's hardware settings to achieve high positioning accuracy; then use the notebook computers to receive, process and analyze data, complete vehicle road test related projects. Used in this project GARMIN GPS device is the company's GPS OEM product, it uses OEM4-G2 board as a data source, offers a variety of communications (USB and nine-pin serial port), with a high-speed data sampling, low-rate delay, fast signal reacquisition, low power consumption, resistance to harsh environments, anti-RF interference and other advantages. Can achieve a higher positioning accuracy, the exact latitude and longitude location of the vehicle output for the automotive product testing to provide reliable test parameters. Dynamic measurement of the subject from the point of view, according to the latest national and international standards, the development of new road test system supporting the software. Software in real time through the serial port to send and receive test command and data to meet the high-speed, high flow data sampling requirements, and add no previous experience in the implementation of the software functions: automatic generation of data storage directory, the test vehicle's trajectory, the kinds of motion parameters in real time curve display. The software supporting the new system the following test items: the maximum speed of vehicles, the lowest steady speed test, speed test, taxi test and brake test. So that the new system has greatly enhanced the real-time road test, reliability and accuracy. Keywords: Automobile Test；Global Satellite Positioning System；Labview；Data；Serial
汽车平顺性脉冲输入试验标准
作者: 日期: 2
汽车平顺性脉冲输入试验规范 2012-12-20 发布2012-12-25 实施
本标准编写格式符合 GB/T 1.1-2009标准规定。 修 订 情 况
汽车平顺性脉冲输入试验规范 1. 范围 本标准为汽车平顺性脉冲输入试验提供依据。 本标准适用于公司设计、生产的整车产品，其它可参照执行。 2. 引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 12534 汽车道路试验方法通则； GB/T 4970-2009 汽车平顺性试验方法 3. 试验条件 3.1试验道路应平直，长度足够按要要求稳定车速； 3.2试验仪器采样频率不低于200Hz。 3.3其它试验条件满足GB/T 12534《汽车道路试验方法通则》与GB/T 4970-2009《汽车平顺性试验方法》的要求。 4. 