重力加速度傳感器

數(shù)字輸出（I2C）

3毫米x3毫米x1.0毫米DFN封裝

低功耗

低電壓操作：1.8 V - 3.5 V

可配置數(shù)據(jù)輸出速率：1-120次采樣/秒

自動(dòng)喚醒/自動(dòng)休眠功能來(lái)降低功耗

方向檢測(cè)：橫向/縱向、正面/反面識(shí)別

振動(dòng)識(shí)別和脈沖識(shí)別

可靠的設(shè)計(jì)、高抗震性（10,000g）

符合RoHS規(guī)定

環(huán)保產(chǎn)品

低成本

GV-sensor就是重力傳感器的意思，全稱GRAVITY Sensor。它能夠感知到加速力的變化，加速力就是當(dāng)物體在加速過(guò)程中作用在物體上的力，比如晃動(dòng)、跌落、上升、下降等各種移動(dòng)變化都能被GV-sensor轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后通過(guò)微處理器的計(jì)算分析后，就能夠完成程序設(shè)計(jì)好的功能，內(nèi)置了GV-sensor的MP3播放器就能根據(jù)使用者的甩動(dòng)方向，前后更換歌曲，放進(jìn)衣袋的時(shí)候也能夠計(jì)算出使用者的前進(jìn)步伐。個(gè)別高端筆記本例如IBM高端系列也內(nèi)置了GV-sensor，在感知發(fā)生劇烈加速度時(shí)（如開始跌落），立即保護(hù)硬盤，避免硬盤損害。

一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測(cè)方法專利目的

《一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測(cè)方法》的目的就是為了克服專利背景中相關(guān)技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測(cè)方法，用于解決2013年前激光平整度檢測(cè)車價(jià)格昂貴且檢測(cè)工序繁瑣的問(wèn)題。

一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測(cè)方法技術(shù)方案

《一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測(cè)方法》包括以下步驟：

（1）確定檢測(cè)車速、重力加速度傳感器及其采樣頻率；

（2）采用不同車型的測(cè)試車輛在不同路面平整度道路行駛，獲取重力加速度傳感器的重力加速度值；

（3）對(duì)采集到的重力加速度值進(jìn)行傅里葉變換，得到功率譜密度；

（4）建立同種車型的功率譜密度與IRI的擬合模型；

（5）對(duì)不同車型的功率譜密度與IRI的擬合模型進(jìn)行普通適用性檢驗(yàn)；

（6）消除不同車型對(duì)于擬合模型的影響，得到功率譜密度與IRI的通用擬合模型；

（7）根據(jù)通用擬合模型以及采集到的重力加速度值，進(jìn)行路面平整度檢測(cè)。

所述的重力加速度傳感器為三軸加速度傳感器。

步驟（6）消除不同車型對(duì)于擬合模型的影響的具體方法為：首先計(jì)算車輛靜止時(shí)的平均功率譜密度的值，然后利用車輛行駛時(shí)平均功率譜密度的值減去其靜止時(shí)的平均功率譜密度的值，得到通用擬合模型中的功率譜密度。

一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測(cè)方法改善效果

《一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測(cè)方法》通過(guò)重力加速度傳感器采集的不同車型的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析，消除測(cè)試車型對(duì)模型的影響，建立通用性檢測(cè)方法和檢測(cè)模型，可以解決2013年前激光平整度檢測(cè)車價(jià)格昂貴且檢測(cè)工序繁瑣的問(wèn)題。

《一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測(cè)方法》涉及一種檢測(cè)方法，尤其是涉及一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測(cè)方法。

• 實(shí)施例

如圖1所示，《一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測(cè)方法》包括以下步驟：

（1）確定檢測(cè)車速，并且選定重力加速度傳感器及其采樣頻率；

（2）采用不同車型的測(cè)試車輛在不同路面平整度道路行駛，在行駛過(guò)程中獲取重力加速度傳感器的重力加速度值。在行車的過(guò)程中，路面的這種不平度會(huì)激起汽車的振動(dòng)，汽車的振動(dòng)必然將會(huì)產(chǎn)生上下顛簸的垂直加速度，即Z軸的重力加速度，其Z軸重力加速度的大小反應(yīng)的汽車顛簸的大小，從而間接的反應(yīng)出路面不平整的情況。重力加速度傳感器的選取以及所需的采樣頻率的確定在路面平整度檢測(cè)中十分重要，根據(jù)實(shí)際需要，選取重力加速度傳感器量程為±10克，精度為0.001克，所選采樣頻率為10赫茲。

一般道路縱向的不平整要遠(yuǎn)大于其橫向的不平整，車輛縱向的傾覆和轉(zhuǎn)動(dòng)不能忽略，但可以近似認(rèn)為道路沿橫向是平整的，并可假設(shè)車輛左右對(duì)稱。另外，雙軸車輛占公路上行駛車輛的大多數(shù)，因此，宜以雙軸車輛作為代表車型，由于左右對(duì)稱可取其一半作為研究對(duì)象，借鑒1/4車輛模型原理，將重力加速度傳感器置于后軸上方。

根據(jù)對(duì)振動(dòng)方程的分析，隨著車速的增大，加權(quán)加速度均方根值在增大，但增速在降低，因此，選用各等級(jí)公路或城市道路的設(shè)計(jì)速度，作為測(cè)試車速。

