CN114136273A - 一种车轮转角综合测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车轮转角综合测量系统。该转角测量系统采用权重分配的方式，通过分配拉线测量系统和光学介质测量系统的权重综合测量车轮转角，该方式弥补了光学介质测量系统易受光照强度和光照强度变化状态影响、拉线测量系统易受振动影响的缺陷，能够使车轮转向角度测量更加准确；本发明还加入了备用车轮转角测量系统，使得容错能力得到加强。

Description

一种车轮转角综合测量系统

技术领域

本发明涉及一种车轮转角综合测量系统的应用，具体涉及一种适用于光学介质测量系统和拉线测量系统综合测量车轮转角的测量系统。

背景技术

面对日益先进、对信号精度要求越来越高的各种车载控制系统，准确获取行驶中车轮转角信号成为发挥车载控制系统性能、提升车辆行驶性能的关键环节。

目前，测量车轮转角主要通过车轮定位仪、转角测量盘或是在转向角试验台架上直接对车轮转角进行测量，这些都只能对车轮静态测量，不适用车辆行驶过程中的测量。

动态测量车轮转向角可以通过拉线位移传感器测量和光学介质测量系统进行测量，而拉线测量系统易受振动幅度和振动频率的影响，光学介质测量系统易受光照强度和光照强度变化状态影响，如果采用单一测量系统进行测量可能会导致车轮转角测量结果不准确的问题。

发明内容

针对上述存在问题，本发明提供了一种车轮转角综合测量系统，根据光照强度、光照强度变化状态、振动幅度和振动频率设计权重分配控制系统用以实现按照路况分配拉线测量系统和光学介质测量系统在车轮转角测量中所占权重，使转角测量更加精确。

为实现上述目的，本发明具体技术方案如下，

一种车轮转角综合测量系统，包括：拉线测量系统、光学介质测量系统、光学介质测量比例分配控制系统、拉线测量比例分配控制系统、备用车轮转角测量系统、故障检测系统。

所述拉线测量系统包括四个拉线位移传感器，通过采集拉线位移传感器所测得的拉线长度来确定车轮的转动角度，设定拉线位移传感器安装在车轴上距离车轮中心为a的位置处为标准位置，每个传感器在安装的时候根据安装位置距离标准安装位置不同，不同传感器在不同安装位置有一个不同的初始设定值；

所述光学介质测量系统可以利用光学介质进行角度测量，其通过采集光线，便可测量转角信号；

所述光学介质测量比例分配控制系统通过采集光照强度、光照强度变化状态来判断光学介质测量系统所占权重；

所述拉线测量比例分配控制系统通过采集车轮振动幅度和振动频率，来判断拉线测量系统所占权重；

所述备用转角测量系统包括动态视觉测量系统，动态视觉测量系统包括安装在车轮上的同步转动盘，在所述同步转动盘正上方安装摄像模块，采集同步转动盘图像，经过图像处理得到车辆的车轮转向角度，当发生故障时，备用转角测量系统代替故障系统进行转角测量；

所述故障检测系统，其通过判断光学介质测量系统和拉线测量系统所测得车轮转角的差值，判断是否发生故障；

进一步的，所述光学介质测量比例分配控制系统包括光照传感器，可以实现根据光照强度分配光学介质测量系统在车轮转角测量系统中所占权重；

所述光照传感器可实时测量光照强度；

定义理想光照强度为L_x0，实际测得光照强度为L_x，强度差：e＝ΔL_x＝L_x-L_x0，将当前光照强度对于理想光照强度的偏差e作为观测量；

将偏差e分为五个模糊集：负大(NB)，负小(NS)，零(O)，正小(PS)，正大(PB)；根据偏差e的变化范围分为七个等级：-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，得到光照强度变化模糊表；

控制量γ₁为光学介质测量系统所占权重；将其分为五个模糊集：负大(NB)，负小(NS)，零(ZO)，正小(PS)，正大(PB)；并将γ₁的变化范围分为九个等级：-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4；其中，-4表示光学介质测量系统所占权重为10％，-3表示光学介质测量系统所占权重为20％，-2表示光学介质测量系统所占权重为30％，-1表示光学介质测量系统所占权重为40％，0表示光学介质测量系统所占权重为50％，1表示光学介质测量系统所占权重为60％，2表示光学介质测量系统所占权重为70％，3表示光学介质测量系统所占权重为80％，4表示光学介质测量系统所占权重为90％，得到控制量模糊划分表；

