CN114509281A - 一种车道偏离辅助系统测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车道偏离辅助系统测试装置及方法，所述装置包括多个电磁脉冲发射器、电磁波接收器及位于汽车上的车载电脑；多个电磁脉冲发射器位于测试场地车辆行驶道路的车道线上，电磁波接收器固定在车身外部，用于接收多个电磁脉冲发射器发射的电磁波信号；电磁波接收器与车载电脑有线连接；本发明通过建立车道线坐标系统，结合每个电磁脉冲发射器与电磁波接收器的距离，计算出车辆某一轮胎接地点与相应侧车道线的最小距离，根据所述距离判断车辆上的偏离辅助系统是否合格；与传统测试方法对比本发明降低了测试成本。

Description

一种车道偏离辅助系统测试装置及方法

技术领域

本发明涉及汽车智能驾驶技术领域，具体涉及一种车道偏离辅助系统测试装置及方法。

背景技术

车道偏离辅助系统是应用在汽车上的智能驾驶功能，可以通过视觉传感器识别车道线，保证汽车在两条车道线的中间位置行驶而不偏离出车道；在智能驾驶汽车测试过程中，需要对车道偏离辅助功能进行验证；而衡量所述功能是否满足要求的参数为，当车辆在两条车道线中间行驶时，其左侧车轮和右侧车轮分别相对于对应侧的车道线之间的距离不能小于某个值；如所述距离小于所述值，则车道偏离辅助功能不达标；测试过程中需要实时监测所述距离值，由于车辆持续在行驶，所以无法使用尺子类工具去测量。

目前常用的车道偏离辅助功能测试是在待测试的车上安装高精度的GPS传感器，其测量GPS位置信息的精度可以达到厘米级，车辆在行驶时可以实时记录当前GPS位置信息，记录的GPS信息被输入电脑，并做积分计算横向和纵向的位移，当横向的最大位移大于一定值时即判断车辆超出车道线；现有技术方案使用了差分GPS装置、高精度惯性导航装置，具备测量精度高、使用方便的特点；但现有技术设备采购成本较高，差分GPS和高精度惯性导航装置需要数十万元的采购费用，并且设备后续使用维护成本高，使用差分GPS必须每年购买相应的服务，其服务费用也较高。

发明内容

本发明目的是提供一种测试汽车用车道偏离辅助系统是否达标的测试装置及测试方法。

为实现以上目的，本发明技术方案为：

一种车道偏离辅助系统测试装置，包括多个电磁脉冲发射器、电磁波接收器及位于汽车上的车载电脑；多个电磁脉冲发射器位于测试场地车辆行驶道路的车道线上，电磁波接收器固定在车身外部，用于接收多个电磁脉冲发射器发射的电磁波信号；电磁波接收器与车载电脑有线连接，所述车载电脑接收电磁波接收器的信号并计算电磁波接收器与每个电磁脉冲发射器之间的距离以及车辆轮胎与车道线之间的距离。

进一步的是，所述的多个电磁脉冲发射器为两个，分别为第一电磁脉冲发射器及第二电磁脉冲发射器。

进一步的是，所述的第一电磁脉冲发射器及第二电磁脉冲发射器通过支架间隔固定在测试场地车辆行驶道路同一侧的车道线上。

进一步的是，所述的第一电磁脉冲发射器及第二电磁脉冲发射器通过支架固定在测试场地车辆行驶道路两侧的车道线上，每侧的车道线上各固定一个电磁脉冲发射器。

进一步的是，所述的第一电磁脉冲发射器及第二电磁脉冲发射器辐射范围的水平方位角不小于60°。

进一步的是，所述的电磁波接收器通过支架固定在车顶上。

进一步的是，所述的电磁波接收器所在的高度与第一电磁脉冲发射器及第二电磁脉冲发射器所在的高度相同。

一种用于所述车道偏离辅助系统测试装置的测试方法：

测试场地车辆行驶道路的左右两侧各有一条车道线，以测试场地上的某一点为原点，建立车道线坐标系统，将左右两侧车道线的坐标绘制在所述坐标系统上，所述坐标系统存储于车载电脑上；

