CN111076946A - 车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法及装置，自动测量装置包括测试平台、至少一块铺设于测试平台上的阵列式传感器以及翻转机构；其中，翻转机构设于测试平台下方，且用于将测试平台旋转一定角度，通过每个阵列式传感器内的信息处理模块采集到的信息，内置的算法，自动计算出待测车辆的主要参数。整个检测过程无需人工干预，减少了多次测量误差与人为输入的误差，并且该测量方法比加权平均值方法的准确性更高，误差更小；另外，全自动测量，测量时间大大缩短、数据准确性高。

Description

车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法及装置

技术领域

本发明属于车辆检测技术和停车机器人领域，特别涉及一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量装置及方法。

背景技术

车辆的轮距、轴距、重量、质心位置、轮压是影响车辆安全行驶的关键技术指标，也是车辆出厂检测和转运时所需的重要信息。特别地，若使用停车机器人对车辆进行自动转运时，车辆的轮宽和位姿往往也是所需的重要参数。实际中，上述参数主要还是人工使用配套的测量工具，进行测量、记录和计算分析，整个过程耗时耗力，且误差较大。例如，轮距和轮宽的测量，常用的测量方法就是用直尺、卷尺或大卡尺，直接进行测量。先测量轮胎的宽度，再测量前轮(或后轮)左右轮胎外侧距离，这个距离减去轮宽就是前轮(或后轮)轮距。轴距的测量，通常是先测量轮胎的直径，再测量同侧前后轮外侧的最大距离，这个距离减去轮胎直径就是前后轮的轮距。由于车下空间狭小，测量量具的标准性和使用的严谨性导致这种测量方法即繁琐又不精确。相关文献中，也可查到利用激光、光敏装置、光电开关等检测上述几何参数，但鉴于成本、可靠性和复杂性等因素，一直没有广泛推广。具体应用中，质心位置的测量更为繁琐，通常需要使用轮荷计、起重设备、辅助工器具等，需要配合的工作较多，如试验准备、起吊辅助人员、数据记录等，完成数据采集后，通常还需综合车辆的轮距、轴距等数据来进行质心计算，导致整个试验过程耗时较长且误差较大。此外，受试验经验限制，一般试验人员不易掌握全套试验方法。

专利《车辆轮距、轴距、质心位置自动测量方法》(申请号201711315305.1，申请日2017.12.12)提出了一种集中自动测量车辆轮距、轴距和质心位置的方法，但是该计算方法的误差较大。受此启发，本发明设计了一种更为集中全面的自动测量装置，可以同时测量车辆的轮距、轮宽、轴距、位姿、重量、质心位置和轮压分布等参数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，包括以下测量步骤：

1)将待测车辆停放在测试平台上保持平衡静止状态，所述测试平台上设有至少一块阵列式传感器，使待测车辆的轮胎均位于所述阵列式传感器的有效测量区域内，并在所述测试平台上建立直角坐标系XOY；

通过所述阵列式传感器的信息处理模块可采集到所述轮胎的接地压力非零数据集，所述非零数据集的每个元素包括所述阵列式传感器每个压力非零感应点在坐标系中的位置(x_i,y_i)和所述压力非零感应点的压力值F_i，且所述非零数据集组成为所述轮胎接地压力分布图；

2)由每个所述轮胎的接地压力非零数据集和重心位置计算方法，得到每个所述轮胎的重心位置O_i(x_i,y_i)，i＝1,2,3,4…；

3)由每个所述轮胎的重心位置，进行矩形拟合；拟合矩形的宽为所述待测车辆的轮距B，拟合矩形的长为所述待测车辆的轴距L，拟合矩形的长与Y轴的夹角为所述待测车辆方位角β；

4)对每个所述轮胎接地压力分布图进行图像处理，得到每个所述轮胎的宽度和所述轮胎的方位角θ_i，i＝1,2,3,4…；其中，每个所述轮胎方位角θ_i与所述待测车辆方位角β的差值为每个所述轮胎的转向角度；

5)对每个所述轮胎所述压力非零感应点的压力值F_i进行求和，得到每个所述轮胎承受的支撑力

其中，n为所述单个轮胎接地压力非零数据集元素的数量,i＝1,2,3,4…；

6)由每个所述轮胎的中心位置O_i(x_i,y_i)和每个所述轮胎承受的支撑力N_i，利用受力平衡，得到所述待测车辆的重量G和质心M在所述直角坐标系XOY上的投影点M'(x_M,y_M)的位置，计算所述投影点M'分别到所述拟合矩形宽和长所在直线的距离a、c，确定车辆质心M的水平位置；

