Road vehicles -- Vehicle dynamics test methods

Véhicules routiers -- Méthodes d'essai de la dynamique des véhicules

General Information

Status
Replaced
Publication Date
02-Dec-1998
Withdrawal Date
02-Dec-1998
Technical Committee
Drafting Committee
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
22-Oct-1998
Completion Date
03-Dec-1998
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ISO 15037-1:1998 - Road vehicles -- Vehicle dynamics test methods
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ISO 15037-1:1998 - Véhicules routiers -- Méthodes d'essai de la dynamique des véhicules
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15037-1
First edition
1998-12-01
Road vehicles — Vehicle dynamics test
methods —
Part 1:
General conditions for passenger cars
Véhicules routiers — Méthodes d’essai de la dynamique des véhicules —
Partie 1: Conditions générales pour voitures particulières
Reference number
ISO 15037-1:1998(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 15037-1:1998(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO

member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical

committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has

the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in

liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical

Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.

Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

International Standard ISO 15037-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 22, Road vehicles, Sub-

committee SC 9, Vehicle dynamics and road-holding ability.

ISO 15037 consists of the following parts, under the general title Road vehicles — Vehicle dynamics test methods:

— Part 1: General conditions for passenger cars
— Part 2: General conditions for heavy commercial vehicles

Annexes A and B form and integral part of this part of ISO 15037. Annex C is for information only.

© ISO 1998

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic

or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher.

International Organization for Standardization
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Switzerland
Internet iso@iso.ch
Printed in Switzerland
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO ISO 15037-1:1998(E)
Introduction

The dynamic behaviour of a road vehicle is a most important part of active vehicle safety. Any given vehicle,

together with its driver and the prevailing environment, constitutes a closed-loop system which is unique. The task

of evaluating the dynamic behaviour of the vehicle is therefore very difficult since there is significant interaction

between these driver-vehicle-environment elements, and each of these elements is individually complex in itself.

The test conditions exert large influence on the test results. Only vehicle dynamic properties obtained at identical

test conditions are comparable.
iii
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INTERNATIONAL STANDARD ISO ISO 15037-1:1998(E)
Road vehicles — Vehicle dynamics test methods —
Part 1:
General conditions for passenger cars
1 Scope

This part of ISO 15037 specifies the general conditions that apply when vehicle dynamics properties are determined

according to ISO test methods (see annex C).
In particular, it specifies general conditions for
 variables,
 measuring equipment and data processing,
 environment (test track and wind velocity),
 test vehicle preparation (tuning and loading),
 initial driving,
 test report (general data and test conditions),

which are of general significance, independent of the specific vehicle dynamics test method. They apply when

vehicle dynamics properties are determined, unless other conditions are required by the standard which is actually

used for the test method.
This part of ISO 15037 is applicable to passenger cars as defined in ISO 3833.

NOTE The general conditions defined in existing vehicle dynamics standards are valid until a reference to this part of

ISO 15037 is included.
2 Normative references

The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this part of

ISO 15037. At the time of publication, the editions indicated were valid. All standards are subject to revision, and

parties to agreements based on this part of ISO 15037 are encouraged to investigate the possibility of applying the

most recent editions of the standards indicated below. Members of IEC and ISO maintain registers of currently valid

International Standards.
ISO 1176:1990, Road vehicles — Masses — Vocabulary and codes.
ISO 2416:1992, Passenger cars — Mass distribution.
ISO 3833:1977, Road vehicles — Types — Terms and definitions.

ISO 8855:1991, Road vehicles — Vehicle dynamics and road-holding ability — Vocabulary.

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ISO
ISO 15037-1:1998(E)
3 Variables
3.1 Reference system

The variables of motion used to describe vehicle behaviour in a test-specific driving situation relate to the

intermediate axis system (X, Y, Z) (see ISO 8855).

The location of the origin of the vehicle axis system (X , Y , Z ) is the reference point and therefore should be

V V V

independent of the loading condition. The origin is therefore fixed in the longitudinal plane of symmetry at half-wheel

base and at the same height above the ground as the centre of gravity of the vehicle at complete vehicle kerb mass

(see ISO 1176).
3.2 Variables to be measured

To describe the horizontal dynamics of a vehicle, the following variables are relevant:

 longitudinal velocity (v );
 sideslip angle (β) or lateral velocity (v );
 longitudinal acceleration (a );
 lateral acceleration (a );
 yaw velocity (dψ/dt);
 roll angle (ϕ);
 pitch angle (θ).
To describe the input of the driver, it is necessary to measure the variable
 steering wheel angle (δ ).

