一种道路GPS信号转换成随机坡度的数据处理方法及应用

技术领域

本发明属于实际道路排放试验技术领域，具体涉及一种道路GPS信号转换成随机坡度的数据处理方法及应用。

背景技术

随着排放法规的日益严苛，各大汽车主机厂面临的挑战也越来越严峻。日益繁多的实际道路排放试验是解决该问题的关键方案。但是实际道路排放试验会受到各种各样的突发性的干扰，如红绿灯、堵车等不可控因素多不胜举，试验费用高，而一个具有带高低温环境仓的转鼓可以提供准确的模拟环境。在实际道路上采集的车速以及实时环境(温度、湿度)可以在试验室良好的复现出来，各种环境问题可控，对前期排放标定工作提供了有力的保障。

但是实际道路上的随机坡度在整车转鼓上很难精准复现，这就给排放试验的结果带来了很大的不确定性，试验结果真实性有待商榷，使得试验室对转鼓排放试验的模拟精度严重下降，更多的汽车主机厂选择实际道路排放试验。这就给项目开发造成了费用高，周期长等问题。为了提升试验室对于实际道路排放试验的模拟精度，节约项目开发费用及缩短项目开发周期，本发明基于实际道路的GPS信号，通过N-Code软件将实际道路的GPS信号转换成可以用转鼓加载的随机坡度信号，创造性的提出了一种道路GPS信号转换成随机坡度的数据处理方法及应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种道路GPS信号转换成随机坡度的数据处理方法及应用，以解决上述背景技术中提出的现有的影片存放装置无法实时得到装置内的实时湿度，使得使用人员不能根据内部湿度情况进行及时的调整，并且现有的影片存放装置无法对装置内部进行有效的除湿，除湿效果差且效率较低，导致影片容易受潮发生水解损坏影片图像，不利于实际的使用的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种道路GPS信号转换成随机坡度的数据处理方法及应用，包括以下步骤：

S1、GPS信号及发动机数据采集，通过实际道路排放试验，利用排放设备上的GPS信号采集器将整个实际道路排放试验过程的GPS信号采集到，通过试验车辆的OBD接口将试验过程中的发动机功率采集到；

S2、提取数据备用，将采集到的GPS信号中的速度、海拔、时间、档位信号提取出来备用；

S3、数据处理，将新得到的s3t格式的数据进行去零飘、去毛刺、降噪等数据预处理；将经预处理的s3t数据中速度信号通道单独提取出来，并进行单位转换，将km/h转换成m/s；转换后的速度信号进行积分处理，将基于时域的时间速度信号转换成基于时域的时间里程信号；将转换后的时间里程信号与时间海拔信号融合，得到一个新的时间-里程-海拔信号；

S4、转换为基于里程的坡度数据，将新的时间-里程-海拔信号由时域数据转换成表格数据，将新的时间-里程-海拔信号转换成里程-海拔信号，通过逆转且重置数据采样率，得到新的里程-海拔时域数据；将新得到的数据进行平滑处理，在里程上进行海拔微分，得到基于里程的角度数据；将基于里程的角度数据进行计算转换，得到基于里程的坡度数据；

S5、转换为基于时间的速度、档位、坡度信号，将基于时间的里程的时域数据进行表格化，并增加一列，得到基于时间-里程-时间的时域数据；将数据进行分割，得到基于里程的时间数据；将得到里程-时间数据与步骤4中的里程-坡度数据进行融合，得到时间坡度数据；将上述得到的时间坡度数据与步骤2中得到时间、速度、档位信号进行融合，得到一个基于时间的速度、档位、坡度信号；

S6、加载数据至试验车辆，按照转鼓司机助的加载文件格式，将步骤5中基于时间的速度、档位、坡度信号转换成相对应的加载文件，并加载到转鼓司机助中；通过转鼓与司机助的通讯接口，司机助将基于时间的速度、档位、坡度信号发到转鼓中，转鼓通过自动加载这些参数到试验车辆上；

S7、数据比对验证，在试验室进行转鼓排放试验时，同时通过试验车辆的OBD接口采集试验过程中的发动机功率数据；将实际道路排放试验时采集的发动机功率与试验室转鼓上做的排放试验采集到的发动机功率对比，验证该方法的准确性。