试验内容与方法 4.1制作一个三角形凸块，形状尺寸如图所示： H:轿车及MPV为40mm城市型SUV（X5）为60mm越野车（X6、X8、X9）为80mm B:按需而定，但必须大于轮宽。 也可用其它形状凸块，如路政常用的减速坎，试验报告中需绘制其截面图。 4.2加速度传感器布置在驾驶员座椅、后排座椅上及这些座椅底部的地坂上。 4.3将凸块放置在试验道路中间并与车辆行驶方向垂直。试验时汽车以规定车速匀速通过凸块。在汽车通过凸块前50m应稳住车速，在汽车前轮到达凸块前开始记录，待汽车驶过凸块并冲击响应消失后停止 记录。 4.4 试验车速为10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h，每种车速进行8 次试验。 5. 试验数据处理 5.1用最大的（绝对值）加速度响应azmax与车速v的关系曲线即车速特性azmax—v评价。 5.2取8次试验数据的算术平均值为该车速的试验结果，将结果计入表1中：
车辆道路模拟试验系统 随着我国汽车工业的迅猛发展，尤其是我国加入WTO后，伴随着新的《汽车产业发展政策》以及《缺陷汽车产品召回管理规定》的出台，汽车工业面临着新的机遇和挑战，努力提高汽车整车质量和加快新车型的研发速度是汽车工业的唯一出路，这不仅对汽车工业提出了更高的要求，同时也对试验设备制造业提出了新的课题，如何更加逼真的模拟道路试验并缩短试验时间以缩短新车型的研发周期成了汽车工业和试验设备制造业的共同追求。 1．道路模拟试验的发展和回顾 从1886年世界第一辆真正意义的汽车诞生以来，汽车工业走过了一百多年的发展历程。汽车的诞生彻底改变了人民的生活，同时对汽车也提出了新的要求：行驶寿命、行驶安全等等，如何更好的提高汽车的行驶寿命，同时又要降低成本成了汽车研发工程师的追求，于是提出了全历程的道路试验——试车场跑道跑车试验，通过试验为汽车研发工程师提供了宝贵的设计更改依据，但随着汽车工业的进一步发展，汽车工业的竞争日趋激烈要求汽车制造商必须更快的推出新一代的车型，才能保证在激烈的市场竞争中立于不败之地，于是到了20世纪60年代出现了室内台架模拟试验。 1.1简单路面模拟 道路试验经历了漫长的发展历程，即使到了今天在汽车工业发展相对落后的中国仍在使用这种方法，这种方法存在着先天的缺点：试验结果受天气以及驾乘人员等因素的影响较大，试验结果的精度以及重复性较差，试验周期长。到了20世纪60年代，汽车的设计和试验随着电液伺服闭环技术的日趋成熟逐渐由静态力学试验模式发展到动态特性的研究，1962年美国通用汽车公司凯迪拉克轿车部提出了委托美国MTS公司设计制造一台汽车道路模拟机的计划，经过双方密切合作于1965年制造完毕并投入使用，这就是世界上第一台汽车道路模拟机。其输入信号是这样获得的：对安装在车身上的加速度传感器测得的加速度信号进行两次积分获得车身对路面的绝对位移，通过安装在车身两侧的测试轮测量测试轮与汽车车身的相对位移，二者的差就是路面高程在时间历程上的波形，即汽车道路模拟机的输入信号，但这种方法存在其很大的缺点：轮胎的包容性未能被模拟；存在轨迹误差。 1.2 有效路面模拟 为了克服简单路面模拟技术试验技术上的缺点：汽车试验技术工程师经过分析和研究，提出了有效路面模拟技术，其原理是：将汽车看作是由轮胎包容特性的车轮悬上和悬下串联组成的二自由度系统，其运动的微分方程如下： K T（Z RE-Z W）+C T（Z RE-Z W）+M W Z W+F S=0 (1)
汽车平顺性道路行驶试验报告 一、试验目的和任务 1、学习与该试验有关的数字信号采集和处理的知识。 2、对汽车相应部位振动信号进行采集，并对信号进行处理，作出对被试验车辆平顺性的评价。 3、根据主观感觉的舒适性来评价被检车辆的平顺性，同时，通过试验发现它们在平顺性方面存在的问题，探索产生问题的原因，为汽车平顺性设计提供改进措施。 二、试验内容和条件 1.试验内容 （1）随机输入行驶试验：测定汽车在随机不平路面上行驶时的振动对乘员及货物的影响，评价试验车辆平顺性。试验时，汽车在稳速段内以规定的车速稳定行驶，然后以该稳定车速匀速地驶过试验路段，记录各测量点的加速度时间历程（样本记录长度不小于3min）和平均行驶车速。 （2）脉冲输入行驶试验：测定汽车行驶单凸块时的，对乘员及货物的冲击响应，评价试验车辆平顺性。试验车速分别为10、20、30、40、50、60 km/h，每种车速的试验次数不少于8次。当汽车行驶到距凸块50m远时车速应稳定在试验车速上，而后以稳定的车速驶过凸块，同时用磁带记录仪记录汽车振动的全过程，待汽车驶过凸块并冲击响应消失后，停止记录。测试系统应适宜于冲击测量，其性能应稳定、可靠，频响范围为0.1～100Hz，其中加速度传感器的量程不得小于10g。 2.