根据日常的经验，设计以下规则：

若e负大，则γ₁负大；若e负小，则γ₁负小；若e为0，则γ₁为0；若e正小，则γ₁正小；若e正大，则γ₁正大；

当偏差确定时，根据隶属度就可以确定γ₁所处等级；

进一步的，所述光学介质测量比例分配控制系统包含光照传感器，光照感知模块、第一计时器和第二计时器，可以实现根据光照强度变化状态分配光学介质测量系统在车轮转角测量系统中所占权重；

所述光照传感器可测量初始光照强度L₀；

所述第一计时器负责采集光照强度从L₀变化至L₁升高或光照强度从L₀变化至L₂降低所经历的时间；

当|L₁-L₀|＜δ_k或|L₂-L₀|＜δ_k时，光照强度变化状态的权重因子γ₂为1，认为光照强度基本没有变化；其中，δ_k＝K*δ₀，100<δ₀<5000,δ₀单位为勒克斯，其中K为光照强度变化因子；

所述光照强度变化状态：

L(t)＝|L₁(t)-L₀|

式中，L(t)为相对于初始光照强度，所测得光照强度的变化，单位为lx，t为所述第一计时器所采集的时间，单位为s，L₁(t)为光照传感器所测得光照强度，单位为lx；L₀为初始光照强度，单位为lx；

A(t)为所述光照强度的变化速度，单位为lx/s,用来反映车辆行驶时光照强度的变化状态；

所述第二计时器负责采集光照强度变化的时间，当所述光照强度传感器所测得的光照强度第一次达到L₁时，第二计时器开始计时；当所述光照强度第二次达到L₁时，所述第二计时器采集该过程所需要的时间t₁；当所述光照强度传感器所测得的光照强度第一次达到L₂时，第二计时器开始计时；当所述光照强度第二次达到L₂时，所述第二计时器采集该过程所需要的时间t₂；所述光照强度变化状态可根据所述光照强度变化频率公式判断：

式中，f₁为光照强度变化频率，单位为Hz，用以反映光照强度变化状态；

t₁为所述光照强度第二次达到L₁所经历的时间，单位为s，t₂为所述光照强度第二次到达L₂所经历的时间，单位为s；

结合A(t)、f₁，对光照强度变化状态进行检测：

当A(t)＞A_k，f₁＞f_k时，则判断光照强度变化频率过快，所述光照强度变化状态的权重因子γ₂为0，其中，A_k＝A₀*K，f_k＝f₀*K，A_k为光照强度变化速度的阈值，A₀为标准状态下光照强度变化速度，f_k为光照强度变化的频率阈值，f₀为标准状态下光照强度变化的频率，K为所述内部光照感知模块计算得到的所述光照强度变化因子。

根据光照强度、光照强度变化状态分配光学介质测量系统在车轮转角测量系统中所占权重：

P_w＝γ₁*γ₂

式中，P_w为光学介质测量系统在车轮转角测量系统所占权重，γ₁为根据光照强度所得到的光学介质测量系统的权重因子，γ₂为光照强度变化状态的权重因子。

进一步的，所述拉线测量比例分配控制系统包含振动传感器，可实现根据振动幅度分配拉线测量系统在车轮转角测量系统中所占权重；

所述振动传感器可测量振动的幅度；

定义理想振动幅度为K_x0；实际测得振动幅度为K_x，幅度差：m＝ΔK_x＝K_x-K_x0，将当前振动幅度对于理想振动幅度的偏差m作为观测量；

将偏差m分为五个模糊集：负大(NB)，负小(NS)，零(O)，正小(PS)，正大(PB)；根据偏差e的变化范围分为七个等级：-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，得到振动幅度变化模糊表；

控制量γ₃为拉线测量系统所占权重；将其分为五个模糊集：负大(NB)，负小(NS)，零(ZO)，正小(PS)，正大(PB)；并将γ₃的变化范围分为九个等级：-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4；其中，-4表示拉线测量系统所占权重为10％，-3表示拉线测量系统所占权重为20％，-2表示拉线测量系统所占权重为30％，-1表示拉线测量系统所占权重为40％，0表示拉线测量系统所占权重为50％，1表示拉线测量系统所占权重为60％，2表示拉线测量系统所占权重为70％，3表示拉线测量系统所占权重为80％，4表示拉线测量系统所占权重为90％，得到控制量模糊划分表；

