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《武汉理工大学》 2016年
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面向工况开发的车载数据采集系统的设计与研究

杨文飞  
【摘要】:目前我国还没有根据道路交通实际情况而开发制定的“中国工况”。我国在轻、重型车的排放和油耗国标中一直是借鉴欧洲工况。综合国内的相关研究成果表明,我国在道路交通条件、城市路网、地理分布特征以及人们出行规律等方面与欧洲均存在差异。使用欧洲工况测试的油耗和排放与车辆实际道路上的油耗和排放差距较大,即试验结果并不能反映汽车的实际油耗和排放水平。所以根据我国道路交通实际来开发我国的车辆典型行驶工况很有意义。工况开发的前提条件就是要获取大量的车辆实际行驶工况数据。因此,用于工况数据采集的数据采集系统的开发是工况开发的重要工作之一。论文首先梳理了面向工况开发的数据采集系统的国内外研究现状。接着,在对国内外工况开发方法进行归纳及工况特征对比的基础之上,通过进行车辆在不同工况下转鼓试验的方式,从试验的角度说明了车辆在不同工况下的排放差异性;进而阐述了开发符合我国实际道路条件的车辆典型行驶工况的必要性;通过对比分析的方法,明确了面向工况开发的数据采集系统的三大特点,即参数种类、采样频率和实时性;通过对轻型车CAN总线协议ISO15031车辆应用层的研究和解析,确定了采集参数的地址和解析方式,并确定了车辆瞬时油耗的计算公式;设计了面向工况开发的数据采集系统的总体方案。然后,基于嵌入式开发的方法,搭建了数据采集系统的硬件开发平台;包括各功能模块的介绍及接口电路的设计。进一步搭建了软件开发环境,移植了μC/OS-II系统并建立了并行了子任务程序,包括GPS数据的接收和解析、CAN的初始化和报文发送与接收以及GPRS的连接与数据发送。最后,进行了数据采集系统设计功能的验证试验。利用试验车辆的转鼓试验对采集到的瞬时油耗进行了精度验证,结果验证了本文所采用的油耗计算模型的正确性。在实车测试中,对各功能进行了验证。进一步研究了采样频率对行驶工况的特征的影响。通过分析不同采样频率采集的工况数据的度量,实现了对行驶工况特征的数值描述。结果表明采样频率对行驶工况的影响显著;相比于速度,对加速度的影响更大;过小的采样频率会漏掉较大的加速度值,同时也会低估怠速和低速比例。本文设计的面向工况开发的数据采集系统为工况数据采集工作提供了有力的工具和设备支持。为实现大规模车辆工况数据采集提供了有益探索和经验。通过研究采样频率对行驶工况的影响,为工况开发用的工况数据采集提供了依据和指导。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U463.6;TP274.2

【参考文献】
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