CN114877800B - 一种铰接转向车辆的转向角检测装置、检测方法及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铰接转向车辆的转向角检测装置、检测方法及车辆，第一UWB模块固定设置于第一部件，第二UWB模块固定设置于第二部件，第一UWB模块和第二UWB模块无线通讯连接，第一UWB模块和第二UWB模块均与处理器通讯连接，处理器被配置为能根据第一UWB模块和第二UWB模块两者之间的距离计算转向角，且能根据第一UWB模块和第二UWB模块两者之间的相对方位角，得到第一部件相对第二部件的转动方向。该铰接转向车辆的转向角检测装置中，对第一UWB模块和第二UWB模块的安装位置精度没有要求，安装方便快捷，不受位置限制，且不受铰接点处振动影响，寿命长，测量结果稳定。

Description

一种铰接转向车辆的转向角检测装置、检测方法及车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种铰接转向车辆的转向角检测装置、检测方法及车辆。
背景技术
铰接转向车辆包括前车架和后车架，前车架和后车架铰接，前车架相对后车架转动的角度为转向角。现有技术中铰接转向车辆的转向角检测装置一般包括角度传感器、辅助定位组件和测量杆，其中，角度传感器设置在前车架上，辅助定位组件设置在后车架上，测量杆一端与角度传感器固定连接，另一端与辅助定位组件活动连接，前车架和后车架铰接，且铰接点与角度传感器之间的距离和铰接点与辅助定位组件之间的距离相等。然而，由于角度传感器是接触式的，因此要求角度传感器的安装精度非常高，而且铰接处的振动和变形通常是整车最大的地方，因此角度传感器也会因频繁的振动和受力而产生变形，从而产生滞回现象，导致测量精度下降，甚至导致角度传感器损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铰接转向车辆的转向角检测装置、检测方法及车辆，以解决现有技术中铰接转向车辆的转向角检测装置中角度传感器的安装精度非常高，而且角度传感器会因频繁的振动和受力而产生变形，导致测量精度下降的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种铰接转向车辆的转向角检测装置，所述铰接转向车辆包括第一部件和第二部件，所述第一部件和所述第二部件铰接于铰接点，所述转向角为所述第一部件相对所述第二部件转动的角度，所述铰接转向车辆的转向角检测装置包括：
第一UWB模块，所述第一UWB模块固定设置于所述第一部件；
第二UWB模块，所述第二UWB模块固定设置于所述第二部件，所述第一UWB模块和所述第二UWB模块无线通讯连接；
处理器，所述第一UWB模块和所述第二UWB模块均与所述处理器通讯连接，所述第一UWB模块和/或所述第二UWB模块能向所述处理器实时上报所述第一UWB模块和所述第二UWB模块两者之间的距离和相对方位角，所述处理器被配置为能根据所述第一UWB模块和所述第二UWB模块两者之间的距离计算所述转向角，且能根据所述第一UWB模块和所述第二UWB模块两者之间的相对方位角，得到所述第一部件相对所述第二部件的转动方向。
作为上述铰接转向车辆的转向角检测装置的一种优选方案，所述第一UWB模块和所述第二UWB模块均为双向测距UWB模块。
作为上述铰接转向车辆的转向角检测装置的一种优选方案，所述处理器固定设置于所述第一部件或者所述第二部件。
本发明还提供一种铰接转向车辆的转向角检测方法，采用上述的铰接转向车辆的转向角检测装置，所述铰接转向车辆的转向角检测方法包括：
实时测量所述第一UWB模块和所述第二UWB模块两者之间的距离；
根据所述第一UWB模块和所述第二UWB模块两者之间的距离，计算所述转向角。
作为上述铰接转向车辆的转向角检测方法的一种优选方案，还包括：
进行所述转向角零度标定；
实时测量所述第一UWB模块和所述第二UWB模块两者之间的相对方位角；
根据所述第一UWB模块和所述第二UWB模块两者之间的相对方位角，得到所述第一部件相对所述第二部件的转动方向。
作为上述铰接转向车辆的转向角检测方法的一种优选方案，进行所述转向角零度标定包括：
将所述转向角调节为0°，记录此时所述第一UWB模块和所述第二UWB模块两者之间的相对方位角；此时所述第一UWB模块和所述第二UWB模块两者之间的相对方位角为初始相对方位角。
作为上述铰接转向车辆的转向角检测方法的一种优选方案，根据所述第一UWB模块和所述第二UWB模块两者之间的相对方位角，得到所述第一部件相对所述第二部件的转动方向包括：
若所述第一UWB模块和所述第二UWB模块两者之间的相对方位角大于所述初始相对方位角，则所述第一部件相对所述第二部件左转；
若所述第一UWB模块和所述第二UWB模块两者之间的相对方位角小于所述初始相对方位角，则所述第一部件相对所述第二部件右转。
作为上述铰接转向车辆的转向角检测方法的一种优选方案，根据所述第一UWB模块和所述第二UWB模块两者之间的距离，计算所述转向角包括：