试验条件 （1）根据试验内容和国标GB/T 4970-1996、GB/T 5902-86要求，本次试验在沥青路面上进行，路面平直、干燥，纵坡不大于1%，长度不小于3km，两端有30～50m扥稳速段，风速不大于5m/s。 （2）汽车各总成、部件、附件及附属装置（包括随车工具与备胎）必须按规定装备齐全，并在规定的位置上，调整状况应符合该车技术条件的规定，轮胎气压符合汽车技术条件的规定，误差不超过±10 kPa。 （3）测试部位的乘员应全身放松，两手自由地放在大腿上，其中驾驶员的两手自然地置于方向盘上，在试验过程中应保持乘坐姿势不变，乘员不靠在靠背上。 三、试验仪器和试验装置 1. 试验车辆：某型号轿车 整车质量 1930 kg。 相应轴载质量：前轴 1062 kg；后轴 868 kg。 悬架型式: 前轴麦弗逊式独立悬架后轴扭力梁式拖曳臂悬架 轮胎型式和轮胎气压 前轮 255/45 R19 104Y x1 ,2.1bar 后轮255/45 R19 104Y x1 ,2.1bar 轴距3122mm
基于越野路面谱汽车行驶平顺性建模与仿真 1 引言 汽车的行驶平顺性就是保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境中具有一定 舒适度的性能，对于载货汽车还包括保持货物完好的性能，它是评价现代汽车的重要性能指标之一。随着汽车工业的发展，如何改善汽车行驶平顺性，已经成为汽车设计者十分关注的问题。 汽车行驶时,路面的不平度会引起汽车的振动。当这种振动达到一定程度时，将使乘客感到不舒适和疲劳、或使运载的货物损坏，汽车行驶平顺性正是根据乘座者的舒适度来评价汽车性能的，又可称为乘座舒适性。汽车是一个复杂的多质量振动系统，其车身通过车架的弹性元件与车桥连接，而车桥又通过弹性轮胎与道路接触，其他如发动机、驾驶室等，也是以橡皮垫固定于车架。在激振力作用下，如道路不平而引起的冲击和加速、减速时的惯性力，以及发动机与传动轴振动等，系统将发生复杂的振动，对乘员的生理反取决于行驶平顺性，而被迫降低行车速度，因而使汽车的平均技术速度减低，运输生产应和所运货物的完整性，均会产生不利的影响。在坏路上，汽车的允许行驶速度受动力性的影响不大，主要率下降。其次，振动产生的动载荷，加速了零件的磨损，乃至引起损坏，降低了汽车使用寿命。此外，振动还引起能量的消耗，使燃料经济性变坏。因此，减少汽车本身的振动，不仅关系到乘坐的舒适和所运货物的完整，而且关系到汽车的运输生产率、燃料经济性、使用寿命和工作可靠性等。 1.1研究的意义 中国作为发展中国家，在过去的20多年里，国民经济持续、健康、快速发展，汽车工业也取得了跨越式的发展，我国的汽车生产能力也得很大的提高。近几年来，我国私人汽车拥有量快速增长，道路的建设，汽车行驶里程越来越远，乘客乘坐时间越来越长，汽车的行驶平顺性更加受到生产厂家及用户的关注。私人汽车拥有量快速增长,道路的建设，汽车行驶里程越来越远，乘客乘坐时间越来越长，汽车的行驶平顺性更加受到生产厂家及用户的关注。 舒适的振动环境，对于乘员，不仅在行驶过程中很重要，而且可以保证乘员到达目的地后，以良好的状态投入工作。对于载货汽车来说，平顺性影响着货物保持完好的程度。因而如何最大限度地降低汽车在行驶过程中产生的振动，甚至更进一步利用振动来为我所用是一项十分有价值和意义的工作，而有关振动在汽车领域的研究更是
可编辑 汽车平顺性脉冲输入试验规范
前言本标准编写格式符合GB/T 1.1-2009标准规定。
汽车平顺性脉冲输入试验规范 1.范围 本标准为汽车平顺性脉冲输入试验提供依据。 本标准适用于公司设计、生产的整车产品，其它可参照执行。 2.引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 12534 汽车道路试验方法通则； GB/T 4970-2009 汽车平顺性试验方法 3.试验条件 3.1 试验道路应平直，长度足够按要要求稳定车速； 3.2 试验仪器采样频率不低于200Hz。 3.3 其它试验条件满足GB/T 12534 《汽车道路试验方法通则》与GB/T 4970-2009《汽车平顺性试验方法》的要求。 4.试验内容与方法 4.1 制作一个三角形凸块，形状尺寸如图所示： H：轿车及MPV为40mm，城市型SUV(X5)为60mm，越野车（X6、X8、X9）为80mm； B：按需而定，但必须大于轮宽。 也可用其它形状凸块，如路政常用的减速坎，试验报告中需绘制其截面图。 4.2 加速度传感器布置在驾驶员座椅、后排座椅上及这些座椅底部的地坂上。 4.3 将凸块放置在试验道路中间并与车辆行驶方向垂直。试验时汽车以规定车速匀速通过凸块。在汽车通过凸块前50m应稳住车速，在汽车前轮到达凸块前开始记录，待汽车驶过凸块并冲击响应消失后停止记录。 4.4 试验车速为10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h，每种车速进行8次试验。 5.试验数据处理 5.1 用最大的（绝对值）加速度响应azmax与车速v的关系曲线即车速特性azmax—v评价。 5.2 取8次试验数据的算术平均值为该车速的试验结果，将结果计入表1中： 表 1
