基于智能手机的汽车数据采集研究

基于智能手机的汽车数据采集研究

越来越多的电子电器被应用在汽车上，用来提高汽车的安全性、舒适性和操纵性。在这些电子电器系统中,多数需要汽车行驶速度和行驶轨迹作为参数。因而，摄影测量学和专门设计的非接触式汽车测试仪（VBOX）被广泛用于确定这些信息。但是这些技术的实现或者需要笨重的设备或者需要昂贵的传感器，因而限制了电子电器系统的使用。在目前普及的智能手机中，通常内置全球定位系统（GPS）接收器，可用于追踪使用者的位置和速度。因而，设想利用智能手机通过安装相应的应用程序来测量汽车的行驶速度和行驶轨迹，并通过试验验证该方法的有效性。

设计试验时，选择了3部不同的智能手机：运行iOS9.0.2操作系统的苹果IPhone6、运行安卓4.4.4操作系统的摩托罗拉Droid Maxx和运行安卓5.0操作系统的三星Galaxy S5。每部手机都配备了用来支持Wi-Fi的射频芯片、GPS接收器、语音通信系统、数据通信系统和加速度计。3部手机中的射频芯片均由美国高通公司制造，最大采样频率均为1Hz，但型号不同。苹果IPhone6采用QFE1000芯片组、摩托罗拉Droid Maxx采用双模MDM6600芯片组、三星Galaxy S5采用WTR1625L芯片组。试验前，对应用较为广泛的15个应用程序进行筛选。首先，应用程序需要能够在不同的操作系统上运行。其次，应用程序没有最大加速度的限制。最后，应用程序需要能够以图形的形式输出行驶轨迹。最终确定了3个应用程序：骑行测速程序Strava、健身跟踪程序MapMyFitness和公路自行车程序Runtastic。为了模拟汽车不同的行驶速度，设计了3种行驶工具旱冰鞋、自行车和摩托车，分别模拟汽车低、中、高速行驶。整个试验共27种情况，试验装置由测试人员背负携带，行驶路线完全相同。此外，采用VBOX-VB20SL3进行相同试验，将其结果与智能手机测试结果对比。结果显示：①采用智能手机记录的行驶速度和行驶轨迹具有较高的精确度，其平均误差最大仅为6%，采用Runtastic应用程序的误差最低（仅为2.5%）；②若智能手机的最大采样频率升至10Hz，精度将进一步提升。

WilliamT.Nealeetal. SAE 2016-01-1461.

编译：张振伟