利用技术进行汽车运动稳定性测试技术研究

第３４卷第５期２００８年９月

中国测试技术

ＣＨＩＮＡＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ＆ＴＥＳＴＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

Ｖ０１．３４Ｎｏ．５

Ｓｅｐｔ．２００８

利用ＧＰＳ技术进行汽车运动稳定性测试技术研究

刘美生，杨春生，罗发贵，王蛟茹

（中国测试技术研究院。四川成都６１００２１）

摘要：在分析汽车运动稳定性特征的基础上，利用ＧＰＳ定位技术开展了汽车运动稳定性检测和校准的关键技术研究。从目标任务、技术路线、系统结构等方面进行了描述，尤其较为详细地论述了系统软件的功能及特性，介绍了研究实验与行驶轨迹、速度、加速度、方位等汽车运动稳定性参量的现场测试，取得的结果为科学评价汽车运动稳定性提供了技术支持。

关键词：汽车；运动稳定性；ＧＰＳ技术；系统；动态测试

中图分类号：ＴＮ９１９．２Ｕ４６７．５

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２－４９８４（２００８）０５埘１０一０６

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎ

ｖｅｈｉｃｌｅｍｏｖｅｍｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｔｅｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎＧＰＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

ＬＩＵＭｅｉ－ｓｈｅｎｇ，ＹＡＮＧＣｈｕｎ－ｓｈｅｎｇ，ＬＵＯＦａ－ｇｕｉ。ＷＡＮＧＪｉａｏ－ｒｕ

（Ｎａｔｉｏｎａｌ

ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＴｅｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００２１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ

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１

引言

４ＷＳ（四轮转向系统）、ＥＳＰ（电子稳定系统）等等。这些技术的应用明显地提高了汽车驾驶的方便性和运行安全性，尤其在弯道上高速情况下制动时、在因前方突然出现障碍物紧急移线时、在道路湿滑或左

右车辙道路附着系数差异很大而又紧急制动时为

我国的汽车性能检测这一新学科，尽管起步较晚，但发展较快，尤其近十多年来通过全国各界的

共同努力，缩小了与发达国家的差距，已在汽车安

全性能检测、汽车综合性能检测等方面逐步形成了

相应体系并在不断完善。但是，新技术在汽车上的应用层出不穷，由此而出现的汽车运动稳定性能、汽车性能的动态测试等许多新的检测需求也与日俱增。比如，国内外现已开发出多种类型的汽车运动稳定性电控装置并在汽车新产品中被普遍应用，如ＡＢＳ（防抱死制动系统）、ＥＢＤ（电子制动力分配系统）、ＴＣＳ（驱动力控制系统）、ＥＤＳ（电子差速锁），ＡＳＲ（驱动防滑系统）、ＶＳＣ（车辆稳定性控制系统）、

收稿Ｅｔ期：２００８—０４－０２；收到修改稿日期：２００８－－０６－１５

汽车提供了特别有益的安全保证。但是，如何客观

地评价当装配了这些电控装置后汽车整车的稳定

性综合效果是非常重要的。目前国内缺乏相应的检

测技术手段，而发达国家已普遍开展汽车运动稳定

性的检测与验证，但设备极为昂贵，难以在我国推广普及。所以，在我国开展具有自主知识产权的汽

车运动稳定性检测技术研究是非常必要的。

２目标任务及技术路线

２．１

目标任务

基金项目：国家科技基础条件平台重点专项（２００３ＤＩＡ６Ｎ０１６）作者简介：刘美生（１９５１一），男，研究员，主要从事计量测试技术研究及科技管理，尤其在光电技术及机动车运行安全性能检测方面有深入研究。

在分析汽车运动稳定性特征、影响因素与形成

机理的基础上，研究基于ＧＰＳ技术的汽车行驶速度

等运动变量的动态测试方法，研制以数字技术为核心的高准确度数据采集系统及多功能的数据处理

第３４卷第５期

刘美生等：利用ＧＰＳ技术进行汽车运动稳定性测试技术研究

１１

软件，研究汽车制动距离、滑移率的检验测试方法；取得汽车运动稳定性实时检测和校准的关键技术，研究建立汽车运动稳定性的科学评价方法。２．２技术路线

采用先进的ＧＰＳ全球定位技术与计算机技术相结合的技术路线，对汽车运行状态的各种动态参量进行实时、准确的获取和处理，从而得到表征汽车运动稳定性的行驶轨迹、速度、时刻等七维参量，以实现汽车运动稳定性的客观检测与评价。其基本