These variables are defined in ISO 8855. All standards that make reference to this part of ISO 15037 shall specify

which variables apply.
4 Measuring equipment
4.1 Description

All variables shall be measured by means of appropriate transducers and their time histories shall be recorded by a

multi-channel recording system. Typical operating ranges and recommended maximum errors of the transducer and

recording system are shown in Table 1.
4.2 Transducer installations

The transducers shall be installed according to the manufacturer’s instructions when such instructions exist, so that

the variables corresponding to the terms and definitions of ISO 8855 can be determined.

If a transducer does not measure a variable directly, appropriate transformations into the reference system shall be

carried out.
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ISO 15037-1:1998(E)
4.3 Data processing
4.3.1 General

The frequency range relevant for tests on horizontal dynamics of passenger cars is between 0 Hz and the maximum

utilized frequency f = 5 Hz. According to the chosen data processing method, analogue or digital data

max
processing, the requirements given in 4.3.2 or 4.3.3 apply.
Table 1 — Variables, typical operating ranges and recommended maximum errors
Variables range system Typical operating of the Recommended maximum
combined transducer errors and recording
Longitudinal velocity 0 m/s to + 50 m/s ± 0,5 m/s
Lateral velocity –10 m/s to + 10 m/s ± 0,4 m/s
Sideslip angle –15° to +15° ± 0,5°
Longitudinal acceleration –15 m/s² to + 15 m/s² ± 0,15 m/s²
Lateral acceleration –15 m/s² to + 15 m/s² ± 0,15 m/s²
Yaw velocity – 50°/s to + 50°/s ± 0,5°/s
Roll angle –15° to +15° ± 0,15°
Pitch angle –15° to +15° ± 0,15°
Steering wheel angle –360° to + 360° ± 2° for angles ¶ 180°
± 4° for angles > 180°

NOTE Transducers for measuring some of the listed variables are not widely available and are

not in general use. Many such instruments are developed by users. If any system error exceeds the

recommended maximum value, this and the actual maximum error shall be stated in the test report

(see annex A).
4.3.2 Analogue data processing

The bandwidth of the entire, combined transducer/recording system shall be no less than 8 Hz.

In order to execute the necessary filtering of signals, low-pass filters with order 4 or higher shall be employed. The

width of the passband (from 0 Hz to frequency f at –3 dB) shall not be less than 9 Hz. Amplitude errors shall be

less than ± 0,5 % in the relevant frequency range of 0 Hz to 5 Hz. All analogue signals shall be processed with

filters having sufficiently similar phase characteristics to ensure that time delay differences due to filtering lie within

the required accuracy for time measurement.

NOTE During analogue filtering of signals with different frequency contents, phase shifts can occur. Therefore, a data

processing method, as described in 4.3.3, is preferable.
4.3.3 Digital data processing
4.3.3.1 General considerations

Preparation of analogue signals includes consideration of filter amplitude attenuation and sampling rate to avoid

aliasing errors, and filter phase lags and time delays. Sampling and digitizing considerations include pre-sampling

amplification of signals to minimize digitizing errors; number of bits per sample; number of samples per cycle;

sample and hold amplifiers; and timewise spacing of samples. Considerations for additional phaseless digital

filtering includes selection of passbands and stopbands and the attenuation and allowable ripple in each; and

correction of filter phase lags. Each of these factors shall be considered in order to achieve a relative overall data

acquisition accuracy of ± 0,5 %.
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ISO 15037-1:1998(E)
4.3.3.2 Aliasing errors

In order to avoid uncorrectable aliasing errors, the analogue signals shall be appropriately filtered before sampling

and digitizing. The order of the filters used and their passband shall be chosen according to both the required

flatness in the relevant frequency range and the sampling rate.
The minimum filter characteristics and sampling rate shall be such that

a) within the relevant frequency range of 0 Hz to f = 5 Hz the attenuation is less than the resolution of the data

max
acquisition system; and

b) at one-half the sampling rate (i.e. the Nyquist or "folding" frequency) the magnitudes of all frequency

components of signal and noise are reduced to less than the system resolution.

