一種車輛數(shù)據(jù)采集仿真系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種車輛數(shù)據(jù)采集仿真系統(tǒng)及方法，仿真系統(tǒng)包括電源模塊、數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊，計算機系統(tǒng)，信號采集模塊，系統(tǒng)臺架模塊，數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊分別與計算機系統(tǒng)和信號采集模塊連接，電源模塊為數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊和信號采集模塊供電、系統(tǒng)臺架模塊分別連接數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊和信號采集模塊,本發(fā)明采用電路采用模塊化設計，各個模塊間相對獨立，整體性能更可靠，單獨模塊的升級不會影響其他模塊的工作，且電路所選元器件電氣性能好，價格低，同時本發(fā)明具有數(shù)據(jù)實時存儲和數(shù)據(jù)錯誤檢測功能，可以最大可能降低最終接收到數(shù)據(jù)的錯誤率，帶有高邊信號監(jiān)測功能可真實模擬輪速傳感器輸出，也可通過接口實現(xiàn)主動/被動輪速輸出模式切換。
【專利說明】一種車輛數(shù)據(jù)采集仿真系統(tǒng)及方法【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)采集領域，具體地說其涉及一種車輛數(shù)據(jù)采集仿真系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]從汽車誕生時起，車輛的數(shù)據(jù)采集仿真測試系統(tǒng)在車輛的開發(fā)，測試，標定方面就扮演著至關重要的角色，對。近年來，隨著車輛技術(shù)的進步和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來越明顯。眾多的汽車工程師在改進和優(yōu)化汽車仿真系統(tǒng)方面傾注了大量的心血。現(xiàn)有仿真系統(tǒng)由如下不足:1電路方面沒有采用模塊化設計，數(shù)據(jù)接口預留缺乏可配制性，采樣信號類型缺乏靈活性。各個電路雖然聯(lián)系緊密，但只要有電路的一個部分出現(xiàn)問題，便會影響電路其它部分，硬件電路的可靠性降低；2硬件和軟件相對獨立，沒有用軟件程序去檢測硬件故障。電路較復雜，集成化程度不夠高，成本高。3系統(tǒng)軟件不能應實際需求更換，數(shù)據(jù)讀取顯示通用性較強但也因此針對性不足，顯示不直觀。4采集數(shù)據(jù)的傳輸速度有限，穩(wěn)定性不足，在采集，以及傳輸過程中容易丟失出錯。5不能輪速仿真不能模擬輪速傳感器的真實輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供一種整體性能可靠且能夠聯(lián)系緊密，各個模塊間的兼容性強，硬件與軟件業(yè)相對獨立，同時還具有各信號由真實器件提供的仿真系統(tǒng)。 [0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種車輛數(shù)據(jù)采集仿真系統(tǒng)，包括電源模塊、數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊，計算機系統(tǒng)，信號采集模塊，系統(tǒng)臺架模塊，數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊分別與計算機系統(tǒng)和信號采集模塊連接，電源模塊I為數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊和信號采集模塊供電、系統(tǒng)臺架模塊分別連接至數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊和信號采集模塊。
[0005]所述電源模塊包括電源輸入接口、電源模塊、電源輸出接口、隔離電源輸出接口 ；總電源輸入接口連接電源模塊，電源模塊連接電源輸出接口為數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊供電，隔離電源輸出接口為信號采集模塊供電。
[0006]所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分別與CAN通信接口、模擬輸入口、數(shù)字輸入口、模擬輸出口、數(shù)字輸出口、FSC高速數(shù)據(jù)采集接口連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與輸出；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接到LAN通信接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)與計算機系統(tǒng)的交換。
[0007]信號采集模塊包括可控電流源模塊、輪速高邊接口、差分轉(zhuǎn)換模塊、壓力采樣模塊、數(shù)字量采樣模塊、ECU接口，壓力采集模塊連接至模擬量輸入接口實現(xiàn)油路壓力信號的采集輸入，ECU接口通過高邊接口連接至可控電流源實現(xiàn)ECU高邊信號對可控電流源輸出的使能和接收可控電流源的輪速輸出信號，可控電流源連接至數(shù)字輸出口實現(xiàn)輪速電流信號輸出受控出⑶接口連接至CAN接口實現(xiàn)E⑶和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的CAN信號轉(zhuǎn)換出⑶接口連接至差分轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)ECU SPI信號轉(zhuǎn)換成差分信號傳輸增加了高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；差分轉(zhuǎn)換模塊連接至FSC高速數(shù)據(jù)采集接口實現(xiàn)ECU的FSC數(shù)據(jù)采集。[0008]所述系統(tǒng)臺架模塊包括整車油路及輪缸、用戶輸入信號模塊、壓力傳感器接口，用戶輸入信號模塊連接至電壓轉(zhuǎn)換模塊，電壓轉(zhuǎn)換模塊連接至數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)用戶控制信號采集；整車油路及輪缸連接至壓力傳感器，壓力傳感器連接至壓力采集模塊。
