基于智能手機的汽車數據采集研究

基于智能手機的汽車數據采集研究

越來越多的電子電器被應用在汽車上，用來提高汽車的安全性、舒適性和操縱性。在這些電子電器系統中,多數需要汽車行駛速度和行駛軌跡作為參數。因而，攝影測量學和專門設計的非接觸式汽車測試儀（VBOX）被廣泛用于確定這些信息。但是這些技術的實現或者需要笨重的設備或者需要昂貴的傳感器，因而限制了電子電器系統的使用。在目前普及的智能手機中，通常內置全球定位系統（GPS）接收器，可用于追蹤使用者的位置和速度。因而，設想利用智能手機通過安裝相應的應用程序來測量汽車的行駛速度和行駛軌跡，并通過試驗驗證該方法的有效性。

設計試驗時，選擇了3部不同的智能手機：運行iOS9.0.2操作系統的蘋果IPhone6、運行安卓4.4.4操作系統的摩托羅拉Droid Maxx和運行安卓5.0操作系統的三星Galaxy S5。每部手機都配備了用來支持Wi-Fi的射頻芯片、GPS接收器、語音通信系統、數據通信系統和加速度計。3部手機中的射頻芯片均由美國高通公司制造，最大采樣頻率均為1Hz，但型號不同。蘋果IPhone6采用QFE1000芯片組、摩托羅拉Droid Maxx采用雙模MDM6600芯片組、三星Galaxy S5采用WTR1625L芯片組。試驗前，對應用較為廣泛的15個應用程序進行篩選。首先，應用程序需要能夠在不同的操作系統上運行。其次，應用程序沒有最大加速度的限制。最后，應用程序需要能夠以圖形的形式輸出行駛軌跡。最終確定了3個應用程序：騎行測速程序Strava、健身跟蹤程序MapMyFitness和公路自行車程序Runtastic。為了模擬汽車不同的行駛速度，設計了3種行駛工具旱冰鞋、自行車和摩托車，分別模擬汽車低、中、高速行駛。整個試驗共27種情況，試驗裝置由測試人員背負攜帶，行駛路線完全相同。此外，采用VBOX-VB20SL3進行相同試驗，將其結果與智能手機測試結果對比。結果顯示：①采用智能手機記錄的行駛速度和行駛軌跡具有較高的精確度，其平均誤差最大僅為6%，采用Runtastic應用程序的誤差最低（僅為2.5%）；②若智能手機的最大采樣頻率升至10Hz，精度將進一步提升。

WilliamT.Nealeetal. SAE 2016-01-1461.

編譯：張振偉