工作原理是：ＧＰＳ卫星连续地向地面发送ＧＰＳ导航定位信号，提供ＧＰＳ卫星的现时在轨位置，由基准

站和安装在汽车上的移动站组成地面接收系统接收来自ＧＰＳ的导航信号，将ＧＰＳ卫星视为“动态”的已知控制点，以ＧＰＳ卫星与接收机天线之间的距离为观测量，通过空问距离解算，从而确定运动中汽车所处的准确位置，以及它的速度、加速度、运行

轨迹等运动变量，通过分析比较得出汽车的运动稳

定性能。

３

系统结构

万方数据

基于ＧＰＳ技术的汽车运动稳定性测试系统主要由ＧＰＳ卫星系统、差分ＧＰＳ接收系统（基准站／移

动站接收机、天线、数传电台）、操作控制系统（数据采集与处理软件、操作控制平台）等３部分组成。

３．１

ＧＰＳ卫星系统

ＧＰｓ是美国于１９９４年建成的能在海、陆、空进

行全方位高准确度快速实时定位、测速、授时的新一代卫星导航系统。ＧＰＳ空间卫星与地面控制系统是无选择的共享技术，在离地面２万多公里高空环

绕地球的６个相对于赤道倾角为５５。的近似圆形的

轨道上，均匀分布着２４颗ＧＰＳ卫星，它们构成了覆盖地球的ＧＰＳ卫星星座。ＧＰＳ技术是在陆基导航、空间技术、大地测量、数字通讯和计算机等技术的基础上发展起来的现代星基导航技术，它最基本的

任务是确定某一客体在空间中的位置——定位，随

之可求得瞬时速度、加速度、时间、姿态等一系列静态或动态参量，进而实现导航。３．２差分ＧＰｓ接收系统

在美国开放的ＧＰＳ系统Ｐ码基础上若采用单

机测量，其静态定位准确度只能达到１０ｍ左右，远不能满足本研究的需要。本研究采用了实时动态差

分定位技术——Ｒｅａｌ

ＴｉｍｅＫｉｎｅｍａｔｉｃｓ

ＧＰＳ来提高

测量准确度，即由两台ＧＰＳ接收机同时进行定位作

业，它们分别置于两个测站上，其中一个是已知的

参考点（基准站），另一台安设在待测的汽车上，称

为移动站接收机。两台接收机同时接收来自相同ＧＰＳ卫星的导航信号。基准接收机将所测得的基准站三维位置参数与该点的已知值进行比较，得到一组差值，并通过数传电台将这组差值及该站点的坐

标信息发送给移动站，据此来修正移动站接收机所

测的实时位置。与此同时，移动站不仅接收来自基准站的数据，自身也观测ＧＰＳ卫星信号，并在系统内将这些信号合成为差分观测值进行实时处理。此

方法可以消除多项测量误差，从而得到较为精确的动态观测参量，实时地给出准确度为厘米级的定位

坐标，这对于要进行汽车定位和运行轨迹测试而言

是足够了。本系统由功能配套、可靠性高的ＧＰＳ接收机、天线和数传电台来组成由基准站与移动站构成的ＧＰＳ接收系统。

（１）基准站／移动站ＧＰｓ接收机

加拿大ＮｏｖＡｔｅｌＧＰＳ接收机具有稳定可靠的

２０Ｈｚ

ＧＰＳ原始数据和位置数据更新率、双电池管

理和内置的计划模块等优点，使得ＧＰＳ动态定位技

术处于国际领先地位。它能２４通道全视野跟踪卫星，捕获信号时间为Ｏ．５ｓ（Ｌ。：１５７５．４２

ＭＨｚ）和１．５Ｓ

（Ｌ：：ｌ

２２７．６

ＭＨｚ），速度测量准确度为０．２０ｍ／ｓ（单

点）和０．０３ｍ／ｓ（差分），平均无故障工作时间可达

１６ｘｌ

０４ｈ。因此，本系统将其选作基准站和移动站接收机。

（２）ＧＰＳ接收天线

ＧＰＳ一７００系列天线采用了风火轮技术，自带扼

流圈，天线内在的对称性和同心设计，具有三维相位中心为零的重要特性；可同时接收厶和Ｌ：频率信号，滤波器和低噪声放大器的配置优化了接收右旋极化信号的性能，降低了由于电磁干扰和多路径

