CN112319612B - 一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法，包括：确认总线信号正常收发，首次放置车辆至指定位置，方向盘回正，获取方向盘第一转角值α₁，保持固定转向值，车辆匀速前行，获取车辆与第二车道线第一夹角正切值C_1，t，获取车辆与第二车道线第二夹角正切值C_1，t+1，计算车辆与车道线夹角变化值，获取第一自由行程值φ₁，二次放置车辆，获取方向盘第二转角值α₂，获取车辆与第一车道线第一夹角正切值C_2，t，获取车辆与第一车道线第二夹角正切值C_2，t+1，获取第二自由行程值φ₂，计算得自由行程值φ_f等步骤。该方法可以省去原有的车辆自由行程测量方法的繁琐步骤和复杂的机械设备，可通过车辆自有硬件完成车辆自由行程的精确测量。

Description

一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法

技术领域

本发明涉及汽车转向系统领域，具体涉及一种汽车转向自由行程测量方法。

背景技术

汽车转向盘的自由行程是指转向盘在空转阶段的角行程。通常情况下自由行程为10°-30°。商用车转向自由行程通常较大，在对商用车进行自动驾驶横向控制时，为实现对转向的精确控制，需要对转向自由行程进行精确测量。

现有的汽车转向自由行程测量通常通过机械式检测装置进行测量或依靠角度传感器进行方向盘角度转动测量。但由于机械结构相对复杂，同时还需安装在转向盘上进行测量，整体操作较为繁琐。

发明内容

本发明提供了一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法，以解决上述背景技术中的问题，利用车载视觉传感器进行车辆转向自由行程的测量，节省了硬件成本与测量的繁琐程度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法，包括以下步骤：

a.连接总线设备，确认总线信号正常收发；

b.首次放置车辆：使车辆靠近第一车道线，同时保证车载的视觉传感器能有效地检测到车道线信息，方向盘回正；

c.获取方向盘第一转角值α1：车辆启动，向第二车道线方向转动方向盘，转向盘转角值固定，记为第一转角值α1，α1值可通过车辆转向的转角传感器获取；

d.车辆保持均速低速运动，由于方向盘具有转向角，车辆则以一定角度向前运行；

e.获取车辆与第二车道线第一夹角正切值C1,t:在t时刻，通过车载视觉传感器获取车辆与第二车道线第一夹角正切值C1,t；

f.获取车辆与第二车道线第二夹角正切值C1,t+1:在t+1时刻，通过车载视觉传感器获取车辆与第二车道线第一夹角正切值C1,t+1；

g.计算车辆与车道线夹角变化值：通过公式，计算车辆与车道线夹角变化值，C1,t与C1,t+1相隔时间记为Ts；

h.获取转向轮转角值δ_t：根据车辆动力学模型公式：

与步骤g中的公式：

可推导出，最终求出转向轮转角值；

i.获取第一自由行程值φ1：根据公式：求取第一自由行程，其中i_ww为转向系统的角传动比，为已知数据；

j.二次放置车辆：使车辆靠近第二车道线，同时保证车载的视觉传感器能有效地检测到车道线信息，方向盘回正；

k.获取方向盘第二转角值α2：向第一车道线方向转动方向盘，转向盘转角值固定，记为第一转角值α2，α2值可通过车辆转向的转角传感器获取；

l.获取车辆与第一车道线第一夹角正切值C2,t:在t时刻，通过车载视觉传感器获取车辆与第一车道线第一夹角正切值C2,t；

m.获取车辆与第一车道线第二夹角正切值C2,t+1:在t+1时刻，通过车载视觉传感器获取车辆与车道线第一夹角正切值C2,t+1；

n.获取第二自由行程值φ2：重复步骤g与步骤i，获得第二自由行程值φ2；

o.计算得自由行程值φf：根据公式：φf＝φ1+φ2，计算获得自由行程值φf。

更加优选的，所述一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法还包括多次获取φf，并算取φf的算术平均值，如公式：φff＝(φf1+φf2+……+φfn)/n。

更加优选的，所述的首次放置车辆：使车辆靠近第一车道线，由车辆底部与第一车道线压合，从而使车辆在接受转角指令后能够在第二车道线有效监测范围内获取更多的有效数据；所述的二次放置车辆：使车辆靠近第二车道线，由车辆底部与第二车道线压合，从而使车辆在接受转角指令后能够在第二车道线有效监测范围内获取更多的有效数据。

更加优选的，所述的首次放置车辆：使车辆靠近第一车道线，由车辆底部与第一车道线压合，从而使车辆在接受转角指令后能够在第二车道线有效监测范围内获取更多的有效数据；所述的二次放置车辆：使车辆靠近第二车道线，由车辆底部与第二车道线压合，从而使车辆在接受转角指令后能够在第二车道线有效监测范围内获取更多的有效数据。

