CN104932498B - 一种判断抱轮牵引车过度转向算法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种判断抱轮牵引车过度转向算法，包括驾驶室，所述驾驶室内设有数字处理控制器，其特征在于驾驶室后上方安装有一个激光扫描雷达，所述激光扫描雷达经CAN总线与数字处理控制器相连接，当抱轮牵引车抱起飞机后，激光扫描雷达获取飞机的轮廓数据，通过CAN总线将数据传给总线上的数字处理控制器，大大提高了抱轮牵引车在抱拖飞机时进行直观有效地过渡转向检测、显著降低了计算的复杂度和硬件要求，减小了因车辆元器件本身故障或人为误操作导致的事故的机率，从而提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，具体地说是一种判断抱轮牵引车过度转向算法。
背景技术
目前，通常的飞机抱轮牵引车与飞机之间的接触面安装有扭力传感器，通过测量扭力传感器的数据，间接获得转向数据。根据扭力与角度之间的关系，计算出抱轮牵引车与飞机之间的角度，从而发出预警信号。
该对比技术的不足是：
1、扭力传感器只是通过扭力间接测量出飞机与抱轮牵引车之间的夹角，不够直接，对于需要高可靠性的应用场合，随着传感器使用时间的增加，传感器会出现老化现象，参数会发生变化，这样测得得角度值就不会太准确。
2、制造传感器材料的材料受温度影响变化大，因此环境温度不同，传感器参数会有变化。
3、扭力传感器精度普遍不高，因此无法精确地表达角度的变化。
由于这种测量技术存在上述不足，对车辆的操作者要求高，使用时存在误报及漏报现象，因此需要一种更加直接的、可视的测量抱轮牵引车与飞机之间夹角的方法。
发明内容
一种判断抱轮牵引车过度转向算法，包括驾驶室，所述驾驶室内设有数字处理控制器，其特征在于驾驶室后上方安装有一个激光扫描雷达，所述激光扫描雷达经CAN总线与数字处理控制器相连接，当抱轮牵引车抱起飞机后，激光扫描雷达获取飞机的轮廓数据，通过CAN总线将数据传给总线上的数字处理控制器，通过数字处理控制器内设有的扫描频率、扫描角度分辨率、扫描开始角度、扫描结束角度、CAN总线波特率和扫描雷达的ID地址对数据进行处理及过渡转向识别，在数字处理控制器的显示屏中显示处理，达到直接、可视的测量抱轮牵引车与飞机之间的夹角，
其具体过度转向算法步骤如下：
（1）首先判断数字处理控制器内是否安装有闪存卡，若安装，则将闪存卡中的所有预置飞机机型参数数据文件及车辆参数文件分别加载到数字处理控制器的内存中；
（2）将加载进内存的数据文件进行处理，解析数据文件，分别读出文件中的各个参数，分门别类将数据保存于一个数组中；
（3）启动扫描雷达开始扫描，扫描雷达扫描飞机外型轮廓，将测量得到的120个点的距离信息通过相应的CAN接口发送到总线上；
（4）数据处理控制器从CAN总线上，接收每个点的距离信息；将所有的距离信息统一放于一个数组中；
（5）解码距离数据，将扫描雷达得到的距离数据转化为实际的公制长度数据（mm）；
（6）根据每个点的实际长度数据，以扫描雷达作为坐标原点，逐一计算出每个点的相应的x，y坐标的数据，分别放于两个数组中；
（7）根据计算出来的y轴坐标数据，判断出飞机轮廓的三个极限点：最左边的扫描点，中间的扫描点及最右边的扫描点；
（8）利用计算出来的x，y坐标数据，逐一计算出飞机上的每个轮廓点的角度，并保存在一个数组中；
（9）根据计算出来的x轴坐标数据，和闪存卡中的机型参数数据文件中的三个扫描范围参数，分别找出左右各3对范围对应的坐标数组索引号；
（10）分别计算出左右各3对范围，共6对范围，各范围内轮廓点的角度的算术平均值；
（11）利用机型参数数据文件中的左右修正参数，对计算出来的斜率平均值进行修正处理；