根据日常的经验，设计以下规则：

若m负大，则γ₃正大；若m负小，则γ₃正小；若m为0，则γ₃为0；若m正小，则γ₃负小；若m正大，则γ₃负大；

当偏差确定时，根据隶属度就可以确定γ₃所处等级。

进一步的，所述拉线测量比例分配控制系统包含振动频率仪，可实现根据振动频率分配拉线测量系统在车轮转角测量系统中所占权重；

所述振动频率仪安装在车轮上，可测量车轮的振动频率；

当振动频率在0.5-25Hz时，取振动频率权重因子γ₄为1；当测得振动频率大于25Hz时，振动频率权重因子γ₄为0.5；

根据振动幅度和振动频率分配拉线测量系统在车轮转角测量系统中所占权重：

S_w＝γ₃*γ₄

式中，S_w为拉线测量系统在车轮转角测量系统中所占权重，γ₃为根据振动幅度所得到的拉线测量系统的权重因子，γ₄为根据振动频率所得到的拉线测量系统的权重因子。

所述比例分配控制系统可以控制P_w与S_w之和为1，当光学介质测量系统所测得的车轮转角为σ₁，拉线测量系统所测得的车轮转角为σ₂，按照比例分配控制系统所求得各个转角测量系统所占权重，最终得到车轮转角为

σ＝P_w*σ₁+S_w*σ₂

式中，σ为综合测量得到的车轮转角，单位为度，P_w为光学测量系统所占权重，S_w拉线测量系统所占权重。

进一步的，所述车轮转角测量系统包括备用转角测量系统和故障检测系统，备用转角测量系统包括动态视觉测量系统；

动态视觉测量系统包括安装在车轮上的同步转动盘，在所述同步转动盘正上方安装摄像模块，正对所述同步转向盘，采集同步转动盘图像，经过图像处理得到车辆的车轮转向角度；

故障检测系统设定如下判定规则：

当|σ₁-σ₂|＜σ_k时，认为车轮转角测量系统没有发生故障，当|σ₁-σ₂|＞σ_k时,认为车轮转角测量系统发生故障,其中，σ_k＝F*σ₀，1＜σ₀＜2,σ₀单位为度，其中F为故障范围因子，可以由神经网络加以训练得到合适的值；

当拉线测量系统或光学测量系统发生故障时，车轮转角测量系统的报警灯闪烁，由动态视觉测量系统代替故障系统进行转角测量，此时，故障系统所对应比例分配控制系统失效，未发生故障系统和动态视觉测量系统对应权重系数都为固定值0.5，此时，车轮转角为

σ＝0.5*σ₃+0.5*σ₄

式中，σ₃为未发生故障系统所测得车轮转角，单位为度，σ₄为动态视觉测量系统所测得车轮转角，单位为度；

当两个测量系统都发生故障时，车轮转角测量系统的报警灯常亮，此时，由动态视觉测量系统单独进行转角测量，此时，车轮转角为

σ＝σ₄

式中，σ₄为动态视觉测量系统所测得车轮转角，单位为度；

该车轮转角测量系统实现了转角测量的冗余功能，为车辆行驶提供了安全保障。

进一步的，所述故障检测系统在车辆仪表盘上为拉线测量系统和光学测量系统设置报警灯，当拉线测量系统或光学介质测量系统出现故障时，对应的报警灯闪烁；当两个测量系统都出现故障丧失测量能力时，报警灯长亮提醒；将两个转角测量系统的报警灯分别设置为拉线测量系统报警灯和光学介质测量系统报警灯，便于区分哪一个转角测量系统出现故障。

与现有技术相比，本发明的有益成果：

1.根据光照强度和光照强度变化状态为光学介质测量系统设置一个权重，减轻因为光学介质测量系统易受光照强度和光照强度变化状态影响而导致车轮转角测量不准确的问题。

2.根据振动幅度和振动频率为拉线测量系统设置一个权重，减轻因为振动而导致的拉线测量系统车轮转角测量不准确的问题。

3.最终，车轮转角为根据路况得到的拉线测量系统和光学介质测量系统综合测量得到的，弥补了测量系统各自的缺陷，使车轮转角测量更加准确。

4.采用备用转角测量系统，当发生故障时由备用转角测量系统进行替代，实现了转角测量的冗余功能，提高了车辆行驶的安全性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是所提出的车轮转角综合测量系统组成示意图

