CN102914437A

CN102914437A - 一种基于激光测距的车辆路试制动性能检测系统

Info

Publication number: CN102914437A
Application number: CN2012104222562A
Authority: CN
Inventors: 刘济林; 朱株; 刘俊毅; 杨力
Original assignee: ZHEJIANG ICARE VISION TECHNOLOGY Co Ltd; Zhejiang University ZJU
Current assignee: ZHEJIANG ICARE VISION TECHNOLOGY Co Ltd; Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2013-02-06

Abstract

本发明公开一种基于激光测距的车辆路试制动性能检测系统，它包括激光测距仪、激光反光板、摄像机和处理器，激光测距仪和处理器连接，由所述激光测距仪发射的激光经所述激光反光板反射后返回所述激光测距仪，摄像机与处理器相连。本发明检测系统的安装操作简单，能够准确、全面地检测车辆路试制动性能。

Description

一种基于激光测距的车辆路试制动性能检测系统

技术领域

本发明涉及一种采用激光测距技术的可用于车辆路试制动性能测试的制动性能检测系统。

背景技术

随着国民经济的发展，国民收入和消费水平的提高，车辆使用越来越普及。要保证安全生产，车辆的安全行车是其中重要的环节，而车辆制动性能的优劣又是影响车辆安全行车的重要因素。按GB7258-1997规定:当车辆经台架检验后对其制动性能有质疑时，可用标准中规定的路试检验进行复检，并以满载路试的检验结果为准。路试检验行车制动性能可用制动距离、制动稳定性要求（车辆制动过程中的水平位移）、充分发出的平均减速度（MDFF）来衡量。

目前的路试检验设备有第五轮仪、减速度仪两种。五轮仪有两种：一种是常规的第五轮仪——车轮由被检测车辆拖拽前进测量出距离信号，另一种是非接触式的五轮仪，利用光学原理测量出车辆与地面的相对移动信号。这两种仪器的共同特点是测量单位时间的距离变化量，制动距离、制动时间可以直接测出，由距离和时间计算出速度加速度，精度较高。五轮仪安装困难，对车型限制较大，无法适用于车型变化较大的类型进行制动性能检测。减速度仪以加速度传感器作为其探测元件，由制动踏板触点开关提供制动起始信号，通过对车辆制动时减速度及时间的测量，经过微处理器运算，输出路试中测出的车辆充分发出的平均减速度、制动协调时间、制动初速度、制动距离等。减速度仪的缺陷在于在实际测量中，模拟加速度——时间曲线和实际加速度——时间曲线存在偏差，导致制动距离计算产生偏差；车辆行驶中可能震动较大，容易给加速度传感器带来额外的误差；无法测量车辆制动过程中的水平位移。

由上可知，在现有技术中，还不存在既安装操作简便，又能准确获取制动距离和制动稳定性的车辆路试制动性能检测系统。如果能提供满足上述要求的制动性能检测系统，在车辆安全管理方面将会有实际价值。

发明内容

本发明的目的是克服现有车辆路试制动性能检测设备的不足，提供一种安装操作简单的车辆路试制动性能检测系统。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：本发明基于激光测距的车辆路试制动性能检测系统包括激光测距仪、激光反光板、摄像机和处理器，激光测距仪和处理器连接，由所述激光测距仪发射的激光经所述激光反光板反射后返回所述激光测距仪，摄像机与处理器相连。

进一步地，本发明所述激光测距仪为高速激光测距仪。

进一步地，本发明还包括可调式三角支架，所述激光测距仪和摄像机固定安装于所述可调式三角支架上。

进一步地，本发明所述处理器为电脑或PC机。

进一步地，本发明所述处理器可用于：根据所述激光测距仪实时采集的车辆行驶距离数据获得车辆的行驶距离与行驶时间的关系、行驶速度与行驶时间的关系、以及行驶加速度与行驶时间的关系；根据行驶加速度与行驶时间的关系查找行驶加速度为最小值时所对应的第一时刻，并将第一时刻之前且距第一时刻最近的为最大负值的行驶加速度所对应的时刻作为刹车时刻；根据所述刹车时刻，在所述行驶速度与行驶时间的关系中查找所述刹车时刻所对应的行驶速度，并在所述行驶距离与行驶时间的关系中查找所述刹车时刻所对应的行驶距离；根据所述刹车时刻所对应的行驶速度和行驶距离计算车辆的刹车距离和平均减速度；根据所述摄像机实时采集的车辆行驶图片，获取车辆的水平位移和行驶时间的关系。

进一步地，本发明所述行驶距离与行驶时间的关系以行驶距离-行驶时间曲线表示。

进一步地，本发明所述行驶速度与行驶时间的关系以行驶速度-行驶时间曲线表示。

进一步地，本发明所述行驶加速度与行驶时间的关系以行驶加速度-行驶时间曲线表示。

进一步地，本发明所述车辆水平位移和行驶时间的关系以水平位移-行驶时间曲线表示。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明系统安装简单，只需将激光反光板固定在待测车辆尾部即可，安装时间短、对车型和安装环境没有较高的要求；