7)将所述测试平台旋转一定角度，确保所述待测车辆的轮胎位置保持不变，得到每个所述轮胎承受的支撑力

其中，n为所述单个轮胎接地压力非零数据集元素的数量,i＝1,2,3,4…，由每个所述轮胎承受的支撑力

所述待测车辆的重量G和投影点M'(x_M,y_M)的位置，利用受力平衡，得到所述待测车辆质心到所述测试平台的高度H。

优选的是，所述步骤2)中重心位置计算公式为：

其中，n为单个所述轮胎非零数据集的数量。

优选的是，所述步骤3)中由每个所述轮胎的重心位置，进行矩形拟合，所述待测车辆为四轮车辆，具体方法为：令所述拟合矩形四个顶点分别为o₁'、o₂'、o₃'、o₄'，κ＝tanβ，则所述矩形的四边所在的直线方程依次为：

o₁'o₂'：κx-y+b₁＝0；

o₂'o₃'：x+κy+b₂＝0；

o₃'o₄'：κx-y+b₃＝0；

o₄'o₁'：x+κy+b₄＝0；

定义o₁'o₂'、o₃'o₄'为所述矩形的宽，o₄'o₁'、o₂'o₃'为所述矩形的长，则根据上述公式计算得到所述待测车辆的轮距和轴距，即：

β＝arctanκ。

优选的是，所述矩形四条边所在直线方程参数k、b₁、b₂、b₃、b₄的计算方法具体包括以下步骤：

由所述待测车辆的轮胎重心位置O_i(x_ci,y_ci)，i＝1,2,3,4，拟合矩形四条边的直线，构建平方损失函数可得，

函数Q分别对κ、b₁、b₂、b₃、b₄求偏导数，令这个5个偏导数等于零，得到极值点，即：

通过上述公式计算得到：

优选的是，所述步骤4)中对每个所述轮胎接地压力分布图进行图像处理的算法为：采集所述轮胎接地压力分布图的边缘点集，对所述边缘点集分类，拟合每个所述轮胎的宽所在的两条平行线，所述两条平行线间的距离即为所述轮胎的宽度，所述平行线与与Y轴的夹角为所述轮胎的方位角θ_i。

优选的是，采集所述轮胎接地压力分布图边缘点集的具体步骤如下：

6-1)对所述单个轮胎非零数据集中元素的位置参数按照纵坐标值从小到大的顺序进行分组，即：

G₁＝{(x_1i,y_min)|i＝1,2,3...}，G₂＝{(x_2i,y_min+Δy)|i＝1,2,3...}，......,

G_n＝{(x_ni,y_max)|i＝1,2,3...}；

其中，Δy为所述阵列式传感器中相邻压力感应点在Y轴方向上的中心距；

6-2)依次将每组中横坐标的最小值和最大值的点，分别存储于两个点集S₁和S₂中，即

S₁{(x_1min,y_min),(x_2min,y_min+Δy),......,(x_{n min},y_max)}；

S₂{(x_1max,y_min),(x_2max,y_min+Δy),......,(x_{n max},y_max)}；

其中，所述S₁和所述S₂的并集构成所述轮胎的边缘点集S。

优选的是，拟合每个所述轮胎宽所在的两条平行线的方法，具体步骤如下：

7-1)取所述边缘点集S的一个子集S_i构造直线，

7-2)在所述点集S_i中选取到所述构造直线距离最大的点P_i，对应的距离为d_pi；

7-3)将d_pi与预先设定的阙值d_max比较，如果d_pi大于d_max，则在所述点P_i处，将所述子集S_i再分割为两个子集S_i1和S_i2，返回步骤7-1)，对所述两个子集S_i1和S_i2分别进行进一步划分；如果d_pi小于于d_max，则所述子集S_i归为所述构造直线的采样点集；