選取具有代表性的不同路面平整度的道路，精密水準(zhǔn)儀或激光平整度車實(shí)測(cè)路面平整度指數(shù)IRI。在代表性道路上，利用不同車型的雙軸車輛以設(shè)計(jì)車速行駛，采集Z軸重力加速度值。

（3）對(duì)采集到的重力加速度值進(jìn)行傅里葉變換，得到功率譜密度。

功率譜密度是結(jié)構(gòu)在隨機(jī)動(dòng)態(tài)載荷激勵(lì)下響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，是一條功率譜密度值—頻率值的關(guān)系曲線，其中功率譜密度可以是加速度功率譜密度、位移功率譜密度、速度功率譜密度、力功率譜密度等形式。

在汽車駕駛過(guò)程中，道路不平整會(huì)造成車輛的振動(dòng)，在每一次上下振動(dòng)當(dāng)中，重力一直沿著豎直方向做功，產(chǎn)生能量的變化，且功率譜密度只與信號(hào)的幅度譜有關(guān)，與相位譜無(wú)關(guān)，能夠獲得信號(hào)的幅度信息，因此通過(guò)功率譜密度函數(shù)能夠表示出路面平整度能量在空間頻域上的分布，它刻畫出路面平整度的結(jié)構(gòu)。

從功率譜密度函數(shù)不僅可以了解路面波的結(jié)構(gòu)，還能反映出路面的總體特征，功率譜密度變化幅度大的地方代表此位置的道路不平整越加明顯，道路的質(zhì)量低。但是，信號(hào)隨機(jī)過(guò)程的每一個(gè)實(shí)現(xiàn)是不可預(yù)測(cè)的，某一實(shí)現(xiàn)的功率譜密度不能作為過(guò)程的功率譜密度，隨機(jī)過(guò)程功率譜密度看做每一實(shí)現(xiàn)的功率譜密度的統(tǒng)計(jì)平均，得到一段道路的平均功率譜密度，作為該道路的行駛過(guò)程中道路不平整的間接表現(xiàn)，從而反映道路的具體特征。

依靠matlab軟件，對(duì)每一代表性道路所測(cè)得到行駛車輛在數(shù)值方向上的加速度的數(shù)值進(jìn)行上述傅里葉變換之后得到平均功率譜密度。

（4）選取同種車型的功率譜密度與IRI進(jìn)行擬合分析，建立同種車型的功率譜密度與IRI的擬合模型；

（5）對(duì)不同車型的功率譜密度與IRI的擬合模型進(jìn)行普通適用性檢驗(yàn)；

（6）由于選用車型差距較大的兩種車型的模型進(jìn)行比較，對(duì)于不同的車型，雖然其函數(shù)的形式很相近，但是在使用時(shí)需要對(duì)函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，因此不具有很好的通用性，所以消除不同車型對(duì)于擬合模型的影響，得到功率譜密度與IRI的通用擬合模型。

由于三軸重力加速度傳感器測(cè)量得到的是車輛自身振動(dòng)和路面不平整引起車輛振動(dòng)的疊加，因此，首先計(jì)算車輛靜止時(shí)的平均功率譜密度的值，然后利用車輛行駛時(shí)平均功率譜密度的值減去其靜止時(shí)功率譜密度的值，通用擬合模型中的功率譜密度，即表示路面不平整引起的車輛振動(dòng)。

（7）根據(jù)通用擬合模型以及采集到的重力加速度值，進(jìn)行路面平整度檢測(cè)。

采用《一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測(cè)方法》對(duì)上海市域范圍內(nèi)的實(shí)際路段進(jìn)行了平整度檢測(cè)，選取有代表性的路段38條，其平整度指標(biāo)分布在1-10之間，市內(nèi)道路行駛車速選擇為40千米/小時(shí)，公路行駛車速按照其設(shè)計(jì)車速為60千米/小時(shí)或80千米/小時(shí)，選取重力加速度傳感器量程為±10克，精度為0.001克，所選采樣頻率為10赫茲，同時(shí)選用兩個(gè)傳感器消除儀器誤差后，固定于車內(nèi)后軸上方，往返測(cè)量三次，取其重力加速度的平均值。測(cè)試車型選用別克凱越三廂車，以及福特江鈴測(cè)試車。

以福特江鈴測(cè)試車為例，采用matlab軟件，對(duì)每一代表性道路所測(cè)得到行駛車輛在數(shù)值方向上的加速度的數(shù)值進(jìn)行上述傅里葉變換之后得到平均功率譜密度，見(jiàn)表1，將其功率譜密度與IRI進(jìn)行擬合分析，擬合曲線見(jiàn)圖2。

分別擬合兩種車型的重力加速度功率譜密度以及國(guó)際平整度指數(shù)IRI模型，見(jiàn)圖3，從兩個(gè)擬合模型中可以發(fā)現(xiàn)其函數(shù)的形式也有很大的近似性，但由于車型的影響，兩條曲線沒(méi)能很好的重合到一起，因此首先計(jì)算車輛靜止時(shí)的平均功率譜密度的值，然后利用車輛行駛時(shí)平均功率譜密度的值減去其靜止時(shí)功率譜密度的值，建立其與IRI之間的通用擬合模型如圖4所示。

然后采用兩種車型，測(cè)量不同代表性路段行駛時(shí)的重力加速度值，用圖4的通用擬合模型，計(jì)算其IRI值。利用該種方法測(cè)得IRI值與IRI實(shí)際值的相關(guān)系數(shù)為0.9642，可以很好的滿足實(shí)際測(cè)量的需求。