在靠近某一轮胎的车道线上沿长度方向间隔选取多个任意点，车载电脑记录第一电磁脉冲发射器在所述坐标系统中的坐标值(E₁，F₁)、第二电磁脉冲发射器在所述坐标系统中的坐标值(E₂,F₂)以及所述每个任意点在所述坐标系统中的坐标值；

通过三坐标测量装置分别测量电磁波接收器与所述某一轮胎的接地点的三坐标值，从而获得车辆上的电磁波接收器与所述某一轮胎的接地点在水平方向即X方向的距离c以及在垂直方向即Y方向的距离d；

车载电脑计算第一电磁脉冲发射器至电磁波接收器之间的距离a以及第二电磁脉冲发射器至电磁波接收器之间的距离b，并计算电磁波接收器在所述坐标系统中的坐标值(x，y)及所述某一轮胎的接地点在所述坐标系统中的坐标值(x′，y′)，计算所述某一轮胎接地点与靠近轮胎一侧的车道线上沿长度方向的每个任意点之间的距离D,获得所述某一轮胎接地点与靠近轮胎一侧的车道线每个任意点之间的距离D；

对获得的D值与预先设定值进行比较，如得到的每个D值都大于预先设定的值，则车道偏离辅助系统合格；如出现D值小于事先设定值的情形，则车道偏离辅助系统不合格。

进一步的是，所述的车载电脑按照设定的频率计算所述a与b的值，每秒计算a与b值的次数大于等于一次。

进一步的是，所述的第一电磁脉冲发射器至电磁波接收器之间的距离a以及第二电磁脉冲发射器至电磁波接收器之间的距离b的计算方法是：两个电磁脉冲发射器与电磁波接收器具备统一的计时系统，所述的计时系统为安装在车载电脑上的计算软件，电磁波接收器与车载电脑电连接；电磁波接收器将信号发射时间及收到信号的时间发送给车载电脑的计时系统，车载电脑通过计算收到信号的时间减去发射信号时间得到时间差，再用所述时间差乘以电磁波在空气中传播速度得到各电磁脉冲发射器到电磁波接收器的距离。

本发明的有益效果是：

本发明通过坐标换算计算出轮胎接地点的坐标，能够计算出轮胎接地点与车道线上任意点最小的距离，可以根据所述最小距离判断测试车辆上的车道偏离辅助系统是否合格；与传统测试方法需要使用昂贵的高精度惯性导航装置及差分GPS并且定期需另外支付费用购买差分GPS服务相比，本发明节省了测试装置及服务的采购成本。

附图说明

图1为本发明示意图。

图中：第一电磁脉冲发射器1；第二电磁脉冲发射器2；电磁波接收器3；右侧前轮胎接地点4；原点5。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。

在本发明测试用的试验场地上，测试场地道路比较平整视同为水平面，车辆行驶道路左右两侧各有一条车道线，且车道为直道，左右两侧车道线上任意点位置的GPS信息可以提前准确测量。

车道偏离系统测量装置包括：两个或多个电磁脉冲发射器、一个电磁波接收器3、车载电脑。

本实施例中使用两个电磁脉冲发射器，分别为第一电磁脉冲发射器1及第二电磁脉冲发射器2，两个电磁脉冲发射器通过支架固定在车道线上，固定电磁脉冲发射器支架的高度可调节；车辆行驶道路左右两侧各有一条车道线，两个电磁脉冲发射器可以间隔设置在同一侧的车道线上；作为另外一种实施方式，两个电磁脉冲发射器也可以设置在两侧的车道线上，即两侧的车道线上每边各设置一个电磁脉冲发射器；电磁脉冲发射器对发射的电磁脉冲信号进行编码调制，发送的电磁脉冲信号包含身份信息和时刻信息；两个电磁脉冲发射器辐射范围的水平方位角不小于60°，以确保其发射范围能够覆盖试验车辆在规定路线上行驶范围。

电磁波接收器3通过支架固定在车顶，所述电磁波接收器3包括一个可以固定在车顶上的天线；电磁波接收器3接收信号时可对收到的信号进行解码，进而确定收到的信号是哪个电磁脉冲发射器发出并且能确定信号发射的时间。

