CN111516697A - 用于检测纵向路面摩擦系数的车辆和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测纵向路面摩擦系数的车辆，所述车辆包括：轨道，所述轨道设置在车辆的车身上并且沿车身的纵向方向延伸；测量轮，所述测量轮设置在所述轨道上并且能够沿着所述轨道运动；和控制单元，所述控制单元能够控制所述测量轮以进行防抱死制动操作；其中，在所述测量轮进行防抱死制动操作期间，所述测量轮能够从所述轨道前端的起始位置移动到所述轨道后端的终止位置。本发明中，通过设置沿车身的纵向方向延伸的轨道并且设置能够沿着轨道运动的测量轮，并控制测量轮进行防抱死制动操作，从而能够简单、直接、有效地检测实际纵向路面摩擦系数。

Description

用于检测纵向路面摩擦系数的车辆和方法

技术领域

本发明涉及车辆和交通领域，具体而言，涉及一种用于检测纵向路面摩擦系数的车辆和方法。

背景技术

目前，自动驾驶技术已经越来越成熟。当自动驾驶系统激活后，驾驶车辆的任务及相关责任就从驾驶员转移到车辆厂商。对自动驾驶系统而言，为了确保安全，了解路面摩擦至关重要，从而能够在通过低路面摩擦路段之前，为确保安全，关闭自动驾驶系统或降低车速。

与路面摩擦相关的是紧急情况下防抱死制动系统(ABS)进行制动操作的制动距离。根据制动距离，可以计算纵向路面摩擦系数μ。一种常用的方法是通过横向力系数(SFC)连续测量纵向路面摩擦系数μ。该方法在欧洲和中国作为标准(如JTG D50–2018)使用，以反映道路维护状况。可以在水箱上安装了一个与行驶方向成20度角的测量轮，水箱将水洒在路面上，从而检测湿路面状况下的纵向路面摩擦系数。

但是，SFC不能直接反映纵向路面摩擦系数μ。基于SFC计算μ值的过程非常复杂并且取决于许多因素。目前，还没有一种简单有效的方法检测纵向路面摩擦系数μ。

发明内容

本发明的出发点在于，提供一种用于检测纵向路面摩擦系数的车辆和方法，从而解决现有技术中存在的问题。

本发明的实施例提供了用于检测纵向路面摩擦系数的车辆，所述车辆包括：

轨道，所述轨道设置在车辆的车身上并且沿车身的纵向方向延伸；

测量轮，所述测量轮设置在所述轨道上并且能够沿着所述轨道运动；和

控制单元，所述控制单元能够控制所述测量轮以进行防抱死制动操作；

其中，在所述测量轮进行防抱死制动操作期间，所述测量轮能够从所述轨道前端的起始位置移动到所述轨道后端的终止位置。

可选地，所述测量轮上安装有负载。

可选地，所述轨道的长度为10米。

可选地，所述车辆还包括水箱，所述水箱能够向所述测量轮的前方喷水。

可选地，所述车辆还包括GPS天线，所述车辆能够通过所述GPS天线获取地理位置数据。

本发明的实施例还提供了用于检测纵向路面摩擦系数的方法，所述方法包括：

使得所述车辆以恒定的速度移动；

对所述测量轮进行防抱死制动操作，检测防抱死制动操作期间所述测量轮从所述轨道前端的起始位置移动到所述轨道后端的终止位置的时间；

根据所述时间计算所述测量轮的减速度；和

根据所述测量轮的减速度计算纵向路面摩擦系数。

本发明的实施例的用于检测纵向路面摩擦系数的车辆和方法至少具有以下优点：

通过设置沿车身的纵向方向延伸的轨道并且设置能够沿着轨道运动的测量轮，并控制测量轮进行防抱死制动操作，从而简单、直接、有效地检测实际纵向路面摩擦系数。

通过设置水箱，检测湿路面状况下的纵向路面摩擦系数。

可以容易地更换不同的测量轮，从而可以检测不同的自动驾驶车辆所对应的纵向路面摩擦系数。

测量轮的负载可以灵活地调整到相关的自动驾驶车辆的实际单轮负载。

附图说明

图1至图3示出了根据本发明的一个具体实施方式的用于检测纵向路面摩擦系数的车辆。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解和实现本发明。但是，对所属技术领域的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不局限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面所述的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用，而不应看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