7-4)通过上述步骤将边缘点集S分割成多个所述采样点集，将构造直线斜率相近且相邻的所述采样点集进行合并融合，归为一个所述采样点集；

7-5)利用最小二乘法对每个子集进行拟合，依照所述构造直线的斜率判别出所述轮胎宽的两边所在的两个点集，分别为：

S_w1＝{(x_{w1_j},y_{w1_j})|j＝1,2,3…n_w1}和S_w2＝{(x_{w2_j},y_{w2_j})|j＝1,2,3…n_w2}；

定义所述轮胎宽的两边所在的两条平行线方程为：

利用点集S_w1和S_w2拟合两条平行直线，构建平方损失函数可得，

函数Q_w分别对k_{w_i}、b_w1、b_w2求偏导数，令这个3个偏导数等于零，得到极值点，即：

通过上述公式计算得到：

故所述轮胎的方位角θ_i＝arctan k_{w_i}，所述轮胎的宽度，即所述两条平行线间的距离为

优选的是，所述步骤7-1)中构造直线的方法为迭代端点拟合法。

优选的是，所述步骤4)中对每个所述轮胎接地压力分布图进行图像处理算法为离散点凸包计算方法，具体步骤如下：

对所述压力分布图提取凸包，并获取所述凸包的最小外接矩形,所述外接矩形的长与Y轴的夹角为所述轮胎的方位角θ_i，所述外接矩形的中心为所述步骤2)中轮胎的重心位置，O_i(x_ci,y_ci)，i＝1,2,3,4…；

优选的是，所述步骤6)中所述待测车辆的重量G和质心M在坐标系XOY上的投影点M'(x_M,y_M)，根据下面公式可得：

优选的是，所述步骤7)中，所述测试平台绕X轴方向旋转一定角度γ，所述待测车辆质心M的高度H，根据下面公式可得：

其中，G为所述待测车辆的重量；γ为所述测试平台旋转角度；N'_i为所述测试平台旋转γ角时，所述轮胎所受的支撑力(N'₁和N'₂为前轮所受支撑力，N'₃和N'₄为后轮所受支撑力)；y_ci为所述轮胎重心的纵坐标。

优选的是，一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量装置包括测试平台、至少一块铺设于所述测试平台上的阵列式传感器以及翻转机构；其中，所述翻转机构设于所述测试平台下方，且用于将所述测试平台旋转一定角度。

本发明的有益效果是：本发明的测量方法不仅适用于普通四轮车辆，依据车辆底盘车轮的布局情况，对多个车轮重心所拟合的图形稍作改动，便可适用于其它车辆轮距、轴距和质心等参数的测量。待测车辆在测试平台翻转后由高精度角度传感器采集测试平台角度信息，并且由待测车辆在倾斜的测试平台上受力平衡，计算出待测车辆的质心高度H，整个过程无需人工干预，减少了多次测量误差与人为输入的误差，并且该测量方法比加权平均值方法的准确性更高，误差更小；另外，全自动测量，测量时间大大缩短、数据准确性高。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的待测车辆水平测试状态主视图；

图3为本发明中轮距、轴距、位姿、重量算法示意图；

图4为本发明中质心高度算法示意图。

附图标记说明：

1—测试平台；11—阵列式传感器；2—支撑座；3—铰链机构；31—铰链座；32—铰链轴；4—旋转机构。

具体实施方式

下面结合实施例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。

参照图1-2，一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量装置包括测试平台1、至少一块铺设于测试平台上的阵列式传感器11以及翻转机构4；其中，翻转机构4设于测试平台1下方，且用于将测试平台4旋转一定角度。

其中，阵列式传感器11为常规器件，可以选择型号为RX-M64阵列分布式柔性薄膜压力传感器。

进一步地，测试平台1底端一侧设有铰链机构3，另一侧设有支撑座2，测试平台1中间设有旋转机构4，使得测试平台1可绕铰接座旋转一定角度。铰链机构3包括铰链座31以及将铰接座31和测试平台1连接的旋转轴32，且旋转轴32上设有角度传感器。

其中，旋转机构4包括液压油缸，液压油缸的输出端固定于测试平台1上。旋转机构4还可以是气缸，气缸的输出端固定于测试平台1上。

本发明的测量的车辆是前后轮采用一样的轮距的车辆，具体步骤包括：

1)将待测车辆停放在测试平台上保持平衡静止状态，测试平台上设有至少一块阵列式传感器，使待测车辆的轮胎均位于阵列式传感器的有效测量区域内，并在测试平台上建立直角坐标系XOY；