两个电磁脉冲发射器与电磁波接收器3具备统一的计时系统，所述的计时系统为安装在车载电脑上的计算软件，电磁波接收器3与车载电脑电连接，两者为有线连接；电磁波接收器3将信号发射时间及收到信号的时间发送给车载电脑的计时系统，车载电脑通过计算收到信号的时间减去发射信号时间得到时间差，再用所述时间差乘以电磁波在空气中的传播速度得到电磁脉冲发射器到电磁波接收器的距离，所述距离计算的精度不低于0.01m，所述距离计算的范围不小于5km。

本实施例中需保证车辆在空旷地行驶，使电磁波接收器3的天线与两个电磁脉冲发射器之间的电磁传播不受阻挡。

实际使用中，需调节电磁波接收器3的天线，同时调节两个电磁脉冲发射器的支架，使两个电磁脉冲发射器所处的高度与电磁波接收器天线所处的高度位于同一水平面上，两个电磁脉冲发射器所处的高度与电磁波接收器天线所处的高度相同，后续计算两个电磁脉冲发射器与电磁波接收器3的天线坐标时，仅计算水平方向两个维度的坐标值。

一种用于所述车道偏离辅助系统测试装置的测试方法：

建立坐标系统，测试车辆在测试场地上行驶，测试场地车辆行驶道路的左右两侧各有一条车道线，以测试场地上的某一点为原点5，建立车道线坐标系统，原点5可以是测试场地车辆行驶道路上的某一点或左右两侧车道线上的某一点，实际运用中，是先画出测试场地车辆行驶道路的图纸，根据车道线的图纸，将左右两侧车道线的坐标绘制在所述车道线坐标系统上，左右两侧车道线的坐标系统存储于车载电脑中；建立左右两侧车道线的坐标系统后，可得到所述车道线的数学尺寸模型，故左右两侧车道线上任意点位置的坐标值信息可确定。

将电磁波接收器3的天线通过支架固定在车顶，将第一电磁脉冲发射器1及第二电磁脉冲发射器2通过支架固定在车辆行驶道路两侧的车道线上；调节安装第一电磁脉冲发射器1及第二电磁脉冲发射器2支架的高度，使第一电磁脉冲发射器1及第二电磁脉冲发射器2所处的高度与电磁波接收器3的天线所处的高度相同，三者所处的高度相同，后续计算两个电磁脉冲发射器与电磁波接收器3的坐标时，仅计算水平方向两个维度的坐标值。

使用三坐标测量设备，测量电磁波接收器3与右侧前轮胎接地点4在车辆自身坐标系中的三坐标值，进而能得出电磁波接收器3与右侧前轮胎接地点4在X方向的距离c、以及电磁波接收器3与右侧前轮胎接地点4在Y方向的距离d；c和d的值为分别是在车辆自身坐标系中电磁波接收器3与右侧前轮胎接地点4在X和Y方向的坐标之差，c和d的值仅与车身长度相关，与车辆是否移动无关。

本发明中选取计算电磁波接收器3与右侧前轮胎接地点4在X方向与Y方向的距离仅是其中一个实施例，实际应用中，也可以计算电磁波接收器3与左侧前轮胎接地点或与右侧后轮胎接地点或与左侧后轮胎接地点在X方向与Y方向之间的距离。

试验场地车辆行驶道路两侧各有一条车道线，车道线上某一固定点的坐标值可根据建立的车道线坐标系统确定；车道线有一定的宽度，在靠近右侧前轮胎车道线的内侧边缘上沿长度方向间隔选取多个任意点；关于任意点的选择，可在右侧车道线每间隔1mm或2mm选择一个任意点，每个任意点的坐标值(En,Fn)在车道线坐标系统上已知，在绘制坐标系统时，人工将每个任意点的坐标值输入车载电脑中；

