CN106017941B - 一种汽车操纵稳定性测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车操纵稳定性测试系统，通过使用方向盘转角传感器、陀螺仪、速度传感器、GPS模块获取汽车行驶参数，在通过数据处理单元对行驶参数进行分析，利用侧向加速度a_d与稳定侧向加速度阈值a₀相比较，判断汽车行驶的稳定性，实现了实时对汽车稳定性的检测，具有精度高，判断速度快的优点。同时能够对不稳定情况及时进行报警以及相应的修正。同时本发明提供的汽车操纵稳定性测试系统具有轻便、抗震、抗摔、可方便拆卸内部独立仪器、可以方便固定在副驾驶座椅上、方便收纳仪器信号电缆等优点。本发明还提供了一种汽车操纵稳定性测试方法。

Description

一种汽车操纵稳定性测试系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车测试技术领域，特别涉及一种汽车操纵稳定性测试系统及方法。

背景技术

操纵稳定性试验需要使用多个厂家生产的多套设备才能够进行试验，试验人员需要熟悉所有仪器的使用方法并且设置正确，而且目前便携型仪器的设置均需要采用电脑安装上位机软件才能连接使用，需要在笔记本上安装多个厂家出品的若干个软件，使用维护不便，且因笔记本容易遭受电脑病毒而安全性不高。

通常操纵稳定性试验需要在专业试验场进行，试验成本高。而操纵稳定性试验数据处理方法相对复杂，若现场来不及处理试验数据则可能导致后期重做试验而增加了试验成本。而且试验测试人员在试验过程中往往也需要及时获取数据处理反馈结果，以便根据试验结果来微调仪器的设置或者是驾驶车辆的方法。

此外，试验测试的物理量大多可以通过多种渠道获得，(例如：转弯半径就至少可以通过两种办法获取)，这种冗余信息可以用于信号比对，故障检测以及提高测试精度，而现有的测试方法则没有对此进行有效利用。

综上所述，操纵稳定性试验的现有试验方法存在着试验仪器安装调试不便，试验数据结果处理方法复杂耗时长，不能有效利用冗余传感器信息等缺点。

发明内容

本发明设计开发了一种汽车操纵稳定性测试系统，克服了现有技术中对操纵稳定性分析结果不精确，可能出现错误判断的缺陷，实现了实时对汽车稳定性的检测，具有精度高，判断速度快的优点。

本发明的另一个目的是提供一种汽车操纵稳定性测试方法，利用多参数判断汽车稳定性，具有精度高，判断速度快的优点。

本发明提供的技术方案为：

一种汽车操纵稳定性测试系统，包括：

方向盘转角传感器，其设置于汽车方向盘上，用于测量方向盘转动角度α；

陀螺仪，其设置汽车底盘上，其用于测量汽车行驶过程中，汽车横向方向与水平面的夹角β；

速度传感器，其设置在汽车的质心处，用于测量汽车的行驶速度v和侧向加速度a_d；

GPS模块，其用于获取汽车的地理位置信息，所述地理位置信息能够与卫星图像相匹配，进而得到车辆行驶在路面上的附着系数f；

报警器；

数据处理单元，其分别与所述方向盘转角传感器、陀螺仪、速度传感器、和报警器连接，接收方向盘转角传感器、陀螺仪、速度传感器、GPS模块测量得到的方向盘转动角度α、汽车横向方向与水平面的夹角β、汽车的行驶速度v、侧向加速度a_d、附着系数f，并计算汽车稳定侧向加速度阈值a₀为：

其中，h为汽车重心高，s为轮距，g为重力加速度，β₀为侧倾角；

如果检测到侧向加速度a_d大于或等于a₀，则判断汽车处于不稳定状态，所述数据处理单元发出报警信号使工作；如果检测到侧向加速度a_d小于a₀，则判断汽车处于稳定状态。

