本實(shí)用新型涉及計(jì)量技術(shù)，尤其涉及一種車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置及出租車計(jì)價(jià)裝置。

背景技術(shù)：

近年來，各城市的交通擁堵日益嚴(yán)峻，私家車擁有量的膨脹進(jìn)一步加劇城市擁堵，公交優(yōu)先已成為各城市的發(fā)展策略，作為準(zhǔn)公交的出租車也從中受益，出租車數(shù)量的增長速度明顯提高。出租車，是一種收費(fèi)的交通工具，通常根據(jù)出租車的行駛距離確定乘客需付費(fèi)用。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常是在出租車變速箱的輸出軸上安裝軟軸，軟軸上安裝有計(jì)價(jià)傳感器，計(jì)價(jià)傳感器通過導(dǎo)線與計(jì)價(jià)器連接；在車輛行駛過程中，變速箱的輸出軸帶動(dòng)軟軸轉(zhuǎn)動(dòng)，且軟軸與輸出軸轉(zhuǎn)速同步，通過軟軸將輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械信號(hào)傳遞給計(jì)價(jià)傳感器，而計(jì)價(jià)傳感器將輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，并將該電信號(hào)傳遞給所述計(jì)價(jià)器，以使計(jì)價(jià)器根據(jù)該電信號(hào)確定出租車的行駛距離，進(jìn)而確定乘客需付費(fèi)用。

然而，由于現(xiàn)有車輛上沒有連接傳感器的機(jī)械接口造成的轉(zhuǎn)數(shù)測量困難，以及軟軸等機(jī)械連接傳感器方式造成的安裝和維護(hù)困難的問題，導(dǎo)致車輛行駛距離測量的可操作性和可行性存在困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置及出租車計(jì)價(jià)裝置，有助于提高車輛行駛距離的測量的可操作性和可行性。

本實(shí)用新型的第一個(gè)方面是提供一種車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置，包括：

加速度傳感器、第一無線傳輸模塊和第一微處理器，所述加速度傳感器和所述第一微處理器通訊連接，所述第一無線傳輸模塊與所述第一微處理器通訊連接；

其中，所述加速度傳感器用于檢測車輛輪胎的加速度信息；所述第一微處理器用于根據(jù)所述加速度信息確定所述車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)；所述第一無線傳輸模塊用于將所述第一微處理器確定的所述車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給相應(yīng)的接收設(shè)備。

進(jìn)一步地，所述第一微處理器包括：

確定模塊，用于根據(jù)所述車輛輪胎的加速度信息，確定車輛輪胎上的加速度傳感器的切向加速度；

以及，處理模塊，用于根據(jù)所述車輛輪胎上的加速度傳感器的切向加速度和所述加速度傳感器的重力加速度，確定所述加速度傳感器的加速度的波形曲線，并根據(jù)所述波形曲線確定所述車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)。

進(jìn)一步地，所述確定模塊具體用于根據(jù)下述第一公式確定所述加速度傳感器的切向加速度：

其中，a₂₁為加速度傳感器的切向加速度；a₁為車輛輪胎加速度；r為加速度傳感器與車輛輪胎的圓心之間的距離；R為車輛輪胎的半徑；

所述處理模塊具體用于根據(jù)下述第二公式確定所述加速度傳感器的加速度的波形曲線：

a₂＝cosθ×G-a₂₁；

其中，a₂為加速度傳感器的加速度；θ為加速度傳感器當(dāng)前位置對(duì)應(yīng)的半徑與起始位置對(duì)應(yīng)的半徑之間的夾角；G為加速度傳感器的重力加速度；a₂₁為加速度傳感器的切向加速度。

進(jìn)一步地，所述處理模塊還用于確定所述波形曲線上的曲線段的個(gè)數(shù)，所述曲線段的個(gè)數(shù)為所述車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)；其中，所述曲線段為所述波形曲線相鄰的兩個(gè)最低點(diǎn)之間的曲線段。

進(jìn)一步地，所述車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置還包括：角速度傳感器，與所述第一微處理器通訊連結(jié)，用于檢測所述車輛輪胎的角速度，以對(duì)所述加速度傳感器檢測的加速度信息進(jìn)行校準(zhǔn)。

進(jìn)一步地，所述車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置還包括：電源模塊，與所述第一微處理器電連接，用于給所述車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置提供電能。

本實(shí)用新型的另一個(gè)方面是提供一種出租車計(jì)價(jià)裝置，包括：車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置和接收設(shè)備，所述車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置為前述任一項(xiàng)所述的車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置；其中，所述車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置用于將測量的車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)送給所述接收設(shè)備，所述接收設(shè)備用于根據(jù)接收到的所述車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)確定車輛行駛的里程。

