CN104282187A - 基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具，为克服目前繁琐复杂、需要老师手动操作多个不同的试验台才完成相关演示内容的问题，其由试验台与电动小车组成。电动小车安装在试验台正前方的1对平行的导轨上为滚动连接；试验台包括有试验台支架、传感器硬件设备、试验台操纵机构和试验台执行机构；试验台支架是由试验台底部支架、雷达支架、试验人员操作区支架和仪器区支架组成；雷达支架安装在试验台底部支架的最前端，仪器区支架安装在试验台底部支架的最后端，试验人员操作区支架安装在试验台底部支架中的1号中间横梁与2号中间横梁两侧的左纵梁与右纵梁上；传感器硬件设备、试验台操纵机构和试验台执行机构安装在试验台支架上。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车智能避撞系统演示教具，更准确地说，本发明涉及了一种基于多源传感信息的汽车智能避撞系统硬件在环仿真演示教具。
背景技术
随着现代电子技术和智能传感技术的不断发展，各种基于雷达或机器视觉的汽车主动安全控制系统不断涌现，如自适应巡航控制系统(Adaptive CruiseControl,ACC)、前碰撞预警系统(Forward Collision Warning,FCW)和主动避撞系统(Collision Avoidance,CA)等。这些系统大都在本车前部安装雷达、摄像头等传感器，对本车前方环境进行监测，从中提取车辆、行人、道路等信息，进而为驾驶员提供信息或进行辅助驾驶，避免碰撞事故发生。这些控制系统是目前汽车智能控制领域的学术前沿和研究热点，为提高汽车专业学生的知识水平，拓展学生的专业技能，有必要在教学中引入相关的新技术和新方法。然而，单纯的书本教学单调乏味，学生没有直观感受且无法动手实践，已不能满足新一代汽车智能电控系统的教学需求。硬件在环仿真演示教具可以有效的提高教学的直观感受，并且为学生提供亲身设计、调试、验证的平台，大大的增加了教学的趣味性，可显著提升教学效率。但目前国内尚无与该演示教具类似的发明。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了传统书本教学的单调乏味的问题，提升汽车智能控制系统教学效率，本发明提供了一种基于多源传感信息的汽车智能避撞系统硬件在环仿真演示教具。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具由试验台与电动小车组成。
电动小车安装在试验台正前方的1对平行的导轨上为滚动连接。
所述的试验台包括有试验台支架、传感器硬件设备、试验台操纵机构和试验台执行机构。
所述的试验台支架是由试验台底部支架、雷达支架、试验人员操作区支架和仪器区支架组成。
所述的雷达支架固定安装在试验台底部支架的最前端，仪器区支架固定安装在试验台底部支架的最后端，试验人员操作区支架固定安装在试验台底部支架中的1号中间横梁与2号中间横梁两侧的左纵梁与右纵梁上。
所述的传感器硬件设备、试验台操纵机构和试验台执行机构安装在试验台支架上。
技术方案中所述的试验台底部支架是一个矩形平面框架，由左纵梁、后横梁、右纵梁、前横梁、制动器前支架梁、1号中间横梁、2号中间横梁、中间纵梁、3号中间横梁、制动器后支架梁和4号中间横梁组成。前横梁、制动器前支架梁、1号中间横梁、2号中间横梁、3号中间横梁、制动器后支架梁、4号中间横梁和后横梁相互平行并依次连接于左纵梁和右纵梁之间，前横梁与后横梁位于左纵梁和右纵梁的两端，中间纵梁垂直连接于2号中间横梁与3号中间横梁的中间位置；左纵梁和右纵梁的结构相同，均采用型号为4040型材制成；前横梁、制动器前支架梁、1号中间横梁、2号中间横梁、3号中间横梁、制动器后支架梁、4号中间横梁和后横梁结构相同，包括中间纵梁各梁均采用型号为3030型材制成；相邻两个梁之间均采用铸直角座、滑块螺母与螺栓固定连接。
技术方案中所述的试验人员操作区支架是一个长方体形框架，由底层左竖直梁、底层右竖直梁、真空助力器支架左竖直梁、真空助力器支架右竖直梁、左加固纵梁、右加固纵梁、5号中间横梁、6号中间横梁、中间层右侧竖直梁、中间层左侧竖直梁、7号中间横梁、1号操作台竖直梁、2号操作台竖直梁、3号操作台竖直梁、4号操作台竖直梁和电脑操作台组成，各梁均采用型号为3030型材制成。
1号操作台竖直梁、2号操作台竖直梁、3号操作台竖直梁与4号操作台竖直梁垂直地安装在试验台底部支架中的1号中间横梁与2号中间横梁两侧的左纵梁与右纵梁上，电脑操作台固定安装在1号操作台竖直梁、2号操作台竖直梁、3号操作台竖直梁与4号操作台竖直梁的上端内侧，6号中间横梁固定安装在1号操作台竖直梁和3号操作台竖直梁之间，6号中间横梁与1号中间横梁平行，底层左竖直梁与底层右竖直梁垂直地固定安装在1号中间横梁与6号中间横梁之间；7号中间横梁与5号中间横梁由上至下地固定安装在2号操作台竖直梁与4号操作台竖直梁之间，并平行于2号中间横梁，真空助力器支架左竖直梁和真空助力器支架右竖直梁垂直地固定安装在2号中间横梁与5号中间横梁之间位置的左侧，中间层右竖直梁和中间层左竖直梁垂直地固定安装在5号中间横梁和7号中间横梁之间；其中，底层左竖直梁与中间层左竖直梁共面，底层右竖直梁与中间层右竖直梁共面，相邻两个梁之间均采用铸直角座、滑块螺母与螺栓固定连接。
技术方案中所述的雷达支架由左竖直梁、雷达支架梁和右竖直梁组成，各梁均采用型号为3030型材制成；左竖直梁与右竖直梁结构相同，左竖直梁与右竖直梁相互平行，雷达支架梁固定安装在左竖直梁与右竖直梁之间，并和左竖直梁与右竖直梁垂直，相邻两个梁之间均采用铸直角座、滑块螺母与螺栓固定连接。
技术方案中所述的仪器区支架是由1号仪器操作台竖直梁、2号仪器操作台竖直梁、3号仪器操作台竖直梁、4号仪器操作台竖直梁和仪器操作台组成。所述的1号仪器操作台竖直梁、2号仪器操作台竖直梁、3号仪器操作台竖直梁与4号仪器操作台竖直梁结构相同，均采用型号为3030型材制成。1号仪器操作台竖直梁、2号仪器操作台竖直梁、3号仪器操作台竖直梁与4号仪器操作台竖直梁垂直地安装在试验台底部支架中的后横梁两侧的左纵梁与右纵梁上，仪器操作台固定安装在1号仪器操作台竖直梁、2号仪器操作台竖直梁、3号仪器操作台竖直梁与4号仪器操作台竖直梁的上端内侧，相邻两个梁之间、各竖直梁与仪器操作台之间均采用铸直角座、滑块螺母与螺栓或者采用铸直角座与螺钉固定连接。
技术方案中所述的传感器硬件设备由传感器及硬件设备组成。所述的传感器包括DELPHI ESR高频电子扫描雷达、制动踏板转角传感器、方向盘转角传感器、电子油门传感器和压力传感器；所述的硬件设备包括一台dSPACE 1103处理器和一台电脑。制动踏板转角传感器的电源线接+5V电源，制动踏板转角传感器的零线接地，制动踏板转角传感器的信号线A、信号线B与信号线C依次和dSPACE1103处理器中的接口面板的第1路至第3路I/O端电线连接；DELPHI ESR高频电子扫描雷达中的1号引脚连接+12V电源，4号引脚连接地线，7号CAN低线引脚与8号CAN高线引脚与Y型线的一个CAN信号输入接口连接；方向盘转角传感器的电源线连接+12V电源，方向盘转角传感器的的CAN总线接口与Y型线的另一个CAN信号输入接口连接，方向盘转角传感器与DELPHI ESR高频电子扫描雷达的CAN信号输出接口与Y型线的两个CAN信号输入接口连接完毕以后，将Y型线的CAN信号输出接口与dSPACE1103处理器接口面板上的CAN接口串行输入连接；电子油门传感器是直接安装在电子油门上的电位计，它共有六根信号线，1号橙色引脚和2号白色引脚与+5V电源连接，3号黑色引脚和5号黄色引脚连接地线，还有4号绿色引脚和6号蓝色引脚与dSPACE1103的处理器中的接口面板上A/D通道连接；压力传感器的电源线连接+12V电源，压力传感器的地线接地，压力传感器的信号线与dSPACE1103处理器接口面板上的ADC接口连接，dSPACE1103处理器通过一根光纤和一根交叉线与电脑的处理器连接。