For 0,05 % resolution the filter attenuation shall be less than 0,05 % to 5 Hz, and the attenuation shall be greater

than 99,95 % at all frequencies greater than one-half the sampling frequency.
NOTE For a Butterworth filter the attenuation is given by
1 1
2 2
A= and A=
2n 2n
1+ff/ 1+ff/
() ()
max 0 N 0
where
n is the order to filter;
f is the relevant frequency range (5 Hz);
max
f is the filter cut-off frequency;
f is the Nyquist or "folding" frequency.
For a fourth order filter
for A = 0,999 5: f = 2,37 · f = 11,86 Hz;
0 max

for A = 0,000 5: f = 2 · (6,69 · f ) = 158 Hz, where f is the sampling frequency = 2 · f .

s 0
s N
4.3.3.3 Filter phase shifts and time delays for anti-aliasing filtering

Excessive analogue filtering shall be avoided, and all filters shall have sufficiently similar phase characteristics to

ensure that time delay differences lie within the required accuracy for the time measurement.

Phase shifts are especially significant when measured variables are multiplied together to form new variables,

because while amplitudes multiply, phase shifts and associated time delays add. Phase shifts and time delays are

reduced by increasing f . Whenever equations describing the pre-sampling filters are known, it is practical to

remove their phase shifts and time delays by simple algorithms performed in the frequency domain.

NOTE In the frequency range in which the filter amplitude characteristics remain flat, the phase shift F of a Butterworth filter

can be approximated by
F = 81 · (f/f ) degrees for second order;
F = 150 · (f/f ) degrees for fourth order;
F = 294 · (f/f ) degrees for eighth order.
The time delay for all filter orders is: t = (F/360°) · (1/f ).
4.3.3.4 Data sampling and digitizing

At 5 Hz the signal amplitude changes by up to 3 % per millisecond. To limit dynamic errors caused by changing

analogue inputs to 0,1 %, sampling or digitizing time shall be less than 32 ms. All pairs or sets of data samples to be

compared shall be taken simultaneously or over a sufficiently short time period.
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ISO
ISO 15037-1:1998(E)
4.3.3.5 System requirements

The data system shall have a resolution of 12 bits ( 0,05 %) or more and an accuracy of 2 LSB ( 0,1 %). Anti-

± ±

aliasing filters shall be of order 4 or higher and the relevant data range f shall be 0 Hz to 5 Hz.

max

For fourth order filters the passband frequency f (from 0 Hz to frequency f ) shall be greater than 2,37 · f if

0 0 max

phase errors are subsequently adjusted in digital data processing, and greater than 5 · f otherwise. For fourth

max
order filters the data sampling frequency f shall be greater than 13,4 · f .
s 0

For filters having orders different from fourth order, f and f shall be selected for adequate flatness and alias error

0 s
prevention.

Amplification of the signal before digitizing shall be such that in the digitizing process the additional error is less than

0,2 %.

Sampling or digitizing time for each data channel sampled shall be less than 32 ms.

4.3.3.6 Digital filtering

For filtering of sampled data in data evaluation, phaseless (zero phase shift) digital filters shall be used

incorporating the following characteristics (see Figure 1):
 passband shall range from 0 Hz to 5 Hz;
 stopband shall begin between 10 Hz and 15 Hz;
 the filter gain in the passband shall be 1 ± 0,005 (100 ± 0,5 %);
 the filter gain in the stopband shall be ¶ 0,01 (¶ 1%).
Figure 1 — Required characteristics of phaseless digital filters
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ISO
ISO 15037-1:1998(E)
5 Test conditions
5.1 General

Limits and specifications for the ambient conditions and vehicle test conditions are established below, these shall be

maintained during the specific test. Any deviations shall be shown in the test report (see annexes A and B) including

the individual diagrams of the presentation of results. For each test method, the test specific conditions and those

which may not be kept constant (e.g. tread depths) shall be recorded in a separate test report in accordance with

annex B.
5.2 Test track

All tests shall be carried out on a smooth, clean, dry and uniform paved road surface. The gradient of the paved test

surface to be used shall not exceed 2,5 % in any direction when measured over any distance interval between that

corresponding to the vehicle track and 25 m. For each test the road surface conditions and paving material shall be

