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1、(10)申请公布号 CN 103324123 A (43)申请公布日 2013.09.25 CN 103324123 A *CN103324123A* (21)申请号 201310263600.2 (22)申请日 2013.06.27 G05B 19/042(2006.01) (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙坪坝正街 174 号 (72)发明人 李勇 刘丹平 陈玲玲 徐波 贺良云 陈刚 (74)专利代理机构 北京同恒源知识产权代理有 限公司 11275 代理人 赵荣之 (54) 发明名称 基于嵌入式系统的车载数据预处理方法 (57) 摘要 基于嵌入式系统的车载数据。
2、预处理方法， 涉 及汽车数据处理领域， 体预处理步骤为 ： 1） 单片 机接收 CAN 总线传输的车辆运行状态数据和 GPS 数据 ； 2） 将接收到的数据每 K 个分为一组， 计算每 一组数据的均值 E 和方差 ； 3） 在每组数据计算 每个数据 Si的 i=|Si-E|， 式中 Si代表传感器在 某个时刻的测量值， i代表测量值与均值间的距 离 ； 4） 对每个数据进行处理， 若 th.， Si=E ； 当 th.， Si=Si。这里 th 是一个常数， 表示方 差的多少倍。本发明在 CAN 总线与数据中心之间 增加了一个单片机， 用于数据坏点预处理， 可以有 效的提高数据的准确性， 增加。
3、车辆控制系统的可 靠性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103324123 A CN 103324123 A *CN103324123A* 1/1 页 2 1. 基于嵌入式系统的车载数据预处理方法， 其特征在于， 所述嵌入式系统包括有与 CAN 总线连接的单片机， 单片机将处理后的信号发送至数据中心， 具体预处理步骤如下 ： 1） 单片机接收 CAN 总线传输的车辆运行状态数据和 GPS 数据 ； 2） 将接收到的数据每 K 个。
4、分为一组， 计算每一组数据的均值 E 和方差 ； 3） 在每组数据计算每个数据 Si的 i=|Si-E|， 式中 Si代表传感器在某个时刻的测量 值， i代表测量值与均值间的距离 ； 4） 对每个数据进行处理， 若th.， Si=E ； 当th.， Si=Si， 这里th是一个常数， 表示方差的倍数。 2. 如权利要求 1 所述的基于嵌入式系统的车载数据预处理方法， 其特征在于 ： 所述单 片机包括有 GPS 接收机、 以太网接口和 JTAG 接口。 3. 如权利要求 1 所述的基于嵌入式系统的车载数据预处理方法， 其特征在于， 所述车 辆运行状态数据包括有 ： 里程信息、 速度信息、 油门状。
5、态信息、 刹车信息、 发动机工况信息、 转向信息、 开关门信息和三维加速度信息。 4.如权利要求1所述的基于嵌入式系统的车载数据预处理方法， 其特征在于， 参数K的 计算公式为 ： 式中， K0和 K1是两个常数， K0=5,K1=2， SNR 是信号的信噪比。 5. 如权利要求 1 所述的基于嵌入式系统的车载数据预处理方法， 其特征在于， 参数 th 的计算公式为 ： 式中， K3和 K4是两个常数， k3=1.5,k4=2， SNR 是信号的信噪比。 权 利 要 求 书 CN 103324123 A 2 1/3 页 3 基于嵌入式系统的车载数据预处理方法 技术领域 0001 本发明涉及一种。
6、汽车数据处理领域， 特别是一种车载数据的预处理方法。 背景技术 0002 基于车联网技术的车辆远程监控系统中， 车载终端将车辆 CAN 总线数据 （包括里 程、 速度、 油门状态、 刹车、 发动机工况、 转向、 开关门、 三维加速度等信息） 和卫星导航数据 （GPS） 采集并上传给数据中心， 数据中心通过分析这种海量数据实现车辆工况监测、 车辆故 障诊断与预警、 能耗分析等功能， 从而实现对车辆的远程智能化管理。 0003 由于受到外界环境 ( 突变的电、 磁场或其它因素 ) 的干扰以及测试仪器内部电子 元器件突变的干扰 , 车载终端所提取到的数字信号往往存在突变 , 形成坏点 ( 或称异常 。
7、点 )。这种坏点对后续的信号处理有着极大的影响 , 它会在一定程度上歪曲时序信号的特 征 , 造成对后续分析结果的不准确判断。因此， 对车载终端采集信号中出现的坏点数据必 须予以重视， 并采取有效的技术手段加以识别和剔除。 0004 数据坏点的判别方法较多 , 如莱因达准则、 格拉布斯准则、 狄克逊准则、 肖维勒准 则等等。莱因达准则计算较为简便实用 , 对数据量大小没有限制 , 便于对大数量的数据进 行处理。而格拉布斯准则、 狄克逊准则、 肖维勒准则等则由于涉及到相应的系数表 , 仅适用 于数据量小的情况。 0005 对于车辆的动态监测数据 , 由于其数据量庞大 , 采用莱因达准则较为合适。。
8、但由 于莱因达准则运用的前提是要求数据为正态分布 , 而动态测试数据往往不会是标准的正 态分布 , 因此直接利用莱茵达准则来剔除动态测试数据中的坏点的效果不太理想。 发明内容 0006 本发明的目的就是提供一种基于嵌入式系统的车载数据预处理方法， 它可以对大 数据量的车辆状态信息进行坏点预处理， 能有效消除坏点数据， 提高信息的可靠性。 0007 本发明的目的是通过这样的技术方案实现的， 嵌入式系统包括有与 CAN 总线连接 的单片机， 单片机将处理后的信号发送至数据中心， 具体预处理步骤如下 ： 0008 1） 单片机接收 CAN 总线传输的车辆运行状态数据和 GPS 数据 ； 0009 2。