优选的是，β₀＝3°。

优选的是，还包括显示屏，以显示汽车操纵稳定性测试信息。

优选的是，所述显示屏为可触摸式显示屏，以通过显示屏进行系统参数的设置。

优选的是，还包括存储器，以存储仪器设置参数。

优选的是，还包括无线收发装置，其通过WIFI与手机或电脑连接，以进行数据传输。

优选的是，还包括宽电压输入稳定输出的12v电源。

优选的是，还包括微型手持遥控器和语音录入单元。

优选的是，还包括GPS模块，以获取汽车位置信息。

一种汽车操纵稳定性测试方法，包括如下步骤：

步骤一、获取方向盘转动角度α、汽车横向方向与水平面的夹角β、汽车的行驶速度v、侧向加速度a_d、附着系数f；

步骤二、计算汽车稳定侧向加速度阈值a₀：

其中，h为汽车重心高，s为轮距，g为重力加速度，β₀为侧倾角；

步骤三、如果检测到侧向加速度a_d大于或等于a₀，则判断汽车处于不稳定状态；如果检测到侧向加速度a_d小于a₀，则判断汽车处于稳定状态。

优选的是，侧倾角β₀＝3°。

本发明的有益效果是：

本发明提供的汽车操纵稳定性测试系统，通过使用方向盘转角传感器、陀螺仪、速度传感器、GPS模块获取汽车行驶参数，在通过数据处理单元对行驶参数进行分析判断，实现了实时对汽车稳定性的检测，具有精度高，判断速度快的优点。同时能够对不稳定情况及时进行报警以及相应的修正。同时本发明提供的汽车操纵稳定性测试系统具有轻便、抗震、抗摔、可方便拆卸内部独立仪器、可以方便固定在副驾驶座椅上、方便收纳仪器信号电缆等优点。

附图说明

图1为本发明所述的汽车操纵稳定性测试系统总体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供了一种汽车操纵稳定性测试系统，包括数据处理单元110以及分别与其连接的方向盘转角传感器120、陀螺仪130、速度传感器140、GPS模块150、报警器160、存储器170、无线收发装置180、显示屏190。

方向盘转角传感器120设置于汽车方向盘上，用于检测汽车行驶过程中方向盘的转动角度α；陀螺仪130安装于汽车底盘上，其用于检测汽车行驶过程中的与水平面的夹角，包括汽车横向方向与水平面的夹角β；速度传感器140用于检测汽车的行驶速度v和侧向加速度a_d。

GPS模块150用于获取汽车的位置信息，位置信息能够与卫星图像相匹配，从而得到路况信息，例如是城市道路、公路、乡村道路、沙石路面等。在获取路面信息后即可通过查表等方式，得到车辆行驶在路面上的附着系数f。

通过方向盘转角传感器120、陀螺仪130、速度传感器140、GPS模块150获取得到的方向盘的转动角度α、汽车横向方向与水平面的夹角β、汽车的行驶速度v、侧向加速度a_d、附着系数f之后，将这些数据信息传递给数据处理单元110，由数据处理单元110对这些数据进行分析处理，进行判断汽车在行驶过程中，是否处于稳定状态。

所述数据处理单元110根据采集到的数据信息，采用如下公式，计算汽车稳定侧向加速度阈值a₀：

其中，h为汽车重心高，s为轮距，g为重力加速度，β₀为侧倾角；β₀＝3°。

在得到上述汽车稳定侧向加速度阈值a₀后，数据处理单元110会将侧向加速度阈值a₀与速度传感器140采集的侧向加速度a_d进行比较，判断汽车的稳定状态。如果a_d大于或等于a₀，则汽车处于不稳定状态，那么需要开启汽车稳定控制系统，如ESP、VSC、DSC等系统对车辆进行稳定性控制，以确保汽车行驶过程中的稳定性；如果a_d小于或等于a₀，则汽车处于稳定状态。

报警器160与数据处理单元110连接，当数据处理单元110判断出汽车处于不稳定状态时，数据处理单元110发出报警信号给报警器160，进行报警操作。

存储器170与数据处理单元110连接，在存储器170内存储有汽车原始的参数数据，以及使用人员的偏好设置数据。同时，方向盘转角传感器120、陀螺仪130、速度传感器140、GPS模块150获取得到的方向盘的转动角度α、汽车横向方向与水平面的夹角β、汽车的行驶速度v、侧向加速度a_d、附着系数f等数据也会同时存储到存储器170中，便于后续的读取查看。

显示屏190与数据处理单元110连接，在显示屏190上显示汽车操纵稳定性测试信息，所述显示屏190为可触摸式显示屏，界面设计友好，方便输入各种参数，能够显示详细数据，通过显示屏190能够进行系统参数的设置。即通过所述显示屏190实现与人机交互。

无线收发装置180与数据处理单元110连接，所述无线收发装置180能够通过无线的方式，与手机、笔记本电脑等设备进行数据交互，使操作人员能够远程对汽车的稳定情况进行查看会设置。

所述数据处理单元110是主要核心部件，其上需要有负责和外部仪器相连接的数据接口：CAN总线接口，RS232接口，1000k带宽的脉冲输入接口，模拟量接口等数据接口。需要有产生精准的ms级时间发生器，用来核算试验时间。