效应带来的误差。它是目前世界上唯一不需要外置扼流圈的零相位中心ＧＰｓ天线。

（３）数传电台

数传电台传输速率为１９．２ｋｂｐｓ，串Ｉ：１波特率为

３８．４ｋｂｐｓ；足够的发射功率能在数公里内正常通讯，轻便小巧，操作方便。３．３操作控制系统

３．３．１数据采集与处理软件

根据本系统测试数据多、信息采集量大、测试准确度要求高、既有实时的数据处理和结果输出，也需要事后的分析处理等特性，专门设计开发了专

用的实时监控软件和事后分析处理软件。该软件采

用了递推线性最小方差估计方法的Ｋａｌｍａｎ滤波算法，在对卫星星历提供的参考信号进行分析处理的

１２中国测试技术

２００８年９月

基础上，通过线性递推计算出汽车速

度、位置的偏差后对实时状态信号进

行补偿，从而达到实时修正、提高测

量准确度的目的。

昱示

设置

分析

输｝ＩＩ

．．．．．．．．．．．．．．＿Ｊ

（Ａ）实时监控软件

．陌两

．．．．．．．．．．．．．．一

Ｉ

ｌ而赢

实时监控软件与ＧＰＳ接收机组

标ｉ己点文件合实现汽车运动状态的实时测量与

型壅赢散二散二数据二据＝据读二读二处

打印

显示。根据实时监控的任务内容和功能，该软件主要由五大程序模块组成，其结构如图１所示。

（１）数据处理模块：数据处理模一～一一～一一

墨孚萧

一一一一一一一一一

图ｌ

实时监控软件的功能结构图

块主要是接收ＧＰＳ数据，对数据进行

必要的转换及计算处理，以文件形式记录这些数显示时可进行放大、缩小、漫游、居中等操作。带网据，对汽车运行状态数据进行坐标、单位等一些必

格和标尺；可单个仪表、也可组合显示；可在经纬度

要的数据转换及计算，实现移动站ＧＰｓ实时差分

和直角坐标间切换显示。

处理，生成实时差分结果数据。它主要包括：一是（３）设置模块：对仪表显示的属性（如颜色，大

ＧＰＳ数据读取：设置串口，定义串口号、波特率、数

小等）、导航区属性（中心点坐标、显示范围等）、时

据位、停止位和校验码，以变量形式存放；读取接收域曲线（坐标轴、步长等）、端口（端口号、波特率、截机的ｂｅｓｔｐｏｓｂ和ｂｅｓｔｖｅｌｂ语句，采用事件触发模式止位、校验码等）和路径设置（文件存放路径）进行

来接收ＧＰｓ数据；进行有效点判断。二是ＧＰＳ数据

设置。

处理：时间换算，接收的是起始时问为

万方数据（４）分析模块：可进行信息与数据查询；可采用

（１９８０，１，６，０，０，０）的ＧＰＳ周和ＧＰＳ秒，要将其换鼠标点击方式查询曲线上任意两点间的里程、航迹

算到北京时间，秒（北京时问）＝ＧＰＳ周×周秒数＋ＧＰＳ

上每一点的定位信息、坐标变换等；在实时监控中

秒＋８（北京时间为东八区）ｘ３６００；坐标换算，接收到根据需要可标记指定点，记录该时刻的定位信息。

的数据为ＷＧＳ８４大地坐标，要采用高斯３度带投供后续分析用。

影将其变换成平面直角坐标的北京５４坐标系；里（５）输出模块：可将实时保存的ＧＰＳ接收和处

程计算是通过计算若干个两点间距离的累加值；速理的数据、打标点信息和屏幕上显示的内容打印

度计算，合成速度可由ＧＰｓ接收机ｂｅｓｔｖｅｌｂ中的语输出。

句读出，东向速度为合成速度ｘｓｉｎ（航向角），北向速实时监控软件通过ＣＯＭｌ接口接收ＧＰＳ接收度为合成速度×ｃｏｓ（航向角）；加速度计算，合成加

机数据，波特率为１１５．２ｋｂｐｓ，频率为２０Ｈｚ，进行模

速度为（合成速度１一合成速度２）／

时间差，东向加速度为（东向速度

１一东向速度２）／时间差，北向加速度为（北向速度１一北向速度２）／时间差；数据计算要求达到厘米级．

因此，大地坐标的计算数据位为小

数点后９位，平面直角坐标计算数据位为小数点后３位。

（２）显示模块：以不同形式对测得的数据和计算结果进行显示。

包括仪表（速度，高度表、加速度表、

航向表）、导航图、时域曲线等方式显示车辆的速度、加速度、轨迹、方

位等参数相对于时间的变化曲线；

图２实时监控软件数据流程图

第３４卷第５期刘美生等：利用ＧＰＳ技术进行汽车运动稳定性测试技术研究

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式转换、数据处理、数据储存及显示、输出。实时监控软件数据流程如图２所示。