山东建筑大学 课程设计说明书 题目：监控视频中道路车流量检测系统设计课程：数字图像处理课程设计 院（部）：信息与电气工程学院 专业：电子信息工程 班级：电信 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：2013年6月
目录 摘要································································································II 1 设计目的 (1) 2 设计要求 (1) 3 设计内容 (2) 3.1运动车辆检测算法比较 (2) 3.2形态学滤波 (5) 3.3车辆检测 (6) 3.4车辆计数 (9) 3.5软件设计 (9) 总结与致谢 (10) 参考文献 (11) 附录 (12)
摘要 获得实时的交通信息是当前各种检测方式的前提，但是现有的信息采集方式并不能满足交通管理与控制的需求。随着计算机技术的快速发展，基于视频的检测技术在交通中得到了广泛的应用，同其它检测方式相比，它具有检测范围大、设置灵活、安装维护方便、检测参数多等优点。基于图像处理的视频检测方式近年来发展很快，已成为当今智能交通系统的一个研究热点。本论文对视频交通流运动车辆检测的内容进行了深入地研究。结合视频图像详细的介绍了视频检测中的背景更新、阴影去除、车辆分割等关键技术和算法，介绍了视频检测的方法。最后在MATLAB的平台上进行了系统实现设计。实验结果表明，该算法具有一定的可行性，能够快速的将目标参数检测出来关键词：MATLAB；帧间差法；车辆检测
随着经济的发展,人民生活水平的提高,汽车保有量大幅增加,怎样安全高效地对交通进行管理,就显得非常重要.解决这一问题的关键是建立智能交通系统(ITS),其中车辆检测系统是智能交通系统的基础.它为智能控制提供重要的数据来源 作为ITS的基础部分,车辆检测系统在ITS中占有很重要的地位,目前基于视频的检测法是最有前途的一种方法,它是通过图像数字的方法获得交通流量信息,主要有以下优点:(1)能够提供高质量的图像信息,能高效、准确、安全可靠地完成道路交通的监视和控制工作.(2)安装视频摄像机破坏性低、方便、经济.现在我国许多城市已经安装了视频摄像机,用于交通监视和控制.(3)由计算机视觉得到的交通信息便于联网工作,有利于实现道路交通网的监视和控制.(4)随着计算机技术和图像处理技术的发展,满足了系统实时性、安全性和可靠性的要求 2 设计要求 通过对视频流中的车辆进行检测和跟踪，准确地统计每个车道流量、平均车速、平均车道占有率、车队长度、平均车间距等信息为交通规划，交通疏导和车辆动态导航领域提供一系列指导。 设计车辆检测与识别方法和车流量统计方法，实现监控视频中道路车流量检测。通过实验验证检测精度。
第六章汽车行驶的平顺性 6.1 平顺性的评价 汽车行驶平顺性，是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，能保证乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉，以及保持所运货物完整无损的性能。由于行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，又称为乘坐舒适性。 汽车作为一个复杂的多质量振动系统，其车身通过悬架的弹性元件与车桥连接，而车桥又通过弹性轮胎与道路接触，其它如发动机、驾驶室等也是以橡胶垫固定于车架上。在激振力作用(如道路不平而引起的冲击和加速、减速时的惯性力等)以及发动机振动与传动轴等振动时，系统将发生复杂的振动。这种振动对乘员的生理反应和所运货物的完整性，均会产生不利的影响；乘员也会因为必须调整身体姿势，加剧产生疲劳的趋势。 车身振动频率较低，共振区通常在低频范围内。为了保证汽车具有良好的平顺性，应使引起车身共振的行驶速度尽可能地远离汽车行驶的常用速度。在坏路上，汽车的允许行驶速度受动力性的影响不大，主要取决于行驶平顺性，而被迫降低汽车行车速度。其次，振动产生的动载荷，会加速零件磨损乃至引起损坏。此外，振动还会消耗能量，使燃料经济性变坏。因此，减少汽车本身的振动，不仅关系到乘坐的舒适和所运货物的完整，而且关系到汽车的运输生产率、燃料经济性、使用寿命和工作可靠性等。 汽车行驶平顺性的评价方法，通常是根据人体对振动的生理反应及对保持货物完整性的影响来制订的，并用振动的物理量，如频率、振幅、加速度、加速度变化率等作为行驶平顺性的评价指标。 目前，常用汽车车身振动的固有频率和振动加速度评价汽车的行驶平顺性。试验表明，为了保持汽车具有良好的行驶平顺性，车身振动的固有频率应为人体所习惯的步行时，身体上、下运动的频率。它约为60～85次/ 分(1H Z ～1.6H Z )，振动加速度极限值为0.2～0.3g。为了保证所运输货物的