技术方案中所述的试验台操纵机构包括了制动操纵机构、电子油门、转向机构以及驾驶员座椅。制动操纵机构采用真空助力器固定支架与固定安装在试验人员操作区支架底端的5号中间横梁、真空助力器支架左竖直梁和真空助力器支架右竖直梁固定连接；电子油门固定安装在试验台底部支架的中间纵梁上；转向机构采用两根结构相同的转向左侧支架及转向右侧支架与4个结构相同的转向机构固定支架固定安装在试验人员操作区支架中的底层左竖直梁、底层右竖直梁、中间层左竖直梁和中间层右竖直梁上；驾驶员座椅安装在试验人员操作区支架和仪器区支架之间，并且驾驶员座椅安装在转向机构中的方向盘的正后方。
技术方案中所述的试验台执行机构主要包括了4个结构相同的制动器和液压控制单元。4个结构相同的制动器左右对称地固定安装在试验台底部支架中的制动器前支架梁和制动器后支架梁的两端上，液压控制单元采用两个结构相同的HCU固定支架固定安装在2号中间横梁上，液压控制单元前面的进油孔和出油孔分别与试验台操纵机构中的制动主缸的进油孔和出油孔采用油管相连，液压控制单元上面的1号出油孔、2号出油孔、3号出油孔与4号出油孔和4个结构相同的制动器的进油孔通过油管连接，与4个结构相同的制动器相连接的油管分别连接着安装有压力传感器的三通。
技术方案中所述的电动小车是由导轨、纸板、车身支架、24V电源、5V电源、步进电机驱动器、型号为80C51的单片机、步进电机、二级减速齿轮组、主动车轮、从动车轮、光电编码器、减速开关、加速开关、反转开关、1号联轴器、2号联轴器和3号联轴器组成。
车身支架安装在电动小车的中间位置处，纸板安装在车身支架上，纸板与电动小车的纵向对称线垂直。步进电机的输出轴与二级减速齿轮组的输入轴通过1号联轴器相连接，二级减速齿轮组的输出轴与主动车轮的输入轴通过2号联轴器相连接，从动车轮的输入轴通过3号联轴器与安装在车身支架底端的光电编码器的输入轴连接。24V电源的+V端口与-V端口依次和步进电机驱动器的+DC端口与-DC端口电线连接，步进电机的红线与绿线依次和步进电机驱动器的A+端口与A-端口电线连接，步进电机的黄线与蓝线依次和步进电机驱动器的B+端口与B-端口电线连接。5V电源的接收端IN+连接24V电源的+V端口，5V电源的IN-连接24V电源的-V端口，5V电源的正极端口OUT+和步进电机驱动器上的脉冲+与方向+两个端口连接，脱机端口OUT－悬空，步进电机驱动器上的脉冲-与方向-分别与型号为80C51的单片机上的P0.0和P0.1端口电线连接，型号为80C51的单片机的VCC端口与光电编码器的电源线即1号线和5V电源的正极端口OUT+电线连接，光电编码器的4号线即信号线与80C51单片机的P0.2端口电线连接，减速开关的1号引脚与5V电源的正极端口OUT+电线连接，减速开关的2号引脚和单片机的P2.2端口与电阻的一端电线连接，电阻另一端接地，减速开关的3号引脚悬空。加速开关的1号引脚与5V电源的正极端口OUT+电线连接，加速开关的2号引脚分别和单片机的P2.1端口和电阻电线连接，电阻另一端直接接地，加速开关的3号引脚悬空。反转开关的1号引脚与5V电源的正极端口OUT+电线连接，反转开关的2号引脚和单片机的P2.0端口与电阻的一端电线相连，电阻的另一端直接接地，反转开关的3号引脚悬空。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具能够让学生直观感受教学内容并尽可能多地参与到试验教学过程当中，激发他们的学习兴趣，帮助他们更好地学习、理解和掌握汽车智能控制系统前沿知识。
2.本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具除具有演示功能外，还具有系统设计、调试及性能验证等功能，可以使学生方便的利用本教具进行实验设计及动手实践；此外，还可以满足教学与科研并重型单位的部分科研需求。
3.本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具可通过雷达传感器采集前方障碍物信息，通过方向盘转角传感器、油门踏板传感器、制动踏板传感器采集本车驾驶员使用模式信息，通过dSPACE实时仿真系统运行并采集本车运动状态虚拟信息，实现了“人-车-环境”的多源信息感知和融合，极大地丰富了演示教具的信息量，为后续的算法开发和功能演示提供了有力的数据支撑。
4.本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中通过装有步进电机的电动小车模拟目标障碍物，实验人员可通过设置单片机中的程序对小车的速度和行驶距离进行准确控制，可以方便的模拟智能避撞系统中目标障碍物的相对距离和相对速度，进行不同试验工况的控制和演示，可节省人力物力、提高教学和科研效率。
5.本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具采用模块化设计，具有良好的可拓展性，除满足汽车智能避撞系统演示教学需求外，还可以作为自适应巡航控制系统、前碰撞预警系统、主动制动控制系统等先进汽车智能控制系统的教学和科研平台，具有较高的利用效率。
6.本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具结构坚固耐用，各零部件强度和刚度较高，实验教学过程安全可靠，仪器设备易于维护，使用寿命较长。
7.本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具高度智能化，使用方便，易于教师和学生课堂操作，实验数据存储记录方便灵活。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具结构组成的主视图；
图2是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具结构组成的俯视图；
图3是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具结构组成的左视图；
图4-a是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的底部支架结构组成的轴测投影图；
图4-b是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的雷达支架结构组成的轴测投影图；
图4-c是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的试验人员操作区支架结构组成的轴测投影图；
图4-d是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的仪器区支架结构组成的轴测投影图；
图4-e是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中各支架连接关系的分解式轴测投影图；
图5-a是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的底部支架与试验台车轮连接关系的主视图；
图5-b是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的底部支架与试验台车轮连接关系的仰视图；
图6是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的DELPHI ESR高频电子扫描雷达系统安装位置的分解式轴测投影图；
图7-a是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的制动踏板结构组成的主视图；
图7-b是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的制动踏板转角传感器的轴侧投影图；
图7-c是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的制动踏板传感器固定支架结构组成的主视图；
图7-d是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的制动踏板传感器连接件的轴测投影图；
图8-a是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的方向盘转角传感器安装在转向系统中的主视图；
