CN113495005A - 用于adas测试的目标车辆 - Google Patents

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G·科科
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Abstract

一种用于安装在ADAS(高级驾驶员辅助系统)测试平台(3)上的目标车辆，例如两轮车辆(5)，包括一个或多个传感器和包括致动器(27)的致动组件。传感器布置为测量与目标车辆的动态特性相关的参数，并且可以例如包括加速度计(29)。致动组件例如通过控制单元(31)根据传感器的输出来调节目标车辆的倾斜。因此，可以模拟转弯期间车辆的倾斜。这种测量参数和调节倾斜的步骤可以相对于测试平台(3)远程进行。传感器、控制单元和致动器组件可独立于目标车辆(5)内。还公开了一种对用于ADAS测试的VRU(易受伤害的道路用户)建模的方法。

Description

用于ADAS测试的目标车辆
技术领域
本发明涉及用于高级驾驶员辅助系统(ADAS)测试的目标。更具体地但不排他地，本发明涉及一种用于ADAS测试平台上的目标车辆以及倾斜这种目标车辆的方法。
背景技术
目前，许多现代车辆包括高级驾驶员辅助系统(ADAS)。为了测试车辆中的ADAS，需要以一致可重复的方式复制真实场景，并测量ADAS如何反应。
为了复制这些真实场景，已知使用目标组件(有时也称为导向式软目标(GST))，其包括安装有目标车辆的低轮廓(low-profile)测试平台。测试平台通常遵循预定路径(取决于所建模的场景)。测试平台搭载目标车辆，目标车辆复制道路车辆外观，但由柔软材料制成，以在发生碰撞时尽量减少对被测车辆的任何损坏。
除了对诸如汽车的道路车辆进行建模之外，还需要对通常被称为易受伤害的道路用户(Vulnerable Road User，“VRU”)进行建模。VRU通常包括行人、骑自行车的人和骑摩托车的人。
在现实世界的场景中，骑自行车的人、骑摩托车的人和其他单轨车辆往往会经历相对复杂的动态特性(dynamics)，特别是在转弯期间。特别是，此类VRU在转弯时倾向于需要倾斜(即，侧倾)。希望尽可能精确地复制这种真实场景。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种目标组件，包括测试平台和安装在测试平台上的目标车辆。目标组件包括：传感器，布置为测量与目标组件的动态特性相关的参数；以及致动组件，布置为根据传感器的输出来调节目标车辆的倾斜。通过设置传感器以感测目标组件的动态特性，目标车辆可以根据这些动态特性而倾斜。在本发明的一些实施方式中，传感器位于测试平台中。在这些实施方式中，目标组件可以包括用于在平台与目标车辆之间传输信号的通信模块。由通信模块传输的信号可以包括用于致动目标车辆的致动组件的信号。在传感器位于测试平台中的实施方式中，传感器也可以用于其它目的。例如，传感器可以是用于控制平台的传感器。这种布置可以是有益的，因为认识到当发生目标车辆的倾斜时也可以使用传感器(例如测试平台中预先存在的传感器)的输出。
根据第二方面，本发明提供一种用于安装到ADAS测试平台上的目标车辆。目标车辆包括：传感器，布置为测量与目标车辆的动态特性相关的参数；以及致动组件，布置为根据传感器的输出来调节目标车辆的倾斜。已经认识到，通过测量与目标车辆的动态特性相关的参数，可以调节车辆的倾斜以更准确地模拟这种车辆的真实行为。在一些实施方式中，这种与车辆的动态特性相关参数的测量可以从测试平台中的传感器获得(测试平台通常已经具有可导出这样的测量的多个传感器)。然而，本发明的优选实施方式认识到，通过在目标车辆上提供传感器，那么目标车辆可以配置为独立于测试平台提供该功能。换言之，测试车辆可以在很大程度上是独立的，并且可以布置成：无论安装在哪个平台上，都可以在转弯期间倾斜。这种布置是有益的，因为避免了对测试平台与目标车辆之间的通信或其它接口的需要。