本发明还包括微型手持遥控器和语音录入模块，操作人员可以通过遥控器大于本发明进行遥控。同时还可以使用语音进行控制。

本发明提供的汽车操纵稳定性测试系统的主要部件，即数据处理单元110、报警器160、存储器170、无线收发装置180、显示屏190均安装在机械框架内，在框架内应有一台宽电压输入稳定输出12v的电源，用来向内部和外部提供电力。通过将主要部件安装在械框架内，实现了汽车操纵稳定性测试系统的轻便、抗震、抗摔、可方便拆卸内部独立仪器、可以方便固定在副驾驶座椅上、方便收纳仪器信号电缆等优点。

本发明提供的汽车操纵稳定性测试系统，具有如下功能：

1、能采集从速度计、陀螺仪等仪器的原始数据。

2、能够对速度计、陀螺仪等仪器进行设置。

3、能设置操纵稳定性试验的简单参数。

4、能给司机提供精炼的显示信息。

5、有实体按键作为试验开始、结束的便捷控制。

6、能简单分析试验数据。包括单次试验司机控制状态、往返试验数据重复性等。

7、自动处理试验数据并现场显示简单结果。

8、能将试验数据存储在介质上。

9、能无线导出试验数据。

10、能根据汽车国家试验标准的更新而更新内部程序。

11、具有内部供电系统为外围仪器提供电力，内部供电系统的充电能够满足10～30V的汽车大多数电压。

本发明提供的汽车操纵稳定性测试系统，通过使用方向盘转角传感器、陀螺仪、速度传感器、GPS模块获取汽车行驶参数，在通过数据处理单元对行驶参数进行分析判断，实现了实时对汽车稳定性的检测，具有精度高，判断速度快的优点。同时能够对不稳定情况及时进行报警以及相应的修正。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种汽车操纵稳定性测试系统，其特征在于，包括：

方向盘转角传感器，其设置于汽车方向盘上，用于测量方向盘转动角度α；

陀螺仪，其设置汽车底盘上，其用于测量汽车行驶过程中，汽车横向方向与水平面的夹角β；

速度传感器，其设置在汽车的质心处，用于测量汽车的行驶速度v和侧向加速度a_d；

GPS模块，其用于获取汽车的地理位置信息，所述地理位置信息能够与卫星图像相匹配，进而得到车辆行驶在路面上的附着系数f；

报警器；

数据处理单元，其分别与所述方向盘转角传感器、陀螺仪、速度传感器和报警器连接，接收方向盘转角传感器、陀螺仪、速度传感器、GPS模块测量得到的方向盘转动角度α、汽车横向方向与水平面的夹角β、汽车的行驶速度v、侧向加速度a_d、附着系数f，并计算汽车稳定侧向加速度阈值a₀为：

其中，h为汽车重心高，s为轮距，g为重力加速度，β₀为侧倾角；

如果检测到侧向加速度a_d大于或等于a₀，则判断汽车处于不稳定状态，所述数据处理单元发出报警信号使报警器工作；如果检测到侧向加速度a_d小于a₀，则判断汽车处于稳定状态。

2.根据权利要求1所述的汽车操纵稳定性测试系统，其特征在于，侧倾角β₀＝3°。

3.根据权利要求1所述的汽车操纵稳定性测试系统，其特征在于，还包括显示屏，以显示汽车操纵稳定性测试信息。

4.根据权利要求3所述的汽车操纵稳定性测试系统，其特征在于，所述显示屏为可触摸式显示屏，以通过显示屏进行系统参数的设置。

5.根据权利要求1所述的汽车操纵稳定性测试系统，其特征在于，还包括存储器，以存储仪器设置参数。

6.根据权利要求1所述的汽车操纵稳定性测试系统，其特征在于，还包括无线收发装置，其通过WIFI与手机或电脑连接，以进行数据传输。

7.根据权利要求1所述的汽车操纵稳定性测试系统，其特征在于，还包括宽电压输入稳定输出的12v电源。

8.根据权利要求1所述的汽车操纵稳定性测试系统，其特征在于，还包括微型手持遥控器和语音录入单元。

9.一种汽车操纵稳定性测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、获取方向盘转动角度α、汽车横向方向与水平面的夹角β、汽车的行驶速度v、侧向加速度a_d、附着系数f；

步骤二、计算汽车稳定侧向加速度阈值a₀：

其中，h为汽车重心高，s为轮距，g为重力加速度，β₀为侧倾角；

步骤三、如果检测到侧向加速度a_d大于或等于a₀，则判断汽车处于不稳定状态；如果检测到侧向加速度a_d小于a₀，则判断汽车处于稳定状态。

10.根据权利要求9所述的汽车操纵稳定性测试方法，其特征在于，侧倾角β₀＝3°。