图8-b是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的方向盘转角传感器的轴测投影图；
图8-c是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的传感器连接件的轴测投影图；
图9是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的液压制动管路中压力传感器安装位置的分解式轴测投影图；
图10是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的传感器和硬件连接关系的结构示意框图；
图11是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的电子油门电位计的引脚示意图；
图12是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的DELPHI ESR高频电子扫描雷达的引脚示意图；
图13-a是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的制动操作机构结构组成的主视图；
图13-b是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的制动操作机构结构组成的右视图；
图13-c是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的真空助力器固定支架的主视图；
图13-d是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的真空助力器的轴测投影图；
图14是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的电子油门安装在中间纵梁上的分解式轴测投影图；
图15-a是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的转向机构结构组成的主视图；
图15-b是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的转向机构固定支架的轴测投影图；
图16-a是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的驾驶员座椅结构组成的轴测投影图；
图16-b是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的驾驶员座椅结构组成的分解式轴侧投影图；
图17-a是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的制动器结构组成的主视图；
图17-b是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的制动器结构组成的俯视图；
图17-c是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的制动器支架的主视图；
图18-a是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的液压控制单元结构组成的左视图；
图18-b是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的液压控制单元结构组成的俯视图；
图19是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的电动小车结构组成的轴测投影图；
图20-a是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的电动小车的右视图；
图20-b是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的电动小车24V电源的引脚示意图；
图20-c是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的电动小车的开关引脚示意图；
图21是本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具中的电动小车的控制系统结构原理图；
图中：1.左纵梁，2.后横梁，3.右纵梁，4.前横梁，5.制动器前支架梁，6.1号中间横梁，7.2号中间横梁，8.中间纵梁，9.3号中间横梁，10.制动器后支架梁，11.4号中间横梁，12.左竖直梁，13.雷达支架梁，14.右竖直梁，15.底层左竖直梁，16.底层右竖直梁，17.真空助力器支架左竖直梁，18.真空助力器支架右竖直梁，19.左加固纵梁，20.右加固纵梁，21.5号中间横梁，22.6号中间横梁，23.中间层右侧竖直梁，24.中间层左侧竖直梁，25.7号中间横梁，26.1号操作台竖直梁，27.2号操作台竖直梁，28.3号操作台竖直梁，29.4号操作台竖直梁，30.电脑操作台，31.1号仪器操作台竖直梁，32.2号仪器操作台竖直梁，33.3号仪器操作台竖直梁，34.4号仪器操作台竖直梁，35.仪器操作台，36.制动器钳体固定支架，37.制动器，38.油管，39.底部支撑座，40.油杯，41.制动主缸，42.真空助力器，43.制动踏板，44.电子油门，45.dSPACE1103处理器，46.驾驶员座椅，47.转向左侧支架，48.显示器，49.处理器，50.试验台车轮支架板，51.DELPHI ESR高频电子扫描雷达，52.方向盘，53.方向盘转角传感器，54.转角传感器固定支架，55.转向轴，56.转向定位装置，57.转向右侧支架，58.转向固定装置，59.压力传感器，60.液压控制单元，61.试验台车轮，62.真空助力器固定支架，63.螺栓，64.滑块螺母，65.铸直角座，66.制动踏板转角传感器，67.制动踏板传感器固定支架，68.制动踏板传感器连接件，69.传感器连接件，70.螺栓，71.三通，72.固定孔，73.小通孔，74.大通孔，75.壳体螺栓，76.助力器推杆，77.螺母，78.转向机构固定支架，79.内六角螺母，80.座椅连接板，81.座椅支架，82.1号螺栓，83.1号螺母，84.2号螺栓，85.制动器支架，86.HCU固定支架，87.1号出油孔，88.2号出油孔，89.3号出油孔，90.4号出油孔，91.进油孔，92.出油孔，93.导轨，94.纸板，95.车身支架，96.24V电源，97.5V电源，98.步进电机驱动器，99.80C51单片机，100.步进电机，101.二级减速齿轮组，102.主动车轮，103.从动车轮，104.光电编码器，105.减速开关，106.加速开关，107.反转开关，108.1号联轴器，109.2号联轴器，110.3号联轴器，111.1号+V端口，112.1号-V端口，113.2号+V端口，114.2号-V端口，115.1号引脚，116.2号引脚，117.3号引脚，118.1号橙色引脚，119.2号白色引脚，120.3号黑色引脚，121.4号绿色引脚，122.5号黄色引脚，123.6号蓝色引脚，124.1号引脚，125.4号引脚，126.7号引脚，127.8号引脚。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
参阅图1，本发明所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具由试验台与模拟障碍物的电动小车组成。
Ⅰ.试验台
参阅图2与图3，所述的试验台主要是由试验台支架、传感器硬件设备、试验台操纵机构和试验台执行机构组成。
一.试验台支架
参阅图4-a、图4-b、图4-c、图4-d、图4-e、图5-a与图5-b，所述的试验台支架由试验台底部支架、雷达支架、试验人员操作区支架和仪器区支架组成。
1.试验台底部支架
所述的试验台底部支架是一个矩形平面框架式结构件，由左纵梁1、后横梁2、右纵梁3、前横梁4、制动器前支架梁5、1号中间横梁6、2号中间横梁7、中间纵梁8、3号中间横梁9、制动器后支架梁10和4号中间横梁11组成。
