CN115107661A - 一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统及方法，包括定位基座、导向臂、承载横担、转台机构、检测台、毫米波雷达、监控摄像头、控制电路，定位基座内部设一条调节腔，前端面设一条收纳槽，导向臂嵌于调节腔内，前端面与承载横担连接，承载横担两端检测台铰接，检测台下端面设一个毫米波雷达和一个监控摄像头，控制电路嵌于定位基座内。其使用方法包括系统装配，初步设定及过弯引导作业等三个步骤。本发明可对车辆在过弯时车辆状态进行有效监控，并根据车辆过弯状态对车辆过弯时车速进行有效的监控和辅助调整，从而极大的提高车辆过弯时运行的安全性。

Description

一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统及方法，属车辆辅助设备技术领域。

背景技术

目前车辆在进行通过弯道时，极易因驾驶人员对车速、转弯半径把控精度不足，而导致车辆发生侧滑、甩尾严重时甚至发生翻车等安全事故，严重影响了车辆的运行安全性造成了极大的安全隐患，而针对这一问题，当前主要是通过车辆设备自带的制动力分配系统等系统进行被动的防护，但防护能力较弱，无法有效满足对车辆通过弯道时、车速、转向角度进行有效的监控和对车辆运行状态进行引导，依然无法有效的对车辆过弯道时进行有效的安全防护，二年针对这一问题，当前又尚无专业有效的防护设备。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的车辆通过弯道的辅助设备，以满足实际使用的需要。

发明内容

为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统及方法。

一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统，包括定位基座、导向臂、承载横担、转台机构、检测台、毫米波雷达、监控摄像头、加速度传感器、三轴陀螺仪、控制电路，定位基座为横断面呈矩形的板状结构，其内部设一条与定位基座轴线平行分布的调节腔，前端面设一条与定位基座轴线垂直分布的收纳槽，收纳槽与调节腔间垂直分布并连通，导向臂嵌于调节腔内，与调节腔同轴分布并与调节腔侧壁间滑动连接，导向臂前端面与承载横担连接并垂直分布，且导向臂完全处于调节腔内时，承载横担嵌于收纳槽内并与收纳槽同轴分布，承载横担两端分别通过转台机构与一个检测台铰接，且检测台均为轴向截面呈矩形的空心腔体结构，其轴线与水平面呈0°—90°夹角，所述检测台内设一个加速度传感器和一个三轴陀螺仪，检测台下端面设一个毫米波雷达和一个监控摄像头，毫米波雷达与检测台同轴分布，监控摄像头轴线与检测台轴线平行分布，控制电路嵌于定位基座内，并分别与导向臂、转台机构、毫米波雷达、监控摄像头、加速度传感器、三轴陀螺仪及车辆行车电脑电路电气连接。

进一步的，所述的导向臂包括承载柱、驱动机构、预紧弹簧、辅助弹簧柱，其中所述承载柱为横断面呈矩形的柱状结构，嵌于调节腔内并与调节腔同轴分布，且承载柱与调节腔侧壁间相抵并滑动连接，所述承载柱下端面另通过驱动机构与调节腔内侧面连接，所述驱动机构1—2个，嵌于承载柱下端面并与承载柱轴线平行分布，所述承载柱前端面设横断面呈“凵”字形且轴线与承载柱轴线垂直并相交的加持槽，所述加持槽包覆在承载横担外，并通过转台机构与承载横担间铰接，且承载柱轴线与承载横担轴线相交，交点位于承载横担中点位置处，且承载横担环绕转台机构铰接轴进行±30°范围内旋转，所述承载柱后端面另通过至少一条预紧弹簧与调节腔底部连接，承载柱两侧另分别通过一条辅助弹簧柱与承载横担侧表面连接，且所述辅助弹簧柱两端分别与承载柱和承载横担铰接，并于承载柱轴线呈30°—60°夹角。

进一步的，所述的预紧弹簧对应的承载柱后端面设与其轴线平行分布的导向孔，且预紧弹簧嵌于导向孔内并于导向孔同轴分布。

进一步的，所述的驱动机构为齿轮齿条机构、直线驱动导轨、丝杠机构中的任意一种。

进一步的，所述的承载横担为轴向截面呈一字型及圆弧型板状结构中的任意一种，其两端位置均设定位槽，并通过定位槽包覆在承载台外，且承载台通过转台机构于定位槽槽壁间铰接。