（12）判断车辆的偏向，根据车辆的偏转情况，选择偏转方向的区域，然后在三个扫描范围参数中选最小的一个区域，作为判断车辆过度转向的依据；
（13）将选定区域内的计算得到的角度平均值，与机型参数数据文件中的相对应机型的角度设定值进行比较，从而检测过度转向的情况；
（14）当计算的斜率平均值大于预警值且小于极限值时，系统会发出黄色的预警信号指示；当计算的斜率平均值大于极限值时，系统会发出红色的过渡转向信号指示，相应的过渡转向报警标识会通过CAN总线发出，同时将报警时的坐标信息写入闪存卡的"机型名red.csv"文件中，对过度转向情况进行记录，文件中记录有日期，时间，偏转情况，过度转向的角度，120个扫描点的坐标。
本专利的有益效果是：１、提高了抱轮牵引车在抱拖飞机时进行直观有效地过渡转向检测。2、该过渡转向检测算法有效地降低了计算的复杂度，降低了硬件要求，降级了设备的采购成本。3、该专利进一步提升人机对话能力，减小了因车辆元器件本身故障或人为误操作导致的事故的机率，从而提高生产效率。
附图说明
图1 是本发明的处理流程示意图。
图2 是本发明数字处理控制器显示的车辆偏转15度的画面。
图3是 本发明数字处理控制器显示的车辆偏转54度的画面。
附图标记：。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
实施例：如附图所示，一种判断抱轮牵引车过度转向算法，包括驾驶室，所述驾驶室内设有数字处理控制器，其特征在于驾驶室后上方安装有一个激光扫描雷达，所述激光扫描雷达经CAN总线与数字处理控制器相连接，当抱轮牵引车抱起飞机后，激光扫描雷达获取飞机的轮廓数据，通过CAN总线将数据传给总线上的数字处理控制器，通过数字处理控制器内设有的扫描频率、扫描角度分辨率、扫描开始角度、扫描结束角度、CAN总线波特率和扫描雷达的ID地址对数据进行处理及过渡转向识别，在数字处理控制器的显示屏中显示处理，达到直接、可视的测量抱轮牵引车与飞机之间的夹角，
其具体过度转向算法步骤如下：以波音737为例加以说明：
（1）首先判断数字处理控制器内是否安装有闪存卡（通过调用OPEN_PCMCIA功能来实现,若闪存卡插入控制器内,则返回TRUE），若安装，则将闪存卡中的所有预置飞机机型参数数据文件及车辆参数文件分别加载到数字处理控制器的内存中(飞机参数文件为B737.ini,车辆参数文件为FAHRZEUG.ini,两个文件的内容预先编制好存放在闪存卡中)；
（2）将加载进内存的数据文件进行处理，解析数据文件，分别读出文件中的各个参数，分门别类将数据保存于一个数组中；(飞机类型编码为6放ACMusterNR[]中，要检测的区域数为3放Bereiche[]中，检测区域的起始坐标为（3000,2000,1000）放在VonBereich[]中，检测区域的终点坐标为（6500，6500,6500）放BisBereich[]中，报警角度值为60放Winkelgelb[]中，判断过度转向的角度值为70放Winkelrot[]中，计算角度时使用的修正数值，左侧的修正值为（-10，-10，-10）放lSeiteKor[]中，右侧的修正数为（-90，-90，-90）放rSeiteKor[]，飞机鼻轮宽度为65放Bugradbreite[]中；将读取的牵引车的测量飞机鼻轮宽度的传感器之间的距离为1117放EntfernungsMesserDistanz变量中，抱轮牵引车的车辆类型代码为1放Typ变量中；
（3）启动扫描雷达开始扫描，扫描雷达扫描飞机外型轮廓，将测量得到的120个点的距离信息通过相应的CAN接口发送到总线上；
（4）数据处理控制器从CAN总线上，接收每个点的距离信息；将所有的距离信息统一放于一个数组DISTANZ[]中；
（5）解码距离数据，将扫描雷达得到的距离数据转化为实际的公制长度数据（mm），距离数据放DISTANZ_M[]中。（计算公式为：N_M从1到120，DISTANZ_M[]=（DISTANZ[N_M*2]+DISTANZ[N_M*2-1]÷256）×1000）；