采用上述方案，该方法在实际道路上做排放试验时采集发动机功率、车速以及海拔等信号，经过数据处理，得到一种可以在试验室转鼓上加载的随机坡度，经过试验数据对比，发现转鼓排放试验可以基本上还原实际道路排放试验，提升了试验室关于转鼓排放试验的模拟精度，后续实际道路排放试验均可以基于此加载在试验完成，降低了汽车主机厂项目开发成本以及压缩了项目开发周期，对试验开发研发来说意义重大。

作为一种优选的实施方式，GPS信号及发动机数据采集时，选取一台试验车辆，将便携式排放设备(PEMS设备)安装固定在试验车上，用连接线将试验车辆的OBD口与便携式排放设备(PEMS设备)连接起来，安装固定好便携式排放设备(PEMS设备)自带的GPS传信号感器，通过便携式排放设备(PEMS设备)数据采集电脑采集试验车辆的发动机功率以及车速信号，同时还需要通过GPS信号传感器采集实际道路的海拔信号，所有数据的采样率至少设置为200HZ。

作为一种优选的实施方式，提取数据备用时，由于外界环境的各种干扰，所采集到的试验数据会存在毛刺、零飘以及噪声信号等干扰。通过便携式排放设备(PEMS设备)数据采集电脑将时间信号、发动机功率信号、车速信号以及海拔信号提取出来，并放置在一个EXCLE文件中，在N-Code软件中，将EXLCE数据转换成s3t格式的数据用于数据处理。

作为一种优选的实施方式，转换为基于里程的坡度数据时，将时间-里程-海拔信号由时域数据转换成表格数据，在表格数据中将时间-里程-海拔信号融合成里程-海拔信号并重置数据采样率，设置采样率为200HZ，得到里程-海拔数据；将里程-海拔数据进行平滑化处理，并在里程上进行海拔微分，得到基于里程的正切数据；将基于里程的角度数据进行计算反三角函数计算并将结果乘以100，得到基于里程的坡度百分比数据。

作为一种优选的实施方式，加载数据至试验车辆时，通过重置采样率，数据采样率设置为1HZ，并以EXCLE格式导出；按照转鼓司机助的数据加载格式将上述EXCLE格式数据转换成可以用于加载的TXT格式的文件并放在转鼓司机助控制电脑的相应的文件夹中，加载到转鼓司机助软件中；通过转鼓司机助与转鼓的通讯接口，司机助将基于时间的速度、档位、坡度信号传输到转鼓中，转鼓自动加载这些参数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提出了一种全新的提升转鼓排放试验模拟精度的试验方法。

2、通过一种名为N-Code的软件，将GPS信号转成随机坡度信号并应于转鼓排放试验。

3、通过采集道路排放试验试验车辆发动机的功率信号与基于本发明转换成的随机坡度信号加载的转鼓排放试验试验车辆采集的发动机的功率信号对比，充分证明了本发明的正确性。

附图说明

图1是本发明的一种道路GPS信号转换成随机坡度数据处理流程图；

图2是本发明的一种道路GPS信号转换成随机坡度数据处理方法及应用流程图；

图3是本发明的车速以及海拔数据图；

图4是本发明的随机坡度数据图；

图5是本发明的实际道路排放试验功率数据与在试验室通过用道路GPS信号转换成随机坡度信号加载的转鼓排放试验采集的功率数据对比图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一道路GPS信号转换成随机坡度的数据处理方法及应用，包括以下步骤：

GPS信号及发动机数据采集，通过实际道路排放试验，利用排放设备上的GPS信号采集器将整个实际道路排放试验过程的GPS信号采集到，通过试验车辆的OBD接口将试验过程中的发动机功率采集到，GPS信号及发动机数据采集时，选取一台试验车辆，将便携式排放设备(PEMS设备)安装固定在试验车上，用连接线将试验车辆的OBD口与便携式排放设备(PEMS设备)连接起来，安装固定好便携式排放设备(PEMS设备)自带的GPS传信号感器，通过便携式排放设备(PEMS设备)数据采集电脑采集试验车辆的发动机功率以及车速信号，同时还需要通过GPS信号传感器采集实际道路的海拔信号，所有数据的采样率至少设置为200HZ。