通过阵列式传感器的信息处理模块可采集到轮胎的接地压力非零数据集，非零数据集的每个元素包括阵列式传感器每个压力非零感应点在坐标系中的位置(x_i,y_i)和压力非零感应点的压力值F_i，且非零数据集组成为轮胎接地压力分布图；

2)由每个轮胎的接地压力非零数据集和重心位置计算方式，得到每个轮胎的重心位置O_i(x_i,y_i)，i＝1,2,3，4…；

3)由每个轮胎的重心位置，进行矩形拟合；其中，拟合矩形的长为待测车辆的轴距L，矩形的宽为待测车辆的轮距B，矩形的长与Y轴的夹角为待测车辆方位角β；

4)对每个轮胎接地压力分布图进行图像处理算法，得到每个轮胎的宽度和轮胎方位角θ_i，i＝1,2,3，4…；其中，每个轮胎方位角θ_i与待测车辆方位角β的差值为每个轮胎的转向角度；通过比较轮胎方位角θ_i与待测车辆方位角β可以判别出方向盘是否回正，即转向轮胎的方位角θ_i与待测车辆方位角β一致时，方向盘回正；

5)对每个轮胎压力非零感应点的压力值F_i进行求和，得到每个轮胎承受的支撑力

其中，n为单个轮胎接地压力非零数据集元素的数量,i＝1,2,3，4…；

6)由每个轮胎的中心位置O_i(x_i,y_i)和每个轮胎承受的支撑力N_i，利用受力平衡，得到待测车辆的重量G和质心M在直角坐标系XOY上的投影点M'(x_M,y_M)的位置，计算投影点M'分别到拟合矩形宽和长所在直线的距离a、c，确定质心的水平位置；

7)将测试平台旋转一定角度γ，使得待测车辆的轮胎位置保持不变，得到每个轮胎承受的支撑力

其中，n为单个轮胎接地压力非零数据集元素的数量,i＝1,2,3，4…，待测车辆受力平衡，由每个轮胎承受的支撑力

待测车辆的重量G和投影点M'(x_M,y_M)的位置得到待测车辆质心到测试平台的高度H。

优选的是，步骤2)中重心位置计算公式为：

其中，n为单个轮胎非零数据集的数量。

优选的是，步骤3)中由每个轮胎的重心位置，进行矩形拟合，得到一个拟合矩形的方法为：令拟合矩形的四个顶点分别为o₁'、o₂'、o₃'、o₄'，κ＝tanβ，则矩形的四边所在的直线方程依次为：

o₁'o₂'：κx-y+b₁＝0；

o₂'o₃'：x+κy+b₂＝0；

o₃'o₄'：κx-y+b₃＝0；

o₄'o₁'：x+κy+b₄＝0；

故o₁'o₂'、o₃'o₄'为所述矩形的宽，o₄'o₁'、o₂'o₃'为所述矩形的长，则根据上述公式计算得到所述待测车辆的轮距和轴距，即：

β＝arctanκ。

优选的是，矩形四条边所在直线方程参数k、b₁、b₂、b₃、b₄的计算方法具体包括以下步骤：

由轮胎重心位置O_i(x_ci,y_ci)，i＝1,2,3,4，拟合矩形四条边的直线，构建平方损失函数可得，

函数Q分别对κ、b₁、b₂、b₃、b₄求偏导数，令这个5个偏导数等于零，得到极值点，即：

通过上述公式计算得到：

实施例1

优选的是，步骤4)中对每个轮胎接地压力分布图进行图像处理的算法为：采集轮胎接地压力分布图的边缘点集，对边缘点集分类，拟合每个轮胎的宽所在的两条平行线，即两条平行线间的距离为轮胎的宽度，平行线与与Y轴的夹角为轮胎方位角θ_i。