目标车辆可以是易受伤害的道路用户(VRU)目标车辆。目标车辆可以复制单轨车辆，优选为两轮车辆。目标车辆可以复制自行车或摩托车。
第二方面的目标车辆适于安装到ADAS测试平台上，但不包括测试平台本身。目标车辆可以远离(remote from)测试平台。传感器和致动组件可以布置为独立于可安装目标车辆的测试平台而起作用。传感器不是测试平台的一部分。目标车辆可以包括用于可拆卸地安装至测试平台的脚。目标车辆可以不包括自推进装置。例如，目标车辆是没有自身推进装置的模型。
目标车辆还可以包括配置为控制致动组件的控制单元。控制单元可以配置为采用模拟倾斜角。模拟倾斜角的大小可以取决于传感器的输出。在目标车辆上设置控制单元，进一步确保目标车辆的功能是独立的，并可以独立于测试平台。
应当理解，模拟倾斜角的值优选地是可变的而不是固定值。模拟倾斜角可以是适于模拟目标车辆将经历的真实世界倾斜角的倾斜角。因此，模拟倾斜角在任何时候可以取决于例如转弯半径和目标车辆的行驶速度。模拟倾斜角可以是目标角。
倾斜角被理解为目标车辆从绝对垂直方向(即重力作用的方向)倾斜的角度。这也可以被称为倾角。通常在绝对垂直方向与目标车辆车轮直径所在的平面之间测量该角度。
本发明的实施方式寻求尽可能接近地复制真实世界倾斜角。当骑乘诸如摩托车的两轮车辆时，骑乘者会自然地调节(车和骑乘者的)重心，以抵消可能产生倾覆力矩的其它力。这些力可能来自许多因素，例如所穿越路面的坡度/拱曲度，或风力等外力。常见的情况是两轮车辆(例如摩托车)转弯时，骑乘者会自然地调节(车和骑乘者的)重心，以抵消转弯期间施加到目标车辆上的倾覆力矩。骑乘者试图确保来自转弯和来自重力的合力指向通过车轮平面和倾斜轴的平面。在本发明的优选实施方式中，模拟倾斜角是抵消施加到目标车辆上的倾翻力矩所需的倾斜角。模拟倾斜角可以是抵消在平台转弯期间施加到目标车辆上的倾覆力矩所需的倾斜角。这种布置可以很好地复制骑乘者在现实世界中执行这种操纵时所经历的倾斜。另外，通过以这种方式布置控制单元，目标车辆倾向于对平台遇到的任何条件作出响应(例如，针对可能影响目标车辆所受力的路面变化来进行调整)。
目标车辆可以包括用于相对于平台安装在固定位置的基座和用于相对于基座倾斜的可倾斜主体。目标车辆可以包括具有铰链轴的铰链，可倾斜部可以绕该铰链轴旋转。铰链轴优选地位于使得铰链轴靠近目标车辆的车轮与地面之间的接触片的位置。当目标车辆安装在测试平台上时，铰链轴可以靠近平台。平台通常是低轮廓的，使得轴线也靠近接触片。保持铰链轴靠近测试平台，以确保目标车辆在接触片周围倾斜或靠近接触片倾斜，并因此寻求模拟真实场景。
传感器优选位于可倾斜主体上，使得传感器在目标车辆倾斜期间移动。由于传感器用于测量倾斜时车辆上所经历的参数，所以这种布置是有益的。这有助于确保实现真实的倾斜角度，因为它允许目标车辆对车辆可倾斜部所遇到的任何条件作出响应。
传感器可以是加速度计。与目标车辆的动态特性相关的参数可以是加速度。加速度计可以布置成测量目标车辆的横向加速度。横向加速度是横向上的加速度。横向优选地是目标车辆的参照系中的横向。在目标车辆的参照系中，当目标车辆直立时，横向方向垂直于垂直方向。例如，当目标车辆直立时，横向方向优选为水平，但是当目标车辆倾斜时，横向方向可以(从水平)以倾斜角倾斜。