进一步的，所述的控制电路对应的承载基座内设控制室，控制电路嵌于控制室内，控制室对应的承载基座外侧面设至少一个接线端子，驱动电路通过接线端子分别与导向臂、转台机构、毫米波雷达、监控摄像头、加速度传感器、三轴陀螺仪及车辆行车电脑电路电气连接；所述控制电路为基于FPGA芯片、可编程控制器中任意一种为基础的电路系统。

一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统的使用方法，包括如下步骤：

S1，系统装配，首先对定位基座、导向臂、承载横担、转台机构、检测台、毫米波雷达、监控摄像头、加速度传感器、三轴陀螺仪、控制电路进行组装，得到完整的过弯系统，然后将过弯系统通过定位基座与车辆车头位置，使过弯系统的导向臂轴线与车辆中线平行分布，并与车辆轴线分布在同一与地平面垂直分布的平面内，同时使处于收纳状态的导向臂与车辆前端面平齐分布；

S2，初步设定，完成S1步骤后，过弯系统随车辆同步运行，并在运行过程中，通过导向臂调整承载横担超出车辆前端面外，然后通过转台结构调整检测台轴线与水平面间的夹角，使检测台所廉价而的毫米波雷达轴线与路面呈0°—60°夹角，并使车辆左侧、右侧边缘位置相交，交点位于车辆前方，同时通过三轴陀螺仪对完成设定后的检测台的三维坐标状态进行检测，同时设定车辆最大倾斜量及倾斜量安全范围；

S3，过弯引导作业，在车辆运行过程中，首先通过行车电脑的导航系统获取当前道路弯道状态路况及车速，同时由过弯系统的加速度传感器、三轴陀螺仪对检测台随车辆运行时的倾斜量及运行时的受力状态进行检测，同时由毫米波雷达对车辆两侧与道路边缘及道路两侧障碍物进行测距作业，并同步通过监控摄像头获取道路当前直接的视频图像进行道路辅助和信息记录，然后在车辆因转弯而发生车身倾斜时，回导致过弯系统承载横担两侧检测台设置的毫米波雷达与道路两侧间间距及角度发生变化，然后通过转台机构对检测台工作位置进行调整，使其保持在S2步骤设定的初始值，最后将对检测台调节作业产生的调节量发送至控制电路，由控制电路对接收的调节量进行计算，获得车身当前的倾斜量，并将倾斜量发送至车辆的行车电脑中，由行车电脑根据倾斜量对车辆车速调节，通过降低车速使车辆过弯倾斜量保持在倾斜量安全范围内，即可实现车辆过完引导。

进一步的，所述的S2和S3步骤中，毫米波雷达在引导车辆过弯的同时，另对车辆与路面障碍物、道路边缘距离同步检测，并在距离过近时进行报警作业。

进一步的，所述的车辆与障碍物及道路边缘报警距离与车辆实际车速呈反比。

本发明结构简单，通用性好，可有效满足多种车辆配套运行作业的需要，并可实现多种复杂路况环境运行的需要，可有效的实现车辆运行时路况信息进行全面检测监控的同时，另对车辆在过弯时车辆状态进行有效监控，并根据车辆过弯状态对车辆过弯时车速进行有效的监控和辅助调整，从而极大的提高车辆过弯时运行的安全性，防止因车辆过弯时车速过快、转弯半径不足或过大而引发的交通事故发生，从而极大的提高了车辆运行的稳定性和安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明系统局部结构示意图；