由于试验场地面平整，车辆在竖直方向上电磁波接收器3的天线坐标变化对测量结果影响非常小忽略不计，所有点默认为该点在地面水平面上的投影，因此其坐标值仅保留两个维度。

车道偏离系统测试过程中，已知数如下，已知数存储于车载电脑中：

固定在车顶的电磁波接收器3与右侧前轮胎接地点4在X方向的距离c、以及电磁波接收器3与右侧前轮胎接地点4在Y方向的距离d；

第一电磁脉冲发射器1及第二电磁脉冲发射器2固定在车辆行驶道路两侧的车道线上，两者位置是固定的，故根据建立的车道线坐标系统可确定第一电磁脉冲发射器1在车道线坐标系统中的坐标值(E₁，F₁)以及第二电磁脉冲发射器2在车道线坐标系统中的坐标值(E₂,F₂)；

右侧车道线内侧边缘上沿长度方向选取的每个任意点的坐标值(En,Fn)已知；

测试车辆行驶至测试场地某一地点时，第一电磁脉冲发射器1至电磁波接收器3之间的距离a以及第二电磁脉冲发射器2至电磁波接收器3之间的距离b可通过车载电脑计算得出；电磁波接收器3收到第一电磁脉冲发射器1的信号与第一电磁脉冲发射器1发射信号的时间差乘以电磁波在空气中传播速度即得到数值a；电磁波接收器3收到第二电磁脉冲发射器2的信号与第二电磁脉冲发射器2发射信号的时间差乘以电磁波在空气中传播速度即得到数值b。

可预先设置两个电磁波发射器的发射频率以及车载电脑计算所述a值与b值的频率，车载电脑每秒计算a与b值的次数大于或等于一次；本实施例中，每一秒钟两个电磁波发射器各发射十次电磁波信号，车载电脑每一秒计算十次a与b的值。

因车辆在测试过程处于运动状态，故以下数据为未知数：

电磁波接收器3的天线在车道线坐标系统中的坐标值(x，y)；右侧前轮胎接地点4在车道线坐标系统中的坐标值(x′，y′)；右侧前轮接地点4与右侧车道线内侧任意点距离D，D值表示的是右侧前轮接地点4与选取的每个任意点之间的距离。

本发明车道偏离系统测试方法中，车载电脑计算右侧前轮接地点4与选取的每个任意点之间的距离，计算公式如下：

根据直角三角形两直角边长的平方和等于斜边的平方得出公式①及公式②：

(E₁-x)²+(F₁-y)²＝a² ①

(E₂-x)²+(F₂-y)²＝b² ②

车载电脑计算出所述a与b的值后，根据公式①及公式②解方程，可计算出x及y的值；

在车道线坐标系统中，采用三坐标测量设备，获得电磁波接收器3与右侧前轮胎接地点4的位置得出公式③及公式④：

x′＝x+c ③

y′＝y+d ④

c与d的值为已知数，结合公式③及公式④得出x′及y′的值；每一个a与b的值对应一个右侧前轮胎接地点4的坐标值；

根据直角三角形两直角边长的平方和等于斜边的平方得出公式⑤：

D²＝(x′-E_n)²+(y′-F_n)² ⑤

车道线上每个任意点的坐标值E_n及F_n的值为已知数，将每个任意点E_n及F_n的值，以及x′及y′的值代入公式⑤，进一步可计算出右侧前轮胎接地点4与右侧车道线内侧每个任意点之间的距离D，通过公式⑤计算可得出多个D值。

在本实施例中，车载电脑每次计算出a与b的值时，可计算出对应时刻车辆右侧前轮胎接地点4与右侧车道线内侧每个任意点之间的距离D；对获得的多个D值与预先设定值进行比较，一般是将得到的多个D值之中最小的一个D值与事先设定的值进行比较，如果多个D值之中最小的一个D值大于事先设定的值，则车辆上安装的车道偏离辅助系统合格，车辆上的偏离辅助系统能够辅助汽车在两条车道线的中间位置行驶而不偏离出车道；如果测得的D值出现小于事先设定值的情形，则车道偏离辅助功能不达标。

车辆上另一侧的轮胎与对应侧车道线的距离亦可用相同的方法求出。

最后应说明的是：本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车道偏离辅助系统测试装置，其特征在于：包括多个电磁脉冲发射器、电磁波接收器(3)及位于汽车上的车载电脑；多个电磁脉冲发射器位于测试场地车辆行驶道路的车道线上，电磁波接收器(3)固定在车身外部，用于接收多个电磁脉冲发射器发射的电磁波信号；电磁波接收器(3)与车载电脑有线连接，所述车载电脑接收电磁波接收器(3)的信号并计算电磁波接收器(3)与每个电磁脉冲发射器之间的距离以及车辆轮胎与车道线之间的距离。