图2是所提出的车轮转角测量方法流程图

图3是故障判断方法的流程图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细的描述：

参阅图1，整个系统包括：拉线测量系统、光学介质测量系统、光学介质测量比例分配控制系统、拉线测量比例分配控制系统、备用车轮转角测量系统、故障检测系统。

所述拉线测量系统包括四个拉线位移传感器，其通过采集拉线位移传感器所测得的拉线长度来确定车轮的转动角度，设定拉线位移传感器安装在车轴上距离车轮中心为a的位置处为标准位置，每个传感器在安装的时候根据安装位置距离标准安装位置不同，不同传感器在不同安装位置有一个不同的初始设定值。所述光学介质测量系统可以利用光学介质进行角度测量，其通过采集光线，便可测量转角信号。所述光学介质测量比例分配控制系统和拉线测量比例分配控制系统分别通过采集光照强度、光照强度变化状态、振动幅度和振动频率，来判断拉线测量系统和光学介质测量系统所占权重。所述备用转角测量系统包括动态视觉测量系统，动态视觉测量系统包括安装在车轮上的同步转动盘，在所述同步转动盘正上方安装摄像模块，采集同步转动盘图像，经过图像处理得到车辆的车轮转向角度，当发生故障时，备用转角测量系统代替故障系统进行转角测量。所述故障检测系统，其通过判断光学介质测量系统和拉线测量系统所测得车轮转角的差值，判断是否发生故障。

对于光学介质测量比例分配控制系统，所述光学介质测量比例分配控制系统包括光照传感器，可以实现根据光照强度分配光学介质测量系统在车轮转角测量系统中所占权重；

所述光照传感器可实时测量光照强度；

定义理想光照强度为L_x0，实际测得光照强度为L_x，强度差：e＝ΔL_x＝L_x-L_x0，将当前光照强度对于理想光照强度的偏差e作为观测量；

将偏差e分为五个模糊集：负大(NB)，负小(NS)，零(O)，正小(PS)，正大(PB)；根据偏差e的变化范围分为七个等级：-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，得到光照强度变化模糊表；

控制量γ₁为光学介质测量系统所占权重；将其分为五个模糊集：负大(NB)，负小(NS)，零(ZO)，正小(PS)，正大(PB)；并将γ₁的变化范围分为九个等级：-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4；其中，-4表示光学介质测量系统所占权重为10％，-3表示光学介质测量系统所占权重为20％，-2表示光学介质测量系统所占权重为30％，-1表示光学介质测量系统所占权重为40％，0表示光学介质测量系统所占权重为50％，1表示光学介质测量系统所占权重为60％，2表示光学介质测量系统所占权重为70％，3表示光学介质测量系统所占权重为80％，4表示光学介质测量系统所占权重为90％，得到控制量模糊划分表；

根据日常的经验，设计以下规则：

若e负大，则γ₁负大；若e负小，则γ₁负小；若e为0，则γ₁为0；若e正小，则γ₁正小；若e正大，则γ₁正大；

当偏差确定时，根据隶属度就可以确定γ₁所处等级。

对于光学介质测量比例分配控制系统，所述光学介质测量比例分配控制系统还包含光照传感器，光照感知模块、第一计时器和第二计时器，可以实现根据光照强度变化状态分配光学介质测量系统在车轮转角测量系统中所占权重；

所述光照传感器可测量初始光照强度L₀；

所述第一计时器负责采集光照强度从L₀变化至L₁升高或光照强度从L₀变化至L₂降低所经历的时间；

当|L₁-L₀|＜δ_k或|L₂-L₀|＜δ_k时，光照强度变化状态的权重因子γ₂为1，认为光照强度基本没有变化；其中，δ_k＝K*δ₀，100<δ₀<5000,δ₀单位为勒克斯，其中K为光照强度变化因子；

所述光照强度变化状态可根据所述光照强度变化状态检测公式和光照强度变化频率公式判断：

L(t)＝|L₁(t)-L₀|

式中，L(t)为相对于初始光照强度，所测得光照强度的变化，单位为lx，t为所述第一计时器所采集的时间，单位为s，L₁(t)为光照传感器所测得光照强度，单位为lx；L₀为初始光照强度，单位为lx；