recorded in the test report (see annex B).
5.3 Wind velocity

The ambient wind velocity shall not exceed 5 m/s during a test. For each test method the climatic conditions shall be

recorded in the test report (see annex B).
5.4 Test vehicle
5.4.1 General data
General data of the test vehicle shall be
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 15037-1
Première édition
1998-12-01
Véhicules routiers — Méthodes d’essai de
la dynamique des véhicules —
Partie 1:
Conditions générales pour voitures particulières
Road vehicles — Vehicle dynamics test methods —
Part 1: General conditions for passenger cars
Numéro de référence
ISO 15037-1:1998(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 15037-1:1998(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de

normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux

comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité

technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en

liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission

électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour

vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités

membres votants.

La Norme internationale ISO 15037-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 22, Véhicules routiers, sous-

comité SC 9, Dynamique des véhicules et tenue de route.

L’ISO 15037 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Véhicules routiers — Méthodes

d’essai de la dynamique des véhicules:
 Partie 1: Conditions générales pour voitures particulières
 Partie 2: Conditions générales pour véhicules utilitaires lourds

Les annexes A et B font partie intégrante de la présente partie de l’ISO 15037. L'annexe C est donnée uniquement

à titre d'information.
© ISO 1998

Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque

forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur.

Organisation internationale de normalisation
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Internet iso@iso.ch
Imprimé en Suisse
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ISO ISO 15037-1:1998(F)
Introduction

Le comportement dynamique d'un véhicule routier représente une partie extrêmement importante de la sécurité

active du véhicule. Tout véhicule, avec son conducteur et son environnement du moment, constitue un système en

boucle fermée unique. La tâche consistant à évaluer le comportement dynamique d'un véhicule est donc très

difficile car il existe une interaction significative entre les éléments conducteur/véhicule/environnement. Chacun de

ces éléments pris séparément est déjà complexe en soi.

Les conditions d'essai exercent une influence importante sur les résultats des essais. Seules les propriétés

dynamiques des véhicules obtenues dans des conditions d'essai identiques peuvent être comparées.

iii
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NORME INTERNATIONALE ISO ISO 15037-1:1998(F)
Véhicules routiers — Méthodes d’essai de la dynamique
des véhicules —
Partie 1:
Conditions générales pour voitures particulières
1 Domaine d’application

La présente partie de l’ISO 15037 spécifie les conditions générales applicables lorsque les propriétés dynamiques

des véhicules sont déterminées conformément aux méthodes d’essai ISO (voir annexe C).

Elle spécifie, en particulier, les conditions générales relatives
 aux variables,
 à l'équipement de mesure et au traitement des données,
 à l'environnement (piste d'essai et vitesse du vent),
 à la préparation du véhicule d'essai (réglage et chargement),
 à la conduite initiale,
 au rapport d'essai (données générales et conditions d'essai),

qui revêtent une importance générale, indépendamment de la procédure spécifique de l'essai de dynamique du

véhicule. Ce sont ces conditions qui doivent être appliquées lors de la détermination des propriétés dynamiques du

véhicule, sauf si d'autres conditions sont exigées dans la norme qui est effectivement utilisée pour la méthode

d’essai.

La présente partie de l’ISO 15037 est applicable aux voitures particulières telles que définies dans l'ISO 3833.

NOTE Les conditions générales définies dans les normes existantes de dynamique des véhicules restent en vigueur jusqu'à

inclusion d'une référence à la présente partie de l’ISO 15037.
2 Références normatives

Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des

dispositions valables pour la présente partie de l’ISO 15037. Au moment de la publication, les éditions indiquées

étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente

partie de l’ISO 15037 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes des normes

indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur

à un moment donné.
ISO 1176:1990, Véhicules routiers — Masses — Vocabulaire et codes.
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ISO
ISO 15037-1:1998(F)
ISO 2416:1992, Voitures particulières — Distribution des masses.
ISO 3833:1977, Véhicules routiers — Types — Termes et définitions.
ISO 8855:1991, .
Véhicules routiers — Dynamique des véhicules et tenue de route — Vocabulaire
3 Paramètres
3.1 Système de référence

Les paramètres de mouvement utilisés pour décrire le comportement d'un véhicule dans une situation de conduite

spécifique de l'essai se réfèrent au référentiel intermédiaire ( , , ) (voir ISO 8855).