前横梁4、制动器前支架梁5、1号中间横梁6、2号中间横梁7、3号中间横梁9、制动器后支架梁10、4号中间横梁11和后横梁2相互平行并依次连接于左纵梁1和右纵梁3之间，前横梁4、后横梁2位于左纵梁1和右纵梁3的两端，中间纵梁8垂直连接于2号中间横梁7、3号中间横梁9的中间位置。
左纵梁1与右纵梁3结构相同，均由型号为4040型材制成，这是一种截面是边长40mm的正方形，每个侧面有一个T型凹槽的型材，实施例中左纵梁1和右纵梁3的长度为3000mm。前横梁4、后横梁2、制动器前支架梁5、1号中间横梁6、2号中间横梁7、3号中间横梁9、制动器后支架梁10和4号中间横梁11结构相同，包括中间纵梁8均由型号为3030型材制成，这是一种截面是边长30mm的正方形，每个侧面有一个T型凹槽的型材，长度根据实际需要而加工。左纵梁1与右纵梁3和前横梁4、后横梁2、制动器前支架梁5、1号中间横梁6、2号中间横梁7、3号中间横梁9、制动器后支架梁10和4号中间横梁11的两端均采用铸直角座65、滑块螺母64与螺栓63固定连接，中间纵梁8的两端和2号中间横梁7与3号中间横梁9均采用铸直角座65、滑块螺母64与螺栓63固定连接。
2.雷达支架
所述的雷达支架由左竖直梁12、雷达支架梁13和右竖直梁14组成，均由型号为3030型材制成，左竖直梁12与右竖直梁14结构相同，左竖直梁12与右竖直梁14相互平行，雷达支架梁13的两端采用铸直角座65、滑块螺母64与螺栓63固定连接于左竖直梁12和右竖直梁14之间，并和左竖直梁12与右竖直梁14垂直。雷达支架安装在试验台底部支架的最前端，即左竖直梁12和右竖直梁14的底端面分别与左纵梁1和右纵梁3前端的上表面接触并采用铸直角座65、滑块螺母64与螺栓63固定连接。
3.试验人员操作区支架
所述的试验人员操作区支架是一个长方体框架，主要由底层左竖直梁15、底层右竖直梁16、真空助力器支架左竖直梁17、真空助力器支架右竖直梁18、左加固纵梁19、右加固纵梁20、5号中间横梁21、6号中间横梁22、中间层右侧竖直梁23、中间层左侧竖直梁24、7号中间横梁25、1号操作台竖直梁26、2号操作台竖直梁27、3号操作台竖直梁28、4号操作台竖直梁29和电脑操作台30组成。所有的梁均由型号为3030型材制成，电脑操作台30是一块矩形平板，电脑操作台30的四个角处设置有螺纹孔。实施例中电脑操作台30长为1000mm，宽为400mm，厚为10mm的钢板，电脑操作台30四个角处设置有直径为6mm的螺纹孔。
所述的底层左竖直梁15与底层右竖直梁16结构相同，真空助力器支架左竖直梁17与真空助力器支架右竖直梁18结构相同，中间层右侧竖直梁23与中间层左侧竖直梁24结构相同，左加固纵梁19与右加固纵梁20结构相同，5号中间横梁21、6号中间横梁22与7号中间横梁25结构相同，并和试验台底部支架中的1号中间横梁6与2号中间横梁7结构相同，1号操作台竖直梁26、2号操作台竖直梁27、3号操作台竖直梁28与4号操作台竖直梁29结构相同。
1号操作台竖直梁26与2号操作台竖直梁27的底端面和1号中间横梁6与2号中间横梁7左端的左纵梁1的上表面接触并采用铸直角座65、滑块螺母64与螺栓63固定连接；3号操作台竖直梁28与4号操作台竖直梁29的底端面和1号中间横梁6与2号中间横梁7右端的右纵梁3的上表面接触并采用铸直角座65、滑块螺母64与螺栓63固定连接。1号操作台竖直梁26、2号操作台竖直梁27、3号操作台竖直梁28与4号操作台竖直梁29相互平行，并垂直于左纵梁1和右纵梁3；1号操作台竖直梁26、2号操作台竖直梁27、3号操作台竖直梁28与4号操作台竖直梁29上端的内侧凹槽中分别放入滑块螺母64，将四个铸直角座65其中一个垂直表面依次紧贴在四根操作台竖直梁上端的内侧表面上，螺栓63穿过该表面上的通孔与四根操作台竖直梁上端的滑块螺母64连接紧固，然后用螺栓63穿过铸直角座65另一个表面的通孔与电脑操作台30底面四个角处的螺纹孔连接紧固，电脑操作台30平行于左纵梁1和右纵梁3；6号中间横梁22通过铸直角座65、滑块螺母64与螺栓63固定连接于1号操作台竖直梁26和3号操作台竖直梁28之间，6号中间横梁22与1号中间横梁6平行，底层左竖直梁15与底层右竖直梁16通过铸直角座65、滑块螺母64与螺栓63固定连接于1号中间横梁6与6号中间横梁22之间，并和1号中间横梁6与6号中间横梁22垂直；7号中间横梁25与5号中间横梁21通过铸直角座65、滑块螺母64与螺栓63由上至下依次固定连接于2号操作台竖直梁27与4号操作台竖直梁29之间，并平行于2号中间横梁7，真空助力器支架左竖直梁17和真空助力器支架右竖直梁18通过铸直角座65、滑块螺母64与螺栓63固定连接于2号中间横梁7与5号中间横梁21之间位置的左侧，并和2号中间横梁7与5号中间横梁21垂直；中间层右竖直梁23和中间层左竖直梁24通过铸直角座65、滑块螺母64与螺栓63固定连接于5号中间横梁21和7号中间横梁25之间，并和5号中间横梁21和7号中间横梁25垂直；其中，底层左竖直梁15与底层右竖直梁16和中间层右竖直梁23与中间层左竖直梁24的位置对应平行，即底层左竖直梁15与中间层左竖直梁24共面，底层右竖直梁16与中间层右竖直梁23共面。
4.仪器区支架
所述的仪器区支架是由1号仪器操作台竖直梁31、2号仪器操作台竖直梁32、3号仪器操作台竖直梁33、4号仪器操作台竖直梁34和仪器操作台35组成。
所述的1号仪器操作台竖直梁31、2号仪器操作台竖直梁32、3号仪器操作台竖直梁33与4号仪器操作台竖直梁34结构相同，均由型号为3030型材制成。仪器操作台35是一块矩形平板，仪器操作台35的四个角处设置有螺纹孔，实施例中的仪器操作台35是一块长为1000mm，宽为500mm，厚为10mm的矩形平钢板，钢板底面的四个角处设置有直径为6mm的螺纹孔。
1号仪器操作台竖直梁31与2号仪器操作台竖直梁32的底端面和左纵梁1后端的上表面接触，并采用铸直角座65、滑块螺母64与螺栓63和左纵梁1的上表面固定连接；3号仪器操作台竖直梁33与4号仪器操作台竖直梁34的底端面和右纵梁3后端的上表面接触，并采用铸直角座65、滑块螺母64与螺栓63和右纵梁3的上表面固定连接；1号仪器操作台竖直梁31、2号仪器操作台竖直梁32、3号仪器操作台竖直梁33与4号仪器操作台竖直梁34相互平行，并垂直于左纵梁1与右纵梁3；1号仪器操作台竖直梁31、2号仪器操作台竖直梁32、3号仪器操作台竖直梁33与4号仪器操作台竖直梁34上端的内侧凹槽中分别放入滑块螺母64，将四个铸直角座65其中一个垂直表面依次紧贴在四根操作台竖直梁上端的内侧表面上，螺栓63穿过该表面上的通孔与四根操作台竖直梁上端的滑块螺母64连接紧固，然后用螺栓63穿过铸直角座65另一个表面的通孔与仪器操作台35底面四个角处的螺纹孔连接紧固。仪器操作台35平行于左纵梁1和右纵梁3。所述的仪器区支架安装在试验台底部支架的最后端。
所述的试验台底部支架、雷达支架、试验人员操作区支架与仪器区支架中的各根梁之间所使用到的螺栓63是恒创机电生产的型号为HOU6x12-6的专用半圆头螺栓，铸直角座65是恒创机电生产的型号为HOU3030的欧标连接件，滑块螺母64是恒创机电生产的型号为HOU5-8-30的欧标连接件。
通过铸直角座65、滑块螺母64和螺栓63连接固定的方法是：将两个结构相同的滑块螺母64放到欲连接两根梁相对的凹槽里，然后把铸直角座65的两个相互垂直的表面分别紧贴在装有滑块螺母64的两个梁的表面上，再用螺栓63插入铸直角座65上的通孔后和装在两梁凹槽中的滑块螺母65中拧紧，这样就连接固定了两根梁。
为了能够让试验台在试验场地灵活地改变位置即移动，在试验台底部支架的四角处采用螺栓63和滑块螺母64将试验台底部支架和试验台车轮支架板50固定连接在一起，再将试验台车轮61采用螺栓63固定在试验台车轮支架板50的底面上。
二.传感器硬件设备
试验台中所采用的传感器硬件设备是指传感器及硬件设备，通过这些传感器和硬件设备可以实现试验台对外界信号的采集，并能将这些信号传递到硬件设备中进行相应的分析和处理。
