CN112326262B - 自动驾驶汽车侧向稳定性验证方法及其验证装置 - Google Patents

自动驾驶汽车侧向稳定性验证方法及其验证装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种自动驾驶汽车侧向稳定性试验方法，包括：侧向滑移机构驱动车辆后轮侧向滑移，在汽车从侧向滑移到恢复至原始行驶方向的过程中，获取汽车侧向最大位移和汽车行驶距离，根据侧向最大位移汽车行驶距离判定汽车侧向稳定性是否满足要求。本发明还提供一种自动驾驶汽车侧向稳定性验证装置，包括测试道路，所述测试道路的路面下设置有侧向滑移驱动机构，所述测试道路的宽度方向两侧均固定设有激光探测器和红外探测器，所述侧向滑移驱动机构的上方固定设有测速仪。本发明真实的模拟了自动驾驶汽车侧向失稳，准确地验证了侧向稳定性以及提高了测试车辆的安全性。

Description

自动驾驶汽车侧向稳定性验证方法及其验证装置
技术领域
本发明涉及自动驾驶汽车技术领域，具体地指一种自动驾驶汽车侧向稳定性验证方法及其验证装置。
背景技术
要保证自动驾驶汽车未来在实际道路交通中能够安全、高效的完成一般、复杂、极限等不同等级场景的通行任务，就需要自动驾驶汽车在研发设计阶段充分考虑不同复杂场景下的通行能力，从而验证自动驾驶汽车行驶的可靠性。其中，汽车侧向失稳是极限交通场景中一项重要的测试场景，在实际交通中汽车因地面湿滑或突然躲避障碍物而导致的车身侧向滑移进而引发的交通事故比比皆是，对高速行驶在道路上的汽车及行人带来极大的安全隐患。
现有汽车试验场针对非自动驾驶汽车采用摆“麋鹿桩”、“Z形桩”的方法来模拟汽车在高速行驶下突遇障碍物安全通过的场景，主要用于测试汽车的操纵稳定性能，测试全程由驾驶员主动操控车辆来完成试验。而自动驾驶汽车在行驶中不存在驾驶员主动控制的情况，当然在试验场测试场采用主动控制的方法使车辆失稳也就失去了测试意义。同时，现有自动驾驶试验场中也无模拟自动驾驶汽车侧向失稳的测试场景。因此亟需设计一种可模拟汽车侧向失稳的试验装置，用于验证自动驾驶汽车在侧向失稳时的主动恢复能力。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种真实模拟汽车侧向失稳、准确验证汽车侧向稳定性的自动驾驶汽车侧向稳定性验证方法及其验证装置。
为实现上述目的，本发明提供一种自动驾驶汽车侧向稳定性验证方法，其特征在于：汽车以设定车速通过侧向滑移驱动机构，在车辆后轮离开侧向滑移驱动机构时，开启侧向滑移驱动机构驱动车辆后轮侧向滑移，在汽车从侧向滑移到恢复至原始行驶方向的过程中，获取汽车侧向最大位移和汽车行驶距离，若侧向最大位移小于设定最大侧向位移且汽车行驶距离小于设定行驶距离，则该次试验中汽车侧向稳定性满足要求。
进一步地，车辆后轮离开侧向滑移驱动机构时，车辆后轮轴心距滑移驱动机构边缘的水平距离为后轮半径。
进一步地，所述设定最大侧向位移和所述设定行驶距离均根据设定车速和侧向滑移驱动机构的侧向线速度标定得到。
进一步地，改变设定车速和侧向滑移驱动机构的侧向线速度重新进行多次试验，若每次试验中侧向最大位移小于设定最大侧向位移且汽车行驶距离小于设定行驶距离，则汽车侧向稳定性满足要求。
本发明还提供一种自动驾驶汽车侧向稳定性验证装置，其特征在于：包括测试道路，所述测试道路的路面下设置有侧向滑移驱动机构，所述侧向滑移驱动机构包括驱动电机和侧向滑移机构，所述测试道路的宽度方向两侧均固定设有激光探测器和红外探测器，所述侧向滑移驱动机构的上方固定设有测速仪，还包括控制器，所述控制器的信号输入端与激光探测器、红外探测器和测速仪连接，所述控制器的信号输出端与驱动电机连接。
进一步地，所述测试道路包括依次连续设置的加速段、侧向滑移段和减速段，所述侧向滑移段上设有凹槽，所述侧向滑移驱动机构位于凹槽内。
进一步地，所述侧向滑移机构包括转盘，所述驱动电机的输出轴与转盘轴心固定连接，所述转盘上表面与侧向滑移段上表面重合。
进一步地，所述转盘的下表面固定沿周向设有多个滑块，所述凹槽的内壁上固定设有环形滑轨，所述滑块与环形滑轨滑动配合。
进一步地，所述侧向滑移驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴固定连接有主动轮，所述主动轮与履带带连接，所述履带还带连接有从动轮，所述履带沿测试道路宽度方向布置。
进一步地，测试道路两侧的红外探测器的连线与转盘的边缘相切，红外探测器的安装高度为车辆后轮的半径。