9、） 将接收到的数据每 K 个分为一组， 计算每一组数据的均值 E 和方差 ； 0010 3） 在每组数据计算每个数据 Si的 i=|Si-E|， 式中 Si代表传感器在某个时刻的测 量值， i代表测量值与均值间的距离 ； 0011 4） 对每个数据进行处理， 若 th.， Si=E ； 当 th.， Si=Si， 这里 th 是一个 常数， 表示方差的倍数 ； 0012 进一步， 所述单片机包括有 GPS 接收机、 以太网接口和 JTAG 接口。 0013 进一步， 所述车辆运行状态数据包括有 ： 里程信息、 速度信息、 油门状态信息、 刹车 信息、 发动机工况信息、 转向信息、 开关门信息和。
10、三维加速度信息。 说 明 书 CN 103324123 A 3 2/3 页 4 0014 进一步， 参数 K 的计算公式为 ： 0015 式中， K0和 K1是两个常数， K0=5,K1=2， SNR 是信号的信噪比。 0016 进一步， 参数 th 的计算公式为 ： 0017 式中， K3和 K4是两个常数， k3=1.5,k4=2， SNR 是信号的信噪比。 0018 由于采用了上述技术方案， 本发明具有如下的优点 ： 0019 本发明在 CAN 总线与数据中心之间增加了一个单片机， 用于数据坏点预处理， 可 以有效的提高数据的准确性， 增加车辆控制系统的可靠性。 0020 本发明的其他优。
11、点、 目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述， 并 且在某种程度上， 基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的， 或者可 以从本发明的实践中得到教导。 本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要 求书来实现和获得。 附图说明 0021 本发明的附图说明如下。 0022 图 1 为压强数据处理前后对比 ； 0023 图 2 为速度数据处理前后对比 ； 0024 图 3 为制动开关数据处理前后对比 ； 0025 图 4 为嵌入式系统的硬件框图。 具体实施方式 0026 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 0027 通过利用 ARM/Linux 嵌入式系统来实。
12、现数据质量清洗的效果。本预处理方法可同 时对多个 CAN 总线数据进行处理， 此处以车辆速度、 制动踏板信号和燃料气瓶压强为例进 行说明， 具体情况如图 1 图 3 所示。 0028 由图 1 中的上图可见， 燃料气瓶压强数据存在的零值坏点和起伏不大的波动坏 点。由图 1 中的下图可见， 经过清洗后， 压强变化的趋势反映了客观的情况 ： 用气过程压强 在降低， 加气过程压强突然增大。 经过与加气量进行比较， 利用清洗后的数据得到的值误差 约为 3%。 0029 由图 2 中的上图可见， 车辆速度数据主要存在起伏不大的波动坏点。由图 2 中的 下图可见， 经过清洗后， 速度变化的趋势反映了客观的。
13、情况 ： 制动过程中， 利用速度数据得 到的加速度应小于零， 而加速过程， 利用速度数据得到的加速度应小于零。 经过与光电速度 传感器测量值进行比较， 利用清洗后的数据得到的值误差约为 3.6%。 0030 由图 3 中的上图可见， 制动踏板的开关信号存在的零值坏点。由图 3 中的下图可 见， 经过清洗后， 开关信号变化的趋势反映了客观的情况 ： 制动过程， 制动信号连续存在几 个1值， 非制动过程， 制动信号连续存在几个0值。 经过与实验观察统计制动结果进行比较， 利用清洗后的数据得到的值误差约为 5%。 0031 为了实现在嵌入式系统下使用数据融合技术实现车辆 CAN 总线数据的预处理功 。
14、能， 以装有 GPS 模块、 CAN 总线模块的 ARM/Linux 嵌入式系统为基础平台， 将数据预处理算 说 明 书 CN 103324123 A 4 3/3 页 5 法烧写到嵌入式系统中。试验系统的硬件平台， 开发板外观如图 4 所示。试验平台通过多 次车载试验， 试验效果稳定可靠。 0032 本研究根据数据的特性， 提出了可同时对多个车辆 CAN 总线数据进行坏点处理的 改进莱茵达准则， 通过结合邻域均值滤波， 得到了车辆 CAN 总线数据进行预处理的新算法。 通过建立嵌入式系统来验证该算法。实验表明， 利用该平台和预处理方法， 可实现车辆 CAN 总线数据信号预处理， 最大误差不高于 5%。 0033 最后说明的是， 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换， 而不脱离本技术方案的宗旨和范围， 其均应涵盖在本发明 的权利要求范围当中。 说 明 书 CN 103324123 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103324123 A 6 2/2 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103324123 A 7 。