（Ｂ）事后分析处理软件

事后分析处理软件的主要功能就是将保存的

任一开阔地带都可测试，虽然没有后者的准确度高，但完全能满足本项目要求。然后进行静态测试和实时动态测试。静态测试是安装有移动站的被测

汽车驻车不动，基准站和移动站联合进行持续５ｍｉｎ的定位数据采集、实时处理，给出该驻车点的坐

数据文件进行时间坐标系统下的数据回放、分析、

处理和输出，对回放数据进行速度表、加速度表、航向表的显示；显示轨迹点信息和速度、加速度相关于时间的曲线；进行数据的分析计算和处理；输出

标值。实时动态测试则是移动接收机在汽车行驶中利用数传电台与基准站共同进行汽车行驶速度、加

速度、位置等运动参量的动态测试，可实时给出测量结果，也可事后进行高准确度的解算。以下是我

显示结果。事后分析处理软件的模块结构与实时监控软件的一样，主要包括数据处理、显示、设置、分析、输出五大模块，它的数据流程也与实时监控软

件的相似。

３．３．２操作控制系统

们进行的汽车运动稳定性能测试实验和测试数据

中的一部分。

４．１定位（汽车行驶轨迹、方位、侧滑、横摆、侧倾）

测试

由数据采集与处理软件、计算机以及相应的操作控制软件等，分别形成了基准站分系统和移动站分系统，进而构成完备的操作控制系统。

基准站分系统接收ＧＰＳ卫星信号，通过ＣＯＭ２１２连接传输速率为１９．２ｋｂｐｓ、串口波特率为３８．４ｋｂｐｓ

的数传发射电台，输出ＲＴＫ差分改正数，每２８发

关于运动中汽车的行使轨迹、方位、侧滑、侧倾、横摆等表征汽车运动稳定性参量的测试，实际上都是空间位置的坐标定位测量。所以，采用ＧＰＳ

技术与大地测量学中距离后方交会测量原理相结

合进行运动汽车的动态定位测试是本课题的关键

技术。

送一组基准站观测数据帧，每１０８发送一组基准站

站址数据帧。

置于被测汽车上的移动站分系统通过ＣＯＭＩ接口接收ＧＰＳ接收机数据，ＣＯＭ２口连接数传接收电台，接收从基准站发来的差分改正数，经修正后通过ＣＯＭｌ输出２０Ｈｚ的运动轨迹信息数据，经实

万方数据

（１）方位、侧倾测试：所谓汽车在某一时刻所处的方位，就是所在的（地理）位置，由具体的坐标值来表征；侧倾是由于汽车本身、路面状况和驾驶技能等因素所引起的车体向侧面的倾斜，即汽车的上部偏离汽车的重力线，可归结为空间点的位置测

量。图３是进行的汽车定位测试（观测时间１７观测卫星数９颗，解算卫星数８颗）。

由图３可见，在１７ｒａｉｎ的观测时间内采集到的

ｍｉｎ。

时监控软件处理，对车辆的速度、加速度、轨迹等运动参数以及系统工作状态等信息以轨迹图、仪表图、时域曲线等形式进行实时显示和记录。将数据保存，事后分析处理软件可对这些数据进行事后的计算、判断、显示、查询和分析处理。

