基于车轮力传感器(WFT)的道路载荷谱采集系统关键技术研究

道路载荷谱采集是进行汽车性能分析和评价的重要基础工程，也可应用于路面识别与检测。但是相应的试验采集在国内还没有成熟的规范，多采用加速度传感器等间接测量方式求得结果，得到的误差较大。.本研究通过构建基于车轮力传感器（简称WFT）的采集系统对道路载荷谱进行直接测量，探究其理想方案和降噪方法，包括如下研究内容：(1) 对构建基于WFT的采集系统的核心部件－自主产权WFT性能进行进一步优化。包括：采用有限元方法对WFT传感体进行优化；采用蓝牙无线传输技术对WFT信号传输进行设计。(2) 应用现代时间序列分析方法，采用时间序列建模与改进Kalman滤波算法相结合等，对试验原始数据进行解耦、去噪处理并进行结果分析。(3) 应用聚类分析等理论，提取路面特征识别参数。.通过本项目的研究，为道路载荷谱采集提供可靠的技术手段，并拟进一步形成规范，促进汽车试验技术的标准化和通用化。同时推动相关交通工程学科发展。

项目按照申报书的计划完成了预期的研究任务，取得的研究成果有：1）.对自主产权WFT传感体进行了优化设计，构建了道路载荷谱采集系统； 2）开发了基于蓝牙技术的WFT数据传输模块；3）开发了基于现代时间序列分析方法的载荷谱解耦、去噪处理软件；4）开发了聚类分析实用算法实现路面特征识别参数的提取，并编写了相关软件；5）项目组成员有4人分别赴国外做为期半年的访问学者，提高了自身的专业能力；项目主持人刘庆华受邀成为第14届国际网络信息系统工程会议（WISE2013）中智慧城市语义技术(STSC2013)分会的程序委员会委员，并在大会宣读论文一篇（EI收录）。6）申请并公开国家发明专利4件； 7）培养博士研究生两名，硕士研究生5名；8）.发表论文约二十篇，其中SCI收录三篇，EI收录三篇；.这些研究成果，完全响应并超出了申报书上提出的预期成果。具体研究进展如下：.1) 为寻求车轮力传感器弹性体研究和设计的最佳方案，采用了有限元方法来对车轮力传感器弹性体进行应力及应变分析。.2) 为了进一步提高车轮力传感器数据的采集精度，开发了基于蓝牙无线技术的数据传输系统并对蓝牙加密算法进行了研究。.以车轮力传感器（Wheel Force Transducer）为基础，设计了包含采集模块、传输模块和蓝牙模块的数据传输系统。.另外设计了一套以加速度传感器为检测工具的路面不平度采集与处理系统。并开展了对AES（Advanced Encryption Standard）加密算法应用于蓝牙数据传输的研究。.3) 开发了在Linux开发环境下四串口转以太网服务器。.4) 道路载荷谱显示系统的设计。.5) 道路载荷谱数据处理与应用。.分别将模糊聚类改进算法、蚁群算法、现代时间序列方法等应用于路面分级，证明了该算法的有效性。