2.如权利要求1所述的车道偏离辅助测试系统，其特征在于所述的多个电磁脉冲发射器为两个，分别为第一电磁脉冲发射器(1)及第二电磁脉冲发射器(2)。

3.如权利要求2所述的车道偏离辅助测试系统，其特征在于所述的第一电磁脉冲发射器(1)及第二电磁脉冲发射器(2)通过支架间隔固定在测试场地车辆行驶道路同一侧的车道线上。

4.如权利要求2所述的车道偏离辅助测试系统，其特征在于所述的第一电磁脉冲发射器(1)及第二电磁脉冲发射器(2)通过支架固定在测试场地车辆行驶道路两侧的车道线上，每侧的车道线上各固定一个电磁脉冲发射器。

5.如权利要求3或4所述的车道偏离辅助测试系统，其特征在于所述的第一电磁脉冲发射器(1)及第二电磁脉冲发射器(2)辐射范围的水平方位角不小于60°。

6.如权利要求1所述的车道偏离辅助测试系统，其特征在于所述的电磁波接收器(3)通过支架固定在车顶上。

7.如如权利要求1所述的车道偏离辅助测试系统，其特征在于所述的电磁波接收器(3)所在的高度与第一电磁脉冲发射器(1)及第二电磁脉冲发射器(2)所在的高度相同。

8.一种用于权利要求1所述的车道偏离辅助系统测试装置的测试方法：

测试场地车辆行驶道路的左右两侧各有一条车道线，以测试场地上的某一点为原点(5)，建立车道线坐标系统，将左右两侧车道线的坐标绘制在所述坐标系统上，所述坐标系统存储于车载电脑上；

在靠近某一轮胎的车道线上沿长度方向间隔选取多个任意点，车载电脑记录第一电磁脉冲发射器(1)在所述坐标系统中的坐标值(E₁，F₁)、第二电磁脉冲发射器(2)在所述坐标系统中的坐标值(E₂,F₂)以及所述每个任意点在所述坐标系统中的坐标值；

通过测量装置测量，获得车辆上的电磁波接收器(3)与所述某一轮胎的接地点在水平方向即X方向的距离c以及在垂直方向即Y方向的距离d；

车载电脑计算第一电磁脉冲发射器(1)至电磁波接收器(3)之间的距离a以及第二电磁脉冲发射器(2)至电磁波接收器(3)之间的距离b，并计算电磁波接收器(3)在所述坐标系统中的坐标值(x，y)及所述某一轮胎的接地点在所述坐标系统中的坐标值(x′，y′)，计算所述某一轮胎接地点与靠近轮胎一侧的车道线上沿长度方向的每个任意点之间的距离D，获得所述某一轮胎接地点与靠近轮胎一侧的车道线每个任意点之间的距离D；

对获得的D值与预先设定值进行比较，如得到的每个D值都大于预先设定的值，则车道偏离辅助系统合格；如出现D值小于事先设定值的情形，则车道偏离辅助系统不合格。

9.如权利要求8所述的用于车道偏离辅助系统测试装置的测试方法，其特征在于所述的车载电脑按照设定的频率计算所述a与b的值，每秒计算a与b值的次数大于或等于一次。

10.如权利要求8所述的用于车道偏离辅助系统测试装置的测试方法，其特征在于所述的第一电磁脉冲发射器(1)至电磁波接收器(3)之间的距离a以及第二电磁脉冲发射器(2)至电磁波接收器(3)之间的距离b的计算方法是：两个电磁脉冲发射器与电磁波接收器(3)具备统一的计时系统，所述的计时系统为安装在车载电脑上的计算软件，电磁波接收器(3)与车载电脑电连接；电磁波接收器(3)将信号发射时间及收到信号的时间发送给车载电脑的计时系统，车载电脑通过计算收到信号的时间减去发射信号时间得到时间差，再用所述时间差乘以电磁波在空气中传播速度得到电磁脉冲发射器到电磁波接收器的距离。

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