针对目前现有动态地磅称重误差大等问题，提出了一种新型动态汽车衡称重系统的实现方法，该称重系 统在基于Intel x86硬件平台和linux操作系统的基础上设计实现的。同时分析了产生称重误差的根本原因，采用了 数字信号处理手段来提高动态地磅的称重精度。现场测试数据分析表明，该新型动态地磅称重系统技术指标优 于国家动态衡标准。

动态地磅称重，即在非停车运动状态下的称 重。与停车状态下的静态称重相比，其主要特点是 节省时间、效率高，使得称重时不至于造成对正常 交通的干扰。这对公路建设与管理有着极为重要的 意义，同时对车辆运输现代化管理也有较大的促进 作用。

目前较为流行的动态地磅称重系统是轴重 称量，既分别测出车辆各轴轴重，再由测试系统计 算出整车重量。当汽车以一定的速度通过称重台面 时，不仅轮胎对台面的作用时间很短在几百毫秒 以内），而且作用在台面上的力除真实轴重外，还有 许多因素产生的干扰力，如车速、车辆自身谐振、路 面激励、轮胎驱动等，这给动态地磅称重系统实 现高精度测量造成很大困难。因此，在外界随机不 确定的干扰力作用下，如何准确测出真实轴重，就 成为动态地磅称重系统的技术难点和关键。本文 针对这些问题，从软硬件着手来实现新型动态地磅称重系统，目的就在于准确测出运动状态下汽车的重量。

1.硬件系统结构

动态地磅称重系统由上位工控机、嵌入式称 重仪表、接线盒、称重传感器及机械称重台面组成。 当汽车按照一定的速度通过称重台面时，安装在台 面上的称重传感器将压力信号转换为微弱电信号， 经接线盒传递给嵌入式称重仪表，由称重仪表完成 电信号的放大、滤波、模数转换，以及实时数据处 理，同时将处理过的数据传给上位工控机，由上位 工控机最终完成数据查询、报表打印及实时监控等 工作。图1为系统硬件组成结构图。

该动态地磅称重系统采用最新技术，以保证 系统具有高稳定性，高精度的特点，详述如下：

选用了最新开发研制的、成熟的高精度称重 传感器。该传感器将重量转换为毫伏级的电压信 号、温漂小、性能稳定、精度可达0.01%。

为了提高所采集的信号在传输过程中的可 靠性，并简化系统结构，在四个传感器测量头之间 加了一个接线盒。由于传感器的额定输出及输出阻 抗等参数在制造上不可能做到完全一致，因此实际应用时可能产生角差。通过调节接线盒中相应的电位器来调整角差，从而保证了多路传感器间的基准协调一致。

嵌入式称重仪表是本动态地磅称重系统
的最重要组成部分。其硬件核心由深圳研祥公司生
产的EC3-1371CLDN嵌入式平台和北京中泰公司
生产的PM516多功能数据采集卡组成。EC3-
1371CLDN是一块基于Intel 386SX微处理器的嵌
入式平台，可以装载嵌入式Linux操作系统，同时它
还具有非常丰富的外围设备，足以满足称重仪表的
功能要求。PM516多功能数据采集卡A/D转换精度
为12位，最大采样频率为75kHz，己满足动态称重
对A/D转换精度和采样速率的要求。

由于现场环境恶劣，因此采用抗干扰极强
的工控机作为上位机。并通过Win32 API实现上位
工控机与嵌入式称重仪表之间的通讯，同时上位工
控机还完成数据查询、报表打印及实时监控等工
作。

由于该系统引入了模块化的设计理念，各
模块间功能相对独立，便于系统维护。

为了提高该系统的抗干扰性能，模拟和数
字供电部分分别采用了高精度直流稳压电源和开
关电源。

2.软件数据处理

为了提高技术指标，除了硬件设备的保障外，
关键是采用良好的软件数据处理方法来实现准确
的称重。图2是一辆三轴汽

车通过秤台时的波形图，A、

B、C分别表示该车前轴、后
轴1、后轴2通过秤台的波
形输出。

如图2中A、B、C所示，

设:m t)是反映汽车某轴轴
重的一个真实信号，（t)是
伴随此真实信号的噪声，故
测得称重信号x t)可表示

式3)中，噪声分量q是由两部分因素组成：1)行 进中的汽车自身处于一种低频振动，其频率与载重 有关，约为5—10Hz; 2)称重台面的机械部分，由于 汽车通过台面及邻近地面也会产生振动，其频率与 台面的机械结构参数有关，约为20—35Hz。噪声分量 f)是由称重传感器的应变片在汽车通过时，因承压 产生弹性形变造成的。当汽车通过称重台面时，前后 轮轴出现高度差，造成汽车的轴重在4个传感器上 分配不均，从而出现重量转移。此外，车轮不圆、地面 不平等原因，也会出现高度差，从而造成重量转移而 引起测量误差。由此可见，噪声分量q具有正弦波 形状，相位为随机变量。噪声分量f具有脉冲形状， 脉冲幅度与出现时刻都是随机的。

可见,软件数据处理的任务,就是从测得的波形 信号中检测出行进中汽车某轴轴重的真实值M。 在本系统设计中，首先对波形信号进行软件滤

波。采用一价RC数字滤波法，滤掉噪声分量q。然 后进行复合滤波法，即先用中值滤波原理滤除由于 脉冲干扰引起误差的采样值，再将剩余的采样值进 行递推算术平均，从而滤掉噪声分量卩，其原理可表 示为：

xi2< A?，且 3 14 则 y= x2+x3+Axn-1)% n-2) ( 4)

式中xPx2，， 检测信号；

y——本次采样的有效值。

其次，对滤波后的波形信号进行实时数据处理。 其数据处理部分采用"重量带"判断法。具体方法为: 首先设置一个称重信号判断上限与下限，采样信号 大于此上限，表明有汽车通过台面，形成一判断带， 继续对后续采样信号进行判断，当后续采样信号向 下穿破称重下限，表明采样结束。在实际称重过程 中，发现逐个判断后续信号的方法容易受到干扰信 号的影响，将逐个判断后续信号的方法改为判断一 段后续信号，将20个后续信号求和后求平均，再利 用上述方法进行判断。此方法可避免振荡对判断的 影响，最大限度地避免误判，并且此判断法具有编程 简单、计算量小、响应速度快、适应性强等特点。

通过汽车和标准砝码给此动态地磅称重系统 进行加载标定，表1给出了部分现场标定结果，其中 汽车空载重量为6557.2kg。

3.结束语

在本动态地磅称重系统中，采用嵌入式平台 结合新型的数据采集卡，并根据实际采样波形，设 计特殊的数据处理方法，从而完成高速、高精度的 数据处理，获得令人满意的结果。本动态地磅称 重系统先后已在宁夏盐池高速公路收费站，江苏 江都高速公路收费站等投入使用，从现场反馈信 息看，所设计的动态地磅称重系统技术参数能 达到：在静态模式下，误差保持在d20kg内;在动 态模式下，车辆在15km/h左右的速度通过时，误 差小于静态时称重值的丑（（轴重和总重），远远 优于国家动态衡标准。本动态地磅称重系统主 要特性还包括：具有动、静态两种工作方式；自动 判别车辆类型；自动将所测量的车辆重量与存储 的资料相比较来确定车辆是否超重；资料自动存 储以便检索、统计。