[0009]一種車輛數(shù)據(jù)采集仿真方法，其特征在:該方法包括以下步驟:步驟一、系統(tǒng)由市電供電給電源輸入接口由電源模塊給系統(tǒng)供電和通過隔離電源給壓力傳感器供電。步驟二、整車油路及輪缸通過壓力傳感器采樣模塊把壓力信號傳送到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊，由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)成LAN信號發(fā)給計算機系統(tǒng)；步驟三、用戶輸入信號模塊連接至電壓轉(zhuǎn)換模塊將控制信號電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸入口可以識別的信號由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)成LAN信號發(fā)給計算機系統(tǒng)。步驟四、ECU的FSC信號經(jīng)差分模塊轉(zhuǎn)發(fā)成差分信號由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)成LAN信號發(fā)給計算機系統(tǒng)。步驟五、E⑶接口的CAN信號直連至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)成LAN信號發(fā)給計算機系統(tǒng)。步驟六、ECU接口輪速高邊信號連接至電流源模塊的輸出使能控制，在ECU高邊工作時電流輸出模塊才能輸出模擬了真實的輪速傳感器工作狀態(tài)，數(shù)字輸出口連接電流源模塊控制電流輸出的大小供給ECU接口的輪速低邊。
[0010]本發(fā)明的有益效果為:1、電路采用模塊化設計，各個模塊間相對獨立，整體性能更可靠，單獨模塊的升級不會影響其他模塊的工作。2、電路所選元器件電氣性能好，價格低。
3、電路采用4層板PCB設計，使用表貼元件，雙面貼片，結(jié)構(gòu)更緊湊，集成度高，系統(tǒng)小型化更容易。4、具有數(shù)據(jù)實時存儲和數(shù)據(jù)錯誤檢測功能，可以最大可能降低最終接收到數(shù)據(jù)的錯誤率。5、帶有高邊信號監(jiān)測功能可真實模擬輪速傳感器輸出，也可通過接口實現(xiàn)主動/被動輪速輸出模式切換6、真實的CAN總線數(shù)據(jù)傳輸模塊，可模擬汽車CAN數(shù)據(jù)交換。7、真實的車身用戶輸入信號(點火、制動踏板、整車油路及輪缸、真空助力器、主缸)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面對本發(fā)明說明書附圖表達的內(nèi)容及圖中的標記作簡要說明:
[0012]圖1為本發(fā)明【具體實施方式】的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2為本發(fā)明【具體實施方式】的系統(tǒng)運行結(jié)構(gòu)圖。
[0014]其中1.電源模塊、2.數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊、3.計算機系統(tǒng)、4.信號采集模塊、5.系統(tǒng)臺架模塊、6.電子控制單元、11.總電源輸入接口、12.電源模塊、13.電源輸出接口、14.隔離電源輸出接口、21.LAN通信接口、22.CAN通信接口、23.模擬輸入口、24.數(shù)字輸入口、25模擬輸出口、26.數(shù)字輸出口、27.FSC高速數(shù)據(jù)采集接口、28.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、41.可控電流源模塊、42.輪速高邊接口、43.差分轉(zhuǎn)換模塊、44.壓力采樣模塊、45.數(shù)字量采樣模塊、46.E⑶接口、51.整車油路及輪缸、52.用戶輸入信號模塊、53.壓力傳感器接口。
【具體實施方式】
[0015]下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準確和深入的理解。
[0016]如圖1所示，一種車輛數(shù)據(jù)采集仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:電源模塊1、數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊2，計算機系統(tǒng)3，信號采集模塊4，系統(tǒng)臺架模塊5，數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊2分別與計算機系統(tǒng)3和信號采集模塊4連接，電源模塊I為數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊2和信號采集模塊4供電；系統(tǒng)臺架模塊5分別連接至數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊2和信號采集模塊4，用于測試的電子控制單元(ECU)連接到信號采集模塊4上，本發(fā)明電路采用模塊化設計，各個模塊間相對獨立，整體性能更可靠，單獨模塊的升級不會影響其他模塊的工作。
[0017]如圖2所示，電源模塊I包括電源輸入接口 11、電源模塊12、電源輸出接口 13、隔離電源輸出接口 14 ;所述的系統(tǒng)電源模塊I在通過總電源輸入接口 11連接電源模塊12，電源模塊12連接電源輸出接口 13為數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊2供電，隔離電源輸出接口 14為信號采集模塊4供電。
