CN115762297B - 一种驾驶员驾驶水平评估装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种驾驶员驾驶水平评估装置及方法，装置包括：中心支架；控制仓，与中心支架活动连接；加速传感器，固定位于所述中心支架内；激光漫反射传感器组，包括第一激光漫反射传感器组和第二激光漫反射传感器组，两组激光漫反射传感器之间具有光轴夹角，两组中的激光漫反射传感器根据安装位置中心线依次左右交替固定在控制仓的底部；位姿角传感器，固定位于控制仓内的安装姿态与第一激光漫反射传感器组的照射方向平行；测距传感器，测距方向与第一激光漫反射传感器组的照射方向平行；控制器，与加速传感器、激光漫反射传感器组、位姿角传感器、测距传感器通信连接。通过本发明公开的一种驾驶员驾驶水平评估装置及方法，能够有效评估驾驶水平。

Description

一种驾驶员驾驶水平评估装置及方法

技术领域

本发明涉及驾驶水平技术领域，具体为一种驾驶员驾驶水平评估装置及方法。

背景技术

部队远程机动经常需要铁路输送，坦克、装甲车、军用卡车等大型车辆需要由驾驶员将车辆驾驶到货运平板上，由于货运平板的宽度受限，一般小于3米，而大型车辆车体较宽，铁路装载驾驶员需要从火车车尾一直驾驶到指定平板位置，驾驶难度较大。

目前现有的评估方法及装置主要针对车辆在普通道路上驾驶水平进行评估，普通道路上车辆驾驶的速度较快以及对于精度要求较低。而铁路输送装载驾驶中速度慢和精度高，现有的评估方法不适宜针对铁路输送装载的驾驶训练考核。

现有技术，公开号为CN113609777A的发明专利，一种基于车载感知设备的车辆行为分析方法与装置，通过联合训练方法设计车辆行为分析算法，将算法嵌入到车载感知设备中，从而实现车辆行为分析。但是，是基于安全度、舒适性和经济开销方面，对车辆的行为进行分析,实现驾驶行为评估与安全预警。

现有技术，公开号为CN112381376A的发明专利，一种驾驶能力过程性评价的方法及装置。获取目标驾驶人员的驾驶行为，通过神经网络训练生成的驾驶能力评估模型评估所述驾驶行为，生成驾驶行为数据。载入驾驶能力评估体系，所述驾驶能力评估体系用于评估所述驾驶行为数据，对比所述驾驶行为数据和所述驾驶能力评估体系，生成所述驾驶行为数据的评价结果。但是，所述驾驶能力评估指标分别为基础技能、空间感知、行为习惯、理解能力、熟练度和心理素质，应用场景用于降低驾校教练的教学工作量，从而提高对驾校学员的培训质量。

现有技术，公开号为CN110705854A的发明专利，一种驾驶水平评估方法及系统，通过对驾驶员的驾驶状态进行分类，利用逆向云发生器计算每种驾驶状态的云模型，并根据同一驾驶水平下的各类驾驶状态的云模型，构建该驾驶水平所对应的评估云图。在获取一未知水平的驾驶员的实时驾驶数据时，构建其对应的水平评估云图，将其与实现构建的各种驾驶水平的云图进行比较即可确定该未知水平的驾驶员的真实驾驶水平。但是，对驾驶员水平评估的目的是最大程度的解决道路拥挤的问题。

现有技术，公开号为CN108657188A的发明专利，一种驾驶员驾驶技术在线评估系统，包括信息检测模块、智能优化算法模块、驾驶员驾驶技术评分模块、ADAS自适应模块、ADAS系统和HUD屏幕输出模块，信息检测模块分别连接智能优化算法模块和驾驶员驾驶技术评分模块，驾驶员驾驶技术评分模块分别连接ADAS自适应模块和HUD屏幕输出模块，ADAS自适应模块连接ADAS系统，智能优化算法模块连接驾驶员驾驶技术评分模块。但是，主要用于提高ADAS系统适应驾驶员的能力。

因此，目前缺乏专门针对铁路输送车辆装载驾驶员的驾驶水平评估的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：解决针对铁路输送车辆装载驾驶员的驾驶水平，缺乏有效的评估方法的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种驾驶员驾驶水平评估装置，包括：