已经发现测量加速度，优选地测量横向加速度，是特别有益的，因为它往往对车辆的可倾斜部遇到的任何条件都有响应。相对于诸如空间传感器(例如GPS传感器)的一些其它传感器，加速度计也可以相对精确。
在测量横向加速度的实施方式中，控制单元可以布置成以试图将测量的横向加速度保持在阈值或低于阈值的方式来调节倾斜。控制单元可以布置成以试图将测量的横向加速度保持在最小值的方式调节倾斜。当合力指向通过铰链轴时，获得最小的横向加速度(例如基本上为零的横向加速度)。合力可以指向通过车轮的平面。这也是车辆的骑乘者在真实世界场景中自然倾向于采用的倾斜。
致动组件可以包括旋转致动器。优选地，旋转致动器的旋转使得目标车辆倾斜。已经发现使用旋转致动器有利于相对紧凑的致动器组件，例如使致动器组件能够安装在目标车辆内部。由于使得目标车辆的整体形状/雷达特征能够与相应的真实车辆紧密匹配(并且因此确保精确的ADAS测试)，所以这对于目标车辆尤其有利。
致动组件可以包括与齿条啮合的小齿轮。小齿轮可以布置成由致动器驱动，使得小齿轮的旋转沿着齿条移动以倾斜目标车辆。齿条可以附接至目标车辆的基座。已经发现这种布置有利于相对紧凑的致动器组件。因为目标车辆模型形状中突出的结构相对较少，所以可以有助于目标车辆的相对精确的雷达特征。
齿条可以是齿带。带可以是有益的，因为带在碰撞中不容易损坏。可替代地或附加地，带可以是有益的，因为带易于从目标车辆的基座连接/拆卸。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于安装到ADAS测试平台上的两轮目标车辆，目标车辆布置为模拟两轮车辆在转弯期间的倾斜，其中，目标车辆包括：传感器，布置为在通过测试平台移动目标车辆时测量目标车辆动态特性的参数；致动组件，布置为调节目标车辆的倾斜；控制单元，配置为控制致动组件采用模拟倾斜角，模拟倾斜角的大小取决于传感器的输出，其中，传感器、控制单元和致动器组件独立于目标车辆内，并独立于安装有目标车辆的平台。
根据本发明的另一方面，提供了一种目标组件，包括测试平台，上述方面的目标车辆安装在该测试平台上。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于倾斜目标车辆的组件，该组件包括：传感器，用于附接至目标车辆以测量与目标车辆的动态特性相关的参数；致动组件，布置为根据传感器的输出调节目标车辆的倾斜；以及控制单元，配置为控制致动组件采用模拟倾斜角，模拟倾斜角的大小取决于传感器的输出。
根据本发明的另一方面，提供了一种使用安装在可移动测试平台上的目标车辆对用于ADAS测试的VRU建模的方法，该方法包括以下步骤：测量与目标车辆的动态特性相关的参数；以及根据传感器的输出调节目标车辆的倾斜，其中，相对于测试平台(remotelyfrom)远程地进行测量和调节步骤。测量和调节步骤优选地都在目标车辆中进行。因为可以使目标车辆相对于测试平台独立，所以这种方法是有益的。
当然应该意识到的是，可以将涉及本发明一个方面所描述的特征结合至本发明的其他方面中。例如，本发明的方法可以结合参照本发明的装置描述的任何特征，反之亦然。
附图说明
下面将参考所附示意图仅以示例的方式描述本发明的实施方式，其中：
图1示出结合根据本发明第一实施方式的目标车辆的目标组件的立体图；
图2和图3分别示出图1中的目标组件在直立和倾斜时的正视图；
图4示出去除软主体的第一实施方式的目标车辆；
图5和图6分别示出图4中的目标车辆直立和倾斜时的正视图，但去除了轮胎；
图7是第一实施方式的目标车辆中的控制单元的示意图；