A(t)为所述光照强度的变化速度，单位为lx/s,用来反映车辆行驶时光照强度的变化状态；

f₁为光照强度变化频率，单位为Hz，用以反映光照强度变化状态；

t₁为所述光照强度第二次达到L₁所经历的时间，单位为s，t₂为所述光照强度第二次到达L₂所经历的时间，单位为s；

结合A(t)、f₁，对光照强度变化状态进行检测：

当A(t)＞A_k，f₁＞f_k时，则判断光照强度变化频率过快，所述光照强度变化状态的权重因子γ₂为0，其中，A_k＝A₀*K，f_k＝f₀*K，A_k为光照强度变化速度的阈值，A₀为标准状态下光照强度变化速度，f_k为光照强度变化的频率阈值，f₀为标准状态下光照强度变化的频率，K为所述内部光照感知模块计算得到的所述光照强度变化因子。

根据光照强度、光照强度变化状态分配光学介质测量系统在车轮转角测量系统中所占权重：

P_w＝γ₁*γ₂

式中，P_w为光学介质测量系统在车轮转角测量系统所占权重，γ₁为根据光照强度所得到的光学介质测量系统的权重因子，γ₂为光照强度变化状态的权重因子。

对于拉线测量比例分配控制系统，所述拉线测量比例分配控制系统包含振动传感器，可实现根据振动幅度分配拉线测量系统在车轮转角测量系统中所占权重；

所述振动传感器可测量振动的幅度；

定义理想振动幅度为K_x0；实际测得振动幅度为K_x，幅度差：m＝ΔK_x＝K_x-K_x0，将当前振动幅度对于理想振动幅度的偏差m作为观测量；

将偏差m分为五个模糊集：负大(NB)，负小(NS)，零(O)，正小(PS)，正大(PB)；根据偏差e的变化范围分为七个等级：-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，得到振动幅度变化模糊表；

控制量γ₃为拉线测量系统所占权重；将其分为五个模糊集：负大(NB)，负小(NS)，零(ZO)，正小(PS)，正大(PB)；并将γ₃的变化范围分为九个等级：-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4；其中，-4表示拉线测量系统所占权重为10％，-3表示拉线测量系统所占权重为20％，-2表示拉线测量系统所占权重为30％，-1表示拉线测量系统所占权重为40％，0表示拉线测量系统所占权重为50％，1表示拉线测量系统所占权重为60％，2表示拉线测量系统所占权重为70％，3表示拉线测量系统所占权重为80％，4表示拉线测量系统所占权重为90％，得到控制量模糊划分表；

根据日常的经验，设计以下规则：

若m负大，则γ₃正大；若m负小，则γ₃正小；若m为0，则γ₃为0；若m正小，则γ₃负小；若m正大，则γ₃负大；

当偏差确定时，根据隶属度就可以确定γ₃所处等级。

对于所述拉线测量比例分配控制系统，所述拉线测量比例分配控制系统包含振动频率仪，可实现根据振动频率分配拉线测量系统在车轮转角测量系统中所占权重；

所述振动频率仪安装在车轮上，可测量车轮的振动频率；

当测得振动频率在0.5-25Hz时，取振动频率权重因子γ₄为1；当测得振动频率大于25Hz时，振动频率权重因子γ₄为0.5；

根据振动幅度和振动频率分配拉线测量系统在车轮转角测量系统中所占权重：

S_w＝γ₃*γ₄

式中，S_w为拉线测量系统在车轮转角测量系统中所占权重，γ₃为根据振动幅度所得到的拉线测量系统的权重因子，γ₄为根据振动频率所得到的拉线测量系统的权重因子。

对于备用转角测量系统，所述备用转角测量系统包括动态视觉测量系统，动态视觉测量系统包括安装在车轮上的同步转动盘，在所述同步转动盘正上方安装摄像模块，正对所述同步转向盘，采集同步转动盘图像，经过图像处理得到车辆的车轮转向角度；

参阅图2，本发明所述的车轮转角测量方法如下：

首先将光照传感器所测得的光照强度输入光学介质测量比例分配控制系统，根据光照强度和光照强度变化状态得到光学介质测量系统的权重系数P_w；同时将振动传感器所测得的振动幅度和振动频率仪所测得的车轮振动频率输入到拉线测量比例分配控制系统，得到拉线测量系统的权重系数S_w。

所述比例分配控制系统可以控制P_w与S_w之和为1，当光学介质测量系统所测得的车轮转角为σ₁，拉线测量系统所测得的车轮转角为σ₂，按照比例分配控制系统所求得各个转角测量系统所占权重，最终得到车轮转角为