中心支架；

控制仓，与所述中心支架活动连接；

加速传感器，水平固定位于所述中心支架内；

激光漫反射传感器组，包括第一激光漫反射传感器组和第二激光漫反射传感器组，两组激光漫反射传感器之间具有光轴夹角，两组中的激光漫反射传感器根据安装位置中心线依次左右交替固定在所述控制仓的底部；

位姿角传感器，固定位于所述控制仓内的安装姿态与所述第一激光漫反射传感器组的照射方向平行；

测距传感器，其测距方向与所述第一激光漫反射传感器组的照射方向平行；

控制器，与所述加速传感器、所述激光漫反射传感器组、所述位姿角传感器、所述测距传感器通信连接，获取传感器采集的数据，以绘制实际移动曲线；所述控制器存储评判所述实际移动曲线的标准，以在线评估驾驶员的驾驶水平。

优点：通过加速传感器检测车辆的加速度，通过将控制仓与中心支架活动连接，使位于安装位置中心线的激光漫反射传感器的照射方向指向车辆前轮轴距的中心位置下方的路面，再通过两组激光漫反射传感器之间光轴夹角，位姿角传感器测量第一激光漫反射传感器组与测试段路面的垂直夹角，测距传感器测量第一激光漫反射传感器组的光轴长度，间接获取第二激光漫反射传感器组的光轴长度，结合加速传感器测量所述车辆的速度和所述车辆车头朝向与所述训练路中心线的偏差角，在车辆移动的过程中，这些传感器采集的数据不断输入至控制器中，绘制实际移动曲线，通过控制器还可以与移动终端无线通信连接，实现在线评估。

在本发明的一实施例中，所述中心支架包括垂直固定连接的横向伸缩臂和纵向伸缩臂，所述纵向伸缩臂通过紧固旋钮与所述控制仓嵌入式连接。

在本发明的一实施例中，所述伸缩臂两端分别活动连接折叠强磁臂，允许所述折叠强磁臂向所述纵向伸缩臂方向90°折叠。

在本发明的一实施例中，所述第一激光漫反射传感器组中依次排列的激光漫反射传感器，其中间位置的激光漫反射传感器位于所述安装位置中心线上。

本发明还提供一种驾驶员驾驶水平评估装置的方法，包括：

在模拟铁路平板的训练路中央设置呈黑色设置的测试段；

将所述驾驶员驾驶水平评估装置固定在车辆前侧中间位置；

调整所述控制仓的角度，使位于所述安装位置中心线上的激光漫反射传感器的照射方向指向所述车辆前转向轮两者之间的中点下的路面；

通过测量所述第一激光漫反射传感器组和所述第二激光漫反射传感器组照射在所述训练路上的光点与所述测试段的相对位置，以确定所述车辆车头朝向与所述训练路中心线的偏差角；

结合所述加速传感器测量所述车辆的速度，以绘制所述车辆行驶的实际移动曲线；

根据所述实际移动曲线，从是否超出允许的驾驶范围、所述实际移动曲线的长度和驾驶用时三个维度评价驾驶员的驾驶水平。

在本发明的一实施例中，确定所述车辆车头与所述训练路的中心线的偏差角，还包括：

所述第一激光漫反射传感器组和所述第二激光漫反射传感器组照射在所述训练路上；

所述位姿角传感器获取所述第一激光漫反射传感器组照射方向与所述训练路的垂直夹角；

所述测距传感器测量所述第一激光漫反射传感器组照射至所述训练路的第一光轴长度；

根据所述垂直夹角和第一光轴长度，获取所述第一激光漫反射传感器组至所述训练路的垂直距离；

根据所述垂直距离获取所述第一激光漫反射传感器组照射至所述训练路上的光点，与所述第一激光漫反射传感器组在所述训练路正下方的投影点的第一水平距离；

根据所述垂直距离、所述垂直夹角和所述光轴夹角，获取所述第二激光漫反射传感器组照射至所述训练路上的光点，其对应的激光漫反射传感器垂直于所述训练路的第二水平距离；

根据所述第一水平距离和所述第二水平距离，获取所述第一激光漫反射传感器组的光点与所述第二激光漫反射传感器组的光点，在所述训练路上的第三水平距离和获取所述第二激光漫反射传感器组照射至所述训练路的第二光轴长度；