1.所述的传感器有DELPHI ESR高频电子扫描雷达51、制动踏板转角传感器66、方向盘转角传感器53、电子油门传感器和液压制动管路中的压力传感器59。
参阅图6，DELPHI ESR高频电子扫描雷达51安装在试验台的雷达支架上，将两个结构相同的滑块螺母64放入雷达支架梁13前表面的凹槽中，螺栓63插入DELPHI ESR高频电子扫描雷达51两侧的通孔内再与滑块螺母64紧固。整个DELPHI ESR高频电子扫描雷达51位于雷达支架梁13的中间位置，具体高度可以根据试验需要通过调节雷达支架梁13的高度进行相应的调整。
参阅图7-a、7-b、图7-c和图7-d，制动踏板转角传感器66安装在制动踏板43右侧表面的上端处。制动踏板传感器连接件68是一个L型的细杆结构件，其中，矩形块一端的(左)端面与制动踏板43右侧的平整表面焊接固定，制动踏板传感器连接件68带有凸出的圆柱体部分是一根连接轴，与制动踏板转角传感器66输入轴上的联轴器相连。制动踏板传感器固定支架67的表面上带有六个对称分布的通孔。螺栓63通过制动器转角传感器66两侧的通孔与制动踏板传感器固定支架67中间的两个螺纹孔连接紧固。然后将制动踏板传感器固定支架67表面上其余的4个孔与制动踏板43右侧表面上的四个孔对正后再采用螺栓63连接紧固。安装的时候保证制动踏板传感器连接件68和制动踏板转角传感器66连接部分的回转轴线与制动踏板43绕着旋转的轴线共线。
参阅图8-a、图8-b和图8-c，方向盘转角传感器53的下端位置处设置有一个可以相对本身旋转的通孔，该通孔内侧表面对称地设置有两条凸起的滑块，通孔的孔口处沿轴向设置有两个相对于通孔中心线对称的回钩。传感器连接件69外表面上设置有两条相对于中心线对称的凹槽，它的外表面上还设置有一个径向螺纹通孔。首先，将传感器连接件69插入方向盘转角传感器53通孔内，方向盘转角传感器53通孔内的滑块与传感器连接件69外表面上的凹槽相互配合并能相对滑动，同时，方向盘转角传感器53通孔的孔口处的回钩与传感器连接件69的下端面接触连接，这样就保证了传感器连接件69和方向盘转角传感器53的相对位置不变。转向轴55插入传感器连接件69的内孔中。两个内六角的螺栓70通过方向盘转角传感器53两侧的通孔分别与两个结构完全相同的转角传感器固定支架54上端的螺纹孔紧固。在转向左侧支架47和转向右侧支架57的凹槽中分别放入滑块螺母64，然后螺栓63分别插入这两个结构完全相同的转向器固定支架54底部的通孔中，并和这两根结构完全相同的转向支架凹槽中的滑块螺母64连接固定。最后使用螺栓63旋入传感器连接件69外表面的螺纹通孔中将传感器连接件69与转向轴55紧固。其中，螺栓70是恒创机电生产的型号为DM6x16的内六角螺栓。
电子油门传感器是直接安装在电子油门44上的电位计，该传感器以分压电路原理工作。
参阅图9，瑞士keller生产的型号为21Y的压力传感器59安装在三通71上，传感器59与三通71采用螺纹连接固定。三通71两侧分别有进油孔和出油孔，通过油管38分别将这两个孔与对应的液压控制单元60的出油孔和制动器37油缸的进油孔相连。
2.硬件设备
所述的硬件设备是一台dSPACE 1103处理器45和一台电脑。
dSPACE110处理器45包括两个部分，分别是信号处理器和接口面板。dSPACE110处理器45安装在仪器区支架的仪器操作台35上。电脑包括了一台显示器48和一台处理器49，电脑的显示器48放在驾驶员座椅46正前方的电脑操作台30上，电脑的处理器49放在显示器48的旁边。
3.传感器及硬件设备的连接关系
参阅图10与图11，型号为分压式的电子油门传感器一共有六个引脚，其中，1号橙色引脚118和2号白色引脚119与+5V电源连接，3号黑色引脚120和5号黄色引脚122连接地线，还有4号绿色引脚121和6号蓝色引脚123与dSPACE1103的处理器45中的接口面板上A/D通道连接。
参阅图10，制动踏板转角传感器66使用的是型号为E6B2-CWZ6C光电编码器，制动踏板转角传感器66的电源线(颜色为褐色)连接+5V电源，零线(颜色为蓝色)接地，信号线A、B和C的颜色依次为黑色、白色和橙色，这三根信号线分别与dSPACE1103处理器45中的接口面板的第1路至第3路I/O端连接。
参阅图10与图12，DELPHI ESR高频电子扫描雷达51的接线端口中1号引脚124连接+12V电源，4号引脚125连接地线，通信引脚为7号引脚126和8号引脚127，分别是CAN低线和CAN高线，7号CAN低线引脚与8号CAN高线引脚连接Y型线的一个CAN信号输入接口。
参阅图10，方向盘转角传感器53使用的是SENSORWAY公司生产的方向盘转角传感器，它的电源线连接+12V电源。方向盘转角传感器53的CAN总线接口连接Y型线的另一个CAN信号输入接口。Y型线是一种CAN信号通讯线，它一共有三个信号接口，两个CAN信号输入接口和一个CAN信号输出接口。方向盘转角传感器53与DELPHI ESR高频电子扫描雷达51的CAN接口分别与Y型线的两个CAN信号输入接口连接完毕以后，将Y型线的CAN信号输出接口与dSPACE110的处理器45中的接口面板上的CAN接口串行输入连接。
参阅图10，型号为21Y的压力传感器59一共有三根线，分别是电源线连接+12V电源，地线接地，信号线连接在1103处理器15接口面板上的ADC接口上。
参阅图10，将所有的传感器与dSPACE1103处理器45连接好，然后通过一根光纤和一根交叉线将dSPACE1103处理器45与电脑的处理器49相连。同时，dSPACE110处理器45的供电端口与220V电源连接，为设备供电。
三.试验台操纵机构
试验台操纵机构主要包括了制动操纵机构、电子油门44、转向机构以及驾驶员座椅46。
1.制动操纵机构
参阅图13-a、图13-b、图13-c和图13-d，制动操纵机构由油杯40、制动主缸41、真空助力器42、制动踏板43和真空助力器固定支架62组成。
制动操纵机构整体布置在试验人员操作区支架的底端，4个螺栓63通过真空助力器固定支架62上的4个固定孔72与放在5号中间横梁21、真空助力器支架左竖直梁17和真空助力器支架右竖直梁18凹槽中的滑块螺母64连接紧固。真空助力器42的左端与制动主缸41通过螺栓和螺母的连接方式固定，油杯40的出油孔与制动主缸41的进油孔对应插好，并通过螺栓连接固定。真空助力器42右端的壳体螺栓75和助力器推杆76分别穿过位于真空助力器支架62表面上的小通孔73和位于中央的大通孔74，然后将制动踏板43左端用于连接的平板上的四个通孔也穿过壳体螺栓75，将螺母77拧紧在壳体螺栓75上，使真空助力器42、真空助力器固定支架62和制动踏板43连接固定。最后将助力器推杆76上的拨叉与制动踏板43上对应的拨叉孔用螺母和螺栓固定好。这里使用到的螺母77是GB/T 6170规格为M8的螺母。
2.电子油门
参阅图14，所述的电子油门44采用的是南京奥联汽车电子电器有限公司生产的地板式电子油门。螺栓63插入电子油门44底部的通孔后与装在中间纵梁8上表面凹槽中的滑块螺母64连接固定。电子油门44布置在制动踏板43的右侧，相对距离为200mm。
3.转向机构
参阅图15-a和图15-b，转向机构包括有方向盘52、转向轴55、转向定位装置56、转向固定机构58、4个结构相同的转向机构固定支架78、2根结构相同的转向左侧支架47与转向右侧支架57。
