“国家大学生创新性实验计划”项目

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1、“国家大学生创新性实验计划”项目任务书学院：机械与汽车工程学院项目名称：基于轮胎内置式智能传感器的机动车运行安全状态监测装置的研制项目负责人：冯源指导教师：刘桂雄教授填报时间：2008年11月8日华南理工大学教务处2008年11月项目名称基于轮胎内置式智能传感器的机动车运行安全状态监测装置的研制项目起止时间2009年1月至2010年12月负责人姓名年级所在学院、专业联系电话E-mail冯源07机械与汽车工程学院机械电子工程13826466688ukatu@163.com项目组成员吴斯栋07机械与汽车工程学院机械电子工程

2、13450472590379185816@qq.com黄伟强07机械与汽车工程学院机械电子工程13450420498285501584@qq.com指导教师姓名刘桂雄职务/职称教授、博导所在学院机械与汽车工程学院联系电话020-87110568/13609642500E-mailmegxliu@scut.edu.cn一、项目简介（含选题背景）随着我国国民经济快速发展，交通运输事业也取得巨大进展，但是汽车行驶仍存在很多安全隐患。轮胎“惹祸”常被忽视。l车辆超载l车辆超速行驶l轮胎压力异常l轮胎温度过高l轮胎动态载荷过大等

3、目前，车载安全在线监测保护系统、模式识别、远程诊断及故障预警等技术的发展，为机动车安全状态监测和诊断系统的建立奠定了基础，机动车运行安全状态检测系统也面临着众多的新问题：1.检测参数不能全面反映车辆运行的实际运行状况，有更多信息参数需要监测或监测参数需要调整；2.检测参数来源于不同系统的传感器，相互独立，传感信息得不到综合有效利用；3.没有对车辆性能作整体评估和预测；4.缺乏提供给有关政府管理部门的数据接口及平台。因此迫切需要寻找新的理论与方法来指导研究。后果：一、轮胎爆胎引发交通事故，严重时导致车毁人亡；二、车辆及轮

4、胎使用寿命缩短三、公路设施的寿命大大缩短，造成大量的投资浪费等。由此可见，为了保证行驶安全，除了不超限装载、监测轮胎的压力和温度之外，对轮胎的动态载荷进行监测也是非常必要的，对轮胎的动态载荷进行检测的研究具有重要意义。本项目在机动车运行安全检测技术和机动车主动性状态监测领域中，研究基于轮胎内置式智能传感器的机动车运行安全状态监测装置。针对机动车定期检测存在无法检测各安全运行参数动态变化过程和趋势、现有主动性状态监测存在系统独立和功能单一等技术难题，基于轮胎内置式智能传感器理念，从车身动力学模型、轮胎动力学模型、微惯性捷

5、联惯性导航原理出发，探索机动车运行安全状态监测的监测机理和方法，设计一个完整的、相对独立的主动性状态监测装置，具有动态监测、趋势预测功能，能够全面地真实地反映机动车运行安全状态。项目研究对于机动车运行安全检测技术和机动车主动性状态监测技术的应用和发展，具有重要的实际意义和学术价值。7三、项目实施方案研究目标是：针对目前机动车监测存在参数不全面、缺少动态过程监测和趋势预测、系统功能单一且互不兼容、检测数据不能共享、缺少统一的管理平台等技术问题，重点探索研究基于TIIS(TireInnerIntelligentSensor

6、s)的机动车运行安全状态监测新模式的基础理论和方法；基于TIIS的理念，从车身动力学模型、轮胎动力学模型、微惯性捷联惯性导航原理出发，研究车身、车轮运动姿态监测模型、制动监测模型；将各监测模型应用于具有自主知识产权的基于TIIS的机动车运行安全状态监测系统中，并据此设计一个完整的、相对独立的主动性状态监测装置，具有动态监测、趋势预测功能，能够全面地真实地反映机动车运行安全状态。具体内容包括：①基于TIIS的机动车安全运行状态监测方法研究。深入分析机动车安全运行状态监测机理，确定监测参数、测量基本原理、传感器配置及工作原

7、理框图。②应用捷联惯性技术监测机动车运动姿态。拟通过车载捷联式微惯性测量单元，应用捷联式微惯性测量技术，建立车身运动姿态与车身动力学模型、捷联算法的关系模型，计算车身运动姿态；拟通过在轮胎内置无陀螺捷联式微惯性测量单元，应用无陀螺捷联式微惯性测量技术，建立车轮运动姿态与车轮动力学模型、捷联算法的关系模型，计算车轮运动姿态；拟利用轮胎内置无陀螺捷联式微惯性测量单元所测量的车轮向心加速度信号周期曲线分析计算车轮转速；机动车运动姿态的测试方法可通过仿真实验和路试两种方法进行，并与现有的台架测试、便携式测试方法进行比较。③机动

8、车制动性能监测模型研究。建立机动车制动性能与机动车滑移率、车身运动姿态、车轮运动姿态的关系模型；机动车制动性能的测试方法可通过仿真实验和路试两种方法进行，并与现有的台架测试、便携式测试方法进行比较。④机动车安全运行状态监测装置的研制。应用新监测模式搭建监测系统实验平台，包括中央模块，车身运动姿态采集单元，加速度传感器、倾角传感器、