X Y Z

La position de l'origine du référentiel véhicule (X , Y , Z ) constituant le point de référence doit être indépendante

V V V

de l'état de chargement. C'est pourquoi l'origine est fixée dans le plan longitudinal médium passant par le milieu de

l'empattement du véhicule et à la même hauteur par rapport au sol que le centre de gravité du véhicule lorsque

celui ci est à la masse du véhicule complet en ordre de marche (voir ISO 1176).
3.2 Paramètres à mesurer

Pour décrire la dynamique horizontale d'un véhicule, les paramètres suivants sont pertinents:

 vitesse longitudinale (v );
 angle de dérive (β) ou vitesse transversale (v );
 accélération longitudinale (a );
 accélération transversale (a );
 vitesse de lacet (dψ/dt);
 angle de roulis (ϕ);
 angle de tangage (θ).

Pour décrire l'entrée correspondant au conducteur, il est nécessaire de mesurer le paramètre

 angle au volant (δ ).

Ces paramètres sont définis dans l'ISO 8855. Toute norme faisant référence à la présente partie de l’ISO 15037

doit spécifier les paramètres applicables à utiliser.
4 Équipement de mesure
4.1 Description

Tous les paramètres doivent être mesurés au moyen de capteurs appropriés et leur variation dans le temps doit

être enregistrée par un système multivoie. Le Tableau 1 présente les étendues de mesure types et les erreurs

maximales recommandées de la chaîne de mesure.
4.2 Installation des capteurs

Les capteurs doivent être installés conformément aux instructions du fabricant, lorsque de telles instructions

existent, afin que les paramètres correspondant aux termes et définitions de l'ISO 8855 puissent être déterminés.

Si un capteur ne mesure pas directement un paramètre, des transformations appropriées dans le système de

référence doivent être effectuées.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO
ISO 15037-1:1998(F)
4.3 Traitement des données
4.3.1 Généralités

La gamme de fréquences à utiliser pour des essais sur la dynamique horizontale des voitures particulières est

comprise entre 0 Hz et la fréquence maximale utilisée f = 5 Hz. Selon la méthode de traitement des données

max

choisie, analogique ou numérique, il convient de respecter les spécifications du paragraphe 4.3.2 ou 4.3.3.

Tableau 1 — Paramètres, étendues de mesure types et erreurs maximales recommandées

de la chaîne de mesure
Erreur maximale recommandée
Paramètre Étendue de mesure
de la chaîne de mesure
Vitesse longitudinale 0 m/s à + 50 m/s ± 0,5 m/s
Vitesse transversale - 10 m/s à + 10 m/s ± 0,4 m/s
Angle de dérive - 15° à + 15° ± 0,5°
2 2 2
Accélération longitudinale - 15 m/s à + 15 m/s ± 0,15 m/s
2 2 2
Accélération transversale - 15 m/s à + 15 m/s ± 0,15 m/s
Vitesse de lacet - 50°/s à + 50°/s ± 0,5 °/s
Angle de roulis - 15° à + 15° ± 0,15°
Angle de tangage - 15° à + 15° ± 0,15°
± 2° pour des angles < 180°
Angle au volant - 360° à + 360°
± 4° pour des angles . 180°

NOTE Les capteurs destinés au mesurage de certains des paramètres énumérés ne sont pas des dispositifs

répandus faisant l'objet d'une large utilisation. Un grand nombre de ces instruments est développé par les

utilisateurs. Si une erreur du système dépasse la valeur maximale recommandée, cette erreur et l'erreur

maximale réelle doivent être consignées dans le rapport d'essai (voir données générales, annexe A).

4.3.2 Traitement analogique des données

La largeur de bande de l'ensemble de la chaîne de mesure ne doit pas être inférieure à 8 Hz.

Pour effectuer le filtrage nécessaire des signaux, des filtres passe-bas d'ordre 4 ou plus doivent être utilisés. La

largeur de la bande passante (de 0 Hz à la fréquence f à - 3 dB) ne doit pas être inférieure à 9 Hz. Les erreurs

d'amplitude doivent être inférieures à ± 0,5 % dans la plage de fréquence correspondante de 0 Hz à 5 Hz. Tous les

signaux analogiques doivent être traités au moyen de filtres disposant de caractéristiques de phase suffisamment

similaires pour garantir que les différences de temporisation dues au filtrage se situent dans les limites de précision

requises pour le mesurage du temps.