图8和图9是通过图4中A-A的剖视图，示出致动组件的一部分。
具体实施方式
图1是目标组件(也称为导向式软目标(GST))1的立体图。GST1包括低轮廓测试平台3，其上安装有根据本发明第一实施方式的目标车辆5。
在本发明的第一实施方式中，目标车辆5寻求复制轻便摩托车，轻便摩托车通常被称为易受伤害的道路用户(VRU)的一种目标类型。目标车辆5包括：与真实世界的轻便摩托车非常相似的牺牲性软主体7(由密孔聚乙烯泡沫(close cell polyethylene foam)制成)。软主体7包围框架9和倾斜组件11(在下面的图4至图6中更详细地讨论)。在第一实施方式中，假人骑乘者13坐在目标车辆5上。
图2和图3示出在两种不同情况下的GST 1的正视图。在图2中，测试平台3沿直线通过水平地面。因此，轻便摩托车是直立的，重心在车轮15上方。在图3中，测试平台3在同一水平地面上，但正在通过弯曲路径，例如在道路拐角处。在本发明的第一实施方式中，目标车辆5配置为使得当测试平台3通过弯曲路径时目标车辆5倾斜(即从直立方向倾斜)。这可确保目标车辆5精确地复制轻便摩托车展示的真实世界运动。现在将参照图4至图7描述实现该功能的目标车辆5的特征。
首先参照图4，图4示出目标车辆5的在软主体7下方的结构。该结构包括管的框架9，软主体7(图4至图6中未示出)附接到管的框架9上。管与前轮15a和后轮15b连接。该结构包括：基座17，基座17具有用于将目标车辆5安装到测试平台3上的四个磁性紧固件19。在ADAS测试期间发生碰撞的情况下，磁性紧固件19使目标车辆5容易地与测试平台3分离。
铰链轴21穿过位于目标车辆5的下方的两个同轴铰链23，并将基座17连接到上方的管框架9。基座17上方的框架9可在倾斜组件25的作用下绕铰链23倾斜。
倾斜组件25包括致动器27、两个加速度计29和控制单元31(参见图5-图7)。加速度计29和控制单元31位于附接到框架9的壳体中。在图5和图6中示意性地示出加速度计29。它们安装在框架9上，使得当目标车辆直立时，加速度计在绝对系(Z)和相对于目标车辆的局部系(Zc)中沿垂直轴放置。在其它实施方式(未示出)中，加速度计可以位于偏离垂直轴的位置，并且控制单元布置为在处理来自加速度计的输出时补偿该偏移。
每个加速度计29布置为测量横向加速度a_Xc，即，沿相对于目标车辆5的横向方向Xc的加速度。设置两个加速度计以平均信号中的任何噪声，并平均两个传感器之间的任何偏移。在使用过程中，当将目标车辆5安装在移动的测试平台3上时，两个加速度计29的输出被馈送至控制单元31。如果测试平台3开始通过弯曲路径，则两个加速度计29将开始经历横向加速度a_Xc的增加。控制单元31布置为控制旋转致动器27以调节测试车辆5的倾斜(即，测试车辆5的可倾斜框架9的倾斜)，从而使得横向加速度a_Xc最小化。
现在参照图7，控制单元31执行图7所示的控制过程。控制单元31接收来自加速度计的信号(经由卡尔曼滤波器35以降低信号噪声)。控制单元31还接收目标横向加速度阈值0g。PID控制器37接收目标值与来自传感器29的测量值之间的差异的测量。PID37提供输出信号，指示保持0g的目标阈值横向加速度，并且该输出信号被发送到致动器27，用于以将横向加速度a_Xc减小到阈值的方式调节倾斜。因此，控制单元31包含控制回路，其寻求将目标车辆的模拟倾斜角θ保持在一个值，然后导致由加速计29测量不到横向加速度。