σ＝P_w*σ₁+S_w*σ₂

式中，σ为综合测量得到的车轮转角，单位为度，P_w为光学测量系统所占权重，S_w拉线测量系统所占权重。

参阅图3，本发明所述的故障检测系统的故障判断方法如下：

对于故障检测系统，所述故障检测系统设定如下规则：

当|σ₁-σ₂|＜σ_k时，认为车轮转角测量系统没有发生故障，当|σ₁-σ₂|＞σ_k时,认为车轮转角测量系统发生故障,其中，σ_k＝F*σ₀，1≤σ₀＜2,σ₀单位为度，其中F为故障范围因子，可以由神经网络加以训练得到合适的值；

当拉线测量系统或光学测量系统发生故障时，车轮转角测量系统的报警灯闪烁，由动态视觉测量系统代替故障系统进行转角测量，此时，故障系统所对应比例分配控制系统失效，未发生故障系统和动态视觉测量系统对应权重系数都为固定值0.5，此时，车轮转角为

σ＝0.5*σ₃+0.5*σ₄

式中，σ₃为未发生故障系统所测得车轮转角，单位为度，σ₄为动态视觉测量系统所测得车轮转角，单位为度；

当两个测量系统都发生故障时，车轮转角测量系统的报警灯常亮，此时，由动态视觉测量系统单独进行转角测量，此时，车轮转角为

σ＝σ₄

式中，σ₄为动态视觉测量系统所测得车轮转角，单位为度；

进一步的，所述故障检测系统在车辆仪表盘上为拉线测量系统和光学测量系统设置报警灯，当拉线测量系统或光学介质测量系统出现故障时，对应的报警灯闪烁；当两个测量系统都出现故障丧失测量能力时，报警灯长亮提醒；将两个转角测量系统的报警灯分别设置为拉线测量系统报警灯和光学介质测量系统报警灯，便于区分哪一个转角测量系统出现故障。

Claims (8)

1.一种车轮转角综合测量系统，其特征在于，包括：

拉线测量系统、光学介质测量系统、光学介质测量比例分配控制系统、拉线测量比例分配控制系统、备用车轮转角测量系统、故障检测系统；

所述拉线测量系统包括四个拉线位移传感器，通过采集拉线位移传感器所测得的拉线长度来确定车轮的转动角度，设定拉线位移传感器安装在车轴上距离车轮中心为a的位置处为标准位置，每个传感器在安装的时候根据安装位置距离标准安装位置不同，不同传感器在不同安装位置有一个不同的初始设定值；

所述光学介质测量系统可以利用光学介质进行角度测量，其通过采集光线，便可测量转角信号；

所述光学介质测量比例分配控制系统通过采集光照强度、光照强度变化状态来判断光学介质测量系统所占权重；

所述拉线测量比例分配控制系统通过采集车轮振动幅度和振动频率，来判断拉线测量系统所占权重；

所述备用转角测量系统包括动态视觉测量系统，动态视觉测量系统包括安装在车轮上的同步转动盘，在所述同步转动盘正上方安装摄像模块，采集同步转动盘图像，经过图像处理得到车辆的车轮转向角度，当发生故障时，备用转角测量系统代替故障系统进行转角测量；

所述故障检测系统，其通过判断光学介质测量系统和拉线测量系统所测得车轮转角的差值，判断是否发生故障。

2.根据权利要求1所述的车轮转角综合测量系统，其特征在于：所述光学介质测量比例分配控制系统包括光照传感器，可以实现根据光照强度分配光学介质测量系统在车轮转角测量系统中所占权重；

所述光照传感器可实时测量光照强度；

定义理想光照强度为L_x0，实际测得光照强度为L_x，强度差：e＝ΔL_x＝L_x-L_x0，将当前光照强度对于理想光照强度的偏差e作为观测量；

将偏差e分为五个模糊集：负大(NB)，负小(NS)，零(0)，正小(PS)，正大(PB)；根据偏差e的变化范围分为七个等级：-3，-2，-1，0，+1，+2，+3；