根据测量点对应所述第一激光漫反射传感器组和第二激光漫反射传感器组中的激光漫反射传感器，获取两组中对应的激光漫反射传感器两者之间的水平距离；

根据所述水平距离和所述第三水平距离，获取所述偏差角。

在本发明的一实施例中，所述以绘制所述车辆行驶的实际移动曲线，包括：

以所述测试段起点位置的中心点为原点，以前进方向为Y轴，以所述前进方向左右摆动的方向为X轴，建立坐标系；

所述车辆从所述测试段起点位置的中心点位置出发，获取所述车辆前转向轮两者之间的中点在所述坐标系中时刻坐标；

将所述车辆从所述测试段起点位置至所述测试段终点位置的全部时刻坐标连线，得到所述车辆行驶的实际移动曲线。

在本发明的一实施例中，所述允许的驾驶范围参数还包括最大偏移角；

根据所述车辆两个前轮之间距离，所述车辆同侧前轮和后轮之间的轴距，获取车辆对角距离以及车辆对角线夹角；

根据所述车辆对角距离和所述训练路的宽度，获取对角线路边夹角；

根据所述车辆对角线夹角和所述对角线路边夹角，获取最大偏移角。

在本发明的一实施例中，所述允许的驾驶范围参数还包括最大中心偏移量；

根据所述车辆两个前轮之间距离和所述训练路的宽度，获取所述车辆在所述X轴上的最大偏移量；

根据所述最大偏移量获取最大中心偏移量。

在本发明的一实施例中，两组激光漫反射传感器所能检测到的最大偏差角和最小偏差角，通过以下方法获取：

根据在所述第一激光漫反射传感器组和第二激光漫反射传感器组中两个激光漫反射传感器之间最大的水平距离和所述第三水平距离，获取所述最大偏差角；

根据在所述第一激光漫反射传感器组和第二激光漫反射传感器组中两个激光漫反射传感器之间最小的水平距离和所述第三水平距离，获取所述最小偏差角。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、通过设置呈黑色设置的测试段，两组激光漫反射传感器的光轴呈一定的光轴夹角，第一激光漫反射传感器组的光轴指向车辆两前轮轴距中心位置下的路面，通过测量激光漫反射传感器的光点与测试段的中心线的相对位置，确定车头的朝向和车体中心位置的偏移情况，并结合水平加速度和时间绘制出车辆的实际移动曲线。根据所述实际移动曲线，从是否超出允许的驾驶范围、所述实际移动曲线的长度和驾驶用时三个维度评价驾驶员的驾驶水平。

2、通过分析车辆在测试段路面上的具体情况，得到最大偏差角、最小偏差角、最大偏移角和最大中心偏移量，给出从是否超出允许的驾驶范围的科学计算依据，使评估结果更真实有效。

3、纵向伸缩臂通过紧固旋钮与所述控制仓嵌入式活动连接，两组激光漫反射传感器位于车辆底盘下方，避免阳光照射，使本发明的驾驶员驾驶水平评估装置可以在阳光强烈照射下的室外使用。

4、将两组中的激光漫反射传感器根据安装位置中心线依次左右交替固定在所述控制仓的底部，两组激光漫反射传感器互差一定角度，实现激光漫反射传感器组的集成化，与两组激光漫反射传感器分开安装，如分别装置车辆的车头和车尾部相比，降低了安装精度要求，也减少了分开安装的误差。