当所述第一UWB模块、所述第二UWB模块和所述铰接点位于同一水平面时，根据公式：计算所述转向角；其中，α为转向角；a为所述第一UWB模块与所述铰接点之间的距离；b为所述第二UWB模块与所述铰接点之间的距离；c为所述第一UWB模块与所述第二UWB模块之间的距离。
作为上述铰接转向车辆的转向角检测方法的一种优选方案，根据所述第一UWB模块和所述第二UWB模块两者之间的距离，计算所述转向角还包括：
当所述第一UWB模块、所述第二UWB模块和所述铰接点不在同一水平面，且所述第二UWB模块与所述铰接点位于同一水平面时，根据公式：计算所述转向角；其中，α为转向角；a为所述第一UWB模块与所述铰接点之间的距离；b为所述第二UWB模块与所述铰接点之间的距离；c为所述第一UWB模块与所述第二UWB模块之间的距离；h为所述第二UWB模块和所述铰接点所在平面与所述第一UWB模块之间的距离。
本发明又提供一种车辆，包括上述的铰接转向车辆的转向角检测装置。
本发明的有益效果：
本发明提供一种铰接转向车辆的转向角检测装置、检测方法及车辆，该铰接转向车辆的转向角检测装置，第一UWB模块和第二UWB模块无线通讯连接，能实时测量第一UWB模块和第二UWB模块两者之间的距离和相对方位角，并将实时测量到的第一UWB模块和第二UWB模块两者之间的距离和相对方位角上报至处理器，处理器能根据第一UWB模块和第二UWB模块两者之间的距离计算转向角，且能根据第一UWB模块和第二UWB模块两者之间的相对方位角，得到第一部件相对第二部件的转动方向。该铰接转向车辆的转向角检测装置中，第一UWB模块可以固定设置于第一部件上的任一位置，第二UWB模块可以固定设置于第二部件上的任一位置，对第一UWB模块和第二UWB模块的安装位置精度没有要求，安装方便快捷，不受位置限制，且不受铰接点处振动影响，寿命长，测量结果稳定。
附图说明
图1是本发明具体实施例提供的铰接转向车辆的转向角检测装置在第一UWB模块、第二UWB模块和铰接点位于同一水平面时的结构示意图；
图2是本发明具体实施例提供的铰接转向车辆的转向角检测装置在第一UWB模块、第二UWB模块和铰接点不在同一水平面，且第二UWB模块与铰接点位于同一水平面时的结构示意图。
图中：
1、第一UWB模块；2、第二UWB模块；3、铰接点；4、处理器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本发明提供一种铰接转向车辆的转向角检测装置，如图1所示，铰接转向车辆包括第一部件和第二部件，第一部件和第二部件铰接于铰接点3，转向角为第一部件相对第二部件转动的角度，铰接转向车辆的转向角检测装置包括第一UWB模块1、第二UWB模块2和处理器4，第一UWB模块1固定设置于第一部件，第二UWB模块2固定设置于第二部件，第一UWB模块1和第二UWB模块2无线通讯连接，第一UWB模块1和第二UWB模块2均与处理器4通讯连接，第一UWB模块1和/或第二UWB模块2能向处理器4实时上报第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的距离和相对方位角，处理器4被配置为能根据第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的距离计算转向角，且能根据第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的相对方位角，得到第一部件相对第二部件的转动方向。
该铰接转向车辆的转向角检测装置，第一UWB模块1和第二UWB模块2无线通讯连接，能实时测量第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的距离和相对方位角，并将实时测量到的第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的距离和相对方位角上报至处理器4，处理器4能根据第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的距离计算转向角，且能根据第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的相对方位角，得到第一部件相对第二部件的转动方向。该铰接转向车辆的转向角检测装置中，第一UWB模块1可以固定设置于第一部件上的任一位置，第二UWB模块2可以固定设置于第二部件上的任一位置，对第一UWB模块1和第二UWB模块2的安装位置精度没有要求，安装方便快捷，不受位置限制，且不受铰接点3处振动影响，寿命长，测量结果稳定。
可选地，处理器4固定设置于第一部件或者第二部件。在其他实施例中，处理器4还可以固定设置于整车的其他位置。
可选地，第一UWB模块1和第二UWB模块2均为双向测距UWB模块。