图1至图3示出了根据本发明的一个具体实施方式的用于检测纵向路面摩擦系数的车辆。其中，图1示出了车辆的侧视图。图2示出了测量轮处于轨道前端的起始位置的车辆的俯视图。图3示出了测量轮处于轨道后端的终止位置的车辆的俯视图。如图1至3所示，该用于检测纵向路面摩擦系数的车辆主要包括轨道、测量轮、控制单元(ESP)、水箱和GPS天线。

轨道设置在车辆的车身上并且沿车身的纵向方向延伸。可以根据实际情况选择轨道的长度，例如10米。测量轮设置在轨道上并且能够沿着轨道运动。测量轮上安装有负载，以模拟自动驾驶车辆上真实的单轮负载。控制单元(ESP)能够控制测量轮以进行防抱死制动操作。在测量轮进行防抱死制动操作期间，测量轮能够从轨道前端的起始位置移动到轨道后端的终止位置。集成的水箱可以向测量轮的前方地面上喷水，以检测湿路面状况下的纵向路面摩擦系数。车辆可以通过GPS天线收集地理数据，以用于创建纵向路面摩擦系数地图。

在测量期间，整个拖车以足以进行防抱死制动的恒定的速度移动(例如，30公里/小时)。在防抱死制动操作期间，测量轮能够从轨道前端的起始位置移动到轨道后端的终止位置。可以检测测量轮从起始位置移动到终止位置的时间，并且根据该时间计算测量轮的减速度。例如，可以通过测量轮里安装的车轮转速传感器(wheel spin sensor)结合控制单元中的IMU(惯性测量单元)测量并计算测量轮的加速度和减速度，包括轮胎的打滑。最后，可以根据测量轮的减速度直接计算获得纵向路面摩擦系数μ。例如，可以通过以下公式计算μ：

其中，横向力Fy＝0；纵向力Fx＝m*a，(a为减速度)；轮胎压地力Fz＝m*g。

完成一个测量点后，测量轮(包括负载)返回到轨道前端的起始位置。假设一个测量点需要以30公里/小时的速度测量5秒钟，则可以获得40米的分辨率。通过减少一个测量点的测量时间，可以提高分辨率。

本发明的用于检测纵向路面摩擦系数的车辆和方法具有以下优点：

通过设置沿车身的纵向方向延伸的轨道并且设置能够沿着轨道运动的测量轮，并控制测量轮进行防抱死制动操作，从而简单、直接、有效地检测实际纵向路面摩擦系数。

通过设置水箱，检测湿路面状况下的纵向路面摩擦系数。

可以容易地更换不同的测量轮，从而可以检测不同的自动驾驶车辆所对应的纵向路面摩擦系数。

测量轮的负载可以灵活地调整到相关的自动驾驶车辆的实际单轮负载。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (6)

1.一种用于检测纵向路面摩擦系数的车辆，其特征在于，所述车辆包括：

轨道，所述轨道设置在车辆的车身上并且沿车身的纵向方向延伸；

测量轮，所述测量轮设置在所述轨道上并且能够沿着所述轨道运动；和

控制单元，所述控制单元能够控制所述测量轮以进行防抱死制动操作；

其中，在所述测量轮进行防抱死制动操作期间，所述测量轮能够从所述轨道前端的起始位置移动到所述轨道后端的终止位置。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述测量轮上安装有负载。

3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述轨道的长度为10米。

4.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述车辆还包括水箱，所述水箱能够向所述测量轮的前方喷水。

5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述车辆还包括GPS天线，所述车辆能够通过所述GPS天线获取地理位置数据。

6.一种用于检测纵向路面摩擦系数的方法，所述方法应用在根据权利要求1-5中任一项所述的车辆中，所述方法包括：

使得所述车辆以恒定的速度移动；

对所述测量轮进行防抱死制动操作，检测防抱死制动操作期间所述测量轮从所述轨道前端的起始位置移动到所述轨道后端的终止位置的时间；

根据所述时间计算所述测量轮的减速度；和

根据所述测量轮的减速度计算纵向路面摩擦系数。

Images