图2为导向臂局部结构示意图；

图3为检测台剖视局部结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1—图3所示，一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统，包括定位基座1、导向臂2、承载横担3、转台机构4、检测台5、毫米波雷达6、监控摄像头7、加速度传感器8、三轴陀螺仪9、控制电路10，定位基座1为横断面呈矩形的板状结构，其内部设一条与定位基座1轴线平行分布的调节腔11，前端面设一条与定位基座1轴线垂直分布的收纳槽12，收纳槽12与调节腔11同轴分布并连通，导向臂2嵌于调节腔11内，与调节腔11同轴分布并与调节腔11侧壁间滑动连接，导向臂2前端面与承载横担3连接并垂直分布，且导向臂2完全处于调节腔内时，承载横担3嵌于收纳槽12内并与收纳槽12同轴分布，承载横担3两端分别通过转台机构4与一个检测台5铰接，且检测台5均为轴向截面呈矩形的空心腔体结构，其轴线与水平面呈0°—90°夹角，检测台5内设一个加速度传感器8和一个三轴陀螺仪9，检测台5下端面设一个毫米波雷达6和一个监控摄像头7，毫米波雷达6与检测台5同轴分布，监控摄像头7轴线与检测台5轴线平行分布，控制电路10嵌于定位基座1内，并分别与导向臂2、转台机构4、毫米波雷达6、监控摄像头7、加速度传感器8、三轴陀螺仪9及车辆行车电脑电路电气连接。

重点说明的，所述的导向臂2包括承载柱21、驱动机构22、预紧弹簧23、辅助弹簧柱24，其中所述承载柱21为横断面呈矩形的柱状结构，嵌于调节腔11内并与调节腔11同轴分布，且承载柱21与调节腔11侧壁间相抵并滑动连接，所述承载柱21下端面另通过驱动机构22与调节腔11内侧面连接，所述驱动机构22共 1—2个，嵌于承载柱21下端面并与承载柱21轴线平行分布，所述承载柱21前端面设横断面呈“凵”字形且轴线与承载柱21轴线垂直并相交的加持槽25，所述加持槽25包覆在承载横担3外，并通过转台机构4与承载横担3间铰接，且承载柱21轴线与承载横担3轴线相交，交点位于承载横担3中点位置处，且承载横担3环绕转台机构4铰接轴进行±30°范围内旋转，所述承载柱21后端面另通过至少一条预紧弹簧23与调节腔11底部连接，承载柱21两侧另分别通过一条辅助弹簧柱24与承载横担3侧表面连接，且所述辅助弹簧柱24两端分别与承载柱21和承载横担3铰接，并于承载柱21轴线呈30°—60°夹角。

其中所设置的预紧弹簧、辅助弹簧柱可有效的对承载柱与调节腔，导向柱与承载横担间进行辅助连接定位，提高定位稳定性的同时，另可有效实现对车辆运行时的振动力进行减震，提高系统运行的稳定性和可靠性。

同时，所述的预紧弹簧23对应的承载柱21后端面设与其轴线平行分布的导向孔26，且预紧弹簧23嵌于导向孔26内并于导向孔26同轴分布。

进一步优化的，所述的驱动机构22为齿轮齿条机构、直线驱动导轨、丝杠机构中的任意一种。

此外，所述的承载横担3为轴向截面呈一字型及圆弧型板状结构中的任意一种，其两端位置均设定位槽13，并通过定位槽13包覆在承载台5外，且承载台5通过转台机构4于定位槽槽壁间铰接。

本实施例中，所述的控制电路10对应的承载基座内设控制室14，控制电路10嵌于控制室14内，控制室14对应的承载基座1外侧面设至少一个接线端子15，驱动电路10通过接线端子15分别与导向臂2、转台机构4、毫米波雷达6、监控摄像头7、加速度传感器8、三轴陀螺仪9及车辆行车电脑电路电气连接；所述控制电路10为基于FPGA芯片、可编程控制器中任意一种为基础的电路系统。

一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统的使用方法，包括如下步骤：

S1，系统装配，首先对定位基座、导向臂、承载横担、转台机构、检测台、毫米波雷达、监控摄像头、加速度传感器、三轴陀螺仪、控制电路进行组装，得到完整的过弯系统，然后将过弯系统通过定位基座与车辆车头位置，使过弯系统的导向臂轴线与车辆中线平行分布，并与车辆轴线分布在同一与地平面垂直分布的平面内，同时使处于收纳状态的导向臂与车辆前端面平齐分布；

