摘要：因車(chē)體坐標(biāo)系統(tǒng)和手機(jī)坐標(biāo)系統(tǒng)存在角度偏差，為使手機(jī)檢測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)反映車(chē)體振動(dòng)加速度，提出針對(duì)手機(jī)姿態(tài)誤差的系統(tǒng)性矯正方法。該方法以重力方向?yàn)榛鶞?zhǔn)矯正手機(jī)垂向加速度，借助車(chē)體橫、縱向加速度的正交性矯正手機(jī)水平向加速度，并基于極大似然估計(jì)原理評(píng)估角度偏差，保證手機(jī)姿態(tài)矯正的可靠性。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明：兩部智能手機(jī)檢測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)姿態(tài)誤差矯正得到以重力方向?yàn)榛鶞?zhǔn)的垂向角度修正值分別為0.008°和0.007°，兩者水平夾角為29.75，與試驗(yàn)放置夾角30偏差0.25;智能手機(jī)與高精度傳感器檢測(cè)的車(chē)體加速度在時(shí)域和頻域的幅值、主頻均一致。

　　關(guān)鍵詞：車(chē)輛運(yùn)行品質(zhì);智能手機(jī);姿態(tài)誤差矯正;角度偏差估計(jì);極大似然原理

　　截至2011年底，我國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到730.27km，為及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)城市軌道交通的軌道狀態(tài)，保障地鐵車(chē)輛運(yùn)營(yíng)的安全性及乘坐舒適性，目前周期性的軌道狀態(tài)檢測(cè)方法已不滿(mǎn)足需求1]。對(duì)列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確掌握一方面可為車(chē)輛維修提供依據(jù)，另一方面也是軌道線路養(yǎng)護(hù)維修的重要依據(jù)，其中對(duì)列車(chē)車(chē)體加速度準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、便捷的檢測(cè)成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。車(chē)輛運(yùn)行品質(zhì)主要與車(chē)體振動(dòng)幅度，頻率，方向和持續(xù)時(shí)間有關(guān)。

　　車(chē)輛論文范例： 基于車(chē)載智能通信終端的車(chē)輛救援服務(wù)

　　如果人體長(zhǎng)時(shí)間暴露在車(chē)輛的振動(dòng)環(huán)境中，則會(huì)出現(xiàn)諸如肌肉骨骼，頸肩疾病，前庭神經(jīng)系統(tǒng)等問(wèn)題，根據(jù)美國(guó)鐵路系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，大多數(shù)機(jī)車(chē)駕駛員患有背痛或背部相關(guān)疾病。為實(shí)現(xiàn)車(chē)輛運(yùn)行品質(zhì)和軌道狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及降低監(jiān)測(cè)成本，各國(guó)學(xué)者提出在運(yùn)營(yíng)車(chē)輛的軸箱、轉(zhuǎn)向架、車(chē)體不同位置安裝多種傳感器(加速度傳感器、麥克風(fēng))。

　　文獻(xiàn)在上海地鐵號(hào)線地鐵車(chē)輛的轉(zhuǎn)向架、車(chē)體上安裝加速度傳感器，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波與二次積分獲取軌道垂向、橫向不平順，該方法可為軌道線形檢測(cè)、演變規(guī)律及制定維修計(jì)劃提供數(shù)據(jù)支撐。文獻(xiàn)成功研制了運(yùn)營(yíng)車(chē)輛車(chē)載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，集多種傳感器融合檢測(cè)鋼軌波磨、軌道不平順等，實(shí)現(xiàn)高頻次檢測(cè)軌道狀態(tài)與實(shí)時(shí)預(yù)警，確保運(yùn)營(yíng)車(chē)輛行車(chē)安全。

　　文獻(xiàn)在輕軌車(chē)輛上安裝多類(lèi)型傳感器，獲取16個(gè)月內(nèi)車(chē)體振動(dòng)加速度，結(jié)合數(shù)據(jù)融合方法分析軌道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)健康演變規(guī)律。上述車(chē)載檢測(cè)系統(tǒng)可準(zhǔn)確識(shí)別影響車(chē)輛運(yùn)行品質(zhì)的異常軌道狀態(tài)，但該方法依賴(lài)于整套傳感系統(tǒng)，檢測(cè)系統(tǒng)購(gòu)買(mǎi)、安裝、維護(hù)成本過(guò)高，數(shù)據(jù)采集過(guò)程較為復(fù)雜，難以應(yīng)用于所有的運(yùn)營(yíng)列車(chē)。同時(shí)，既有軌檢車(chē)的周期性檢測(cè)顯然不滿(mǎn)足運(yùn)營(yíng)任務(wù)日益繁重的軌道交通系統(tǒng)的需求。