（6）根据每个点的实际长度数据，以扫描雷达作为坐标原点，逐一计算出每个点的相应的x，y坐标的数据
（计算公式为:
KOORDINATE_Y[]=DISTANZ_M[]×TAB_COS[],
KOORDINATE_X[]=DISTANZ_M[]×TAB_SIN[],
其中TAB_COS[]和TAB_SIN[]分别为已计算好的余弦及正弦的角度表），
分别放于三个数组中，X方向坐标数据放KOORDINATE_X[]中，Y方向坐标数据放KOORDINATE_Y[]中，X、Y坐标数据放KOORDINATE_X_Y[][]中；
（7）根据计算出来的y轴坐标数据及数据的顺序，利用比较法，判断出飞机轮廓的三个极限点：最左边的扫描点（左侧距离最远的点），中间的扫描点（距离最近的点）及最右边的扫描点（右侧距离最远的点）；
（8）利用上面计算出来的x，y坐标数据，已最近点为界，分为左右两部分，逐一计算出飞机上的每个轮廓点的角度，并保存在一个数组中WINKEL[]；
（算法为：
N_P从10到100，
DELTA_X=|KOORDINATE_X[N_P]-KOORDINATE_X[N_P-5]|，
DELTA_Y=|KOORDINATE_Y[N_P]-KOORDINATE_Y[N_P-5]|，
WINKEL[]=90-TANGENS_TABELLE(DELTA_Y÷ DELTA_X)，
其中，TANGENS_TABELLE为计算正切角度的函数
）
（9）根据计算出来的x轴坐标数据，和闪存卡中的机型参数数据文件中的三个扫描范围参数（范围：3000-6500,2000-6500,1000-6500），分别找出左右各3对范围对应的坐标数组索引号；
右边：Von_PUNKT_1R，BisPUNKT_1R;Von_PUNKT_2R，BisPUNKT_2R; Von_PUNKT_3R，BisPUNKT_3R;
左边：Von_PUNKT_1L，BisPUNKT_1L;Von_PUNKT_2L，BisPUNKT_2L; Von_PUNKT_3L，BisPUNKT_3L；
（10）利用索引号及已计算好的角度值WINKEL[],分别计算出左右各3对范围，共6对范围（范围：3000-6500,2000-6500,1000-6500），各范围内轮廓点的角度的算术平均值；
角度值放如下变量中：
WINKEL_BEREICH_1L，WINKEL_BEREICH_2L，WINKEL_BEREICH_3L，WINKEL_BEREICH_1R，WINKEL_BEREICH_2R，WINKEL_BEREICH_3R
（11）利用机型参数数据文件中的左右修正参数（左边为：-10，-10，-10；右边为：-90，-90，-90），对计算出来的斜率平均值进行修正处理，根据具体机型灵活处理；
修正后的数值放如下变量中：
WINKEL_ABSOLUT_1R, WINKEL_ABSOLUT_2R, WINKEL_ABSOLUT_3R, WINKEL_ABSOLUT_1L, WINKEL_ABSOLUT_2L, WINKEL_ABSOLUT_3L
（12）判断车辆的偏向，根据车辆的偏转情况，选择偏转方向的区域，然后在上步中的三个扫描范围参数中选最小的一个区域（即优先选择3000-6000的区域），作为判断车辆过度转向的依据；将选定的区域角度放如下变量中：
右边的角度放WINKEI_ABSOLUT_R中；
左边的角度放WINKEI_ABSOLUT_L中
（13）将选定区域内的计算得到的角度平均值WINKEL
_ABSOLUT；
左偏时：WINKEL_ABSOLUT=WINKEI_ABSOLUT_L；右偏时：WINKEL