在本发明的第一实施方式中，控制单元31还包含中间致动器保护模块38，用于保护致动器27免受过大电流，应当理解的是，该保护模块38是可选的，并且在其它实施方式中可能不是必需的。控制单元31还包括终点止动(end-stop)控制模块39，布置为防止致动器组件27驱动超过终点止动位置。同样，应当理解的是，该终点止动控制模块39是可选的，并且在本发明的其它实施方式中可能不是必需的。
回到图5和6，它们分别示出处于直立和倾斜配置时加速度计29和目标车辆5的其它部分。如图6所示，当来自转弯和来自重力的合力Rf沿着目标车辆的局部垂直轴Zc(与通过车轮平面的方向同向)时，横向加速度最小化。这是抵消平台3转弯期间施加在目标车辆上的倾翻力矩所需的倾斜角θ，因此精确表示骑乘者在轻便摩托车转弯时倾向于采用的实际倾斜。在所示实施方式的上下文中，倾斜角θ(也称为倾角)是在车辆的垂直轴Zc与绝对参照系中的垂直轴Z之间测量的。
图8和图9更详细地示出致动组件25，并且是沿图4中的A-A的剖视图。组件25包括沿框架的下部且通常沿测试车辆5的前后方向(Yc)定向的旋转致动器27。以这种方式使用旋转致动器27及其定向有助于形成相对紧凑的、不需要从软主体7突出的结构布置。
小齿轮43安装到旋转致动器27的输出轴上。小齿轮43与齿带45形式的齿条啮合。齿带45在端部45a或45b处固定至目标车辆5的基座17，并穿过安装在侧臂48上的惰轮46。为了调节目标车辆5的倾斜，小齿轮43旋转，从而以由控制单元31指定的方向和幅度沿齿带45拉动小齿轮和目标车辆5的可倾斜部9的其余部分，使其绕铰链23的铰链轴21倾斜。
与已知的VRU目标车辆相比，本发明的第一实施方式具有许多优点。首先，实现目标车辆倾斜所需的设备在目标车辆上是独立的。它独立于安装它的平台。这使得目标车辆能够在各种不同的平台上方便地使用，并且避免了平台和测试车辆之间进行通信或其它接口的需要。第二，已发现本发明的本实施方式中所使用的布置提供了特别真实的倾斜行为，因为其测量指示骑乘者采用的倾斜的实时参数(即，测量与目标车辆的倾斜部所经历的车辆动态特性相关的参数(横向加速度))。最后，第一实施方式中的致动器组件是紧凑的，并且具有轻便摩托车的软主体外部的相对较低的雷达特征；因此，对于ADAS测试特别有利。
虽然已经参照特定的实施方式对本发明进行了描述和说明，但是本领域普通技术人员将理解，本发明适于本文未具体图示说明的许多不同变化。例如，可以使用不同的传感器。在另一实施方式(未示出)中，目标车辆可以包括用于测量目标车辆的空间运动的GPS传感器。根据空间运动的测量(例如根据目标车辆的横摆的测量)，可以计算适当的倾斜行为，并相应地指示致动器组件。作为另一示例，目标车辆可以对不同的单轨VRU(例如，脚踏车(自行车)或不同形状的摩托车)进行建模。在本发明的一个方面的另一实施方式中，传感器可以是测试平台上已用于控制测试平台的预先存在的传感器(例如GPS传感器)。在这种实施方式中，设置通信模块，用于将传感器和/或控制单元的输出中继到目标车辆上的致动组件用于提供倾斜致动信号。
如果以上的描述中所提及的整体或部分具有已知的、明显的或者可预见的等同物，则将这些等同物并入本文中，如同单独地阐述一样。应参照权利要求书来确定本发明的真实范围，其应解释为包含任何这样的等同物。还应理解的是，被描述为优选、有利、方便等的本发明的整体或特征是可选的，并不用于限制独立权利要求的范围。另外，应理解的是，尽管这些可选的整体或特征在本发明的一些实施方式中可能是有益的，但是在其他实施方式中可能是不希望的，并且因此可能不存在。

Claims (17)

1.一种用于安装到ADAS测试平台上的目标车辆，所述目标车辆包括：
传感器，布置为测量与所述目标车辆的动态特性相关的参数；以及
致动组件，布置为根据所述传感器的输出来调节所述目标车辆的倾斜。