优选的是，采集轮胎接地压力分布图边缘点集的具体步骤如下：

6-1)对所述单个轮胎非零数据集中元素的位置参数按照纵坐标值从小到大的顺序进行分组，即：

G₁＝{(x_1i,y_min)|i＝1,2,3...}，G₂＝{(x_2i,y_min+Δy)|i＝1,2,3...}，......,

G_n＝{(x_ni,y_max)i＝1,2,3...}；

其中，Δy为所述阵列式传感器中相邻压力感应点在Y轴方向上的中心距；

6-2)依次将每组中横坐标的最小值和最大值的点，分别存储于两个点集S₁和S₂中，即

S₁{(x_1min,y_min),(x_2min,y_min+Δy),......,(x_{n min},y_max)}；

S₂{(x_1max,y_min),(x_2max,y_min+Δy),......,(x_{n max},y_max)}；

其中，所述S₁和所述S₂的并集构成所述轮胎的边缘点集S。

优选的是，拟合每个轮胎的宽所在的两条平行线的方法具体步骤如下：

7-1)取所述边缘点集S的一个子集S_i构造直线，

7-2)在所述点集S_i中选取到所述构造直线距离最大的点P_i，对应的距离为d_pi；

7-3)将d_pi与预先设定的阙值d_max比较，如果d_pi大于d_max，则在所述点P_i处，将所述子集S_i再分割为两个子集S_i1和S_i2，返回步骤7-1)，对所述两个子集S_i1和S_i2分别进行进一步划分；如果d_pi小于于d_max，则所述子集S_i归为所述构造直线的采样点集；

7-4)通过上述步骤将边缘点集S分割成多个所述采样点集，将构造直线斜率相近且相邻的所述采样点集进行合并融合，归为一个所述采样点集；

7-5)利用最小二乘法对每个子集S_i进行拟合，依照构造直线的斜率判别轮胎宽的两边所在的点集，为：

S_w1＝{(x_{w1_j},y_{w1_j})|j＝1,2,3…n_w1}和S_w2＝{(x_{w2_j},y_{w2_j})|j＝1,2,3…n_w2}；

轮胎宽的两边所在的两条平行线方程为：

利用点集S_w1和S_w2拟合两条平行直线，构建平方损失函数可得，

函数Q_w分别对k_{w_i}、b_w1、b_w2求偏导数，令这个3个偏导数等于零，得到极值点，即：

通过上述公式计算得到：

故轮胎的方位角θ_i＝arctan k_{w_i}，两条平行线间的距离为轮胎的宽度

优选的是，步骤7-1)中构造直线的方法为迭代端点拟合法，(Iterative-End-Point-Fit)。

实施例2

步骤4)中对每个轮胎接地压力分布图进行图像处理算法为离散点凸包计算方法，具体步骤如下：

对压力分布图提取凸包，并获取凸包的最小外接矩形,外接矩形的长与Y轴的夹角为轮胎的方位角θ_i，外接矩形的中心为轮胎的重心位置，O_i(x_ci,y_ci)，i＝1,2,3,4；

优选的是，步骤6)中待测车辆的重量G、质心M在坐标系XOY上的投影点M'(x_M,y_M)，根据下面公式可得：

优选的是，步骤7)中待测车辆质心M的高度H，由受力平衡可得，

根据上面公式可得：

其中，G为待测车辆的重量；γ为测试平台旋转角度；N'_i为测试平台旋转γ角时，轮胎所受的支撑力，i＝轮胎数量；y_ci为轮胎重心的纵坐标。

本发明车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法自动计算出待测车辆的轮距B、轴距L以及水平质心的位置，在测试平台1上布置可独立测量正压力信息的四块阵列式传感器11，每块阵列式传感下布置四个信息处理模块，试验时先将车辆轮胎压在四块阵列式传感器11，进行水平质心计算，通过内置的计算公式，自动计算出待测车辆的的轮距B、轴距L以及水平质心的位置，待测车辆在旋转机构4翻转后由高精度角度传感器采集测试平台1角度信息，布置在每个阵列式传感器11下面的四个信息处理模块仅采集阵列式传感器11垂直于测试平台1方向的正压力，完成对轮胎正压力信息的二次采集，通过内置的算法，系统自动调用所需水平状态的数据，计算出待测车辆的质心高度H，该测量方法中所有的数据采集均通过传感器信号采集至微处理器或PLC可编程控制器，编写程序自动处理，整个过程无需人工干预，减少了多次测量误差与人为输入的误差，并且该测量方法比加权平均值方法的准确性更高，误差更小；另外，全自动测量，测量时间大大缩短、数据准确性高。该发明可在车辆检测与停车机器人等领域推广应用。

本发明的测量方法不仅适用于普通四轮车辆，依据车辆底盘车轮的布局情况，对多个车轮重心所拟合的图形稍作改动，便可适用于其它车辆轮距、轴距和质心等参数的测量。例如前轮轮距小于后轮轮距，则可以拟合等腰梯形。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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。