NOTE Pendant le filtrage analogique des signaux avec des composantes fréquentielles différentes, il peut se produire des

déphasages. C'est pourquoi il est préférable d'utiliser une méthode de traitement des données comme celle qui est décrite au

paragraphe 4.3.3.
4.3.3 Traitement numérique des données
4.3.3.1 Considérations générales

La préparation de signaux analogiques inclut la prise en compte de l'atténuation de l'amplitude du filtre et de la

fréquence d'échantillonnage pour éviter des erreurs de repliement de spectre, ainsi que des retards de phase et

des temporisations du filtre. Les considérations d'échantillonnage et de numérisation incluent une amplification des

signaux avant échantillonnage pour minimiser les erreurs de numérisation, le nombre de bits par échantillon, le

nombre d'échantillons par cycle, les circuits échantillonneurs et l'espacement dans le temps des échantillons. Les

considérations de filtrage numérique complémentaire sans phase incluent la sélection des bandes passantes et des

bandes coupées ainsi que l'atténuation et l'ondulation admissible de chacune et la correction des retards de phase

du filtre. Chacun de ces facteurs doit être pris en considération pour obtenir une précision globale de l'acquisition

des données de ± 0,5 %.
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO
ISO 15037-1:1998(F)
4.3.3.2 Erreurs de repliement de spectre

Pour éviter des erreurs de repliement de spectre impossibles à corriger, les signaux analogiques doivent être

convenablement filtrés avant échantillonnage et numérisation. L'ordre des filtres utilisés et leur bande passante

doivent être choisis en fonction à la fois de la planéité requise dans la plage de fréquence concernée et de la

fréquence d'échantillonnage.

Les caractéristiques minimales du filtre et la fréquence d'échantillonnage doivent être telles que:

a) dans la plage de fréquence concernée, de 0 Hz à f = 5 Hz, l'atténuation soit inférieure à la définition de la

max
chaîne de mesure, et;

b) à la moitié de la fréquence d'échantillonnage (c'est-à-dire à la fréquence Nyquist ou à la fréquence «de

repliement»), la valeur de toutes les composantes fréquentielles du signal et du bruit se trouve réduite au-

dessous de la définition du système.

Pour une résolution de 0,05 %, l'atténuation du filtre doit être inférieure à 0,05 % jusqu'à 5 Hz et l'atténuation doit

être supérieure à 99,95 % à toutes les fréquences supérieures à la moitié de la fréquence d'échantillonnage.

NOTE Pour un filtre de Butterworth, l'atténuation est donnée par les formules suivantes:

1 1
2 2
A= et A=
2n 2n
1+ff/ 1+ff/
() ()
max 0 N 0
n est l'ordre du filtre;
f est la plage de fréquence correspondante (5 Hz);
max
f est la fréquence de coupure du filtre;
f est la fréquence Nyquist ou fréquence de «repliement de spectre».
Pour un filtre de quatrième ordre:
pour A = 0,999 5: f = 2,37 × f = 11,86 Hz;
0 max

pour A = 0,000 5: f = 2 × (6,69 × f ) = 158 Hz, où f est la fréquence d'échantillonnage = 2 × f .

s 0 s N

4.3.3.3 Déphasages du filtre et temporisations pour un filtrage antirepliement de spectre

Un filtrage analogique excessif doit être évité et tous les filtres doivent posséder des caractéristiques de phase

suffisamment proches pour garantir que les différences de temporisation se situent dans les limites de précision

requises pour la mesure du temps.

Les déphasages sont particulièrement importants lorsque des paramètres mesurés sont multipliés entre eux pour

déterminer de nouveaux paramètres, car, tandis que les amplitudes se multiplient, les déphasages et les

temporisations associés s'ajoutent. Les déphasages et les temporisations diminuent lorsque f augmente. Chaque

fois que les équations décrivant les filtres de prééchantillonnage sont connues, il est pratique de supprimer leurs

déphasages et leurs temporisations par des algorithmes simples appliqués dans le domaine fréquentiel.