S2，初步设定，完成S1步骤后，过弯系统随车辆同步运行，并在运行过程中，通过导向臂调整承载横担超出车辆前端面外，然后通过转台结构调整检测台轴线与水平面间的夹角，使检测台所廉价而的毫米波雷达轴线与路面呈0°—60°夹角，并使车辆左侧、右侧边缘位置相交，交点位于车辆前方，同时通过三轴陀螺仪对完成设定后的检测台的三维坐标状态进行检测，同时设定车辆最大倾斜量及倾斜量安全范围；

S3，过弯引导作业，在车辆运行过程中，首先通过行车电脑的导航系统获取当前道路弯道状态路况及车速，同时由过弯系统的加速度传感器、三轴陀螺仪对检测台随车辆运行时的倾斜量及运行时的受力状态进行检测，同时由毫米波雷达对车辆两侧与道路边缘及道路两侧障碍物进行测距作业，并同步通过监控摄像头获取道路当前直接的视频图像进行道路辅助和信息记录，然后在车辆因转弯而发生车身倾斜时，回导致过弯系统承载横担两侧检测台设置的毫米波雷达与道路两侧间间距及角度发生变化，然后通过转台机构对检测台工作位置进行调整，使其保持在S2步骤设定的初始值，最后将对检测台调节作业产生的调节量发送至控制电路，由控制电路对接收的调节量进行计算，获得车身当前的倾斜量，并将倾斜量发送至车辆的行车电脑中，由行车电脑根据倾斜量对车辆车速调节，通过降低车速使车辆过弯倾斜量保持在倾斜量安全范围内，即可实现车辆过完引导。

本实施例中，所述的S2和S3步骤中，毫米波雷达在引导车辆过弯的同时，另对车辆与路面障碍物、道路边缘距离同步检测，并在距离过近时进行报警作业。

本实施例中，所述的车辆与障碍物及道路边缘报警距离与车辆实际车速呈反比。

本发明结构简单，通用性好，可有效满足多种车辆配套运行作业的需要，并可实现多种复杂路况环境运行的需要，可有效的实现车辆运行时路况信息进行全面检测监控的同时，另对车辆在过弯时车辆状态进行有效监控，并根据车辆过弯状态对车辆过弯时车速进行有效的监控和辅助调整，从而极大的提高车辆过弯时运行的安全性，防止因车辆过弯时车速过快、转弯半径不足或过大而引发的交通事故发生，从而极大的提高了车辆运行的稳定性和安全性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统，其特征在于：所述的基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统包括定位基座、导向臂、承载横担、转台机构、检测台、毫米波雷达、监控摄像头、加速度传感器、三轴陀螺仪、控制电路，所述定位基座为横断面呈矩形的板状结构，其内部设一条与定位基座轴线平行分布的调节腔，前端面设一条与定位基座轴线垂直分布的收纳槽，所述收纳槽与调节腔间垂直分布并连通，所述导向臂嵌于调节腔内，与调节腔同轴分布并与调节腔侧壁间滑动连接，所述导向臂前端面与承载横担连接并垂直分布，且导向臂完全处于调节腔内时，承载横担嵌于收纳槽内并与收纳槽同轴分布，所述承载横担两端分别通过转台机构与一个检测台铰接，且检测台均为轴向截面呈矩形的空心腔体结构，其轴线与水平面呈0°—90°夹角，所述检测台内设一个加速度传感器和一个三轴陀螺仪，所述检测台下端面设一个毫米波雷达和一个监控摄像头，所述毫米波雷达与检测台同轴分布，监控摄像头轴线与检测台轴线平行分布，所述控制电路嵌于定位基座内，并分别与导向臂、转台机构、毫米波雷达、监控摄像头、加速度传感器、三轴陀螺仪及车辆行车电脑电路电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统，其特征在于：所述的导向臂包括承载柱、驱动机构、预紧弹簧、辅助弹簧柱，其中所述承载柱为横断面呈矩形的柱状结构，嵌于调节腔内并与调节腔同轴分布，且承载柱与调节腔侧壁间相抵并滑动连接，所述承载柱下端面另通过驱动机构与调节腔内侧面连接，所述驱动机构1—2个，嵌于承载柱下端面并与承载柱轴线平行分布，所述承载柱前端面设横断面呈“凵”字形且轴线与承载柱轴线垂直并相交的加持槽，所述加持槽包覆在承载横担外，并通过转台机构与承载横担间铰接，且承载柱轴线与承载横担轴线相交，交点位于承载横担中点位置处，且承载横担环绕转台机构铰接轴进行±30°范围内旋转，所述承载柱后端面另通过至少一条预紧弹簧与调节腔底部连接，承载柱两侧另分别通过一条辅助弹簧柱与承载横担侧表面连接，且所述辅助弹簧柱两端分别与承载柱和承载横担铰接，并于承载柱轴线呈30°—60°夹角。