Claims (12)

1.一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，包括以下测量步骤：

1)将待测车辆停放在测试平台上保持平衡静止状态，所述测试平台上设有至少一块阵列式传感器，使待测车辆的轮胎均位于所述阵列式传感器的有效测量区域内，并在所述测试平台上建立直角坐标系XOY；

通过所述阵列式传感器的信息处理模块可采集到所述轮胎的接地压力非零数据集，所述非零数据集的每个元素包括所述阵列式传感器每个压力非零感应点在坐标系中的位置(x_i,y_i)和所述压力非零感应点的压力值F_i，且所述非零数据集组成为所述轮胎接地压力分布图；

2)由每个所述轮胎的接地压力非零数据集和重心位置计算方法，得到每个所述轮胎的重心位置O_i(x_i,y_i)，i＝1,2,3,4…；

3)由每个所述轮胎的重心位置，进行矩形拟合；拟合矩形的宽为所述待测车辆的轮距B，所述拟合矩形的长为所述待测车辆的轴距L，所述拟合矩形的长与所述直角坐标系中的Y轴的夹角为所述待测车辆方位角β；

4)对每个所述轮胎接地压力分布图进行图像处理，得到每个所述轮胎的宽度和所述轮胎的方位角θ_i，i＝1,2,3,4…；其中，每个所述轮胎方位角θ_i与所述待测车辆方位角β的差值为每个所述轮胎的转向角度；

5)对每个所述轮胎所述压力非零感应点的压力值F_i进行求和，得到每个所述轮胎承受的支撑力

其中，n为单个所述轮胎接地压力非零数据集元素的数量,i＝1,2,3,4…；

6)由每个所述轮胎的中心位置O_i(x_i,y_i)和每个所述轮胎承受的支撑力N_i，利用受力平衡，得到所述待测车辆的重量G和质心M在所述直角坐标系XOY上的投影点M'(x_M,y_M)的位置，计算所述投影点M'分别到所述拟合矩形宽和长所在直线的距离a、c，确定质心M的水平位置；

7)将所述测试平台旋转一定角度，确保所述待测车辆的轮胎位置保持不变，得到每个所述轮胎承受的支撑力

其中，n为所述单个轮胎接地压力非零数据集元素的数量,i＝1,2,3,4…，由每个所述轮胎承受的支撑力

所述待测车辆的重量G和投影点M'(x_M,y_M)的位置，利用受力平衡，得到所述待测车辆质心到所述测试平台的高度H。

2.根据权利要求1所述的一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，所述步骤2)中重心位置计算公式为：

其中，n为单个所述轮胎非零数据集的数量。

3.根据权利要求1所述的一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，所述步骤3)中由每个所述轮胎的重心位置，进行矩形拟合，所述待测车辆为四轮车辆，具体方法为：令所述拟合矩形四个顶点分别为o₁'、o₂'、o₃'、o₄'，κ＝tanβ，则所述拟合矩形的四边所在的直线方程依次为：

o₁′o₂′：κx-y+b₁＝0；

o₂′o₃′：x+κy+b₂＝0；

o₃′o₄′：κx-y+b₃＝0；

o₄′o₁′：x+κy+b₄＝0；

定义o₁'o₂'、o₃'o₄'为所述拟合矩形的宽，o₄'o₁'、o₂'o₃'为所述拟合矩形的长，则根据上述公式计算得到所述待测车辆的轮距和轴距，即：

β＝arctanκ。

4.根据权利要求3所述的一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，所述矩形四条边所在直线方程参数k、b₁、b₂、b₃、b₄的计算方法具体包括以下步骤：

由所述待测车辆的轮胎重心位置O_i(x_ci,y_ci)，i＝1,2,3,4，所述拟合矩形四条边的直线，构建平方损失函数可得，

函数Q分别对κ、b₁、b₂、b₃、b₄求偏导数，令这个5个偏导数等于零，得到极值点，即：

通过上述公式计算得到：

5.根据权利要求1所述的一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，所述步骤4)中对每个所述轮胎接地压力分布图进行图像处理的算法为：采集所述轮胎接地压力分布图的边缘点集，对所述边缘点集分类，拟合每个所述轮胎的宽所在的两条平行线，所述两条平行线间的距离即为所述轮胎的宽度，所述平行线与所述直角坐标系中的Y轴的夹角为所述轮胎的方位角θ_i。