本发明的有益效果：本发明通过侧向滑移驱动机构主动对测试汽车施加侧向滑移力，触发汽车自动驾驶系统启动主动回位功能，通过监测汽车从滑移时到恢复道原始行驶方向过程中的最大侧向位移和最大行驶距离是否满足要求来判断汽车侧向稳定性是否满足要求。本发明真实的模拟了自动驾驶汽车侧向失稳，准确地验证了侧向稳定性以及提高了测试车辆的安全性。
附图说明
图1为本发明汽车侧向稳定性试验装置的结构示意图。
图2为侧向滑移驱动机构的结构示意图。
图中各部件标号如下：加速段110、侧向滑移段120、减速段130、凹槽101、侧向滑移驱动机构2、驱动电机201、转盘202、环形轨道203、滑块204、激光探测器3、测速仪4、龙门架5、控制器6、红外探测器7。
具体实施方式
下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
如图1～2所示，一种自动驾驶汽车侧向稳定性验证装置，包括测试道路，测试道路包括依次连续设置的加速段110、侧向滑移段120和减速段130，侧向滑移段120上设有凹槽101，凹槽101内设置有侧向滑移驱动机构2，侧向滑移段120的宽度方向两侧均固定设有激光探测器3，加速段110靠近侧向滑移段120的道路两侧固定设有龙门架5，龙门架5上固定设有测速仪。
本发明的侧向滑移驱动机构有两种优选方案，实施例一：侧向滑移驱动机构2包括驱动电机201，驱动电机201的输出轴固定连接有转盘202，转盘202上表面与侧向滑移段120上表面重合。转盘202的下表面固定沿周向设有多个滑块204，凹槽101的内壁上固定设有环形滑轨203，滑块204与环形滑轨203滑动配合。这样，驱动电机带动转盘水平转动，转盘上的滑块支撑在环形滑轨上并相对环形滑轨转动。当汽车后轮从转盘上即将离开转盘的边缘时，转盘开启转动，给汽车一个侧向的滑移力，使汽车尾部突然被甩尾。
实施例二：侧向滑移驱动机构2包括驱动电机201，驱动电机101的输出轴固定连接有主动轮，主动轮与履带带连接，履带还带连接有从动轮，履带沿测试道路宽度方向布置。这样，驱动电机带动履带转动，当汽车后轮从履带上即将离开履带时，履带开始沿测试道路的宽度方向移动，给汽车一个侧向的滑移力，使汽车尾部突然被甩尾。
上述实施例一和实施例二中，还包括控制器6，控制器6的信号输入端与激光探测器3和测速仪4连接，控制器6的信号输出端与驱动电机201连接，位于测试道路两侧的测速仪4的连线与转盘202的边缘相切或履带的长度方向边缘重合，红外探测器7的安装高度为车辆后轮的半径。测速仪用于实时获取汽车的速度，红外探测器可以检测到车辆后轮离开转盘或者履带的信号，激光探测器可以检测汽车后轮的位置、汽车的侧向位移以及沿测试道路长度方向的汽车行驶距离，控制器可以根据测速仪和激光探测器获得的信息控制驱动电机的转速，整车控制器给汽车发出控制车速和方向的指令。
利用上述实施例一所述的自动驾驶汽车侧向稳定性验证装置验证汽车侧向稳定性的方法如下：
1、首先自动驾驶系统中的整车控制器控制汽车沿测试道路的加速段110长度方向直线行驶，在进入侧向滑移段120之前车速达到设定车速，然后汽车以设定车速匀速通过侧向滑移段120和侧向滑移驱动机构。
2、当红外探测器7第二次检测到有物体扫过红外探测器的连线时，车辆后轮轴心距滑移驱动机构2边缘的水平距离为后轮半径，说明车辆后轮开始离开转盘202，此时控制器6控制驱动电机201开启，驱动转盘202驱动汽车后轮突然发生侧向滑移，此后整车控制器控制汽车的速度和方向维持汽车的侧向稳定性。
3、在汽车从发生侧向滑移到主动恢复至原始行驶方向的过程中，激光探测器3获取汽车侧向最大位移和汽车行驶距离，若侧向最大位移小于设定最大侧向位移且汽车行驶距离小于设定行驶距离，说明自动驾驶系统可以在规定的距离和侧向偏移量之内尽快恢复正常驾驶状态，则该次测试中汽车自动驾驶系统的侧向稳定性满足要求。
4、改变设定车速和侧向滑移驱动机构的侧向线速度重新进行多次试验，若每次试验中侧向最大位移小于设定最大侧向位移且汽车行驶距离小于设定行驶距离，则汽车侧向稳定性满足要求。
上述技术方案中，设定最大侧向位移和设定行驶距离均根据设定车速和转盘边缘的线速度标定得到，详见表1和表2。
表1 设定最大侧向位移的标定表
Figure BDA0002743881720000051
Figure BDA0002743881720000061
表2 设定行驶距离的标定表
Figure BDA0002743881720000062
利用上述实施例二所述的自动驾驶汽车侧向稳定性验证装置验证汽车侧向稳定性的方法与上述实施例一的验证方法相比，唯一区别在于：设定最大侧向位移和设定行驶距离均根据设定车速和履带的线速度标定得到，而转盘边缘线速度和履带的线速度均可以通过驱动电机的转速转换算得到。因此，上述两种验证法中的最大侧向位移和设定行驶距离均根据设定车速和驱动电机转速标定得到。