汽车平顺性实验 实验目的 研究车身与车轮双质量系统的振动。 实验内容 模拟分析车身与车轮双质量系统在路面输入下汽车悬架动挠度21z z -和车身加速度 a 的变化趋势。 双质量系统振动的运动方程： ....221221....1121121()()0 ()()()0 t m z C z z K z z m z C z z K z z K z q +-+-=+-+-+-= 设..1212[]T x z z z z = 则.......1212[]T x z z z z = 设.. 221[]T y z z z =- 其中21z z -为动挠度，..2z 为车身加速度 列出状态方程如.x Ax Bu y Cx Du ??=+?=+?? 12..111111.2222200100000100t t z z K K K C C x q K m m m m z m K K C C z m m m m ????????????? ???????+?--?=+??????????????????--?????????? ? 111 00201022222z z y q K K C C z m m m m z ???-?????????=+??????--?????????? 在matlab 中建立m 文件，输入如下程序：
m1=24; m2=240; K=9475; Kt=85270; C=754; A1=[0 0 1 0 0 0 0 1 -(K+Kt)/m1 K/m1 -C/m1 C/m1 K/m2 -K/m2 C/m2 -C/m2]; B1=[0 0 Kt/m1 0]'; C1=[-1 1 0 0 K/m2 -K/m2 C/m2 -C/m2]; D1=[0 0]'; 保存并运行。 打开simulink建立如下模型：
1.选购GPS测速测距传感器时应注意什么问题？ GPS的功能很多，概括起来就是三维定位、三维测姿、三维测速，人们较多的是注意它的定位精度，很少关心它的测姿、测速功能。 GPS用于车辆道路试验中，主要利用其测速功能。当前，测量级的GPS 板卡原始测速精度可达0.03m/s(0.1km/h)，速度积分可得到距离，但是在车辆紧急制动时，直接利用速度信号积分距离误差较大。因此，选购GPS测速测距传感器时应关心如下几个指标： （1）GPS的测速精度； （2）GPS的原始数据更新率； （3）GPS在紧急制动等高动态工况下的测距精度。 经我们大量实测试验表明，GPS的原始数据更新率在20Hz以上时，对紧急制动工况下的测距精度影响不大，因此，20Hz的GPS传感器性价比最优。 我们研制的KD系列GPS车速距离传感器，选用了国外高精度的GPS 接收板卡，研制了独特的距离修正算法，充分保证了在紧急制动时距离测试的准确性。 2.电子陀螺仪哪些技术指标不容易做到高精度？ 陀螺仪是汽车操纵稳定性试验的必备仪器，陀螺仪是俗称，准确的叫法应该是航姿测量系统，主要可以得到车辆运行的三维加速度、三维角速度和三维角度。 加速度、角速度的测量现在不是难题，现成的测量芯片很多，都可以满足汽车操稳试验的精度要求，最困难的是角度的测量。此处的角度测量是指动态角度测量，也就是在有加速度干扰的情况下测量角度，由于现有的角度传感器本质上是加速度传感器，根据重力加速度的分量来测量角度，车辆转弯时、振动等的附加加速度会严重影响陀螺仪的动态角度测量精度。 因此，在选择陀螺仪时要特别注意其角度测量的动态指标，静态指标很容易可以做到0.05°，甚至0.001°，但是动态角度要做到0.1°都非常困难，能达到0.1°动态角度精度的陀螺仪价格基本都在20万元以上。