6.根据权利要求5所述的一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，采集所述轮胎接地压力分布图的边缘点集的具体步骤如下：

6-1)对所述单个轮胎非零数据集中元素的位置参数按照纵坐标值从小到大的顺序进行分组，即：

G₁＝{(x_1i,y_min)|i＝1,2,3...}，G₂＝{(x_2i,y_min+Δy)|i＝1,2,3...}，......,

其中，Δy为所述阵列式传感器中相邻压力感应点在Y轴方向上的中心距；

6-2)依次将每组中横坐标的最小值和最大值的点，分别存储于两个点集S₁和S₂中，即

S₁{(x_1min,y_min),(x_2min,y_min+Δy),......,(x_nmin,y_max)}；

S₂{(x_1max,y_min),(x_2max,y_min+Δy),......,(x_nmax,y_max)}；

其中，所述S₁和所述S₂的并集构成所述轮胎的边缘点集S。

7.根据权利要求6所述的一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，拟合每个所述轮胎宽所在的两条平行线的方法，具体步骤如下：

7-1)取所述边缘点集S的一个子集S_i构造直线，

7-2)在所述点集S_i中选取到所述构造直线距离最大的点P_i，对应的距离为d_pi；

7-3)将d_pi与预先设定的阙值d_max比较，如果d_pi大于d_max，则在所述点P_i处，将所述子集S_i再分割为两个子集S_i1和S_i2，返回步骤7-1)，对所述两个子集S_i1和S_i2分别进行进一步划分；如果d_pi小于于d_max，则所述子集S_i归为所述构造直线的采样点集；

7-4)通过上述步骤将边缘点集S分割成多个所述采样点集，将构造直线斜率相近且相邻的所述采样点集进行合并融合，归为一个所述采样点集；

7-5)利用最小二乘法对每个子集进行拟合，依照所述构造直线的斜率判别出所述轮胎宽的两边所在的两个点集，分别为：

S_w1＝{(x_{w1_j},y_{w1_j})|j＝1,2,3…n_w1}和S_w2＝{(x_{w2_j},y_{w2_j})|j＝1,2,3…n_w2}；

定义所述轮胎宽的两边所在的两条平行线方程为：

利用点集S_w1和S_w2拟合两条平行直线，构建平方损失函数可得，

函数Q_w分别对k_{w_i}、b_w1、b_w2求偏导数，令这个3个偏导数等于零，得到极值点，即：

通过上述公式计算得到：

故所述轮胎的方位角θ_i＝arctank_{w_i}，所述轮胎的宽度，即所述两条平行线间的距离为

8.根据权利要求7所述的一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，所述步骤7-1)中构造直线的方法为迭代端点拟合法。

9.根据权利要求1所述的一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，所述步骤4)中对每个所述轮胎接地压力分布图进行图像处理算法为离散点凸包计算方法，具体步骤如下：

对所述压力分布图提取凸包，并获取所述凸包的最小外接矩形,所述外接矩形的长与Y轴的夹角为所述轮胎的方位角θ_i，所述外接矩形的中心为所述步骤2)中轮胎的重心位置，O_i(x_ci,y_ci)，i＝1,2,3,4；

10.根据权利要求1所述的一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，所述步骤6)中所述待测车辆的重量G和质心M在坐标系XOY上的投影点M'(x_M,y_M)，根据下面公式可得：

11.根据权利要求1所述的一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，所述步骤7)中，所述测试平台绕X轴方向旋转一定角度γ，所述待测车辆质心M的高度H，根据下面公式可得：

其中，G为所述待测车辆的重量；γ为所述测试平台旋转角度；N'_i，i＝1,2,3,4为所述测试平台旋转γ角时，每个所述轮胎所受的支撑力，N'₁和N'₂为前轮所受支撑力，N'₃和N'₄为后轮所受支撑力；y_ci，i＝1,2,3,4为所述轮胎重心的纵坐标。

12.一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量装置，其特征在于，所述自动测量装置包括测试平台、至少一块铺设于所述测试平台上的阵列式传感器以及翻转机构；其中，所述翻转机构设于所述测试平台下方，且用于将所述测试平台旋转一定角度。

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