２万多个汽车位置坐标值都集中在跨度约为２．３ｅｍ＇的范围内，其定位标准偏差仅为０．４ｅｍ。

４实验与测试

测试实验先后在实验室、院区、龙泉枇杷沟、龙泉高新区、西南交大、龙泉红河、郫县国家基线场等地进行。在户外进行测试时，首先要选择并确定不易受干扰的基准

点。通常有两种方案：一是通过基准站ＧＰＳ接收系统持续进行３０ｍｉｎ的定位测试，对采

集到的近４万个数据进行筛选剔除和算术平均处理而得到该点的坐标值（并、Ｙ、三）。二是

在设有高标的国家平面已知点上进行偏心

观测，并通过投影变形、网平差、坐标转换等

而求得该点坐标值。后者的准确度优于前

者，但需要在已知的（大地）控制网这些技术

条件支撑下才能开展有效的测试；丽前者在

图３在龙泉高新区世纪大道的定位测试

１４

中国测试技术２００８年９月

（２）行驶轨迹测试：汽车的行驶轨迹是由若干个点组成，即轨迹的测量是一系列空间点的定位测量。被测汽车在某一路线上行

驶，移动站分系统进行数据采集和数据处理

后给出被测汽车所经过路线上若干点的坐标值，把这一系列点位连接起来，就形成了汽车的行驶轨迹，即汽车的行驶轨迹是通过

测试汽车的行驶动态点位拟合而得到的，动态点位的定位准确度决定了汽车行驶轨迹

的测试准确度。图４是汽车沿一闭合路线的行驶轨迹（观测时间５ｍｉｎ，观测卫星数９颗，解算卫星数７颗）。

这些点位与汽车行驶速度和ＧＰＳ接收系统的采样速率有关，本装置为２０Ｈｚ的数据更新率，闭合路线的里程为２

３２３．５

ｍ，车

图４沿一闭合路线的行驶轨迹测试

速约３０ｋｍ／ｈ，采集到的坐标点为６０００多

个，每两点之间相隔约３９ｃｍ，这条行驶轨迹曲线实

际上就是由这６０００多个点位坐标拟合而成的。利用鼠标点击这条轨迹上的任意一点，就能立即显示

４．３加速度测试

行驶汽车的加速度是非常重要的一个运动参量，在进行汽车的制动性能测试时，汽车的“充分发出的平均减速度”在《ＧＢ厂ｒ７２５８—２００４机动车运行安全技术条件》中有非常严格的规定。利用ＧＰＳ来进行运动汽车的加（减）速度测试既方便又准确。