本實(shí)用新型提供的車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置及出租車計(jì)價(jià)裝置，通過加速度傳感器獲取車輛輪胎的加速度信息，并由微處理器根據(jù)加速度信息確定車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)，通過第一無線傳輸模塊將車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)傳發(fā)送出去，以根據(jù)該轉(zhuǎn)數(shù)確定車輛的行駛距離，有助于提高車輛行駛距離的測量的可操作性和可行性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置的測量原理示意圖；

圖3為本實(shí)用新型車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置中加速度傳感器的加速度的波形曲線圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。在不沖突的情況下，下述的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，在本實(shí)用新型的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于方便描述不同的部件，而不能理解為指示或暗示順序關(guān)系、相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。

圖1為本實(shí)用新型車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；請(qǐng)參照?qǐng)D1，車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置包括：加速度傳感器10、第一無線傳輸模塊30和第一微處理器20，加速度傳感器10和第一微處理器20通訊連接，第一無線傳輸模塊30與第一微處理器20通訊連接；

其中，加速度傳感器10用于檢測車輛輪胎的加速度信息；第一微處理器20用于根據(jù)加速度信息確定車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)；第一無線傳輸模塊30用于將第一微處理器20確定的車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給相應(yīng)的接收設(shè)備。

具體地，加速度傳感器10可以安裝在車輛輪胎的輪轂上，具體的安裝方式本實(shí)施例不做具體限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置；加速度傳感器10可以為六軸加速度傳感器或者九軸加速度傳感器。

第一微處理器30可以根據(jù)車輛輪胎在旋轉(zhuǎn)一周時(shí)的加速度方向的變化，以及根據(jù)方向的不同反應(yīng)出車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)，以便于根據(jù)該轉(zhuǎn)數(shù)確定車輛的行駛距離。由于車輛輪胎的周長為已知量，因此，可以由該轉(zhuǎn)數(shù)表示車輛的行駛距離，或者由該轉(zhuǎn)數(shù)與車輛輪胎的周長的乘積表示車輛的行駛距離。

本實(shí)施例中，通過無線傳輸?shù)姆绞剑饶軌驕?zhǔn)確地測量出車輛的行駛里程，并且無須連接與車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量方法對(duì)應(yīng)的裝置和與該裝置相對(duì)應(yīng)的接收設(shè)備的線纜，便于與車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量方法對(duì)應(yīng)的裝置的安裝。

可以理解的是：在微處理器20確定出一個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，第一無線傳輸模塊30可以向接收設(shè)備發(fā)送一次信號(hào)，由接收設(shè)備確定車輛輪胎總的轉(zhuǎn)數(shù)?；蛘?，在微處理器20確定車輛輪胎總的轉(zhuǎn)數(shù)后，第一無線傳輸模塊30將總的轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)送給接收設(shè)備，本實(shí)施例以該方式為例。

本實(shí)施例提供的車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置，通過加速度傳感器10檢測車輛輪胎的加速度信息，并通過第一微處理器20根據(jù)加速度信息確定車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)，通過第一無線傳輸模塊30將車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)傳發(fā)送出去，以根據(jù)該轉(zhuǎn)數(shù)確定車輛的行駛距離，有助于避免現(xiàn)有技術(shù)中車輛行駛距離測量的可操作性和可行性存在困難問題。

進(jìn)一步地，第一微處理器20包括：確定模塊，用于根據(jù)車輛輪胎的加速度信息，確定車輛輪胎上的加速度傳感器10的切向加速度；

具體地，進(jìn)一步地，確定模塊具體用于根據(jù)下述第一公式確定加速度傳感器10的切向加速度：

其中，a₂₁為加速度傳感器10的切向加速度；a₁為車輛輪胎加速度(也即車輛加速度)；r為加速度傳感器10與車輛輪胎的圓心之間的距離；R為車輛輪胎的半徑。

第一微處理器20還包括：處理模塊，用于根據(jù)車輛輪胎上的加速度傳感器10的切向加速度和加速度傳感器10的重力加速度，確定加速度傳感器10的加速度的波形曲線，并根據(jù)波形曲線確定車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)。

具體地，處理模塊用于根據(jù)下述第二公式確定加速度傳感器的加速度的波形曲線：

a₂＝cosθ×G-a₂₁；

其中，a₂為加速度傳感器的加速度；θ為加速度傳感器當(dāng)前位置對(duì)應(yīng)的半徑與起始位置對(duì)應(yīng)的半徑之間的夾角；G為加速度傳感器的重力加速度；a₂₁為加速度傳感器的切向加速度。