_ABSOLUT=WINKEI_ABSOLUT_R；
与机型参数数据文件中的相对应机型的角度设定值进行比较(Winkelgelb=60,Winkelgelb=70)，从而检测过度转向的情况；
（14）当计算的斜率平均值大于预警值（Winkelgelb=60）且小于极限值（Winkelgelb=70）时，系统会发出黄色的预警信号指示；当计算的斜率平均值大于极限值时，系统会发出红色的过渡转向信号指示，相应的过渡转向报警标识会通过CAN总线发出，同时将报警时的坐标信息写入闪存卡的"737red.csv"文件中，对过度转向情况进行记录，文件中记录有日期，时间，偏转情况，过度转向的角度，120个扫描点的坐标。
本专利的有益效果是：１、提高了抱轮牵引车在抱拖飞机时进行直观有效地过渡转向检测。2、该过渡转向检测算法有效地降低了计算的复杂度，降低了硬件要求，降级了设备的采购成本。3、该专利进一步提升人机对话能力，减小了因车辆元器件本身故障或人为误操作导致的事故的机率，从而提高生产效率。
Claims (1)
1.一种判断抱轮牵引车过度转向算法，包括驾驶室，所述驾驶室内设有数字处理控制器，其特征在于驾驶室后上方安装有一个激光扫描雷达，所述激光扫描雷达经CAN总线与数字处理控制器相连接，当抱轮牵引车抱起飞机后，激光扫描雷达获取飞机的轮廓数据，通过CAN总线将数据传给总线上的数字处理控制器，通过数字处理控制器内设有的扫描频率、扫描角度分辨率、扫描开始角度、扫描结束角度、CAN总线波特率和扫描雷达的ID地址对数据进行处理及过渡转向识别，在数字处理控制器的显示屏中显示处理，
其具体过度转向算法步骤如下：
（1）首先判断数字处理控制器内是否安装有闪存卡，若安装，则将闪存卡中的所有预置飞机机型参数数据文件及车辆参数文件分别加载到数字处理控制器的内存中；
（2）将加载进内存的数据文件进行处理，解析数据文件，分别读出文件中的各个参数，分门别类将数据保存于一个数组中；
（3）启动扫描雷达开始扫描，扫描雷达扫描飞机外型轮廓，将测量得到的120个点的距离信息通过相应的CAN接口发送到总线上；
（4）数据处理控制器从CAN总线上，接收每个点的距离信息；将所有的距离信息统一放于一个数组中；
（5）解码距离数据，将扫描雷达得到的距离数据转化为实际的公制长度数据（mm）；
（6）根据每个点的实际长度数据，以扫描雷达作为坐标原点，逐一计算出每个点的相应的x，y坐标的数据，分别放于两个数组中；
（7）根据计算出来的y轴坐标数据，判断出飞机轮廓的三个极限点：最左边的扫描点，中间的扫描点及最右边的扫描点；
（8）利用计算出来的x，y坐标数据，逐一计算出飞机上的每个轮廓点的斜率，并保存在一个数组中；
（9）根据计算出来的x轴坐标数据，和闪存卡中的机型参数数据文件中的三个扫描范围参数，分别找出左右各3对范围对应的坐标数组索引号；
（10）分别计算出左右各3对范围，共6对范围，各范围内轮廓点的斜率的算术平均值；
（11）利用机型参数数据文件中的左右修正参数，对计算出来的斜率平均值进行修正处理；
（12）判断车辆的偏向，根据车辆的偏转情况，选择偏转方向的区域，然后在三个扫描范围中选最小的一个区域，作为判断车辆过度转向的依据；
（13）将选定区域内的计算得到的斜率平均值，与机型参数数据文件中的相对应机型的角度设定值进行比较，从而检测过度转向的情况；
（14）当计算的斜率平均值大于预警值且小于极限值时，系统会发出黄色的预警信号指示；当计算的斜率平均值大于极限值时，系统会发出红色的过渡转向信号指示，相应的过渡转向报警标识会通过CAN总线发出，同时将报警时的坐标信息写入闪存卡文件中，对过度转向情况进行记录，文件中记录有日期，时间，偏转情况，过度转向的角度，120个扫描点的坐标。
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