更加优选的，所述转动方向盘，可以通过车辆驾驶安全员进行方向盘的转动，也可以通过自动驾驶软件控制指令使车辆方向盘转动相应角度。

更加优选的，所述的车辆以均速低速进行运动，车辆速度应≤20km/h。

更加优选的，所述的车辆以均速低速进行运动，即可以通过车辆驾驶安全员通过油门踏板控制，也可以通过自动驾驶软件控制指令控制。

更加优选的，所述的步骤p：多次重复步骤b至步骤o，在重复过程中，车辆每次以不同车速均速低速的进行运动，每次以不同转向角度转动方向盘。

附图说明

图1自由行程测量方法流程图

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

该实施例应用的前提是车辆上应以前装或后装的形式配备有车辆前视视觉传感器，视觉传感器安装在整车的前挡风玻璃上，以保证视觉传感器能有效的检测到车辆前方的道路与车道线信息。

如图1，一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法，包括以下步骤：

a.连接总线设备，确认总线信号正常收发：如果收发正常则进入步骤b，如果收发存在问题则重新检测；

b.首次放置车辆至指定位置，方向盘回正。使车辆靠近第一车道线，同时保证车载的视觉传感器能有效地检测到车道线信息，方向盘回正。此时使车辆靠近第一车道线的极致情况则是使车辆底部与第一车道线压合，这样能使车辆在接受转角指令后能够在第二车道线有效监测范围内获取更多的有效数据，随后进入步骤c；

c.获取方向盘第一转角值α₁：车辆启动，向第二车道线方向转动方向盘，转向盘转角值为50°，此转角值记为第一转角值α₁，α₁值可通过车辆的CAN设备获取，一般并进入步骤d；

d.保持固定转向值，车辆匀速前行：由于方向盘具有转向角，车辆则以一定角度向前转向运行，正常运行后，则进入步骤e，车速保持在10km/h；

e.获取车辆与第二车道线第一夹角正切值C_1,t:在t时刻，通过车载视觉传感器获取车辆与第二车道线第一夹角正切值C_1,t，进入步骤f；

f.获取车辆与第二车道线第二夹角正切值C_1,t+1:在t+1时刻，通过车载视觉传感器获取车辆与第二车道线第一夹角正切值C_1,t+1；

g.计算车辆与车道线夹角变化值：通过公式

计算车辆与车道线夹角变化值

C_1,t与C_1,t+1相隔时间记为Ts；

h.获取转向轮转角值δ_t：根据车辆动力学模型公式：

与步骤g中的公式：

可推导出

最终求出转向轮转角值δ_t；

i.获取第一自由行程值φ₁：根据公式：φ＝α-i_ww·δ_t求取第一自由行程，其中i_ww为转向系统的角传动比，为已知数据；

j.二次放置车辆：使车辆靠近第二车道线，同时保证车载的视觉传感器能有效地检测到车道线信息，方向盘回正。此时使车辆靠近第二车道线的极致情况则是使车辆底部与第而车道线压合，这样能使车辆在接受转角指令后能够在第一车道线有效监测范围内获取更多的有效数据；

k.获取方向盘第二转角值α₂：向第一车道线方向转动方向盘，转向盘转角值为50°，记为第一转角值α₂，α₂值可通过车辆CAN设备获取，车辆以10km/h的速度匀速前行；

l.获取车辆与第一车道线第一夹角正切值C_2,t:在t时刻，通过车载视觉传感器获取车辆与第一车道线第一夹角正切值C_2,t；

m.获取车辆与第一车道线第二夹角正切值C_2,t+1:在t+1时刻，通过车载视觉传感器获取车辆与车道线第一夹角正切值C_2,t+1；

n.获取第二自由行程值φ₂：重复步骤g与步骤i，获得第二自由行程值φ₂；

o.计算得自由行程值φ_f：根据公式：φ_f＝φ₁₊φ₂，计算获得自由行程值φ_f。

由于单次的数据存在一定误差，所以一方面可以多次重复步骤b至步骤o，以获取更多“车辆与第二车道线第二夹角正切值C₁”、“车辆第一车道线第一夹角正切值C₂”的值，通过取算术平均值的方式，获取更加平均的夹角正切值；另一方面，可以多次采集自由行程值，该实施例采集计算出两次自由行程值φ，但不限于采集计算两次，可以采集n次，通过求取算术平均值的方式，φ_ff＝(φ_f1+φ_f2+……+φ_fn)/n获取更加精准的自由行程值φ_ff。