2.根据权利要求1所述的目标车辆，其中，所述目标车辆还包括：
控制单元，配置为控制所述致动组件采用模拟倾斜角，所述模拟倾斜角的大小取决于所述传感器的输出。
3.根据权利要求2所述的目标车辆，其中，所述模拟倾斜角是抵消所述平台转弯期间施加到所述目标车辆上的倾翻力矩所需的倾斜角。
4.根据前述权利要求中任一项所述的目标车辆，其中，所述目标车辆包括：相对于所述测试平台安装在固定位置处的基座，以及相对于所述基座可倾斜的可倾斜主体，
其中，所述传感器位于所述可倾斜主体上，使得所述传感器在所述目标车辆倾斜期间移动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的目标车辆，其中，所述传感器是配置为测量所述目标车辆的横向加速度的加速度计。
6.根据从属于权利要求2或权利要求3时的权利要求5所述的目标车辆，其中，所述控制单元配置为将所述模拟倾斜角保持在使由所述加速度计测量的横向加速度最小化的角度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的目标车辆，其中，所述致动组件包括旋转致动器，并且其中，所述旋转致动器的旋转使得所述目标车辆倾斜。
8.根据权利要求7所述的目标车辆，其中，所述致动组件包括与齿条啮合的小齿轮，所述小齿轮由所述旋转致动器驱动，使得所述小齿轮的旋转沿着所述齿条移动所述小齿轮以倾斜所述目标车辆。
9.根据权利要求8所述的目标车辆，其中，所述齿条是齿带。
10.一种用于安装到ADAS测试平台上的两轮目标车辆，所述目标车辆布置为模拟两轮车辆在转弯期间的倾斜，
其中，所述目标车辆包括：
传感器，布置为测量所述目标车辆在由所述测试平台移动时目标车辆动态特性的参数；
致动组件，布置成调节所述目标车辆的倾斜；
控制单元，配置为控制所述致动组件采用模拟倾斜角，所述模拟倾斜角的大小取决于所述传感器的输出，
其中，所述传感器、控制单元和致动组件在所述目标车辆内独立设置，并且独立于安装所述目标车辆的所述平台。
11.一种目标组件，包括安装有根据权利要求1至10中任一项所述的目标车辆的测试平台。
12.一种用于倾斜目标车辆的组件，所述组件包括：
传感器，用于附接到目标车辆，以测量与所述目标车辆的动态特性相关的参数；
致动组件，布置为根据所述传感器的输出来调节所述目标车辆的倾斜；以及
控制单元，配置为控制所述致动组件采用模拟倾斜角，所述模拟倾斜角的大小取决于所述传感器的输出。
13.一种使用安装在可移动测试平台上的目标车辆对用于ADAS测试的VRU建模的方法，所述方法包括以下步骤：
测量与所述目标车辆的动态特性相关的参数；以及
根据传感器的输出调节所述目标车辆的倾斜，其中，所述测量步骤和所述调节步骤相对于所述测试平台远程进行。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述测量步骤和所述调节步骤全部在所述目标车辆中进行。
15.一种目标组件，包括测试平台和安装在所述测试平台上的目标车辆，所述目标组件包括：
传感器，布置为测量与所述目标组件的动态特性相关的参数；以及
致动组件，布置为根据所述传感器的输出来调节所述目标车辆的倾斜。
16.根据权利要求15所述的目标组件，其中，所述传感器位于所述测试平台中，并且所述目标组件包括用于在所述平台与所述目标车辆之间传输信号的通信模块。
17.根据权利要求16所述的目标组件，其中，所述传感器的输出还用于控制所述平台。
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