2）本发明采用激光测距仪直接检测刹车距离而非通过其他参数间接计算，测量精度高；

3）本发明将刹车距离的检测和车辆制动后的水平位移性能检测同时进行，获取车辆制动后的水平位移与行驶时间的关系，从而更加全面而准确地衡量车辆路试的制动性能。

附图说明

图1是本发明系统的结构示意图；

图2是本发明的处理器的工作流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于激光测距的车辆路试制动性能检测系统包括激光测距仪3、激光反光板2、摄像机4和处理器6，激光测距仪3和处理器6连接，其中，由激光测距仪3发射的激光经激光反光板2反射后返回激光测距仪3，摄像机4则与处理器6相连。作为一种优选方案，激光测距仪2可为高速激光测距仪。作为另一种优选方案，本发明系统还包括可调式三角支架5，并将激光测距仪5和摄像机4固定安装于可调式三角支架5上。通过调整三角支架5的高度，可使得激光测距仪3发射的激光束打在车辆1的激光反光板2的中部，从而能够更准确地测量车辆1的制动性能。其中，激光测距仪3可采用SICK激光雷达公司的产品：最大数据帧率可达400Hz；摄像机4可以采用百万像素级的普通摄像机；激光反光板2可采用钻石级反射贴膜，使反射激光强度可达入射激光强度的90%。

处理器6一般可为电脑或PC机。处理器6可根据激光测距仪实时采集的行驶距离数据获得车辆的行驶距离与行驶时间的关系、行驶速度与行驶时间的关系、以及行驶加速度与行驶时间的关系；然后根据行驶加速度与行驶时间的关系查找行驶加速度为最小值时所对应的第一时刻，并将第一时刻之前且距第一时刻最近的为最大负值的行驶加速度所对应的时刻作为刹车时刻；进一步，根据刹车时刻，在行驶速度与行驶时间的关系中查找刹车时刻所对应的行驶速度，并在行驶距离与行驶时间的关系中查找刹车时刻所对应的行驶距离；再根据刹车时刻所对应的行驶速度和行驶距离计算车辆的刹车距离和平均减速度；此外，根据摄像机实时采集的车辆行驶图片，获取车辆水平位移和行驶时间的关系。

以上车辆的行驶距离与行驶时间的关系一般可用行驶距离-行驶时间曲线表示；行驶速度与行驶时间的关系一般可用行驶速度-行驶时间曲线表示；行驶加速度与行驶时间的关系一般可用行驶加速度-行驶时间曲线表示；车辆水平位移和行驶时间的关系一般可用水平位移-行驶时间曲线表示。

本发明进行车辆制动性能检测的方法如下：

（1）在待测车辆1的尾部安装激光反光板2；

（2）将激光测距仪3和摄像机4上下排列，固定在可调式三角支架5上，放置在待测车辆1的正后方，调整可调式三角支架5的高度，使得激光束能打在激光反光板2的中部；

（3）将激光测距仪3和摄像机4分别与处理器6（如电脑）相连；

（4）启动电脑中的数据采集及分析程序，将激光测距仪3设置为连续输出模式，开始测量车辆1的行驶距离；启动摄像机4，与激光测距仪3同步存储车辆1的行驶（图片）数据；

（5）开动车辆1直至达到所需检测制动距离的初速度后制动；

（6）数据采集分析程序采集数据并进行分析后输出结果，具体如下（参见图2）：

1）采集激光测距仪输出的连续的车辆行驶距离数据，得出车辆的行驶距离与行驶时间的关系，绘制出车辆的行驶时间-行驶距离曲线，距离单位一般为m；

2）对车辆的行驶距离数据采取差分运算，得出车辆的行驶速度与行驶时间的关系，绘制出车辆的行驶速度-行驶时间曲线，行驶距离的差分运算公式如下：

V_{t} = \frac{S_{t} - S_{t - 1}}{T} - - - (1)

其中，V_t表示车辆在t时刻的行驶速度,单位km/h；S_t表示激光测距仪在t时刻输出的车辆的行驶距离；S_t-1表示激光测距仪在t-1时刻输出的车辆的行驶距离；T表示激光测距仪输出车辆的行驶距离的t-1时刻和t时刻的时间间隔ms；

对车辆的行驶速度数据采取差分运算，得出车辆的行驶加速度与行驶时间的关系，绘制出车辆的行驶加速度-行驶时间曲线，速度的差分运算公式如下：

A_{t} = \frac{V_{t} - V_{t - 1}}{T} - - - (2)

其中，A_t表示车辆在t时刻的行驶加速度,单位m/s²；V_t表示车辆在t时刻的行驶速度；V_t-1表示车辆在t-1时刻的行驶速度；T表示激光测距仪输出车辆的行驶距离的t-1时刻和t时刻的时间间隔；