NOTE Dans la plage de fréquence dans laquelle les caractéristiques d'amplitude du filtre restent plates, le déphasage Φ d'un

filtre de Butterworth peut être estimé comme suit:
Φ = 81 × (f/f ) degrés pour un filtre du second ordre;
Φ = 150 × (f/f ) degrés pour un filtre du quatrième ordre;
294 ( / ) degrés pour un filtre du huitième ordre.
Φ = × f f

La temporisation correspondant à tous les ordres de filtres est donnée par la formule suivante: t = (Φ/360°) · (1/f ).

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4.3.3.4 Échantillonnage des données et numérisation

A 5 Hz, le changement d'amplitude du signal atteint 3 % par milliseconde. Pour limiter les erreurs dynamiques

occasionnées par la variation des entrées analogiques à 0,1 %, la durée d'échantillonnage ou de numérisation doit

être inférieure à 32 μs. Toutes les paires ou tous les ensembles d'échantillons de données à comparer doivent être

prélevés simultanément ou sur une période suffisamment courte.
4.3.3.5 Conditions requises du système

La chaîne de mesure doit avoir une définition de 12 bits (± 0,05) % ou plus et une précision de 2 LSB (± 0,1) %. Les

filtres antirepliement de spectre doivent être d'ordre 4 ou plus et la plage de données correspondante f doit être

max
comprise entre 0 et 5 Hz.

Pour des filtres d'ordre 4, la fréquence de la bande passante f (de 0 Hz à la fréquence f ) doit être supérieure à

0 0

2,37 × f si les erreurs de phase sont ensuite compensées dans le traitement numérique des données et elle doit

max

être supérieure à 5 × f dans le cas contraire. Pour des filtres d'ordre 4, la fréquence d'échantillonnage des

max
données, f , doit être supérieure à 13,4 × f .
s 0

Pour des filtres d'ordre autre que 4, f et f doivent être choisies de manière à assurer une planéité adéquate et une

0 s
prévention suffisante des erreurs de repliement de spectre.

L'amplification du signal avant la numérisation doit être telle que, lors du processus de numérisation, l'erreur

supplémentaire soit inférieure à 0,2 %.

La durée d'échantillonnage ou de numérisation pour chaque voie de transmission de données échantillonnées doit

être inférieure à 32 μs.
4.3.3.6 Filtrage numérique

Pour le filtrage de données échantillonnées lors de l'évaluation des données, on doit utiliser des filtres numériques

sans phase (déphasage zéro) possédant les caractéristiques suivantes (voir Figure 1):

 la bande passante doit être comprise entre 0 Hz et 5 Hz;
 la coupure doit commencer entre 10 Hz et 15 Hz;
 le gain du filtre dans la bande passante doit être de 1 ± 0,005 (100 ± 0,5 %);
 le gain du filtre dans la bande coupée doit être < 0,01 (< 1 %).
Figure 1 — Caractéristiques requises des filtres numériques sans phase
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5 Conditions d'essai
5.1 Généralités

Les limites et spécifications relatives aux conditions ambiantes et aux conditions d'essai du véhicule sont fixées ci-

après; elles doivent être maintenues pendant toute la durée de chaque essai. Toute divergence doit être consignée

dans le rapport d'essai (voir annexes A et B) qui doit contenir les différents diagrammes de présentation des

résultats. Pour chaque méthode d’essai, les conditions spécifiques de l'essai et celles qui peuvent ne pas être

maintenues constantes (par exemple la profondeur de sculpture) doivent être consignées dans un rapport d'essai

distinct conforme à l'annexe B.
5.2 Piste d'essai

Tous les essais doivent être effectués sur une surface lisse, propre et sèche d'une chaussée routière uniforme. Le

gradient de la surface de la chaussée à utiliser pour l'essai ne doit pas dépasser 2,5 %, quelle que soit la direction,

la mesure de ce gradient étant faite sur une distance quelconque entre la voie du véhicule et 25 m. Pour chaque

essai, l'état de surface de la route ainsi que le type de revêtement de la chaussée doivent être consignés dans le

rapport d'essai (voir annexe B).
5.3 Vitesse du vent

La vitesse ambiante du vent ne doit pas dépasser 5 m/s au cours d'un essai. Pour chaque essai, les conditions

climatiques doivent être consignées dans le rapport d'essai (voir annexe B).
5.4 Véhicule d'essai
5.4.1 Données générales

Les caractéristiques générales du véhicule d'essai doivent être présentées dans le rapport d'essai comme indiqué

dans l'annexe A. Pour tout changement de caractéristique
...

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