在转向轴55的中间部分和末端分别安装了转向定位装置56和转向固定装置58。转向定位装置56和转向固定装置58的底部各有四个左右对称布置的底座，底座上均有通孔，螺栓63通过该通孔与放入转向左侧支架47和转向右侧支架57的凹槽中的滑块螺母64连接紧固，这样就使得转向定位装置56和转向固定装置58分别固定在两根结构相同的支架梁上。这两根结构完全相同的转向支架是采用欧洲标准的2020型材加工而成的，这是一种截面为20mm的正方形，四个侧面均有T型凹槽的型材。实施例中转向左侧支架47和转向右侧支架57长度为800mm。转向定位装置56中间处有一个直径与转向轴55相同的通孔，转向固定装置58中间也有一个直径与转向轴55相同的孔，但不是通孔。转向轴55首先穿过转向定位装置56的通孔，然后再插入转向固定装置58的孔中。这样就保证了转向轴55只有一个绕着轴线旋转方向的运动。安装完转向轴以后，开始固定转向左侧支架47和转向右侧支架57。转向左侧支架47和转向右侧支架57分别与同侧的底层竖直梁(底层左竖直梁15和底层右竖直梁16)、中间层竖直梁(中间层左竖直梁24和中间层右竖直梁23)连接，而且转向左侧支架47和转向右侧支架57的连接方式相同。首先在转向左侧支架47上表面的凹槽中放入两个滑块螺母64，然后将两个内六角螺栓79分别插入两个转向机构固定支架78的扇形支撑壁上的通孔后与滑块螺母64连接固定，再把滑块螺母64放入竖直梁(底层左竖直梁15和底层右竖直梁16、中间层左竖直梁24和中间层右竖直梁23)的凹槽中，最后将内六角螺栓79分别插入两个转向机构固定支架78的矩形安装座上的通孔后与滑块螺母64连接固定。在固定的过程中，保证转向左侧支架47和转向右侧支架57与试验台底部支架间的夹角为一定程度的锐角。其中，左右两侧的转向机构固定支架78平行放置，可以通过调节4个结构相同的转向机构固定支架78的高度来调整方向盘52相对于试验人员的合理角度和高度。这里使用到的内六角螺栓79型号是恒创机电生产的DM4x10。
4.驾驶员座椅
参阅图16-a和图16-b，驾驶员座椅46安装在试验台底部支架的中间靠后的位置，确切地说，驾驶员座椅46安装在试验人员操作区支架和仪器区支架之间，并且驾驶员座椅46安装在方向盘的正后方。4根结构相同的座椅支架81是采用欧洲标准的3030型材加工而成的，实施例中支架长度为400mm。驾驶员座椅46的左右两个侧面分别对称地加工2个螺纹孔。将座椅支架81的端面紧贴在驾驶员座椅46的底面，并保证座椅支架81的左或右侧面与驾驶员座椅的左或右侧面保持共面。将滑块螺母64放入与驾驶员座椅46侧面共面的那个座椅支架81的凹槽中，螺栓63插入座椅连接板80的一个通孔与座椅支架81凹槽中的滑块螺母63连接。然后用另外一个螺栓63与驾驶员座椅46侧面的螺纹孔连接。其余的座椅支架81也是用这种方法与驾驶员座椅46连接到一起。然后，把4个座椅支架81采用铸直角座65、螺母63、滑块螺母64分别与3号中间横梁9和4号中间横梁11固定连接。
四.试验台执行机构
试验台执行机构主要包括了4个结构相同的制动器37和液压控制单元60。4个结构相同的制动器37左右对称地安装在试验台底部支架中的制动器前支架梁5和制动器后支架梁10的两端上，液压控制单元60布置在2号中间横梁7上。
1.制动器
参阅图17-a、图17-b和图17-c，制动器支架85是一个L型的支架，底板上直线排列着3个通孔，螺栓63穿过这三个通孔与放入到制动器前支架梁5上表面凹槽中的滑块螺母64连接紧固。制动器支架85的支撑板上有三个通孔，呈等腰三角形的形状，制动器37中制动盘上均匀排列着5个通孔，其中三个通孔分别与支撑板上的三个通孔的位置对齐并用三个1号螺栓82依次穿过制动盘上的通孔和支撑板上的通孔，然后连接1号螺母83固定，制动器37就整体固定在制动器前支架梁5上。将滑块螺母64放入左纵梁1上表面的凹槽中，然后把螺栓63通过制动器钳体固定支架36底端的前后各两个通孔与左纵梁1凹槽中的滑块螺母64连接紧固。2号螺栓84通过制动器钳体固定支架36上端的通孔与制动器钳体上的螺纹孔连接紧固，这样就固定了制动器37的制动钳。最后，制动器37的进油孔与三通71的出油孔通过油管38连接。其余三个制动器37的连接方式完全相同。其中，1号螺栓82是GB/T 5782规格为M16的螺栓，1号螺母83是GB/T 6170规格为M16的螺母，2号螺栓84是GB/T 5782规格为M12的螺栓。
2.液压控制单元(HCU)
参阅图18-a和18-b，型号为BOSCH ABS8.1的液压控制单元60采用两个结构相同的HCU固定支架86安装在2号中间横梁7上，HCU固定支架86是一个L型结构的支架，其底座与2号中间横梁7的上表面接触连接，滑块螺母64放入中间横梁7上表面的凹槽中，把螺栓63插入HCU固定支架86的底座通孔后与凹槽里的滑块螺母64连接固定。两个结构相同的HCU固定支架86左右对称布置，它们的支撑壁与液压控制单元60的两壁接触夹紧。液压控制单元60前面的进油孔91和出油孔92分别与制动主缸41的进油孔和出油孔采用油管38相连，液压控制单元60的上面的1号出油孔87、2号出油孔88、3号出油孔89和4号出油孔90分别与四个三通71的进油孔通过油管38连接。
Ⅱ.电动小车
电动小车安装在试验台正前方的两根结构相同的平行的导轨93上，电动小车能够在试验台的正前方位置做往复运动。
参阅图19、图20-a、图20-b、图20-c与图21，电动小车是由导轨93、纸板94、车身支架95、24V电源96、5V电源97、步进电机驱动器98、型号为80C51的单片机99、步进电机100、二级减速齿轮组101、主动车轮102、从动车轮103、光电编码器104、减速开关105、加速开关106、反转开关107、1号联轴器108、2号联轴器109和3号联轴器110组成。
车身支架95安装在电动小车的中间位置处，并与电动小车的工作平面垂直，纸板94安装在车身支架95上，纸板94与电动小车的纵向对称线垂直。
所述的步进电机100是采用型号为35HBP44BL4-TF035的微型高速步进电机，为了能够实现减速增扭，步进电机100的输出轴与二级减速齿轮组101的输入轴通过1号联轴器108相连，二级减速齿轮组101的输出轴与主动车轮102的输入轴通过2号联轴器109相连，通过二级减速齿轮组101的减速增扭之后主动车轮102便会得到一个客观的驱动力。电动小车下表面的从动车轮103内侧焊接了两个支架，两个支架上有两个高度一致的螺纹孔，螺栓63通过光电编码器104两侧的通孔与支架上的螺纹孔连接固定。从动车轮103的输入轴通过3号联轴器110与光电编码器104的输入轴连接，光电编码器104用来记录小车行驶的路程，从而能够实现小车行驶规定路程以后自动停车的功能。1号联轴器108和2号联轴器109的结构相同，实施例中1号联轴器108和2号联轴器109选用的是型号为外径18mm、长度25mm、内径5×5mm的弹性螺纹编码器联轴器，3号联轴器110选用的是型号为外径18mm、长度25mm、内径6×5mm的弹性螺纹编码器联轴器。
24V电源96采用的是型号为DC24V/10A的稳压电源，该套电源的N接线端和L接线端可以直接连接220V的火线和零线，+V是输出正极端口，-V是输出负极端口。它直接给步进电机驱动器98供电，24V电源96的+V端口111和-V端口112分别与步进电机驱动器98的+DC和-DC端口通过电线连接，该套电动小车采用的步进电机驱动器98的型号是ZD-6209-V2。步进电机驱动器98的电机相线与步进电机100连接，步进电机100的红线和绿线分别接在步进电机驱动器98的A+端口和A-端口上，步进电机100的黄线和蓝线分别接在步进电机驱动器98的B+端口和B-端口上。
5V电源97采用的是型号为DC-DC XL6009的电压模块，该套模块的接收端IN+连接24V电源96的+V端口113，IN-连接24V电源96的-V端口114，这样就可以输出5V电压。5V电源97的正极端口OUT+分别与步进电机驱动器98上的脉冲+和方向+两个端口连接，脱机端口OUT－一般悬空即可。步进电机驱动器98上的脉冲-和方向-分别与型号为80C51的单片机99上的P0.0和P0.1端口连接。型号为80C51的单片机99的VCC端口和光电编码器104的供电端口与5V电源97的正极端口OUT+电线连接，光电编码器104的电源线为1号线(颜色为红色)。光电编码器104的4号线(颜色为白色)为信号线，光电编码器104的4号线与80C51单片机99的P0.2端口连接。为了能够更好地控制电动小车的运动状态，在外部设置了3个开关，分别是减速开关105、加速开关106和反转开关107。三种开关结构相同，均为单刀双掷开关。减速开关105的1号引脚117分别与5V电源97的正极端口OUT+电线连接，2号引脚116分别与单片机99的P2.2端口和电阻电线相连，电阻另一端直接接地，3号引脚115悬空。加速开关106的1号引脚与5V电源97的正极端口OUT+电线连接，2号引脚分别与单片机99的P2.1端口和电阻电线相连，电阻另一端直接接地，3号引脚悬空。反转开关107的1号引脚与5V电源97的正极端口OUT+电线连接，2号引脚分别与单片机99的P2.0端口和电阻电线相连，电阻另一端直接接地，3号引脚悬空。当不需要对电动小车进行控制时，单刀放在3号引脚115上。需要控制电动小车时，例如希望它能够加速运动，此时将加速开关106的单刀放到在1号引脚117上，这样就能够实现电动小车的加速运动。