3）在行驶加速度与行驶时间的曲线中查找行驶加速度为最小值时所对应的第一时刻，从该时刻向前查找，并将第一时刻之前且距第一时刻最近的为最大负值的行驶加速度所对应的时刻作为刹车时刻，可在车辆的行驶距离与行驶时间的曲线中查找到对应刹车时刻、车辆行驶距离S_brake，并在的行驶距离与行驶时间的曲线中查找到车辆在刹车时刻的初速度V_brake；

4）计算车辆的刹车距离，计算公式如下：

D_brake=S_end-S_brake （3）

其中，D_brake表示车辆刹车的距离，单位m；S_end表示车辆至停车时刻的行驶距离；S_brake表示车辆至刹车时刻的行驶距离；

5）计算充分发出的平均减速度MDFF，计算公式如下：

MDFF = \frac{V_{b}^{2} - V_{e}^{2}}{25.92 (S_{e} - S_{b})} - - - (4)

其中，V_b=0.8V_brake，单位km/h；V_e=0.1V_brake，单位km/h；S_e表示车辆在行驶速度为V_brake与行驶速度为V_e之间的行驶距离，单位m；S_b表示车辆在行驶速度为V_brake与行驶速度为V_b之间的行驶距离，单位m。

6）根据摄像机采集的车辆行驶图片，获取车辆自刹车时刻至停车时刻的水平位移与行驶时间的关系，绘制出车辆的水平位移-行驶时间曲线。

根据摄像机的针孔模型射影变换交比不变性，车辆的水平位移的计算方法如下：

d_{c, t} = u_{c, t} \cdot \frac{L}{u_{L, t}}

其中，d_c，t表示t时刻车辆的水平位移，单位m；u_c，t表示在t时刻，车辆行驶图片中的激光反光板的中心与图片的中心的水平像素差，单位为像素；u_L，t表示在t时刻，车辆行驶图片中的激光反光板的水平宽度，单位为像素；L表示激光反光板的实际水平宽度，单位m。

根据GB7258-1997规定:路试检验行车制动性能可用制动距离、制动稳定性要求（车辆制动过程中的水平位移）、充分发出的平均减速度（MDFF）来衡量。而本发明能够准确获得刹车距离、MDFF和车辆制动过程中的水平位移，从而准确、全面地获得车辆制动性能的衡量参数。

Claims

1.一种基于激光测距的车辆路试制动性能检测系统，其特征在于：包括激光测距仪、激光反光板、摄像机和处理器，激光测距仪和处理器连接，由所述激光测距仪发射的激光经所述激光反光板反射后返回所述激光测距仪，摄像机与处理器相连。

2.根据权利要求1所述的基于激光测距的车辆路试制动性能检测系统，其特征在于：所述激光测距仪为高速激光测距仪。

3.根据权利要求1或2所述的基于激光测距的车辆路试制动性能检测系统，其特征在于：还包括可调式三角支架，所述激光测距仪和摄像机固定安装于所述可调式三角支架上。

4.根据权利要求1或2所述的基于激光测距的车辆路试制动性能检测系统，其特征在于：所述处理器为电脑或PC机。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于激光测距的车辆路试制动性能检测系统，其特征在于，所述处理器用于：根据所述激光测距仪实时采集的车辆行驶距离数据获得车辆的行驶距离与行驶时间的关系、行驶速度与行驶时间的关系、以及行驶加速度与行驶时间的关系；根据行驶加速度与行驶时间的关系查找行驶加速度为最小值时所对应的第一时刻，并将第一时刻之前且距第一时刻最近的为最大负值的行驶加速度所对应的时刻作为刹车时刻；根据所述刹车时刻，在所述行驶速度与行驶时间的关系中查找所述刹车时刻所对应的行驶速度，并在所述行驶距离与行驶时间的关系中查找所述刹车时刻所对应的行驶距离；根据所述刹车时刻所对应的行驶速度和行驶距离计算车辆的刹车距离和平均减速度；根据所述摄像机实时采集的车辆行驶图片，获取车辆的水平位移和行驶时间的关系。

6.根据权利要求5所述的基于激光测距的车辆路试制动性能检测系统，其特征在于：所述行驶距离与行驶时间的关系以行驶距离-行驶时间曲线表示。

7.根据权利要求5所述的基于激光测距的车辆路试制动性能检测系统，其特征在于：所述行驶速度与行驶时间的关系以行驶速度-行驶时间曲线表示。

8.根据权利要求5所述的基于激光测距的车辆路试制动性能检测系统，其特征在于：所述行驶加速度与行驶时间的关系以行驶加速度-行驶时间曲线表示。

9.根据权利要求5所述的基于激光测距的车辆路试制动性能检测系统，其特征在于：所述车辆水平位移和行驶时间的关系以水平位移-行驶时间曲线表示。