控制量γ₁为光学介质测量系统所占权重；将其分为五个模糊集：负大(NB)，负小(NS)，零(ZO)，正小(PS)，正大(PB)；并将γ₁的变化范围分为九个等级：-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4；其中，-4表示光学介质测量系统所占权重为10％，-3表示光学介质测量系统所占权重为20％，-2表示光学介质测量系统所占权重为30％，一1表示光学介质测量系统所占权重为40％，0表示光学介质测量系统所占权重为50％，1表示光学介质测量系统所占权重为60％，2表示光学介质测量系统所占权重为70％，3表示光学介质测量系统所占权重为80％，4表示光学介质测量系统所占权重为90％；

根据日常的经验，设计以下规则：

若e负大，则γ₁负大；若e负小，则γ₁负小；若e为0，则γ₁为0；若e正小，则γ₁正小；若e正大，则γ₁正大；

当偏差确定时，根据隶属度就可以确定γ₁所处等级。

3.根据权利要求1所述的车轮转角综合测量系统，其特征在于：所述光学介质测量比例分配控制系统包含光照传感器，光照感知模块、第一计时器和第二计时器，可以实现根据光照强度变化状态分配光学介质测量系统在车轮转角测量系统中所占权重；

所述光照传感器可测量初始光照强度L₀；

所述第一计时器负责采集光照强度从L₀变化至L₁升高或光照强度从L₀变化至L₁降低所经历的时间；

当|L₁-L₀|＜δ_k或|L₂-L₀|＜δ_k时，光照强度变化状态的权重因子γ₂为1，认为光照强度基本没有变化；其中，δ_k＝K*δ₀，100＜δ₀＜5000，δ₀单位为勒克斯，其中K为光照强度变化因子；

所述光照强度变化状态：

L(t)＝|L₁(t)-L₀|

式中，L(t)为相对于初始光照强度，所测得光照强度的变化，单位为lx，t为所述第一计时器所采集的时间，单位为s，L₁(t)为光照传感器所测得光照强度，单位为lx；L₀为初始光照强度，单位为lx；

A(t)为所述光照强度的变化速度，单位为lx/s，用来反映车辆行驶时光照强度的变化状态；

所述第二计时器负责采集光照强度变化的时间，当所述光照强度传感器所测得的光照强度第一次达到L₁时，第二计时器开始计时；当所述光照强度第二次达到L₁时，所述第二计时器采集该过程所需要的时间t₁；当所述光照强度传感器所测得的光照强度第一次达到L₂时，第二计时器开始计时；当所述光照强度第二次达到L₂时，所述第二计时器采集该过程所需要的时间t₂；所述光照强度变化状态可根据所述光照强度变化频率公式判断：

式中，f₁为光照强度变化频率，单位为Hz，用以反映光照强度变化状态；

t₁为所述光照强度第二次达到L₁所经历的时间，单位为s，t₂为所述光照强度第二次到达L₂所经历的时间，单位为s；

结合A(t)、f₁，对光照强度变化状态进行检测：

当A(t)＞A_k，f₁＞f_k时，则判断光照强度变化频率过快，所述光照强度变化状态的权重因子γ₂为0，其中，A_k＝A₀*K，f_k＝f₀*K，A_k为光照强度变化速度的阈值，A₀为标准状态下光照强度变化速度，f_k为光照强度变化的频率阈值，f₀为标准状态下光照强度变化的频率，K为所述内部光照感知模块计算得到的所述光照强度变化因子；

根据光照强度、光照强度变化状态分配光学介质测量系统在车轮转角测量系统中所占权重：

P_w＝γ₁*γ₂

式中，P_w为光学介质测量系统在车轮转角测量系统所占权重，γ₁为根据光照强度所得到的光学介质测量系统的权重因子，γ₂为光照强度变化状态的权重因子。

4.根据权利要求1所述的车轮转角综合测量系统，其特征在于：所述拉线测量比例分配控制系统包含振动传感器，可实现根据振动幅度分配拉线测量系统在车轮转角测量系统中所占权重；

所述振动传感器可测量振动的幅度；

定义理想振动幅度为K_x0；实际测得振动幅度为K_x，幅度差：m＝ΔK_x＝Kx-K_x0，将当前振动幅度对于理想振动幅度的偏差m作为观测量；

将偏差m分为五个模糊集：负大(NB)，负小(NS)，零(O)，正小(PS)，正大(PB)；根据偏差e的变化范围分为七个等级：-3，-2，-1，0，+1，+2，+3；