Claims (10)

1.一种自动驾驶汽车侧向稳定性验证方法，其特征在于：汽车以设定车速通过侧向滑移驱动机构(2)，在车辆后轮离开侧向滑移驱动机构(2)时，开启侧向滑移驱动机构(2)驱动车辆后轮侧向滑移，在汽车从侧向滑移到恢复至原始行驶方向的过程中，获取汽车侧向最大位移和汽车行驶距离，若侧向最大位移小于设定最大侧向位移且汽车行驶距离小于设定行驶距离，则该次试验中汽车侧向稳定性满足要求。
2.根据权利要求1所述自动驾驶汽车侧向稳定性验证方法，其特征在于：车辆后轮离开侧向滑移驱动机构(2)时，车辆后轮轴心距滑移驱动机构(2)边缘的水平距离为后轮半径。
3.根据权利要求1所述自动驾驶汽车侧向稳定性验证方法，其特征在于：所述设定最大侧向位移和所述设定行驶距离均根据设定车速和侧向滑移驱动机构(2)的侧向线速度标定得到。
4.根据权利要求1所述自动驾驶汽车侧向稳定性验证方法，其特征在于：改变设定车速和侧向滑移驱动机构(2)的侧向线速度重新进行多次试验，若每次试验中侧向最大位移小于设定最大侧向位移且汽车行驶距离小于设定行驶距离，则汽车侧向稳定性满足要求。
5.一种基于权利要求1～4任意一项所述的自动驾驶汽车侧向稳定性验证方法的自动驾驶汽车侧向稳定性验证装置，其特征在于：包括测试道路，所述测试道路的路面下设置有侧向滑移驱动机构(2)，所述侧向滑移驱动机构(2)包括驱动电机(201)和侧向滑移机构，所述测试道路的宽度方向两侧均固定设有激光探测器(3)和红外探测器(7)，所述侧向滑移驱动机构(2)的上方固定设有测速仪(4)，还包括控制器(6)，所述控制器(6)的信号输入端与激光探测器(3)、红外探测器(7)和测速仪(4)连接，所述控制器(6)的信号输出端与驱动电机(201)连接。
6.根据权利要求5所述的自动驾驶汽车侧向稳定性验证装置，其特征在于：所述测试道路包括依次连续设置的加速段(110)、侧向滑移段(120)和减速段(130)，所述侧向滑移段(120)上设有凹槽(101)，所述侧向滑移驱动机构(2)位于凹槽(101)内。
7.根据权利要求6所述的自动驾驶汽车侧向稳定性验证装置，其特征在于：所述侧向滑移机构(2)包括转盘(202)，所述驱动电机(201)的输出轴与转盘(202)轴心固定连接，所述转盘(202)上表面与侧向滑移段(120)上表面重合。
8.根据权利要求7所述的自动驾驶汽车侧向稳定性验证装置，其特征在于：所述转盘(202)的下表面固定沿周向设有多个滑块(204)，所述凹槽(101)的内壁上固定设有环形滑轨(203)，所述滑块(204)与环形滑轨(203)滑动配合。
9.根据权利要求6所述的自动驾驶汽车侧向稳定性验证装置，其特征在于：所述侧向滑移驱动机构(2)包括驱动电机(201)，所述驱动电机(201)的输出轴固定连接有主动轮，所述主动轮与履带带连接，所述履带还带连接有从动轮，所述履带沿测试道路宽度方向布置。
10.根据权利要求5所述的自动驾驶汽车侧向稳定性验证装置，其特征在于：测试道路两侧的红外探测器(7)的连线与转盘(202)的边缘相切，红外探测器(7)的安装高度为车辆后轮的半径。
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