CN106515441A - 一种越野车后桥动力分配的优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种越野车后桥动力分配的优化方法，具有后桥动力分配装置，所述后桥动力分配装置包括图像采集系统、ECU控制系统，图像采集系统获取路面凹坑图像数据信息，ECU控制系统根据得到的路面凹坑图像数据信息控制差速器对后桥两轮间动力进行分配。图像采集系统包括CCD相机、线激光器、点激光器，点激光器包括第一点激光器、第二点激光器，线激光器的竖向位置位于第一点激光器、第二点激光器之间，线激光器与第一点激光器、第二点激光器的轴线平行，线激光器、第一点激光器、第二点激光器与水平路面成倾斜状。本发明使得越野车在通过有凹坑的路面时，能够根据路面情况对后桥动力进行调整，提高越野车在凹坑路面的通过性。

Description

一种越野车后桥动力分配的优化方法

技术领域

本发明涉及汽车动力分配的方式，具体的说涉及一种越野车后桥动力分配的优化方法。

背景技术

一般情况下，越野车在通过各种路况的时候，会对后桥轮间的动力进行分配。但是，有些越野车在通过有凹坑的路面时，还不能做到根据路面情况对后桥动力进行自动调整。因此，寻找一种能够根据路面情况对后桥动力进行自动分配，提高越野车在凹坑路面的通过性的方法是十分必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种越野车后桥动力分配的优化方法，使得越野车在通过有凹坑的路面时，能够根据路面情况对后桥动力进行调整。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种越野车后桥动力分配的优化方法，具有后桥动力分配装置，所述后桥动力分配装置包括图像采集系统、ECU控制系统，所述图像采集系统获取路面凹坑图像数据信息，所述ECU控制系统根据得到的路面凹坑图像数据信息控制差速器对后桥两轮间动力进行分配。

进一步地，所述图像采集系统包括CCD相机、线激光器、点激光器，所述点激光器包括第一点激光器、第二点激光器，所述线激光器的竖向位置位于第一点激光器、第二点激光器之间，所述线激光器与第一点激光器、第二点激光器的轴线平行，所述线激光器、第一点激光器、第二点激光器与水平路面成倾斜状；

所述线激光器，用于发出线激光；

所述点激光器，用于标定基准点；

所述CCD相机：用于得到车辆前方的路面图像。

进一步地，所述的一种越野车后桥动力分配的优化方法具有如下步骤：

步骤1：由线激光器发出一条线激光，这条激光线照射到被测路面上，由于路面的高低不平，得到线激光曲线；

步骤2：利用CCD相机拍摄车轮前方的线激光曲线，得到车轮前方的路面图像；

步骤3：对路面图像进行预处理，消除车辙图像的噪音；

步骤4：对路面图像进行灰度化处理消除孤点噪音；

步骤5：对路面图像进行最大方差阈值处理；

步骤6：提取出线激光曲线的条纹中心和基准点中心的坐标，通过线激光器、点激光器和CCD相机三者之间的物象关系，拟合实际的路面横断面形状，计算车辙深度值；

步骤7：将车辙深度值输出至ECU控制单元，ECU控制单元根据事先预定的车辙深度和后桥动力分配之间的对应关系调节后桥两轮间的动力分配。

进一步地，步骤1中，线激光器将一条线激光通过透镜投射到路面上；

步骤2中，CCD相机采用激光位移传感器的三角测量法。

进一步地，步骤5中，对路面图像进行最大方差阈值处理方法为：

利用最大方差阈值分割法进行图像的分割；

设图像的像素总素为S，灰度范围为[0,a-1]，灰度值i的像素点个数为si,则i的概率为

把图像中的像素按灰度值用阈值a分为A0和A1，A0对应于灰度值在[a，L-1]之间的像素，则A0和A1的概率分别为

A0和A1的均值分别为

整个图像的灰度值为u＝ω₀u₀+w₁u₁；

定义类间方差为：σ²＝ω₀(u₀-u)²+ω₁(u₁-u)²＝ω₀ω₁(u₀-u₁)²；

令a在[0，L-1]范围内，以步长1依次递增取值，当σ²取最大值时，对应的a就是最佳阈值。

进一步地，步骤6中，线激光曲线的条纹中心的提取方法为:

将模板记为K，模板的大小为m*n；

将模板的元素取为正值，即K[p][q]>0，其中p＝0,1,…,m；q＝0,1,…,n-1；设图像大小为m行,n列，f[i][j](i＝0,1,…,m-1；j＝0,1,…,n-1)表示图像中像素(i,j)的灰度值；

模板在图像的某一行i进行滑动，第j列；即在(i,j)像素位置；

计算公式为:

如果有

那么第i行上线激光条纹的中心坐标即为o点处坐标。

本发明的有益效果是：本发明的图像采集系统获取路面凹坑图像数据信息，ECU控制系统根据得到的路面凹坑图像数据信息控制差速器对后桥两轮间动力进行分配，使得越野车在通过有凹坑的路面时，能够根据路面情况对后桥动力进行调整，提高越野车在凹坑路面的通过性，并提高行驶安全。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明的原理流程图