控制量γ₃为拉线测量系统所占权重；将其分为五个模糊集：负大(NB)，负小(NS)，零(ZO)，正小(PS)，正大(PB)；并将γ₃的变化范围分为九个等级：-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4；其中，-4表示拉线测量系统所占权重为10％，-3表示拉线测量系统所占权重为20％，-2表示拉线测量系统所占权重为30％，-1表示拉线测量系统所占权重为40％，0表示拉线测量系统所占权重为50％，1表示拉线测量系统所占权重为60％，2表示拉线测量系统所占权重为70％，3表示拉线测量系统所占权重为80％，4表示拉线测量系统所占权重为90％；

根据日常的经验，设计以下规则：

若m负大，则γ₃正大；若m负小，则γ₃正小；若m为0，则γ₃为0；若m正小，则γ₃负小；若m正大，则γ₃负大；

当偏差确定时，根据隶属度就可以确定γ₃所处等级。

5.根据权利要求1所述的车轮转角综合测量系统，其特征在于：所述拉线测量比例分配控制系统包含振动频率仪，可实现根据振动频率分配拉线测量系统在车轮转角测量系统中所占权重；

所述振动频率仪安装在车轮上，可测量车轮的振动频率；

当振动频率在0.5-25Hz时，取振动频率权重因子γ₄为1；当测得振动频率大于25Hz时，振动频率权重因子γ₄为0.5；

根据振动幅度和振动频率分配拉线测量系统在车轮转角测量系统中所占权重：

S_w＝γ₃*γ₄

式中，S_w为拉线测量系统在车轮转角测量系统中所占权重，γ₃为根据振动幅度所得到的拉线测量系统的权重因子，γ₄为根据振动频率所得到的拉线测量系统的权重因子。

6.根据权利要求1所述的车轮转角综合测量系统，其特征在于，所述比例分配控制系统可以控制P_w与S_w之和为1，当光学介质测量系统所测得的车轮转角为σ₁，拉线测量系统所测得的车轮转角为σ₂，按照比例分配控制系统所求得各个转角测量系统所占权重，最终得到车轮转角为

σ＝P_w*σ₁+S_w*σ₂

式中，σ为综合测量得到的车轮转角，单位为度，P_w为光学测量系统所占权重，S_w拉线测量系统所占权重。

7.按权利要求1所述的车轮转角综合测量系统，其特征在于，所述车轮转角测量系统包括备用转角测量系统和故障检测系统，备用转角测量系统包括动态视觉测量系统；

动态视觉测量系统包括安装在车轮上的同步转动盘，在所述同步转动盘正上方安装摄像模块，正对所述同步转向盘，采集同步转动盘图像，经过图像处理得到车辆的车轮转向角度；

故障检测系统设定如下判定规则：

当|σ₁-σ₂|＜σ_k时，认为车轮转角测量系统没有发生故障，当|σ₁-σ₂|＞σ_k时，认为车轮转角测量系统发生故障，其中，σ_k＝F*σ₀，1＜σ₀＜2，σ₀单位为度，其中F为故障范围因子，可以由神经网络加以训练得到合适的值；

当拉线测量系统或光学测量系统发生故障时，车轮转角测量系统的报警灯闪烁，由动态视觉测量系统代替故障系统进行转角测量，此时，故障系统所对应比例分配控制系统失效，未发生故障系统和动态视觉测量系统对应权重系数都为固定值0.5，此时，车轮转角为

σ＝0.5*σ₃+0.5*σ₄

式中，σ₃为未发生故障系统所测得车轮转角，单位为度，σ₄为动态视觉测量系统所测得车轮转角，单位为度；

当两个测量系统都发生故障时，车轮转角测量系统的报警灯常亮，此时，由动态视觉测量系统单独进行转角测量，此时，车轮转角为

σ＝σ₄

式中，σ₄为动态视觉测量系统所测得车轮转角，单位为度；

该车轮转角测量系统实现了转角测量的冗余功能，为车辆行驶提供了安全保障。

8.根据权利要求7所述的车轮转角综合测量系统，其特征在于，所述故障检测系统在车辆仪表盘上为拉线测量系统和光学测量系统设置报警灯，当拉线测量系统或光学介质测量系统出现故障时，对应的报警灯闪烁；当两个测量系统都出现故障丧失测量能力时，报警灯长亮提醒；将两个转角测量系统的报警灯分别设置为拉线测量系统报警灯和光学介质测量系统报警灯，便于区分哪一个转角测量系统出现故障。

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