附图说明

图1为本发明的一种驾驶员驾驶水平评估装置示意图。

图2为本发明的折叠状态下的驾驶员驾驶水平评估装置示意图。

图3(a)为本发明的驾驶员驾驶水平评估装置安装位置正示意图。

图3(b)为本发明的驾驶员驾驶水平评估装置安装位置侧示意图。

图4为本发明的激光漫反射传感器组安装位置示意图。

图5为本发明的光轴夹角示意图。

图6为本发明的激光漫反射传感器组照射测试段路面示意图。

图7为本发明的控制器电路连接示意图。

图8为本发明的一种驾驶员驾驶水平评估装置的方法流程图。

图9为本发明的测试段路面示意图。

图10为本发明的获取偏差角的方法流程图。

图11为本发明的最大偏差角、最小偏差角和偏差角示意图。

图12为本发明的获取实际移动曲线的方法流程图。

图13为本发明的车辆移动初始位置示意图。

图14为本发明的车辆移动坐标示意图。

图15为本发明的加速传感器坐标示意图。

图16为本发明的车辆加速度分解示意图。

图17为本发明的车辆移动示意图。

图18为本发明的实际移动曲线示意图。

图19为本发明的最大偏移角和对角线路边夹角示意图。

图20为本发明的车辆对角线夹角示意图。

图21为本发明的最大偏移量示意图。

图22为本发明的最大中心偏移量示意图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1所示，本发明提供一种驾驶员驾驶水平评估装置，包括：中心支架100、控制仓200、加速传感器300、激光漫反射传感器组400、位姿角传感器500、测距传感器600和控制器700。控制仓200与中心支架100活动连接，加速传感器300，水平固定位于中心支架100内。激光漫反射传感器组400包括第一激光漫反射传感器组410和第二激光漫反射传感器组420，两组激光漫反射传感器之间具有光轴夹角α，见图5所示，两组中的激光漫反射传感器根据安装位置中心线D依次左右交替固定在控制仓200的底部，见图4所示。位姿角传感器500固定位于控制仓200内的安装姿态与第一激光漫反射传感器组410的照射方向平行，测距传感器600固定位于控制仓200的底部，其测距方向与第一激光漫反射传感器组410的照射方向平行，控制器700固定位于控制仓200内，与加速传感器300、漫反射传感器组400、位姿角传感器500、测距传感器600通信连接，获取传感器采集的数据，以绘制实际移动曲线，所述控制器存储评判所述实际移动曲线的标准，以在线评估驾驶员的驾驶水平。

请参阅图1所示，在本发明的一实施例中，中心支架100包括垂直固定连接的横向伸缩臂110和纵向伸缩臂120，在横向伸缩臂110两端分别活动连接折叠强磁臂800。折叠强磁臂800由永久强磁铁构成，其左右两端的折叠强磁臂800可以向纵向伸缩臂120方向90°折叠。纵向伸缩臂120包括第一节纵向伸缩臂121、第二节纵向伸缩臂122和第三节纵向伸缩臂123，第一节纵向伸缩臂121与横向伸缩臂110固定连接，第二节纵向伸缩臂122位于第一节纵向伸缩臂121和第三节纵向伸缩臂123之间，依次沿垂直方向展开，第三节纵向伸缩臂123通过紧固旋钮930与控制仓200嵌入式活动连接。纵向伸缩臂120每节纵向伸缩臂之间，通过圆珠卡槽固定连接。在本实施例中，纵向伸缩臂120由三节纵向伸缩臂构成，但是具体纵向伸缩臂120的节数根据车体或实际需求设定。通过调节第三节纵向伸缩臂123和控制仓200连接处两端的紧固旋钮930，调节控制仓200向车体内的旋转角度，使安装位置中心线D上第一激光漫反射传感器组410内的激光漫反射传感器的照射位置指向车辆前转向轮之间的轴距中间下方的路面的位置。所述驾驶员驾驶水平评估装置在不使用时，一般将其做折叠状态收纳，如图2所示。在使用时将折叠强磁臂800旋转展开，是所述驾驶员驾驶水平评估装置呈“T”字形展开，如图1所示。并通过磁吸的方式将其吸附于大型车辆前侧保险杠中间位置，又或是吸附于于汽车的钢制保险杠，或坦克的钢制前装甲等满足磁吸的要求的位置等，如图3(a)和图3(b)所示。图中，标号1000表示为车辆。

请参阅图1所示，在本发明的一实施例中，加速传感器300水平固定位于横向伸缩臂110内，用于检测的车辆的加速度。

请参阅图4所示，在本发明的一实施例中，第一激光漫反射传感器组410由图4所示标号从411～415的5个激光漫反射传感器组成，第二激光漫反射传感器组420由图4所示标号从421～425的5个激光漫反射传感器组成。第一激光漫反射传感器组410的激光漫反射传感器和第二激光漫反射传感器组420的激光漫反射传感器依次交替设置，相邻两个激光漫反射传感器在控制仓200上隔间例如为1～2.5cm，在本实施例中，间隔F为2cm。其中，激光漫反射传感器组400的数量是不限制，根据实际需要增加数量，优选数量为奇数。