表ｌ速度测试的部分数据

出该点的坐标值以及经过该点的时刻等。

万方数据

（３）侧滑、横摆（距离）测试：汽车的侧滑、横摆

是描述汽车在制动、转弯等情况下，由于整车的重

心转移、地面条件和轮胎状况等因素所引起的汽车

整体向某一侧面的滑动，或车头、车尾等汽车的某

一部位往侧向（横向）发生偏摆，即汽车从预期的正常行驶轨迹向侧面移动了一定距离。所以，汽车行

驶中的侧滑、横摆可归结为距离的测试。距离测试是ＧＰＳ技术的主要功能，它所具有的测试速度快、准确度高、不要求通视、不分昼夜、不受天气影响等

优势是传统的距离测试方法不可比试的。我们进行

了若干次的汽车行驶中的侧滑、横摆测试实验，测试结果与其它方法测得的结果非常一致。

４．２速度测试

利用ＧＰＳ进行运动客体的速度测量可以通过平均速度法和多普勒频移法来测量。平均速度法可表示为：ｚ，＝ＡｌｌＡｔ，其准确度与时间采样周期密切相

裹２对应裹ｌ速度潮试某一时段内的加速度测试数据

时元

合成加速度（ＩＩＩ，ｓ２）北向加速度（ｄｆ）东向加速度（耐８２）

关。多普勒频移测速是观测者接收到的ＧＰＳ卫星载波频率与ＧＰｓ卫星发射的载波频率之间存在频率差，该频率差与已知的ＧＰＳ卫星运行速度相关，这

与已知卫星的空问坐标可求得地面接收机的位置一样，已知卫星的速度则可测得行驶汽车的速度。表ｌ

是在龙泉高新区进行的速度测试；观测时间５ｍｉｎ，观测卫星数９颗，解算卫星数８颗。

第３４卷第５期刘美生等：利用ＧＰＳ技术进行汽车运动稳定性测试技术研究１５

表２是在进行表１所示速度测试的同时，在某一时间段内所采集的加速度测试数据。４．４汽车ＡＢＳ滑移率、制动距离测试

滑移率是ＡＢＳ的重要参数，它表征汽车在制动情况下ＡＢＳ防抱死的特性。理想状况下汽车制动时。车速既要下降，又不能被完全抱死而滑动（拖

动），但实际情况总是或多或少要产生滑动。滑移率

是ＡＢＳ系统制动时车轮滑动与滚动关系的物理量，

是汽车车体从制动开始到车停止时所行进的距离．ｓ

和车轮滚过的长度Ｌ的差值与Ｓ之比。汽车ＡＢＳ制动时的滑移率为：

６＝（Ｓ一￡）／Ｓ

（１）

车载ＧＰＳ系统与专用汽车轮速测试装置同时

处于工作状态，以２０ｋｍ／ｈ一６０ｋｍ／ｈ速度行驶中的汽

车在ｔ，时刻踩刹车实施制动，当汽车停车时再次记

录下对应时刻￡：。在ＧＰＳ接收系统储存的数据中读取与时刻ｔ。及ｔ：时刻对应的汽车坐标值，计算出汽车行进距离．ｓ。与此同时，安装在车轮上的光电探测器在ｔ。时刻开始记录脉冲数直至ｔ：，测得总脉冲

数ｎ；通过实测车轮在地面上滚动一圈的长度确定

每个脉冲所代表的长度口，进而求得在ｔ。与ｔ：之间

万方数据

车轮的滚动距离Ｌ＝ａｘｎ，则按（１）计算滑移率。滑移率也可用速度方法进行测量，即车轮的线速度（ｔｏｘｒ）与车体的行进速度ｙ的差值与矽之比。即：

６＝型盟

（２）

ｙ

式中：∞为车轮旋转角速度（ｒａｄ／ｓ），ｒ为车轮半径

（ｍ）。

制动距离是汽车从制动开始到停车所行进的

距离Ｓ，所以在进行滑移率实验的同时，制动距离也

一并测得。在郫县基线场进行了滑移率和制动距离的场地测试实验，表３列出了部分测试数据。

裹３滑移率部分测试数据

…Ｙ∞～＝ⅦＹ。，黼黼搿

起点“．．ｚ）

井点“．．ｚ）

７Ｘ’；ｉ？

的距离ｍ

‘％’

５主要技术指标

采用ＧＰＳ定位技术对被测车辆进行现场测试，

完全摒弃了在实验室的各种模拟仿真方法，研制出了能对汽车运动稳定性能进行定量测试和客观评价的检测，校准装置，囊括了汽车行驶轨迹、侧滑、侧倾、横摆、方位等三维坐标，速度、加速度三维运动以及瞬态时间等七维参量的实时测试，实现了汽车滑移率、制动距离的动态测试，具有检测汽车运动

稳定性能的完整性、多功能特点。实现的主要技术指标如下：

（１）速度、加速度的测量不确定度：０．５％；

（２）行驶轨迹、方位、侧倾、侧滑、横摆的测量不

确定度：ｌ％；

（３）滑移率测量不确定度：２％；（４）制动距离测量不确定度：】％．

６结束语

面对ＡＢＳ等汽车运行稳定性电控装置的普遍

应用并存在诸多安全隐患的现状，本研究建立起能

客观检测汽车运动稳定性能的检测技术和科学的

评价方法，为推动我国汽车新产品研发、制造、运行管理与维修提供有力的技术手段，对维护交通安全、促进汽车工业的技术进步将起到积极作用。

参考文献

【１】１

刘美生．我国机动车性能检测的现状与发展叨．中国测试技术，２００５，３１（６）：１－５．

【２】杨春生，袁中凡，王华．基于ＧＰＳ—ＲＴＫ技术的汽车运

动稳定性检测系统们．四川大学学报：工程科学版，２００７，３９（６）：１６８—１７３．

【３】ＧＢ７２５８—２００４，机动车运行安全技术条件【Ｓ】．ｊ匕京：中国

计量出版社，２００４．［４１

ＪＪＧ１０２０—２００７，平板式制动检验台［Ｓ】．北京：中国计量

出版社，２００７．

【５】ＪＪＧ９０８—１９９６，滑板式汽车侧滑检验台【Ｓ】．北京：中国计

量出版社，１９９６．【６】６

ＧＡ

４６８－２００４，机动车安全检验项目和方法【Ｓ】．北京ｇ

中国计量出版社。２００４．

【７】刘美生．全球定位系统及其应用综述（二）——ＧＰｓ【Ｊ】．

中国测试技术，２００６，３２（６）：５－１０．

【８】刘美生．全球定位系统及其应用综述（三）——ＧＰｓ的应

用［Ｊ１．中国测试技术，２００７。３３（１）：５—１１．

【９】罗宗粉。等．从我国汽车检测行业的发展看嵌入式计算

机技术的应用前景阴．中国汽车维修市场，２００１（１７）：

５１－５４．