其中，由于隨時(shí)間的變化，θ也會(huì)發(fā)生變化，因此，加速度傳感器的加速度的波形曲線為隨時(shí)間變化的余弦波。由于加速度傳感器的切向加速度a₂₁對(duì)余弦波的幅度的干擾，余弦波并不是很標(biāo)準(zhǔn)，然而，這并不會(huì)影響余弦波的周期；其中，周期為波形曲線上相鄰的兩個(gè)最低點(diǎn)之間的曲線段所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。余弦波的周期隨車輛速度變化而變化：車輛速度越快，周期越短，波越密集；車輛速度越慢，周期越長，波越疏散。

處理模塊還用于確定波形曲線上的曲線段的個(gè)數(shù)，曲線段的個(gè)數(shù)為車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)；其中，曲線段為波形曲線相鄰的兩個(gè)最低點(diǎn)之間的曲線段。

可以理解的是：相鄰的兩個(gè)最低點(diǎn)之間的曲線段相當(dāng)于一個(gè)周期內(nèi)的余弦波，每確定出一個(gè)余弦波則表示車輛輪胎轉(zhuǎn)了一圈。波形曲線上的曲線段的個(gè)數(shù)也即波形曲線上余弦波的周期個(gè)數(shù)。

由于車輛剛起步時(shí)，車輛輪胎的加速度變化較快，不容易判別，為進(jìn)一步提高車輛的行駛距離的測量的準(zhǔn)確性，車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置，還包括：角速度傳感器，與第一微處理器20通訊連結(jié)，用于檢測車輛輪胎的角速度，以對(duì)加速度傳感器10檢測的加速度信息進(jìn)行校準(zhǔn)。

為進(jìn)一步簡化車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置的線路連接，車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置還包括：電源模塊，與第一微處理器電連接，用于給車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置提供電能。電源模塊可以為紐扣電池或者蓄電池等。本實(shí)施例的車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置的直徑可以為27毫米，高度可以為18毫米，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小，便于攜帶和安裝。

上述各實(shí)施例中的車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置不僅適用于出租車等需要計(jì)距離的汽車，還適用于需要計(jì)距離的軌道車輛；當(dāng)上述各實(shí)施例中的車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置適用于軌道車輛時(shí)，車輛輪胎為軌道車輛的輪軌。

圖2為本實(shí)用新型車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置的測量原理示意圖；圖3為本實(shí)用新型車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置中加速度傳感器的加速度的波形曲線圖；請(qǐng)參照?qǐng)D2-3，下面舉例說明車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置測量車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的原理：

如圖2所示，小正方形表示加速度傳感器10，加速度傳感器10到車輛輪胎中心的距離為r,車輛輪胎半徑為R。半徑為r的圓表示傳感器的運(yùn)動(dòng)軌跡，半徑為R的圓表示車輛輪胎的邊緣。a、b、c、d分別為加速度傳感器10平面四個(gè)方向，A、B、C、D分別為加速度傳感器10四個(gè)主要位置：正上、正下、正左和正右。假設(shè)A處為傳感器的初始位置，那么車輪走一圈，傳感器的位置變化為A→B→C→D→A。

當(dāng)車輛開始行駛后，加速度傳感器10隨車輛輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)起來，加速度傳感器10會(huì)受到三個(gè)方向的力：重力、向心力和切線方向的力。

以c和d兩個(gè)面的加速度為例，對(duì)加速度傳感器10的加速度變化情況進(jìn)行分析。假設(shè)，以正右方向?yàn)槠鹗?，加速度傳感?0運(yùn)動(dòng)半徑與起始水平線的夾角為θ。d受力為正，c受力為負(fù)。

加速度傳感器10c和d面的加速度受重力加速度和車輪切線方向上的加速度影響；切線方向上的加速度與車輛前進(jìn)和后退的加速度成正比；車輛加速度為a1，則加速度傳感器10的切線方向上的加速度就為a21＝a1*r/R。加速度傳感器10的加速度便為a2＝cosθ*G-a21。由公式得知，如果a21值不變，那么加速度傳感器10在B處的加速度a2為正的最大值，在D處的加速度a2為負(fù)的最大值。

然后再分析實(shí)際情況中a21的大小。一般轎車10秒內(nèi)可從零加速到100km/h，合27.78m/s，平均加速度為2.778m/s²，即大約0.28G，最大加速度可達(dá)到0.6G左右。如果是超跑，加速度可超過1G。

