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机动车GPS测速仪检测技术研究
作者：黄星
来源：《科技信息·中旬刊》2017年第02期
摘要：伴随汽车行业的快速发展，对机动车GPS测速仪综合性能提出更高的要求。从现行机动车GPS测速仪应用情况，主要用于标准器具方面，有测速精度高、安装简便等优势。但需注意的是，GPS测速仪应用下，其检测技术也成为大多学者研究的焦点。本次研究将对机动车GPS测速仪运行原理分析，并研究总结机动车GPS测速仪应用模拟测速误差方法以及回放测速误差校准法取得的结果。
关键词：机动车GPS测速仪；检测技术；不确定度
前言：作为当前高精度机动车设计中的关键构成，GPS测速仪有极多如安装方便、对环境要求不高、测速精度高等优势。而如何使GPS测速仪的精度得以保证，又要求做好校准工作，目前国内外在关于测速仪校准方面做出较多研究，如以GPS测速仪、非接触式汽车速度计做对比，可发现两种监测技术在测速准确性上都可得以保证，但GPS测速仪在可靠性、信噪比以及响应速度等方面有明显优势。本次研究也将选用相关的测速误差校准方法，进一步分析机动车GPS测速仪检测技术。 1机动车GPS测速仪运行原理
关于GPS导航系统，其主要指集实时、连续、全天候为一体的三维导航，而在其基础上设计的GPS测速仪，主要指运动载体上安装的用于获取GPS信号的GPS接收器，载体运动速度可被实时获取。从该测速仪具体测速方法看，涉及多种方式，如以载波相位中心为基础的差分测速、速度修正下的差分测速、单点测速以及原始多普勒频移解算测速等。以其中原始多普勒频移解算测速方法为例，是当前高精度GPS测速主要方法，载体运动状态对测速结果影响较小。具体应用中，其实现的原理可通过相关的公式表示，即：fd=fs-fr=fs·，其中fr与fs分别表示为GPS接收的卫星载波频率与发射的频率，fd为频率差，VR、c分别表示为卫星径向速度、真空中光速等[1]。
2机动车GPS测速仪应用模拟测速误差分析 2.1测速误差校准模拟
本次研究中，对机动车GPS测速仪选用卫星信号场模拟装置、GPS信号模拟器做测速误差的校准，其中信号模拟器选择GSS6700模拟器，其既可模拟GPS信号，且有回放、记录功能，同时以模拟器自身测速模拟程序进行模拟环境的创建，在此基础上实现校准机动车测速仪的目的。具体校准中，对于各速度保持400次的校准，且以相关测量误差规定为参考，如误差≤50km/h情况下，进行绝对误差的计算，而在50km/h以上，则进行相对误差的计算。根据计
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算，取不同标准值，都可得到相应的测量误差，如标准值为100.00（km·h-1）时，测量误差为0.05（km·h-1）。
2.2测速误差校准模拟结果分析
从GSS6700相关技术标准看，以±0.00278km/h为速度模拟精度，由a表示，若模拟值分布于该误差区间中，说明置信因子k、非正态标准编差在关系上可表现为误差区内有速度模拟值存在，此时k为。在此基础上对B类不确定度计算，有uB=a/k=0.00278/=1.6×10-3km/h。考虑到各标准不确定度分量不存在明显关联，所以可进一步明确合成标准不确定度，为uc（?）==7.3×10-3km/h。最终可得出，相对标准不确定度与扩展不确定度分别为0.01%、0.02%。 3回放测速误差校准法的应用分析 3.1回访校准试验
本次研究中对于GPS测速仪校准也引入回放测速误差校准法，其应用原理表现为在光遮挡式标准装置应用下，对GPS测速仪定标，并借助GPS信号记录仪做卫星GPS信号的定标。具体操作中，所选取的GPS测速仪保持40～180km/h校准速度范围，以巡航定速试验车为试验工具，GPS信号记录仪与测速仪均安装其中，同时注意试验道路宽度需在10m以上，直线距离为2km以上。测试中，设定相应的试验速度点，如40km/h、60km/h、80km/h、100km/h等。最后取回放试验结果、道路试验结果。可发现与参考速度值相比，回放试验结果、道路试验结果偏差均保持±0.1%范围内。 3.2不确定度结果研究
从理论角度看，整个校准链由多个装置构成，包括GPS测速仪、GPS信号记录仪以及光遮挡测速标准装置等，这些部分可能带来误差源问题，影响校准不确定度。如GPS信号做速度测量中，卫星信号的接收可能因误差源受到影响，如多路径误差、电波折射误差、相对论效应以及卫星时钟误差等。本次研究中借助相关的模型做误差分析，如v-，其中s、t、v分别表示测试区域长度、时间以及测速仪速度示值等。同时在不确定度评定中，极端测量情况选择181.36km/h为参考值，最终可得出相应的不确定度结果，其中标准不确定度与相对扩展不确定度分别为0.05%、0.10%[2]。
结论：GPS测速仪检测技术是当前机动车测速标准器具之一。本次研究中，主要采用相关的校准方法对GPS测速仪精准度分析，其中的犯法主要以测速误差模拟法、回放测速误差校准法等，两种方法应用下都可说明GPS测速仪应用下检测精度较高。GPS测速仪实际投入使用中也需注意，应根据实际需求选择相应的校准方法，确保GPS测速仪检测技术应用下发挥其应有的优势，为机动车的运行提供坚实的保障。 参考文献：
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[1]白银，孙桥，杜磊，等. 高精度机动车GPS测速仪校准技术研究[J]. 测试技术学报，2015，04：348-354.
[2]孙桥，蔡常青，张跃，等. 两类机动车测速仪现场检测技术的现状及应用探讨[J]. 中国计量，2012，05：103-104.