提取数据备用，将采集到的GPS信号中的速度、海拔、时间、档位信号提取出来备用，提取数据备用时，由于外界环境的各种干扰，所采集到的试验数据会存在毛刺、零飘以及噪声信号等干扰。通过便携式排放设备(PEMS设备)数据采集电脑将时间信号、发动机功率信号、车速信号以及海拔信号提取出来，并放置在一个EXCLE文件中，在N-Code软件中，将EXLCE数据转换成s3t格式的数据用于数据处理。

数据处理，将新得到的s3t格式的数据进行去零飘、去毛刺、降噪等数据预处理；将经预处理的s3t数据中速度信号通道单独提取出来，并进行单位转换，将km/h转换成m/s；转换后的速度信号进行积分处理，将基于时域的时间速度信号转换成基于时域的时间里程信号；将转换后的时间里程信号与时间海拔信号融合，得到一个新的时间-里程-海拔信号。

转换为基于里程的坡度数据，将新的时间-里程-海拔信号由时域数据转换成表格数据，将新的时间-里程-海拔信号转换成里程-海拔信号，通过逆转且重置数据采样率，得到新的里程-海拔时域数据；将新得到的数据进行平滑处理，在里程上进行海拔微分，得到基于里程的角度数据；将基于里程的角度数据进行计算转换，得到基于里程的坡度数据，转换为基于里程的坡度数据时，将时间-里程-海拔信号由时域数据转换成表格数据，在表格数据中将时间-里程-海拔信号融合成里程-海拔信号并重置数据采样率，设置采样率为200HZ，得到里程-海拔数据；将里程-海拔数据进行平滑化处理，并在里程上进行海拔微分，得到基于里程的正切数据；将基于里程的角度数据进行计算反三角函数计算并将结果乘以100，得到基于里程的坡度百分比数据。

转换为基于时间的速度、档位、坡度信号，将基于时间的里程的时域数据进行表格化，并增加一列，得到基于时间-里程-时间的时域数据；将数据进行分割，得到基于里程的时间数据；将得到里程-时间数据与步骤4中的里程-坡度数据进行融合，得到时间坡度数据；将上述得到的时间坡度数据与步骤2中得到时间、速度、档位信号进行融合，得到一个基于时间的速度、档位、坡度信号。

加载数据至试验车辆，按照转鼓司机助的加载文件格式，将步骤5中基于时间的速度、档位、坡度信号转换成相对应的加载文件，并加载到转鼓司机助中；通过转鼓与司机助的通讯接口，司机助将基于时间的速度、档位、坡度信号发到转鼓中，转鼓通过自动加载这些参数到试验车辆上，加载数据至试验车辆时，通过重置采样率，数据采样率设置为1HZ，并以EXCLE格式导出；按照转鼓司机助的数据加载格式将上述EXCLE格式数据转换成可以用于加载的TXT格式的文件并放在转鼓司机助控制电脑的相应的文件夹中，加载到转鼓司机助软件中；通过转鼓司机助与转鼓的通讯接口，司机助将基于时间的速度、档位、坡度信号传输到转鼓中，转鼓自动加载这些参数。

数据比对验证，在试验室进行转鼓排放试验时，同时通过试验车辆的OBD接口采集试验过程中的发动机功率数据；将实际道路排放试验时采集的发动机功率与试验室转鼓上做的排放试验采集到的发动机功率对比，验证该方法的准确性。

一种道路GPS信号转换成随机坡度的数据处理方法的应用如下：

某商用汽车在做实际道路排放试验时采集了实时的发动机功率、车速以及海拔数据，其中车速以及海拔数据图如图3所示，经过本发明转换后的得到的随机坡度数据图如图4所示；在做实际道路排放试验时采集的功率数据与在试验室通过用道路GPS信号转换成随机坡度信号加载的转鼓排放试验采集的功率数据对比图如图5所示；

通过图5可以看出，在试验室进行的转鼓排放试验采集的发动机及功率与实际道路排放试验采集的发动机功率一致性非常高，充分的验证了本发明一种道路GPS信号转换成随机坡度数据处理方法的正确性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。