第6章汽车的平顺性 学习目标 通过本章的学习，要求掌握汽车行驶平顺性的评价指标和人体对振动反应的感觉界限；掌握汽车振动系统的简化方法，并能正确分析车身振动的单质量系统模型；了解汽车通过性的影响因素。 汽车行驶平顺性，是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，避免因汽车在行驶过程中所产生的振动和冲击，使人感到不舒服、疲劳，甚至损害健康，或者使货物损坏的性能。由于行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，所以又称为乘坐舒适性。 汽车是一个复杂的多质量振动系统，其车身通过悬架的弹性元件与车桥连接，而车桥又通过弹性轮胎与道路接触，其他如发动机、驾驶室等，也是以橡皮垫固定于车架上。由于道路不平而引起的冲击和加速、减速时的惯性力，以及发动机与传动轴振动等产生的激振力作用于车辆系统，将使系统发生复杂的振动，对乘员的生理反应和所运货物的完整性，均会产生不利的影响。在坏路上，汽车的允许行驶速度受动力性的影响不大，主要取决于行驶平顺性；而因坏路被迫降低行车速度，因而使汽车的平均技术速度减低，运输生产率下降。其次，振动产生的动载荷，加速了零件的磨损，乃至引起损坏，降低了汽车的使用寿命。此外，振动还引起能量的消耗，使燃料经济性变差。因此，减少汽车本身的振动，不仅关系到乘坐的舒适和所运货物的完整，而且关系到汽车的运输生产率、燃料经济性、使用寿命和工作可靠性等方面。 6.1节人体对振动的反应和平顺性的评价 6.1.1 汽车行驶平顺性的评价指标 汽车行驶平顺性的评价方法，通常是根据人体对振动的生理反应，以及对保持货物完整性的影响制定的，并用振动的物理量，如频率、振幅、加速度等作为行驶平顺性的评价指标。 目前常用汽车车身振动的固有频率和振动加速度均方根值，评价汽车的行驶平顺性。试验表明，为了保持汽车具有良好的行驶平顺性，车身振动的固有频率应为人体所习惯的步行时，身体上、下运动的频率，它约为60～80次／min(1～1.6Hz),振动加速度的极限值为0.2g～0.3g。为了保证运输货物的完整性，车身振动加速度也不宜过大。如果车身加速度达到1g,没有经固定的货物，就有可能离开车厢底板。所以，车身振动加速度的极限值应低于0.6g～0.7g。 6.1.2 人体对振动的反应 70年代，国际标准化组织（ISO）在综合大量有关人体全身振动的研究工作和文献的基础上，订出了国际标准IS02631—1978E《人体承受全身振动的评价指南》，这样在人承受全身振动的评价方面才有了国际通用性标准。该标准用加速度的均方根值给出了在1～80Hz 振动频率范围内人体对振动反应的三个不同的感觉界限。它们分别是暴露极限、疲劳降低工作效率界限和舒适降低界限。 6.1.2.1 暴露极限
车流量检测系统设计 随着我国经济的快速发展交通安全的有效保障显得尤其重要,并且对交通管理的要求越来越高。与此同时各种各样的道路监控设备也应运而生。雷达监控系统视频监控系统地表传感系统激光检测系统等相继应用。由此计算机科学与现代通信等高新技术运用于交通监控管理与车辆控制以保障交通顺畅及行车安全。而实时获取交通车流量的车辆检测技术是是进行交通管理必不可少的一个步骤。随着我国城市车辆使用的增多道路状况同时也变得复杂如何对道路车流量进行实时监控对统计、预测道路交通状况十分重要并且同时这也是对道路车辆运行情况高效调度的一项十分的重要参考依据。而且当前对道路监测多使用视频方法有事还可能采用人工计数方法此方法对每条公路在某个时间段车辆行驶情况不容易做到长时间、高效的统计。因此我们需要进行一种低成本、高准确率的智能识别装系统的设计由此促进对高速路口交通情况的检测水准。 本文设计了一种基于A T89C51单片机的车速检测系统。其主要原理是将红外传感器测得的电平信号传递到单片机中通过单片机判断处理、计数等功能实现车流量的检测。本系统传感电路采用的的是红外传感矩阵利用单片机实时对传感器的输出数据进行连续读取通过特定的算法处理数据然后送显示或者发出报警信号。本系统致力于为路口车流量的监控服务从而形成对路口行车的科学管理减少交通事故的发生。 1、工作原理及总体方案选择 1.1车流量监测系统的工作原理 红外线矩阵法是一种利用红外传感器组成的红外线矩阵检测设备检测道路上机动车流量和车速的方法。它是利用红外线发射和接收方向较强的特点在车辆经过的路面上安装密度适当的几排红外线发射接收电路由此组成红外线矩阵红外线检测矩阵由两排嵌入路面内的接收器和安装在其上方几米处的发射器组成两排接收器之间的距离为0.5到2米每排接收器由若干间隔0.2到0.9米的接收管和接收电路组成。接收管在没有遮挡的情况下可以接收发射器发出的信号接收电路中产生低电平接收管在受到遮蔽的状况下下收不到发射器发出的信号接收电路中出现高电平信号。因此根据车辆驶入、通过、驶出检测区域以及车辆行驶方向并排行驶车辆的流量等情况引起的矩阵内部各测试点高低电平信号的变化经过硬件电路设计和软件编程计算方法，最终统计计算出经过该测量区域内双向并排经过的多辆车的车流量测量。 1.1.1系统总体模块设计 本系统是利用单片机并且采用模块化设计来设计车流量检测系统只要有车辆经过就会挡住两个发射和接收红外线传感器之间的传感信号这样就能根据车量的流动情况对车流量进行检测。当然对于正常的情况下还会有并行的车量经过本系统也做了设计。系统的总体模块图如下图1