　　當(dāng)前智能手機(jī)計(jì)算處理性能的不斷提升，為不斷提升用戶(hù)的體驗(yàn)質(zhì)量，其內(nèi)置了加速度傳感器、陀螺儀等，且具有便攜性、續(xù)航久等優(yōu)點(diǎn)，將手機(jī)用作一種測(cè)量設(shè)備的理念已經(jīng)為研究者廣泛接受。在智能交通運(yùn)輸領(lǐng)域，智能手機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，且具有較高的置信度，例如基于手機(jī)傳感器數(shù)據(jù)的乘坐舒適度的評(píng)價(jià)，交通流擁擠狀態(tài)識(shí)別，監(jiān)督司機(jī)駕駛行為等。

　　為彌補(bǔ)當(dāng)前軌道交通領(lǐng)域周期性檢測(cè)的空白期，本文提出一種基于智能手機(jī)感知車(chē)輛運(yùn)行品質(zhì)的檢測(cè)方法，為保證手機(jī)坐標(biāo)系與車(chē)輛坐標(biāo)系平行一致，研究了智能手機(jī)姿態(tài)誤差矯正算法，一般思想是以重力方向?yàn)閰⒄粘C正垂向姿態(tài)誤差，再結(jié)合縱向與橫向加速度的正交性，基于極大似然原理對(duì)手機(jī)坐標(biāo)系相對(duì)于車(chē)體坐標(biāo)系在xy平面的角度偏差進(jìn)行估計(jì)。同時(shí)，借助現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證智能手機(jī)姿態(tài)誤差矯正算法的準(zhǔn)確性和傳感器性能的可靠性。該方法打破了智能手機(jī)檢測(cè)車(chē)輛加速度的過(guò)程中對(duì)手機(jī)擺放姿態(tài)的依賴(lài)，從而促進(jìn)智能手機(jī)測(cè)評(píng)車(chē)輛運(yùn)行品質(zhì)的應(yīng)用，可為軌道交通領(lǐng)域提供一種經(jīng)濟(jì)、便捷、高效的車(chē)輛振動(dòng)檢測(cè)設(shè)備。

　　智能手機(jī)坐標(biāo)系經(jīng)姿態(tài)修正后，可保證智能手機(jī)坐標(biāo)系與車(chē)體坐標(biāo)系平行一致，而此時(shí)的智能手機(jī)檢測(cè)數(shù)據(jù)是否可以真實(shí)反應(yīng)車(chē)體振動(dòng)，需進(jìn)一步經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證智能手機(jī)傳感器精度，采取智能手機(jī)與高精度傳感器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試對(duì)比試驗(yàn)。

　　本文介紹了一種基于智能手機(jī)檢測(cè)車(chē)輛運(yùn)行品質(zhì)的方法，并就車(chē)體坐標(biāo)系與智能手機(jī)坐標(biāo)系偏差問(wèn)題進(jìn)行了深入分析，提出了手機(jī)姿態(tài)誤差的系統(tǒng)性矯正方法。該方法在不借助外部信息的情況下，僅從加速度數(shù)據(jù)本身的特性出發(fā)，一方面以重力方向?yàn)閰⒄招拚�了垂向加速度的偏差，另一方面通過(guò)橫向、縱向加速度的正交性，對(duì)手機(jī)、車(chē)體坐標(biāo)系平面偏差進(jìn)行矯正，修正過(guò)程中采用極大似然原理，保證角度偏差估計(jì)的可靠性。

　　最后結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證了智能手機(jī)姿態(tài)誤差矯正算法和傳感器精度的準(zhǔn)確性。修正垂向角度偏差后，橫向、縱向加速度偏差在0.03m∙s−2以?xún)?nèi)，手機(jī)和手機(jī)水平向夾角約29.75°，與試驗(yàn)手機(jī)放置角度30°近似相等。同時(shí)，智能手機(jī)與高精度傳感器的實(shí)測(cè)對(duì)比試驗(yàn)表明，智能手機(jī)傳感器精度滿(mǎn)足地鐵運(yùn)營(yíng)添乘需求。

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　　作者：陳嶸，從建力，高鳴源，王源，王平