基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具的工作原理：
本套教具能够实现障碍物运动模拟、驾驶模拟、多源信息采集、前方碰撞预警以及主动智能避撞等多种功能的演示。
实验教学时，教师和学生可以控制电动小车步进电机运行，电动小车就会带着纸板94在导轨93上往复运动。通过控制外设的加速开关106、减速开关105或者反转开关107，便可以模拟处障碍物不同的速度、距离等运动特征。
利用在dSPACE1103处理器45中实时运行的Carsim车辆模型和显示器48显示的虚拟场景，试验台具有驾驶模拟器功能。实验人员可以通过油门踏板、制动踏板和方向盘输入控制虚拟车辆实时运行，实现虚拟驾驶。
本演示教具还可以通过dSPACE1103处理器45采集雷达信息、驾驶员油门踏板开度、制动踏板转角、方向盘转角、液压制动压力以及本车虚拟运行状态等多源信息。通过这些信息可以实现对“人-车-环境”信息的融合，替代了传统试验台对单一本车状态参量或者“人-车”状态参量的采集分析，这样能更加逼真地模拟出现实环境下的行驶工况。本教具可以在显示器48上实时显示这些信息，并将信息进行自动存储，同时，这些信息可以为前方碰撞预警及主动智能避撞控制提供数据支持。
前方碰撞预警策略可以根据DELPHI ESR高频电子扫描雷达51探测到的障碍物距离及相对速度信息，结合驾驶员输入信息及本车运动状态信息进行车辆安全状态评估，当判断出车辆具有碰撞危险时，会进行碰撞预警提示，在显示器上显示警示信号。由于试验场地限制，本演示教具在控制算法中预先将雷达探测的速度信息和距离信息进行放大，可以方便的在实验室条件下进行虚拟测试。
当车辆碰撞危险加剧时，主动智能避撞控制开始工作，控制液压控制单元60进行主动制动干预，接收到制动信号的液压控制单元60此时会根据信号内容将制动主缸41里的制动液压油输送到4个制动器38中，实现主动制动。油管38中的压力传感器59会检测到液压信号的变化，并将液压信号反馈给处理器45，进行相应的避撞决策。如果电动小车行驶距离达到了预先设定在80C51单片机99里的距离时，80C51单片机99会向步进电机驱动器98发出控制信号，让步进电机驱动器98停止给步进电机100供电，步进电机100停止转动，演示过程结束。或者，可以在电动小车行进过程中，通过按动外设的加速开关106或减速开关105来改变电动小车的速度，从而实现前方车辆加速或者减速行驶中的智能避撞演示。
此外，本套教具还可以作为开放的开发平台，供汽车专业的师生及科研工作者进行自适应巡航、主动制动控制等汽车智能控制算法的开发、调试及性能测试。
Claims (9)
1.一种基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具，其特征在于，所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具由试验台与电动小车组成；
电动小车安装在试验台正前方的1对平行的导轨(93)上为滚动连接；
所述的试验台包括有试验台支架、传感器硬件设备、试验台操纵机构和试验台执行机构；
所述的试验台支架是由试验台底部支架、雷达支架、试验人员操作区支架和仪器区支架组成；
所述的雷达支架固定安装在试验台底部支架的最前端，仪器区支架固定安装在试验台底部支架的最后端，试验人员操作区支架固定安装在试验台底部支架中的1号中间横梁(6)与2号中间横梁(7)两侧的左纵梁(1)与右纵梁(3)上；
所述的传感器硬件设备、试验台操纵机构和试验台执行机构安装在试验台支架上。
2.按照权利要求1所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具，其特征在于，所述的试验台底部支架是一个矩形平面框架，由左纵梁(1)、后横梁(2)、右纵梁(3)、前横梁(4)、制动器前支架梁(5)、1号中间横梁(6)、2号中间横梁(7)、中间纵梁(8)、3号中间横梁(9)、制动器后支架梁(10)和4号中间横梁(11)组成；
前横梁(4)、制动器前支架梁(5)、1号中间横梁(6)、2号中间横梁(7)、3号中间横梁(9)、制动器后支架梁(10)、4号中间横梁(11)和后横梁(2)相互平行并依次连接于左纵梁(1)和右纵梁(3)之间，前横梁(4)与后横梁(2)位于左纵梁(1)和右纵梁(3)的两端，中间纵梁(8)垂直连接于2号中间横梁(7)与3号中间横梁(9)的中间位置；
左纵梁(1)和右纵梁(3)的结构相同，均采用型号为4040型材制成；前横梁(4)、制动器前支架梁(5)、1号中间横梁(6)、2号中间横梁(7)、3号中间横梁(9)、制动器后支架梁(10)、4号中间横梁(11)和后横梁(2)结构相同，包括中间纵梁(8)各梁均采用型号为3030型材制成；相邻两个梁之间均采用铸直角座(65)、滑块螺母(64)与螺栓(63)固定连接。
3.按照权利要求1所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具，其特征在于，所述的试验人员操作区支架是一个长方体形框架，由底层左竖直梁(15)、底层右竖直梁(16)、真空助力器支架左竖直梁(17)、真空助力器支架右竖直梁(18)、左加固纵梁(19)、右加固纵梁(20)、5号中间横梁(21)、6号中间横梁(22)、中间层右侧竖直梁(23)、中间层左侧竖直梁(24)、7号中间横梁(25)、1号操作台竖直梁(26)、2号操作台竖直梁(27)、3号操作台竖直梁(28)、4号操作台竖直梁(29)和电脑操作台(30)组成，各梁均采用型号为3030型材制成；
1号操作台竖直梁(26)、2号操作台竖直梁(27)、3号操作台竖直梁(28)与4号操作台竖直梁(29)垂直地安装在试验台底部支架中的1号中间横梁(6)与2号中间横梁(7)两侧的左纵梁(1)与右纵梁(3)上，电脑操作台(30)固定安装在1号操作台竖直梁(26)、2号操作台竖直梁(27)、3号操作台竖直梁(28)与4号操作台竖直梁(29)的上端内侧，6号中间横梁(22)固定安装在1号操作台竖直梁(26)和3号操作台竖直梁(28)之间，6号中间横梁(22)与1号中间横梁(6)平行，底层左竖直梁(15)与底层右竖直梁(16)垂直地固定安装在1号中间横梁(6)与6号中间横梁(22)之间；7号中间横梁(25)与5号中间横梁(21)由上至下地固定安装在2号操作台竖直梁(27)与4号操作台竖直梁(29)之间，并平行于2号中间横梁(7)，真空助力器支架左竖直梁(17)和真空助力器支架右竖直梁(18)垂直地固定安装在2号中间横梁(7)与5号中间横梁(21)之间位置的左侧，中间层右竖直梁(23)和中间层左竖直梁(24)垂直地固定安装在5号中间横梁(21)和7号中间横梁(25)之间；其中，底层左竖直梁(15)与中间层左竖直梁(24)共面，底层右竖直梁(16)与中间层右竖直梁(23)共面，相邻两个梁之间均采用铸直角座(65)、滑块螺母(64)与螺栓(63)固定连接。
4.按照权利要求1所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具，其特征在于，所述的雷达支架由左竖直梁(12)、雷达支架梁(13)和右竖直梁(14)组成，各梁均采用型号为3030型材制成；左竖直梁(12)与右竖直梁(14)结构相同，左竖直梁(12)与右竖直梁(14)相互平行，雷达支架梁(13)固定安装在左竖直梁(12)与右竖直梁(14)之间，并和左竖直梁(12)与右竖直梁(14)垂直，相邻两个梁之间均采用铸直角座(65)、滑块螺母(64)与螺栓(63)固定连接。
5.按照权利要求1所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具，其特征在于，所述的仪器区支架是由1号仪器操作台竖直梁(31)、2号仪器操作台竖直梁(32)、3号仪器操作台竖直梁(33)、4号仪器操作台竖直梁(34)和仪器操作台(35)组成；
