自动驾驶车辆在道路测试阶段，车身与底盘振动直接关联行驶安全性与驾乘舒适性。为实现测试过程中振动状态的实时感知、异常识别与自动处置，依托 LabVIEW 图形化开发环境，搭建一套集数据通信、信号采集、在线分析、故障诊断与联动控制于一体的监测诊断系统。系统可同步获取车辆运行工况与振动信号，按预设规则完成分级报警与控制输出，提升道路测试的安全性与数据完整性，降低故障引发的测试风险与研发成本。
系统组成架构
系统采用硬件采集与软件分析结合的架构，由传感单元、数据采集硬件、上位机软件、驾驶机器人控制单元四部分构成。
传感单元选用三向加速度传感器，布置于车身钣金与座椅导轨位置，采集多维度振动信号。数据采集硬件采用 cDAQ 机箱与 NI‑9231 采集卡，该板卡支持 8 路模拟输入，最高采样率 51.2kS/s，适配振动信号高频采集需求。
上位机以 LabVIEW 为开发平台，完成通信交互、数据采集、信号处理、限值对比、故障诊断与界面显示。驾驶机器人接收上位机指令，执行正常行驶、事件记录、警告提示、紧急制动等操作，形成采集‑分析‑诊断‑控制的闭环。
工作流程
系统上电初始化后，上位机通过 TCP/IP 与驾驶机器人建立连接，实时获取车辆 GPS 定位、转速、车速、胎压、踏板开度等运行参数。依托 GPS 信息匹配道路数据库，调取对应路面的振动安全限值。
采集卡持续采集传感器振动信号，经信号调理与滤波后，计算时域 RMS 特征值。将实时 RMS 值与分级限值对比，判断振动状态。正常状态下持续监测；一级限值触发事件记录；二级限值启动声光警告；三级限值立即下发急停指令，驾驶机器人执行制动。
全过程数据实时存储为 TDMS 文件，支持事后回放与离线分析，完整留存测试数据。
通信模块实现
LabVIEW 依托 TCP/IP 协议实现与驾驶机器人的稳定通信，采用客户端‑服务器模式，上位机作为客户端主动发起连接。程序通过 TCP 初始化、连接检测、数据读取、数据解析四步完成交互。
数据传输采用 JSON 格式封装，便于解析车辆状态与下发控制指令。LabVIEW 内置 JSON 解析函数，可快速提取车速、挡位、位置等关键信息，无需额外开发解析工具，简化开发流程。
通信模块具备断线重连机制，连接中断后自动重试，保障测试过程数据不中断。通信状态实时显示于前面板，便于工程师快速排查链路故障。
振动采集配置
LabVIEW 通过 DAQmx 驱动完成采集硬件配置，流程包含通道创建、时钟设置、触发配置、数据读取。设置采样率 2048Hz，单通道采样点数 2048，采用连续采样模式，保证信号采集的实时性与同步性。
程序支持通道名称、量程、单位等参数自定义，适配不同传感器与测试场景。采集数据实时写入 TDMS 二进制文件，该格式存储效率高、读写速度快，支持大容量数据长时间存储，满足道路测试长时程记录需求。
LabVIEW 前面板可实时显示振动时域波形，工程师直观观测信号波动，快速判断信号是否正常。
信号处理方法
系统以时域 RMS 值作为振动特征指标，表征振动能量大小，计算公式为有效值均方根。LabVIEW 内置信号处理函数库，直接调用即可完成 RMS 计算，无需手动编写算法，提升开发效率。
信号处理流程包含滤波去噪、特征计算、限值对比。采用数字滤波剔除环境干扰，保留有效振动成分。计算得到的 RMS 值与数据库中对应路面的一级、二级、三级限值逐点对比，确定当前振动等级。
该处理方式计算量小、响应速度快，满足在线监测的实时性要求，可在车辆行驶过程中快速完成诊断判断。
诊断规则制定
依据不同测试路面特性，制定分级振动限值，形成标准化诊断规则。旁通路、比利时路、砂石路、扭曲路等典型路面，分别设置三级报警阈值。一级限值对应轻微振动，仅记录事件不干预行驶；二级限值对应中等振动，记录并提示警告；三级限值对应强烈振动，立即触发急停。
限值来源于实车测试样本统计，贴合不同路面的振动特性，避免误报警与漏报警。诊断程序根据 GPS 匹配的路面类型自动切换限值，无需人工切换，适配多路况连续测试场景。
软件界面设计
LabVIEW 前面板采用模块化布局，分为登录页、参数配置页、实时监测页。登录页支持账号密码验证，可按项目、车型、试验内容命名存储文件，便于数据管理。
监测界面集成运行状态、TCP 参数、DAQ 配置、振动波形、RMS 曲线、报警信息六大区域。参数配置区支持采样率、通道、限值等参数灵活修改；实时显示区动态更新车辆状态与振动数据；报警区以不同颜色提示等级，直观清晰。
界面采用图形化控件，操作便捷，工程师可快速完成启动、停止、存储、回放等操作，符合工程测试使用习惯。
硬件集成方案
硬件采用便携式集成设计，加速度传感器固定于测试点位，信号线缆接入采集卡。cDAQ 机箱通过 USB 与上位机连接，部署灵活，适配车载测试环境。
整套硬件抗干扰能力强、稳定性高，可在颠簸路面、复杂工况下可靠工作。硬件与 LabVIEW 软件无缝对接，驱动适配性好，即插即用，减少现场调试时间。
系统支持多通道同步采集，可同时监测车身多个点位振动，全面反映车辆振动状态。
系统测试验证
在封闭测试场地开展实车验证，车辆在多种典型路面行驶，系统稳定采集振动信号，准确匹配路面限值，分级报警响应及时。三级限值触发时，上位机毫秒级下发急停指令，驾驶机器人可靠制动，验证了闭环控制的有效性。
TDMS 文件完整记录全过程数据，离线回放可复现振动变化趋势，为故障溯源与数据分析提供支撑。测试结果表明，系统可实时监测振动状态，准确识别异常，有效提升自动驾驶车辆道路测试的安全性。