圖3中，橫軸線表示時(shí)間；靠左的縱軸線表示加速度傳感器10的加速度；靠右的縱軸線表示車輛的速度；V對(duì)應(yīng)的曲線為車輛的速度曲線；a2對(duì)應(yīng)的曲線為加速度傳感器10的加速度曲線，又稱G值曲線。

由圖3可知，車輛加速度在起步的時(shí)候會(huì)很快到達(dá)一個(gè)峰值，當(dāng)車輛的速度V起來后，車輛加速度會(huì)穩(wěn)定在0.2G-0.3G之間，在換擋的時(shí)候車輛加速度會(huì)掉下來。并且車輛加速度的值在整個(gè)加速過程中，不是均勻變化的，有大約0.15G左右的跳動(dòng)。

車輛剛起步的時(shí)候，加速度變化較快，不容易判別，需要加入角速度傳感器數(shù)據(jù)來校準(zhǔn)。根據(jù)公式a2＝cosθ*G-a21，加速度就是一個(gè)隨時(shí)間變化的余弦波。這個(gè)波形的周期，隨車輛速度變化而變化。車輛速度越快，周期越短，波越密集；車輛速度越慢，周期越長，波越疏散。當(dāng)然這個(gè)余弦波不是很標(biāo)準(zhǔn)，它收到了切線方向加速度a21的干擾。不過，在波形分析上。它的影響可以忽略不計(jì)。

每計(jì)算出一個(gè)余弦波，表示車輛輪胎轉(zhuǎn)了一圈，根據(jù)這個(gè)原理，就能得出乘客乘坐期間車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)。此外，根據(jù)余弦波間隔的時(shí)間，可以計(jì)算出輪胎的轉(zhuǎn)速。

本實(shí)施例提供的車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量裝置的工作過程可以為：

通過加速度傳感器10檢測車輛輪胎的加速度信息；

第一微處理器20根據(jù)車輛輪胎的加速度信息，確定車輛輪胎上的加速度傳感器的切向加速度，具體地，根據(jù)下述第一公式確定加速度傳感器的切向加速度：

其中，a₂₁為加速度傳感器的切向加速度；a₁為車輛輪胎加速度；r為加速度傳感器與車輛輪胎的圓心之間的距離，也即r為加速度傳感器的運(yùn)動(dòng)軌跡的圓的半徑；R為車輛輪胎的半徑。

第一微處理器20根據(jù)車輛輪胎上的加速度傳感器的切向加速度和加速度傳感器的重力加速度，確定加速度傳感器的加速度的波形曲線，具體地，根據(jù)下述第二公式確定加速度傳感器的加速度的波形曲線：

a₂＝cosθ×G-a₂₁；

其中，a₂為加速度傳感器的加速度；θ為加速度傳感器當(dāng)前位置對(duì)應(yīng)的半徑與起始位置對(duì)應(yīng)的半徑之間的夾角；G為加速度傳感器的重力加速度；a₂₁為加速度傳感器的切向加速度；

第一微處理器20根據(jù)波形曲線確定車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)，具體地，確定波形曲線上的曲線段的個(gè)數(shù)，曲線段的個(gè)數(shù)為車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)；其中，曲線段為波形曲線相鄰的兩個(gè)最低點(diǎn)之間的曲線段。

第一無線傳輸模塊30用于在確定車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)之后，通過無線傳輸?shù)姆绞綄⒌谝晃⑻幚砥?0確定的車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)送給相應(yīng)的接收設(shè)備。

本實(shí)施例還提供一種出租車計(jì)價(jià)裝置，包括：車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量系統(tǒng)和接收設(shè)備，車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量系統(tǒng)為上述任一實(shí)施例中的車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量系統(tǒng)；其中，車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量系統(tǒng)用于將測量的車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)送給接收設(shè)備，接收設(shè)備用于根據(jù)接收到的車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)確定車輛行駛的里程。

本實(shí)施例中，出租車中例如出租車的儀表板上還可以安裝有接收設(shè)備，接收設(shè)備可以包括第二無線傳輸模塊、第二微處理器、顯示器和串口；第二無線傳輸模塊、顯示器和串口均可以與第二微處理器通訊連接；第二微處理器還可以與電源裝置電連接，該電源裝置可以為獨(dú)立的電源裝置，也可以為出租車本身的電源。

其中，第二無線傳輸模塊可以用于與車輛輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的測量系統(tǒng)中的第一無線傳輸模塊通信；第二微處理器可以用于對(duì)測量的車輛輪胎的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行處理并確定出乘客需付費(fèi)用；顯示器可以用于向乘坐人員顯示車輛的行駛里程等信息；串口可以用于與其它設(shè)備連接。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。