所述的1号仪器操作台竖直梁(31)、2号仪器操作台竖直梁(32)、3号仪器操作台竖直梁(33)与4号仪器操作台竖直梁(34)结构相同，均采用型号为3030型材制成；
1号仪器操作台竖直梁(31)、2号仪器操作台竖直梁(32)、3号仪器操作台竖直梁(33)与4号仪器操作台竖直梁(34)垂直地安装在试验台底部支架中的后横梁(2)两侧的左纵梁(1)与右纵梁(3)上，仪器操作台(35)固定安装在1号仪器操作台竖直梁(31)、2号仪器操作台竖直梁(32)、3号仪器操作台竖直梁(33)与4号仪器操作台竖直梁(34)的上端内侧，相邻两个梁之间、各竖直梁与仪器操作台(35)之间均采用铸直角座(65)、滑块螺母(64)与螺栓(63)或者采用铸直角座(65)与螺钉固定连接。
6.按照权利要求1所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具，其特征在于，所述的传感器硬件设备由传感器及硬件设备组成；
所述的传感器包括DELPHI ESR高频电子扫描雷达(51)、制动踏板转角传感器(66)、方向盘转角传感器(53)、电子油门传感器和压力传感器(59)；所述的硬件设备包括一台dSPACE 1103处理器(45)和一台电脑；
制动踏板转角传感器(66)的电源线接+5V电源，制动踏板转角传感器(66)的零线接地，制动踏板转角传感器(66)的信号线A、信号线B与信号线C依次和dSPACE1103处理器(45)中的接口面板的第1路至第3路I/O端电线连接；DELPHI ESR高频电子扫描雷达(51)中的1号引脚连接+12V电源，4号引脚连接地线，7号CAN低线引脚与8号CAN高线引脚与Y型线的一个CAN信号输入接口连接；方向盘转角传感器(53)的电源线连接+12V电源，方向盘转角传感器的CAN总线接口与Y型线的另一个CAN信号输入接口连接，方向盘转角传感器(53)与DELPHI ESR高频电子扫描雷达(51)的CAN信号输出接口与Y型线的两个CAN信号输入接口连接完毕以后，将Y型线的CAN信号输出接口与dSPACE1103处理器(45)接口面板上的CAN接口串行输入连接；电子油门传感器是直接安装在电子油门(44)上的电位计，它共有六根信号线，1号橙色引脚(118)和2号白色引脚(119)与+5V电源连接，3号黑色引脚(120)和5号黄色引脚(122)连接地线，还有4号绿色引脚(121)和6号蓝色引脚(123)与dSPACE1103的处理器(45)中的接口面板上A/D通道连接；压力传感器(59)的电源线连接+12V电源，压力传感器(59)的地线接地，压力传感器(59)的信号线与dSPACE1103处理器(45)接口面板上的ADC接口连接，dSPACE1103处理器(45)通过一根光纤和一根交叉线与电脑的处理器(49)连接。
7.按照权利要求1所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具，其特征在于，所述的试验台操纵机构包括了制动操纵机构、电子油门(44)、转向机构以及驾驶员座椅(46)；
制动操纵机构采用真空助力器固定支架(62)与固定安装在试验人员操作区支架底端的5号中间横梁(21)、真空助力器支架左竖直梁(17)和真空助力器支架右竖直梁(18)固定连接；电子油门(44)固定安装在试验台底部支架的中间纵梁(8)上；转向机构采用两根结构相同的转向左侧支架(47)及转向右侧支架(57)与4个结构相同的转向机构固定支架(78)固定安装在试验人员操作区支架中的底层左竖直梁(15)、底层右竖直梁(16)、中间层左竖直梁(24)和中间层右竖直梁(23)上；驾驶员座椅(46)安装在试验人员操作区支架和仪器区支架之间，并且驾驶员座椅(46)安装在转向机构中的方向盘(52)的正后方。
8.按照权利要求1所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具，其特征在于，所述的试验台执行机构主要包括了4个结构相同的制动器(37)和液压控制单元(60)；
4个结构相同的制动器(37)左右对称地固定安装在试验台底部支架中的制动器前支架梁(5)和制动器后支架梁(10)的两端上，液压控制单元(60)采用两个结构相同的HCU固定支架(86)固定安装在2号中间横梁(7)上，液压控制单元(60)前面的进油孔(91)和出油孔(92)分别与试验台操纵机构中的制动主缸(41)的进油孔和出油孔采用油管(38)相连，液压控制单元(60)上面的1号出油孔(87)、2号出油孔(88)、3号出油孔(89)与4号出油孔(90)和4个结构相同的制动器(37)的进油孔通过油管(38)连接，与4个结构相同的制动器(37)相连接的油管(38)分别连接着安装有压力传感器(59)的三通(71)。
9.按照权利要求1所述的基于多源信息的汽车智能避撞系统演示教具，其特征在于，所述的电动小车是由导轨(93)、纸板(94)、车身支架(95)、24V电源(96)、5V电源(97)、步进电机驱动器(98)、型号为80C51的单片机(99)、步进电机(100)、二级减速齿轮组(101)、主动车轮(102)、从动车轮(103)、光电编码器(104)、减速开关(105)、加速开关(106)、反转开关(107)、1号联轴器(108)、2号联轴器(109)和3号联轴器(110)组成；
车身支架(95)安装在电动小车的中间位置处，纸板(94)安装在车身支架(95)上，纸板(94)与电动小车的纵向对称线垂直；
步进电机(100)的输出轴与二级减速齿轮组(101)的输入轴通过1号联轴器(108)相连接，二级减速齿轮组(101)的输出轴与主动车轮(102)的输入轴通过2号联轴器(109)相连接，从动车轮(103)的输入轴通过3号联轴器(110)与安装在车身支架(95)底端的光电编码器(104)的输入轴连接；
24V电源(96)的+V端口(111)与-V端口(112)依次和步进电机驱动器(98)的+DC端口与-DC端口电线连接，步进电机(100)的红线与绿线依次和步进电机驱动器(98)的A+端口与A-端口电线连接，步进电机(100)的黄线与蓝线依次和步进电机驱动器(98)的B+端口与B-端口电线连接；
5V电源(97)的接收端IN+连接24V电源(96)的+V端口(113)，5V电源(97)的IN-连接24V电源(96)的-V端口(114)，5V电源(97)的正极端口OUT+和步进电机驱动器(98)上的脉冲+与方向+两个端口连接，脱机端口OUT－悬空，步进电机驱动器(98)上的脉冲-与方向-分别与型号为80C51的单片机(99)上的P0.0和P0.1端口电线连接，型号为80C51的单片机(99)的VCC端口与光电编码器(104)的电源线即1号线和5V电源(97)的正极端口OUT+电线连接，光电编码器(104)的4号线即信号线与80C51单片机(99)的P0.2端口电线连接，减速开关(105)的1号引脚(117)与5V电源(97)的正极端口OUT+电线连接，减速开关(105)的2号引脚(116)和单片机(99)的P2.2端口与电阻的一端电线连接，电阻另一端接地，减速开关(105)的3号引脚(115)悬空；加速开关(106)的1号引脚与5V电源(97)的正极端口OUT+电线连接，加速开关(106)的2号引脚分别和单片机(99)的P2.1端口和电阻电线连接，电阻另一端直接接地，加速开关(106)的3号引脚悬空；反转开关(107)的1号引脚与5V电源(97)的正极端口OUT+电线连接，反转开关(107)的2号引脚和单片机(99)的P2.0端口与电阻的一端电线相连，电阻的另一端直接接地，反转开关(107)的3号引脚悬空。
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- 2014-10-20 CN CN201410562791.7A patent/CN104282187B/zh not_active Expired - Fee Related
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