本发明还提供一种铰接转向车辆的转向角检测方法，采用上述的铰接转向车辆的转向角检测装置，铰接转向车辆的转向角检测方法包括：
实时测量第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的距离。具体地，第一UWB模块1和第二UWB模块2无线通讯连接，能实时测量第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的距离。
根据第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的距离，计算转向角。
如图1所示，当第一UWB模块1、第二UWB模块2和铰接点3位于同一水平面时，根据公式：计算转向角；其中，α为转向角；a为第一UWB模块1与铰接点3之间的距离；b为第二UWB模块2与铰接点3之间的距离；c为第一UWB模块1与第二UWB模块2之间的距离。
其中，第一UWB模块1与铰接点3之间的距离a和第二UWB模块2与铰接点3之间的距离b均为固定值，在第一UWB模块1和第二UWB模块2安装完成后，可通过量尺测量第一UWB模块1与铰接点3之间的距离a和第二UWB模块2与铰接点3之间的距离b。
可以理解的是，当第一UWB模块1、第二UWB模块2和铰接点3位于同一水平面时，第一UWB模块1与铰接点3之间的连线、第二UWB模块2与铰接点3之间的连线和第一UWB模块1与第二UWB模块2之间的连线形成一个三角形，且第一UWB模块1与第二UWB模块2之间的连线所对的夹角与转向角的和为180°，因此可以通过公式计算转向角。
如图2所示，当第一UWB模块1、第二UWB模块2和铰接点3不在同一水平面，且第二UWB模块2与铰接点3位于同一水平面时，根据公式：计算转向角；其中，α为转向角；a为第一UWB模块1与铰接点3之间的距离；b为第二UWB模块2与铰接点3之间的距离；c为第一UWB模块1与第二UWB模块2之间的距离；h为第二UWB模块2和铰接点3所在平面与第一UWB模块1之间的距离。
其中，第一UWB模块1与铰接点3之间的距离a、第二UWB模块2与铰接点3之间的距离b和第二UWB模块2和铰接点3所在平面与第一UWB模块1之间的距离h均为固定值，在第一UWB模块1和第二UWB模块2安装完成后，可通过量尺测量第一UWB模块1与铰接点3之间的距离a、第二UWB模块2与铰接点3之间的距离b和第二UWB模块2和铰接点3所在平面与第一UWB模块1之间的距离h。
可以理解的是，当第一UWB模块1、第二UWB模块2和铰接点3不在同一水平面，且第二UWB模块2与铰接点3位于同一水平面时，第一UWB模块1与铰接点3的连线在水平面的投影的长度为d，第一UWB模块1与第二UWB模块2的连线在水平面的投影的长度为e，/>在水平面上，第一UWB模块1与铰接点3的连线在水平面的投影、第一UWB模块1与第二UWB模块2的连线在水平面的投影和第二UWB模块2与铰接点3的连线形成一个三角形，第一UWB模块1与第二UWB模块2的连线在水平面的投影所对的夹角的角度值为β，第一UWB模块1与第二UWB模块2的连线在水平面的投影所对的夹角与转向角的和为180°。因此，转向角α＝180°-β，将公式/>公式和公式/>代入后得到公式
进行转向角零度标定。
在将第一UWB模块1、第二UWB模块2和处理器4安装于车辆上后，进行转向角零度标定。
进行转向角零度标定具体为：将转向角调节为0°，记录此时第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的相对方位角；此时第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的相对方位角为初始相对方位角。
实时测量第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的相对方位角。具体地，第一UWB模块1和第二UWB模块2无线通讯连接，能实时测量第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的相对方位角。第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的相对方位角为θ。
根据第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的相对方位角，得到第一部件相对第二部件的转动方向。
若第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的相对方位角大于初始相对方位角，则第一部件相对第二部件左转；若第一UWB模块1和第二UWB模块2两者之间的相对方位角小于初始相对方位角，则第一部件相对第二部件右转。