图2是本发明中的图像处理流程图；

图3是本发明中的CCD相机的三角测量原理图；

图4是本发明的线激光器、第一点激光器、第二点激光器的安装示意图；

其中:1、线激光器，2、CCD相机，21、透镜，22、接收透镜，3、第一点激光器，4、第二点激光器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

一种越野车后桥动力分配的优化方法，具有后桥动力分配装置，所述后桥动力分配装置包括图像采集系统、ECU控制系统，所述图像采集系统获取路面凹坑图像数据信息，所述ECU控制系统根据得到的路面凹坑图像数据信息控制差速器对后桥两轮间动力进行分配。

如图1、图3、如图4所示，所述图像采集系统包括CCD相机2、线激光器1、点激光器，所述点激光器包括第一点激光器3、第二点激光器4，所述线激光器1的竖向位置位于第一点激光器3、第二点激光器之间4，所述线激光器1与第一点激光器3、第二点激光器4的轴线平行，所述线激光器1、第一点激光器3、第二点激光器4与水平路面成倾斜状；

所述线激光器1，用于发出线激光；

所述点激光器，用于标定基准点；

所述CCD相机2：用于得到车辆前方的路面图像。

如图1、图2所示，所述的一种越野车后桥动力分配的优化方法具有如下步骤：

步骤1：由线激光器发出一条线激光，这条激光线照射到被测路面上，由于路面的高低不平，得到线激光曲线；

步骤2：利用CCD相机拍摄车轮前方的线激光曲线，得到车轮前方的路面图像；

步骤3：对路面图像进行预处理，消除车辙图像的噪音；

步骤4：对路面图像进行灰度化处理消除孤点噪音；

步骤5：对路面图像进行最大方差阈值处理；

步骤6：提取出线激光曲线的条纹中心和基准点中心的坐标，通过线激光器、点激光器和CCD相机三者之间的物象关系，拟合实际的路面横断面形状，计算车辙深度值；

步骤7：将车辙深度值输出至ECU控制单元，ECU控制单元根据事先预定的车辙深度和后桥动力分配之间的对应关系调节后桥两轮间的动力分配。

进一步地，步骤1中，线激光器1将一条线激光通过透镜21投射到路面上；

步骤2中，CCD相机2采用激光位移传感器的三角测量法。三角测量法原理如下：线激光器1发出高能量线激光束，形成线激光曲线，激光经散射，散射光被接收透镜22接收，同时成像在CCD相机2的接收面上，从而测量出物体表面距接收CCD相机2的接收面之间的距离值。

图3中，α为CCD相机的接收面与接收透镜光轴之间所成的夹角，β为激光束光轴与接收透镜光轴之间的夹角，M为接收透镜后主面到CCD成像面的距离，N为激光束光轴和接收光轴的交点到接收透镜前主面的距离，C为光点在CCD成像面上相对于基准点的位移，h为被侧面的位移。

满足斯凯普夫拉格条件，即：

Tanβ＝ktanα

k为接收透镜光学系统横向放大率。

进一步地，步骤5中，对路面图像进行最大方差阈值处理方法为：

利用最大方差阈值分割法进行图像的分割；

设图像的像素总素为S，灰度范围为[0,a-1]，灰度值i的像素点个数为si,则i的概率为

把图像中的像素按灰度值用阈值a分为A0和A1，A0对应于灰度值在[a，L-1]之间的像素，则A0和A1的概率分别为

A0和A1的均值分别为

整个图像的灰度值为u＝ω₀u₀+w₁u₁；

定义类间方差为：σ²＝ω₀(u₀-u)²+ω₁(u₁-u)²＝ω₀ω₁(u₀-u₁)²；

令a在[0，L-1]范围内，以步长1依次递增取值，当σ²取最大值时，对应的a就是最佳阈值。

进一步地，步骤6中，线激光曲线的条纹中心的提取方法为:

将模板记为K，模板的大小为m*n；

将模板的元素取为正值，即K[p][q]>0，其中p＝0,1,…,m；q＝0,1,…,n-1；设图像大小为m行,n列，f[i][j](i＝0,1,…,m-1；j＝0,1,…,n-1)表示图像中像素(i,j)的灰度值；

模板在图像的某一行i进行滑动，第j列；即在(i,j)像素位置；

计算公式为:

