周志春/福建省計量科學(xué)研究院

0 引言

汽車行駛記錄儀檢定裝置是以GPS速度傳感器為測速單元，可以對汽車行駛記錄儀進行實車測試和模擬測試的測試儀器。我國自2015年3月起實施了GB/T 21861-2014《機動車安全技術(shù)檢驗項目和方法》，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定公路客車、旅游客車、危險貨物運輸車、專用校車等應(yīng)安裝符合規(guī)定的汽車行駛記錄儀[1-2]。全國大部分機動車檢測機構(gòu)都已按要求購置汽車行駛記錄儀檢定裝置，用于對車輛行駛記錄儀各參數(shù)進行檢定。

對于機動車行駛記錄儀檢定裝置，國家無現(xiàn)行有效的檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范，國家及各省計量校準(zhǔn)機構(gòu)對機動車行駛記錄儀檢定裝置的校準(zhǔn)方法各不相同[2]。本文提出一種用衛(wèi)星信號模擬器對汽車行駛記錄儀檢定裝置定位、速度、里程參數(shù)的校準(zhǔn)方法[3-4]。

1 工作原理及主要測試參數(shù)

汽車行駛記錄儀檢定裝置（圖1）配備的高精度衛(wèi)星定位模塊能夠?qū)Ρ粰z行駛記錄儀的位置、速度和里程進行檢定。檢定時，將汽車行駛記錄儀檢定裝置和被檢行駛記錄儀安裝在同一車輛上，實車測試，同步記錄兩臺儀器的位置、速度和里程，分析測量結(jié)果，兩者的差值作為檢定結(jié)果。同時，檢定裝置還可以通過計算特征系數(shù)，模擬脈沖信號對行駛記錄儀的脈沖速度和里程進行模擬檢定。本文提出一種衛(wèi)星信號模擬器法（圖2）對汽車行駛記錄儀檢定裝置的定位、速度和里程進行校準(zhǔn)，保證其量值準(zhǔn)確可靠。

（1）定位：汽車行駛記錄儀檢定裝置所在地理位置的經(jīng)度、緯度和海拔高度等信息[5-6]。

（2）速度：汽車行駛記錄儀檢定裝置所記錄的車輛行駛速度。

（3）里程：汽車行駛記錄儀檢定裝置所記錄的車輛行駛距離。

圖1 汽車行駛記錄儀檢定裝置

圖2 衛(wèi)星信號模擬器

2 校準(zhǔn)方法

將被校行駛記錄儀檢定裝置開機，將信號模擬器信號輸出端連接至行駛記錄儀檢定裝置的天線接口（也可以用無線信號發(fā)射器進行信號發(fā)射），將含有標(biāo)準(zhǔn)位置、速度和里程的衛(wèi)星信號通過信號模擬器輸出，被行駛記錄儀檢定裝置接收，從而完成被校裝置的校準(zhǔn)[7]。

標(biāo)準(zhǔn)衛(wèi)星信號用衛(wèi)星信號模擬軟件進行模擬，本次試驗的衛(wèi)星信號持續(xù)時間為394s，含30km/h、50 km/h、70 km/h、90 km/h 和 120 km/h 五個速度段，總里程為5 km，前150 s靜止?fàn)顟B(tài)的位置坐標(biāo)為（B：25.935 601°，L：119.209 592°）。速度曲線見圖3。

0～150s， 速度為0 km/h， 設(shè)置 150 s 的靜止?fàn)顟B(tài)是為了保證檢定裝置有足夠的時間準(zhǔn)確定位；150～156 s，速度從0 km/h升至 30 km/h；156～186 s，維持速度 30 km/h勻速行駛；186～188.25 s，速度從30 km/h上升至 50 km/h；188.25～220.65 s，維持速度 50 km/h 勻速行駛； 220.65～223.65 s，速度從50 km/h 上升至 70 km/h；223.65～254.51 s，維持速度70 km/h 勻速行駛；254.51～256.76 s，速度從 70 km/h上升至 90 km/h；256.76～304.76 s，維持速度 90 km/h勻速行駛；304.76～306.47 s，速度從 90 km/h 上升至120 km/h；306.47～366.47 s，維持速度 120 km/h 勻速行駛；366.47～394 s，速度從 120 km/h 降為 0 km/h。校準(zhǔn)過程中，分別記錄汽車行駛記錄儀檢定裝置的位置、速度、里程值。

圖3 速度曲線

2.1 定位誤差校準(zhǔn)

定位誤差也稱定位精度，是指定位模塊所確定的地理位置與實際位置的偏差[6]。 標(biāo)準(zhǔn)衛(wèi)星信號前150 s模擬的是靜止?fàn)顟B(tài)，此時的位置信息（B0，L0）作為標(biāo)準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)，被校裝置顯示的位置（Bi，Li）為實測定位數(shù)據(jù)。按地球參考橢球的半徑計算近似定位誤差（也可以將大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成空間直角坐標(biāo)，按嚴(yán)密公式計算定位誤差）：

式中：δ——定位誤差，m；

ΔB——實測緯度值與標(biāo)準(zhǔn)緯度值之差，（''）；

ΔL——實測經(jīng)度值與標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)度值之差，（''）

2.2 速度誤差檢定

記錄行駛記錄儀檢定裝置在模擬標(biāo)準(zhǔn)速度為30 km/h、50 km/h、70 km/h、90 km/h 和 120 km/h 時的實測速度。按式（2）計算速度差值作為校準(zhǔn)結(jié)果。

式中：Δv——速度誤差，km/h；

vi——實測速度，km/h；

v0——標(biāo)準(zhǔn)速度，km/h

2.3 里程誤差檢定

記錄汽車行駛記錄儀檢定裝置的全程行駛距離，按式（3）計算標(biāo)準(zhǔn)里程與實測里程的差值作為里程誤差檢定結(jié)果。

式中：Δs——里程誤差，km；

si——實測里程，km；

s0——標(biāo)準(zhǔn)里程，km。

3 實例分析

用信號模擬軟件模擬一組衛(wèi)星信號，用LabSat-I型衛(wèi)星信號模擬器對信號進行回放，對一款型號為SG-821C的汽車行駛記錄儀檢定裝置進行校準(zhǔn)，經(jīng)分析速度誤差校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度可達U= 0.3 km/h，可滿足檢定裝置的校準(zhǔn)要求[8]。校準(zhǔn)結(jié)果如表1所示。

表1 校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)結(jié)果

4 結(jié)語

用衛(wèi)星信號模擬器對行駛記錄儀檢定裝置的校準(zhǔn)相比于用非接觸式光學(xué)速度傳感器通過實車路測，可大大提高效率，節(jié)約成本，減少實車路測的局限性。通過實例分析，驗證了校準(zhǔn)方法可行且效率較高，能夠滿足汽車行駛記錄儀檢定裝置的校準(zhǔn)。但其中還存在一定的問題，比如信號模擬器的溯源問題。因為信號模擬器校準(zhǔn)證書給出的是頻率、諧波抑制和非諧波抑制等計量參數(shù)，而與定位、速度和里程如何進行換算，從而保證溯源鏈條的完整性這一問題尚待解決。