本发明又提供一种车辆，包括上述的铰接转向车辆的转向角检测装置。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种铰接转向车辆的转向角检测方法，采用铰接转向车辆的转向角检测装置实现，其中，所述铰接转向车辆包括：第一部件和第二部件，所述第一部件和所述第二部件铰接于铰接点(3)，所述转向角为所述第一部件相对所述第二部件转动的角度；其中，所述铰接转向车辆的转向角检测装置包括：
第一UWB模块(1)，所述第一UWB模块(1)固定设置于所述第一部件；
第二UWB模块(2)，所述第二UWB模块(2)固定设置于所述第二部件，所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)无线通讯连接；
处理器(4)，所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)均与所述处理器(4)通讯连接，所述第一UWB模块(1)和/或所述第二UWB模块(2)能向所述处理器(4)实时上报所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)两者之间的距离和相对方位角，所述处理器(4)被配置为能根据所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)两者之间的距离计算所述转向角，且能根据所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)两者之间的相对方位角，得到所述第一部件相对所述第二部件的转动方向；
其特征在于，所述铰接转向车辆的转向角检测方法具体包括：
实时测量所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)两者之间的距离；根据所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)两者之间的距离，计算所述转向角；
其中，计算所述转向角包括：
当所述第一UWB模块(1)、所述第二UWB模块(2)和所述铰接点(3)位于同一水平面时，根据公式：计算所述转向角；其中，α为转向角；a为所述第一UWB模块(1)与所述铰接点(3)之间的距离；b为所述第二UWB模块(2)与所述铰接点(3)之间的距离；c为所述第一UWB模块(1)与所述第二UWB模块(2)之间的距离；
当所述第一UWB模块(1)、所述第二UWB模块(2)和所述铰接点(3)不在同一水平面，且所述第二UWB模块(2)与所述铰接点(3)位于同一水平面时，根据公式：计算所述转向角；其中，α为转向角；a为所述第一UWB模块(1)与所述铰接点(3)之间的距离；b为所述第二UWB模块(2)与所述铰接点(3)之间的距离；c为所述第一UWB模块(1)与所述第二UWB模块(2)之间的距离；h为所述第二UWB模块(2)和所述铰接点(3)所在平面与所述第一UWB模块(1)之间的距离。
2.根据权利要求1所述的铰接转向车辆的转向角检测方法，其特征在于，所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)均为双向测距UWB模块。
3.根据权利要求1所述的铰接转向车辆的转向角检测方法，其特征在于，所述处理器(4)固定设置于所述第一部件或者所述第二部件。
4.根据权利要求1所述的铰接转向车辆的转向角检测方法，其特征在于，还包括：
进行所述转向角零度标定；
实时测量所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)两者之间的相对方位角；
根据所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)两者之间的相对方位角，得到所述第一部件相对所述第二部件的转动方向。
5.根据权利要求4所述的铰接转向车辆的转向角检测方法，其特征在于，进行所述转向角零度标定包括：
将所述转向角调节为0°，记录此时所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)两者之间的相对方位角；此时所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)两者之间的相对方位角为初始相对方位角。
6.根据权利要求5所述的铰接转向车辆的转向角检测方法，其特征在于，根据所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)两者之间的相对方位角，得到所述第一部件相对所述第二部件的转动方向包括：
若所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)两者之间的相对方位角大于所述初始相对方位角，则所述第一部件相对所述第二部件左转；
若所述第一UWB模块(1)和所述第二UWB模块(2)两者之间的相对方位角小于所述初始相对方位角，则所述第一部件相对所述第二部件右转。
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