汽车行驶的平顺性和通过性评价 授 课 课程名称 汽车使用性能与检测技术 第 15 讲 班 级 章 第十章 汽车平顺性和通 汽车行驶的平顺性和通过性评 学时 2 节 过性 课题 价 本 讲 主 汽车行驶的平顺性；汽车行驶的通过性 要 内 容 本 讲 知识点： 教 能力点： 掌握汽车行驶的平顺性、 学 汽车行驶的 通过性的定义及评价指标 能分析汽车行驶的平顺性、通过性的影响因素。 目 的 教 汽车行驶的平顺性、汽车行驶的通过性的定义及评价指标 学 重 点 教 汽车行驶的平顺性、汽车行驶的通过性的影响因素 学 难 点 教 学 方 法 导入、讲授、演示、多媒体 及 手 段 课 1、什么叫汽车行驶平顺性？ 外 2、如何评价人体对振动的反应？ 作 3、影响行驶平顺性的主要因素有哪些？业 4、汽车哪些几何参数与通过性有关？ 本讲主要教学内容 由 一、汽车的行驶平顺性 汽
车 1、定义 夜 间汽车的平顺性是指汽车行驶时对不平路面的隔震特性。汽车是由包括车轮、悬架弹行簧及弹性减震坐垫等，具有固有振动特性弹性元件组成，这些弹性元件可缓和不平路面驶 状对汽车的冲击，使乘员舒适和减少货物损伤。但路面不平激起的震动达到一定程度时， 态会使乘员感到不适和疲劳或使运载的货物损坏，车轮载荷的波动还影响地面与车轮间的 导 入附着性能，影响到汽车的操纵稳定性。汽车在行驶过程中由于路面不平的冲击，会造成本汽车的振动，使乘客感到疲劳和不舒适，货物损坏。为防止上述现象的发生，不得不降 讲 内低车速。同时振动还会影响汽车的使用寿命。汽车在行驶中对路面不平的降震程度，称容为汽车的行驶平顺性。 2、汽车行驶平顺性的评价指标 通常用客车和轿车采用 " 舒适降低界限 "车速特性。当汽车速度超过此界限时，就会降低乘坐舒适性，使人感到疲劳不舒服。该界限值越高，说明平顺性越好。货车采用" 疲劳 --降低工效界限 "车速特性。汽车车身的固有频率也可作为平顺性的评价指标。从 重 舒适性出发，车身的固有频率在600 赫兹～ 850 赫兹的范围内较好。 点 高速汽车尤其是轿车要求具有优良的行驶平顺性。轮胎的弹性、性能优越的悬挂装介 置、座椅的降震性能以及尽量小的非悬挂质量，都可以提高汽车的行驶平顺性。 绍 目前常用的三种评价汽车行驶平顺性的方法是“1／ 3 倍频带分别评价法”、“总加权汽 值评价法”和“1／ 2 总加权值评价法”。 车 汽车行驶平顺性的物理评价 前 1）暴露极限 照 当人体承受的震动强度在这个极限以下，能保持人的健康和安全。这个极限值 灯 常作为人体能够承受震动量的上限。 检 2）疲劳减低工作效率界限 测 当驾驶员承受的震动在此界限以下，能保证正常驾驶，不致太疲劳以致工作效 的 率降低。 目 3）舒适最低界限 的 在此界限之下时，成员能在车上进行吃、读、写等动作。 和 二、汽车的通过性 要 通过性是指车辆通过一定情况路况的能力。通过能力强的车子，可以轻松翻越坡度 求
汽车平顺性试验 一、 平顺性试验的主要内容 平顺性试验主要包括以下几方面内容：汽车悬挂系统的刚度、阻尼和惯性参数的测定，悬挂系统部分固有频率（偏频）和阻尼比的测定，汽车振动系统的频率响应函数的测定，在实际随机输入路面上的平顺性试验。 1）汽车悬挂系统的刚度、阻尼和惯性参数的测定 通过测定轮胎、悬架、座垫的弹性特性（载荷与变形的关系曲线），可以求出在规定载荷下轮胎、悬架、座垫的刚度。由加、卸载曲线包围的面积可以确定这些元件的阻尼。此外，还要测量悬挂（车身）质量m 2、非悬挂（车轮）质量m 1、车身质量分配系数 等振动系统惯性方面的参数。 2) 汽车振动系统的频率响应函数的测定 在实际随机输入的路面上或在电液振动台上，给车轮0.5～30 Hz 范围的振动输入，记录车轴、车身、座垫上各测点的振动响应，然后由数据统计分析仪或测试计算机记录处理得到悬架、座垫各环节的频率响应函数。 3）在实际随机随机输入路面上的平顺性试验 随机输入试验是评定汽车平顺性的最主要的试验。这个试验按照GB/T 4970-2009《汽车平顺性试验方法》进行。随机输入试验主要以总加权加速度均方根值 v a 来评价，车厢底板及车轴上采用该处的加速度均方根值来评价。 二、 平顺性试验数据的采集和处理 1) 平顺性试验测试系统的组成 平顺性试验要采集大量随机振动信号，然后以微机为主体配以采样、模数转换以及各种软、硬件的数据处理系统，进行平顺性评价及频率响应函数的处理。 2) 数据处理系统 数据处理系统引进快速傅里叶变换（FFT ），采用相应的软件快速、精确地进行各种数据处理。测试计算机软件将记录的信号a(t)进行快速傅里叶变换得到复振幅A k, ,由A k 与其共轭复数A k * 计算自功率谱，再按W(f)频率加权计算加权自功率谱，最后总加权加速度均方根值a v ，这一系列运算和处理均可在测试计算机的软件中完成，并形成最终的试验报告。 三、 数据处理 用“AutoTest 数据采集与分析系统“打开测得的平顺性试验数据，如图所示