上述实施例以传统的普通车辆为案例进行说明，所以在车辆匀速运行和固定转向角的操作者均为驾驶员，如果车辆具有线控化的底盘设备，或是具有电控转向、电驱能力的车辆，还可以通过CAN通讯对车辆下发相应的转向角度值和车辆运行速度，此举可使测试条件更加精准，所以该套方法不仅适用于传统车辆，更加适合与先进辅助驾驶技术和自动驾驶车辆上自由行程的测量。

Claims (8)

1.一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.连接总线设备，确认总线信号正常收发；

b.首次放置车辆：使车辆靠近第一车道线，同时保证车载的视觉传感器能有效地检测到车道线信息，方向盘回正；

c.获取方向盘第一转角值α₁：车辆启动，向第二车道线方向转动方向盘，转向盘转角值固定，记为第一转角值α₁，α₁值可通过车辆转向的转角传感器获取；

d.车辆保持均速低速运动，由于方向盘具有转向角，车辆则以一定角度向前运行；

e.获取车辆与第二车道线第一夹角正切值C_1,t:在t时刻，通过车载视觉传感器获取车辆与第二车道线第一夹角正切值C_1,t；

f.获取车辆与第二车道线第二夹角正切值C_1,t+1:在t+1时刻，通过车载视觉传感器获取车辆与第二车道线第一夹角正切值C_1,t+1；

g.计算车辆与车道线夹角变化值：通过公式

计算车辆与车道线夹角变化值

C_1,t与C_1,t+1相隔时间记为Ts；

h.获取转向轮转角值δ_t：根据车辆运动学模型公式：

其中，Δy_t为相邻两拍之间车辆的横向位移，Δx_t为相邻两拍之间车辆的纵向位移，l为车辆的轴距，v为车辆速度，结合步骤g中的公式：

可推导出

最终求出转向轮转角值δ_t；

i.获取第一自由行程值φ₁：根据公式：φ＝α-i_ww·δ_t求取第一自由行程，其中i_ww为转向系统的角传动比，为已知数据；

j.二次放置车辆：使车辆靠近第二车道线，同时保证车载的视觉传感器能有效地检测到车道线信息，方向盘回正；

k.获取方向盘第二转角值α₂：向第一车道线方向转动方向盘，转向盘转角值固定，记为第一转角值α₂，α₂值可通过车辆转向的转角传感器获取；

l.获取车辆与第一车道线第一夹角正切值C_2,t:在t时刻，通过车载视觉传感器获取车辆与第一车道线第一夹角正切值C_2,t；

m.获取车辆与第一车道线第二夹角正切值C_2,t+1:在t+1时刻，通过车载视觉传感器获取车辆与车道线第一夹角正切值C_2,t+1；

n.获取第二自由行程值φ₂：重复步骤g与步骤i，获得第二自由行程值φ₂；

o.计算得自由行程值φ_f：根据公式：φ_f＝φ₁₊φ₂，计算获得自由行程值φ_f。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法，其特征是，所述一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法还包括多次获取φ_f，并算取φ_f的算术平均值，如公式：φ_ff＝(φ_f1+φ_f2+……+φ_fn)/n。

3.根据权利要求1所述的一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法，其特征是，

所述的首次放置车辆：使车辆靠近第一车道线，由车辆底部与第一车道线压合，从而使车辆在接受转角指令后能够在第二车道线有效监测范围内获取更多的有效数据；

所述的二次放置车辆：使车辆靠近第二车道线，由车辆底部与第二车道线压合，从而使车辆在接受转角指令后能够在第一车道线有效监测范围内获取更多的有效数据。

4.根据权利要求2所述的一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法，其特征是，

所述的首次放置车辆：使车辆靠近第一车道线，由车辆底部与第一车道线压合，从而使车辆在接受转角指令后能够在第二车道线有效监测范围内获取更多的有效数据；

所述的二次放置车辆：使车辆靠近第二车道线，由车辆底部与第二车道线压合，从而使车辆在接受转角指令后能够在第一车道线有效监测范围内获取更多的有效数据。

5.根据权利要求4所述的一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法，其特征是，

所述转动方向盘，可以通过车辆驾驶安全员进行方向盘的转动，也可以通过自动驾驶软件控制指令使车辆方向盘转动相应角度。

6.根据权利要求5所述的一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法，其特征是，

所述的车辆以均速低速进行运动，车辆速度应≤20km/h。

7.根据权利要求6所述的一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法，其特征是，

所述的车辆以均速低速进行运动，即可以通过车辆驾驶安全员通过油门踏板控制，也可以通过自动驾驶软件控制指令控制。

8.根据权利要求4-7任意一项所述的一种基于视觉传感器的汽车转向自由行程测量方法，其特征是，

还包括步骤p：多次重复步骤b至步骤o，在重复过程中，车辆每次以不同车速均速低速的进行运动，每次以不同转向角度转动方向盘。

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