3.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统，其特征在于：所述的预紧弹簧对应的承载柱后端面设与其轴线平行分布的导向孔，且预紧弹簧嵌于导向孔内并于导向孔同轴分布。

4.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统，其特征在于：所述的驱动机构为齿轮齿条机构、直线驱动导轨、丝杠机构中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统，其特征在于：所述的承载横担为轴向截面呈一字型及圆弧型板状结构中的任意一种，其两端位置均设定位槽，并通过定位槽包覆在承载台外，且承载台通过转台机构于定位槽槽壁间铰接。

6.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统，其特征在于：所述的控制电路对应的承载基座内设控制室，控制电路嵌于控制室内，控制室对应的承载基座外侧面设至少一个接线端子，驱动电路通过接线端子分别与导向臂、转台机构、毫米波雷达、监控摄像头、加速度传感器、三轴陀螺仪及车辆行车电脑电路电气连接；所述控制电路为基于FPGA芯片、可编程控制器中任意一种为基础的电路系统。

7.一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统的使用方法，其特征在于，所述的基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统的使用方法包括如下步骤：

S1，系统装配，首先对定位基座、导向臂、承载横担、转台机构、检测台、毫米波雷达、监控摄像头、加速度传感器、三轴陀螺仪、控制电路进行组装，得到完整的过弯系统，然后将过弯系统通过定位基座与车辆车头位置，使过弯系统的导向臂轴线与车辆中线平行分布，并与车辆轴线分布在同一与地平面垂直分布的平面内，同时使处于收纳状态的导向臂与车辆前端面平齐分布；

S2，初步设定，完成S1步骤后，过弯系统随车辆同步运行，并在运行过程中，通过导向臂调整承载横担超出车辆前端面外，然后通过转台结构调整检测台轴线与水平面间的夹角，使检测台所廉价而的毫米波雷达轴线与路面呈0°—60°夹角，并使车辆左侧、右侧边缘位置相交，交点位于车辆前方，同时通过三轴陀螺仪对完成设定后的检测台的三维坐标状态进行检测，同时设定车辆最大倾斜量及倾斜量安全范围；

S3，过弯引导作业，在车辆运行过程中，首先通过行车电脑的导航系统获取当前道路弯道状态路况及车速，同时由过弯系统的加速度传感器、三轴陀螺仪对检测台随车辆运行时的倾斜量及运行时的受力状态进行检测，同时由毫米波雷达对车辆两侧与道路边缘及道路两侧障碍物进行测距作业，并同步通过监控摄像头获取道路当前直接的视频图像进行道路辅助和信息记录，然后在车辆因转弯而发生车身倾斜时，回导致过弯系统承载横担两侧检测台设置的毫米波雷达与道路两侧间间距及角度发生变化，然后通过转台机构对检测台工作位置进行调整，使其保持在S2步骤设定的初始值，最后将对检测台调节作业产生的调节量发送至控制电路，由控制电路对接收的调节量进行计算，获得车身当前的倾斜量，并将倾斜量发送至车辆的行车电脑中，由行车电脑根据倾斜量对车辆车速调节，通过降低车速使车辆过弯倾斜量保持在倾斜量安全范围内，即可实现车辆过完引导。

8.根据权利要求7所述的一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统，其特征在于：所述的S2和S3步骤中，毫米波雷达在引导车辆过弯的同时，另对车辆与路面障碍物、道路边缘距离同步检测，并在距离过近时进行报警作业。

9.据权利要求8所述的一种基于毫米波雷达的大型车辆转弯限速的系统，其特征在于：所述的车辆与障碍物及道路边缘报警距离与车辆实际车速呈反比。

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