如果有

那么第i行上线激光条纹的中心坐标即为o点处坐标。

另外，基准点坐标的提取方式为：设4个40个像素点的直线模板l₁、l₂、l₃、l₄，分别表示水平、垂直、左斜45、右斜45。

l₁＝[f(i-15,j)f(i-14,j)…f(i,j)…f(i+14,j)f(i+15,j)]；

l₂＝[f(i,j-15)f(i,j-14)…f(i,j)…f(i,j+14)f(i,j+15)]；

l₃＝[f(i-15,j+15)f(i-14,j+14)…f(i,j)…f(i+14,j-14)f(i+15,j-15)]；

l₄＝[f(i+15,j-15)f(i+14,j-14)…f(i,j)…f(i-14,j+14)f(i-15,j+15)]；

在上述后面四个式子中都有一个全部为1的矩阵，每个矩阵都有40个1。当某一像素点(i,j)都不满足上述四个式子，即水平、垂直、左斜45度、右斜45度四个方向都不满足任意一个条件，则说明是点，不是线。同时通过位置区域可知，基准点都在线激光附近的条件，可以判断基准点的位置，将基准点和激光线分离出来。

本发明的图像采集系统获取路面凹坑图像数据信息，ECU控制系统根据得到的路面凹坑图像数据信息控制差速器对后桥两轮间动力进行分配，使得越野车在通过有凹坑的路面时，能够根据路面情况对后桥动力进行调整，提高越野车在凹坑路面的通过性，并提高行驶安全。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种越野车后桥动力分配的优化方法，其特征在于：具有后桥动力分配装置，所述后桥动力分配装置包括图像采集系统、ECU控制系统，所述图像采集系统获取路面凹坑图像数据信息，所述ECU控制系统根据得到的路面凹坑图像数据信息控制差速器对后桥两轮间动力进行分配。

2.根据权利要求1所述的一种越野车后桥动力分配的优化方法，其特征在于：所述图像采集系统包括CCD相机、线激光器、点激光器，所述点激光器包括第一点激光器、第二点激光器，所述线激光器的竖向位置位于第一点激光器、第二点激光器之间，所述线激光器与第一点激光器、第二点激光器的轴线平行，所述线激光器、第一点激光器、第二点激光器与水平路面成倾斜状；

所述线激光器，用于发出线激光；

所述点激光器，用于标定基准点；

所述CCD相机：用于得到车辆前方的路面图像。

3.根据权利要求2所述的一种越野车后桥动力分配的优化方法，其特征在于：具有如下步骤：

步骤1：由线激光器发出一条线激光，这条激光线照射到被测路面上，由于路面的高低不平，得到线激光曲线；

步骤2：利用CCD相机拍摄车轮前方的线激光曲线，得到车轮前方的路面图像；

步骤3：对路面图像进行预处理，消除车辙图像的噪音；

步骤4：对路面图像进行灰度化处理消除孤点噪音；

步骤5：对路面图像进行最大方差阈值处理；

步骤6：提取出线激光曲线的条纹中心和基准点中心的坐标，通过线激光器、点激光器和CCD相机三者之间的物象关系，拟合实际的路面横断面形状，计算车辙深度值；

步骤7：将车辙深度值输出至ECU控制单元，ECU控制单元根据事先预定的车辙深度和后桥动力分配之间的对应关系调节后桥两轮间的动力分配。

4.根据权利要求3所述的一种越野车后桥动力分配的优化方法，其特征在于：步骤1中，线激光器将一条线激光通过透镜投射到路面上；

步骤2中，CCD相机采用激光位移传感器的三角测量法。

5.根据权利要求3所述的一种越野车后桥动力分配的优化方法，其特征在于：步骤5中，对路面图像进行最大方差阈值处理方法为：

利用最大方差阈值分割法进行图像的分割；

设图像的像素总素为S，灰度范围为[0,a-1]，灰度值i的像素点个数为si,则i的概率为

把图像中的像素按灰度值用阈值a分为A0和A1，A0对应于灰度值在[a，L-1]之间的像素，则A0和A1的概率分别为

A0和A1的均值分别为

整个图像的灰度值为u＝ω₀u₀+w₁u₁；

定义类间方差为：σ²＝ω₀(u₀-u)²+ω₁(u₁-u)²＝ω₀ω₁(u₀-u₁)²；

令a在[0，L-1]范围内，以步长1依次递增取值，当σ²取最大值时，对应的a就是最佳阈值。

6.根据权利要求3所述的一种越野车后桥动力分配的优化方法，其特征在于：步骤6中，线激光曲线的条纹中心的提取方法为:

将模板记为K，模板的大小为m*n；

将模板的元素取为正值，即K[p][q]>0，其中p＝0,1,…,m；q＝0,1,…,n-1；设图像大小为m行,n列，f[i][j](i＝0,1,…,m-1；j＝0,1,…,n-1)表示图像中像素(i,j)的灰度值；

模板在图像的某一行i进行滑动，第j列；即在(i,j)像素位置；

计算公式为:

$Hj=\underset{p=0}{\overset{m-1}{\Σ}}\underset{q=0}{\overset{n-1}{\Σ}}K\[p\]\[q\]f\[i-\frac{m}{2}+p\]\[j-\frac{n}{2}+q\];$

如果有

那么第i行上线激光条纹的中心坐标即为o点处坐标。