[0018]數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊2包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)28，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)28分別于計算機系統(tǒng)3的LAN通信接口 21、CAN通信接口 22、模擬輸入口 23、數(shù)字輸入口 24、模擬輸出口 25、數(shù)字輸出口 26、FSC高速數(shù)據(jù)采集接口 27連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與輸出；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接到LAN通信接口 21實現(xiàn)數(shù)據(jù)與PC的交換。所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊2內(nèi)數(shù)字輸出口 26連接41實現(xiàn)輪速輸出使能的控制和接收輪速低邊信號。模擬輸出接口 25作為模擬量輸出預留接口。CAN通信接口 22通過E⑶接口 46連接到E⑶將CAN信號連接至E⑶。FSC高速數(shù)據(jù)采集接口27連接至差分轉(zhuǎn)換模塊43接收E⑶發(fā)送過來經(jīng)差分變換后的FSC數(shù)據(jù)。模擬輸入接口 23通過壓力采樣模塊44接收壓力傳感器53傳送過來的壓力。數(shù)字信號輸入接口 24通過電平轉(zhuǎn)換模塊45接收用戶輸入信號模塊52的控制信號輸入，實現(xiàn)ECU和MCU之間的數(shù)據(jù)信號交換。
[0019]信號采集模塊4包括可控電流源模塊41、輪速高邊接口 42、差分轉(zhuǎn)換模塊43、壓力采樣模塊44、數(shù)字量采樣模塊45、ECU接口 46，電源模塊12連接隔離電源輸出接口 14為壓力采樣模塊44供電，信號采集模塊4內(nèi)部壓力采集模塊44連接至壓力傳感器53。壓力采集模塊44連接至模擬量輸入接口 23實現(xiàn)油路壓力信號的采集輸入，信號采集模塊4內(nèi)E⑶接口 46通過高邊接口 42連接至可控電流源41實現(xiàn)E⑶高邊信號對可控電流源輸出的使能和接收可控電流源41的輪速輸出信號，可控電流源41連接至數(shù)字輸出口 26實現(xiàn)輪速電流信號輸出受控出⑶接口 46連接至CAN接口 22實現(xiàn)E⑶和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的CAN信號轉(zhuǎn)換；ECU接口 46連接至差分轉(zhuǎn)換模塊43實現(xiàn)ECU SPI信號轉(zhuǎn)換成差分信號傳輸增加了高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；差分轉(zhuǎn)換模塊43連接至FSC高速數(shù)據(jù)采集接口 27實現(xiàn)ECU的FSC數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)28實時對所采集到的數(shù)據(jù)進行冗余校驗，丟棄不合格數(shù)據(jù)，確保所采集數(shù)據(jù)的有效性和可靠性。
[0020]系統(tǒng)臺架模塊5內(nèi)含整車油路及輪缸51、用戶輸入信號模塊52、壓力傳感器接口53，用戶輸入信號模塊52連接至電壓轉(zhuǎn)換模塊45，電壓轉(zhuǎn)換模塊45連接至數(shù)字量輸入模塊24實現(xiàn)用戶控制信號采集；臺架模塊5整車油路及輪缸51連接至壓力傳感器53。
[0021]本發(fā)明采用以下方法進行控制，步驟一、系統(tǒng)由市電供電給電源輸入接口 11由電源模塊12輸出I路12V電源給系統(tǒng)供電和隔離電源14給壓力傳感器供電。
[0022]步驟二、臺架上的整車油路及輪缸51通過壓力傳感器采樣模塊44把壓力信號傳送到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊2由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)28轉(zhuǎn)成LAN信號發(fā)給計算機系統(tǒng)3。
[0023]步驟三、臺架上的用戶輸入信號模塊52連接至電壓轉(zhuǎn)換模塊45將控制信號電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸入口 24可以識別的信號由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)28轉(zhuǎn)成LAN信號發(fā)給計算機系統(tǒng)3。
[0024]步驟四、E⑶的FSC信號經(jīng)差分模塊43轉(zhuǎn)發(fā)成差分信號由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)28轉(zhuǎn)成LAN信號發(fā)給計算機系統(tǒng)3。
[0025]步驟五、E⑶接口 46的CAN信號直連至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)28轉(zhuǎn)成LAN信號發(fā)給計算機系統(tǒng)3。
[0026]步驟六、E⑶接口 46輪速高邊信號連接至電流源模塊41的輸出使能控制，在E⑶高邊工作時電流輸出模塊才能輸出模擬了真實的輪速傳感器工作狀態(tài)，同時完成輪速信號的高邊監(jiān)測功能，數(shù)字輸出口 26連接電流源模塊41控制電流輸出的大小供給ECU接口 46的輪速低邊。
[0027]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種非實質(zhì)性的改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種車輛數(shù)據(jù)采集仿真系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括電源模塊(I)、數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊(2)，計算機系統(tǒng)(3)，信號采集模塊(4)，系統(tǒng)臺架模塊(5)，數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊(2)分別與計算機系統(tǒng)(3)和信號采集模塊(4)連接，電源模塊I為數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊(2)和信號采集模塊(4)供電、系統(tǒng)臺架模塊(5)分別連接至數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊(2)和信號采集模塊⑷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所示的仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊(I)包括電源輸入接口(11)、電源模塊(12)、電源輸出接口(13)、隔離電源輸出接口(14);總電源輸入接口(11)連接電源模塊(12)，電源模塊(12)連接電源輸出接口(13)為數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊(2)供電，隔離電源輸出接口(14)為信號采集模塊(4)供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所示的仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊(2)包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(28)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(28)分別與CAN通信接口(22)、模擬輸入口(23)、數(shù)字輸入口(24)、模擬輸出口(25)、數(shù)字輸出口(26)、FSC高速數(shù)據(jù)采集接口(27)連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與輸出；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(28)連接到LAN通信接口(21)實現(xiàn)數(shù)據(jù)與計算機系統(tǒng)(3)的交換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所示的仿真系統(tǒng)，其特征在于:信號采集模塊(4)包括可控電流源模塊(41)、輪速高邊接口(42)、差分轉(zhuǎn)換模塊(43)、壓力采樣模塊(44)、數(shù)字量采樣模塊(45)、ECU接口(46)，壓力采集模塊(44)連接至模擬量輸入接口(23)實現(xiàn)油路壓力信號的采集輸入，ECU接口(46)通過高邊接口(42)連接至可控電流源(41)實現(xiàn)ECU高邊信號對可控電流源輸出的使能和接收可控電流源(41)的輪速輸出信號，可控電流源(41)連接至數(shù)字輸出口(26)實現(xiàn)輪速電流信號輸出受控；ECU接口(46)連接至CAN接口(22)實現(xiàn)ECU和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的CAN信號轉(zhuǎn)換；E⑶接口(46)連接至差分轉(zhuǎn)換模塊(43)實現(xiàn)E⑶SPI信號轉(zhuǎn)換成差分信號傳輸增加了高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；差分轉(zhuǎn)換模塊(43)連接至FSC高速數(shù)據(jù)采集接口(27)實現(xiàn)ECU的FSC數(shù)據(jù)采集。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)臺架模塊(5)包括整車油路及輪缸(51)、用戶輸入信號模塊(52)、壓力傳感器接口(53)，用戶輸入信號模塊(52)連接至電壓轉(zhuǎn)換模塊(45)，電壓轉(zhuǎn)換模塊(45)連接至數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊(2)實現(xiàn)用戶控制信號采集；整車油路及輪缸(51)連接至壓力傳感器(53)，壓力傳感器(53)連接至壓力采集模塊(44)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的一種車輛數(shù)據(jù)采集仿真方法，其特征在:該方法包括以下步驟: 步驟一、系統(tǒng)由市電供電給電源輸入接口(11)由電源模塊(12)給系統(tǒng)供電和通過隔離電源(14)給壓力傳感器供電。 步驟二、整車油路及輪缸(51)通過壓力傳感器采樣模塊(44)把壓力信號傳送到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊(2)，由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(28)轉(zhuǎn)成LAN信號發(fā)給計算機系統(tǒng)(3)。 步驟三、用戶輸入信號模塊(52)連接至電壓轉(zhuǎn)換模塊(45)將控制信號電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸入口(24)可以識別的信號由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(28)轉(zhuǎn)成LAN信號發(fā)給計算機系統(tǒng)(3)。 步驟四、E⑶的FSC信號經(jīng)差分模塊(43)轉(zhuǎn)發(fā)成差分信號由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(28)轉(zhuǎn)成LAN信號發(fā)給計算機系統(tǒng)(3)。 步驟五、E⑶接口(46)的CAN信號直連至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(28)轉(zhuǎn)成LAN信號發(fā)給計算機系統(tǒng)⑶。 步驟六、ECU接口(46)輪速高邊信號連接至電流源模塊(41)的輸出使能控制，在ECU高邊工作時電流輸出模塊才能工作模擬了真實的輪速傳感器工作狀態(tài)同時完成對高邊信號的監(jiān)測功能，數(shù)字輸出口(26)連接電流源模塊(41)控制電流輸出的大小供給ECU接口(46)的輪速低邊。
【文檔編號】G05B17/02GK103941595SQ201410205552
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】郭超 申請人:蕪湖伯特利電子控制系統(tǒng)有限公司