汽车平顺性测试系统方案 一、系统概述 本系统主机核心部件全部采用美国国家仪器公司（NI）产品，通过USB2.0与PC相连，8路 同步采集通道，24位的采样精度和良好的低频响应特性，确保能完整采集到人体乘坐时的敏感振动信号和车内噪声信号。8槽USB机箱扩展性好，可扩展现有采集通道至32通道或其他NI C系列的信号采集模块，完成更多信号的采集测试要求，用户还可以通过NI LabVIEW软件平台进行二次开发，定制自己的测试功能。 本系统的采集、分析软件为全中文界面，融入了本土人员的使用习惯和国家标准规定的测试流程，简单易用。可以自动完成基于1/3倍频程的功率谱密度加权计算，以及获取各轴向的加速度加权均方根值、总加权加速度到均方根值、等效均值等各参数，具有时域、频域分析功能，并能生成统计表格及描绘曲线。能根据国家标准进行数据分析和报告生成，测试曲线和结果可以发往WORD模板和EXCEL软件。 系统中配置了一个单槽的USB插槽，可以进行便携式的平顺性测试，利用笔记本计算机的USB总线完成供电，不需要额外连接电源，非常方便。 通过系统中的声音传感器，用户还可以进行车内的噪声测试，便于进行NVH分析和自定义测试。 二、系统构成
三、采集系统介绍 系统参数： 输入通道数：8通道（可扩展至32路） 模数转换精度：24位 采样速率： 2 kS/s~50kS/s 动态范围：102dB 传感器供电电流： 2.2mA，支持ICP传感器 内置抗混叠滤波器 接头形式：BNC 每通道间隔离：-100 dB at 1 kHz 输入延时：12.8 / fs （≤25 kS/s）；9.8 / fs（> 25 kS/s） 精度（0 to 60 °C)：0.1dB 温度系数：0.001 dB/°C 通道间匹配：增益0.07dB，相位fin ? 0.077° + 0.067°(fin in kHz) 输入阻抗：>300KΩ 数据接口：USB2.0 系统硬件介绍：
汽车试验场详解 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
新车上市前须过N道关,汽车试验场详解 作者：小黄汽车试验场是重现汽车使用中遇到的各种各样的道路条件和使用条件的试验场。试验道路是实际存在的各种各样的道路经过集中 汽车试验场是重现汽车使用中遇到的各种各样的道路条件和使用条件的试验场。试验道路是实际存在的各种各样的道路经过集中、浓缩、不失真的强化并典型化的道路。汽车在试验场试验比在试验室或一般行驶条件下的试验更严格、更科学、更迅速。 英国的MIRA汽车公司、美国的GM和Ford汽车公司、德国的大众汽车公司、以及日本的本田、日产、丰田等世界着名汽车公司早在20世纪中叶就建有自己的试验场。我国最早的汽车试验场是1958年开工建设的海南汽车试验场。随着我国汽车工业的发展，又先后建成安徽定远汽车试验场、东风襄樊汽车试验场、交通部公路交通试验场、一汽农安汽车试验场和上海大众汽车试验场、上汽通用广德汽车试验场（安徽）、天津滨海汽车试验场、比亚迪韶关汽车试验场、盐城国际汽车试验场和长安垫江汽车试验场。 1.功用与类型 汽车试验场的主要功用： 1）汽车产品的质量鉴定试验； 2）汽车新产品的开发、鉴定与认证试验； 3）为试验室零部件试验或整车模拟试验以及计算机模拟确定工况、提供采样条件；4）汽车标准及法规的研究和验证试验等。 汽车试验场从功能上可分为综合性试验场和专用试验场。从规模上来看，可分为大型、中型和小型试验场。大型试验场面积在10Km2以上，试验道路总长超过100Km，道路种类相对比较齐全，多属于综合性试验场。通用、福特和克莱斯勒公司等都有这样的大型综合性试验场。在各种汽车试验场中，中小规模的占大多数，其中综合试验场由于受面积限制，布置相对比较紧凑，但试验道路和设施的种类比较齐全，亚洲和欧洲大部分试验场属于此类。在中小型规模的汽车试验场中，很大一部分是汽车零部件公司为满足产品开发和法规要求而修建的专用功能试验场。如德国WABCO公司设在汉诺威附近的试验场，其主要试验道路系数从以上的五条制动是试验路，以满足该公司开发和评价制动防抱死系统ABS、ASR和EBS等需要。当然，专用功能汽车试验场也有大型的，如美国通用汽车公司在马萨的沙漠热带汽车试验场，总面积大18Km2 。当地气候干燥，夏季最高温度可达45。C，是鉴定发动机冷却系、供油系以及整车的动力性、经济性、空调系统等性能的理想实验环境。 2.试验道路 由于规模和功能的差别，各汽车试验场的试验道路和设施的种类、几何形状、道路参