请参阅图1、图4至图6所示，在本发明的一实施例中，通过调整紧固旋钮930，使位于安装位置中心线D上的第一激光漫反射传感器组410内的激光漫反射传感器其照射方向指向所述车辆前转向轮两者之间的中点下方的路面。位姿角传感器500固定位于控制仓200内的安装姿态与第一激光漫反射传感器组410的照射方向平行，用于测量出第一激光漫反射传感器组410同铅垂线的垂直夹角β。在本实施例中，第一激光漫反射传感器组410和第二激光漫反射传感器组420的光轴夹角α例如为30°～60°，具体的，在本实施例中为30°。一般情况系，α+β<70°，否则，第二激光漫反射传感器组420的照射距离过长，超过激光漫反射传感器的最大探测距离，影响测量效果。测距传感器600用于测量第一激光漫反射传感器组410照射在训练地面上的光轴长度。

请参阅图7所示，在本发明的一实施例中，控制器700的电路组成，包括嵌入式处理器710、报警灯模块720、报警器模块730和通信模块740。在嵌入式处理器710上设置有第一端口711、第二端口712和四个串行口713，第一激光漫反射传感器组410的激光漫反射传感器与第一端口711连接，第二激光漫反射传感器组420的激光漫反射传感器与第二端口712连接，加速传感器300、位姿角传感器500、测距传感器600和通信模块740分别与四个串行口713连接。通信模块740开可以通过无线通信的方式，通信连接设备终端，如手机、平板或电脑，显示评判结果。报警灯模块720和报警器模块730与嵌入式处理器710的其他引脚连接，当检测到车辆中心位置，超出设定的最大偏移量，就会亮灯并报警。

请参阅图1和图7所示，在本发明的一实施例中，所述驾驶员驾驶水平评估装置还包括由电池组910和电源开关920组成的电源设备912，电池组910固定位于横向伸缩臂110内，与控制器700通信连接，电源开关920与电池组910和控制器700连接的正极线连接。其中，电源设备912为可充电式。

请参阅图8所示，应用所述驾驶员驾驶水平评估装置，本发明还提供一种驾驶员驾驶水平评估装置的方法，包括一下步骤：

S100，在模拟铁路平板的训练路中央设置呈黑色设置的测试段。

请参阅图9所示，在本发明的一实施例中，在模拟铁路平板的训练路940上，设置起点段941、测试段942和终点段943，测试段942的两端与起点段941和终点段943的接触线，分别为起点线9421和终点线9422，见图18所示。训练路940为平整的水泥路或者柏油路，其长度为100M或者150M，根据实际需求而定。设置在训练路940上的起点段941和终点段943，均为长度为3M，宽度为10CM。测试段942为黑色胶带制成的黑色标识线的或者为利用油漆漆黑的黑线条，设置在训练路940的中央位置，具体的，训练路940的宽度方向的训练路中心线与测试段942宽度方向的测试段中心线G处于同一位置，见图18。测试段942的长度与训练路940的长度相同，在本实施例中为100M，测试段942的宽度为2～2.5CM，具体的，以2CM为例。

S200，将所述驾驶员驾驶水平评估装置固定在车辆前侧中间位置。

请参阅图3(a)、图3(b)和图9所示，在本发明的一实施例中，所述驾驶员驾驶水平评估装置吸附于大型车辆前侧保险杠中间位置，又或是吸附于于汽车的钢制保险杠，或坦克的钢制前装甲等满足磁吸的要求的位置等。当车辆1000位于起点段941时，大型车辆前侧保险杠中间位置与训练路940中心线对齐。

S300，调整所述控制仓的角度，使位于所述安装位置中心线上的激光漫反射传感器的照射方向指向所述车辆前转向轮两者之间的中点下的路面。

请参阅图1、图3(a)、图3(b)和图9所示，在本发明的一实施例中，通过紧固旋钮930，调节控制仓200向车体内的旋转角度，使第一激光漫反射传感器组410中处于安装中心上的激光漫反射传感器其的照射位置指向车辆前排两轮之间的轴距中点下的路面。

S400，通过测量所述第一激光漫反射传感器组和所述第二激光漫反射传感器组照射在所述训练路上的光点与所述测试段的相对位置，以确定所述车辆车头与所述训练路的中心线的偏差角。

请参阅图10所示，在本发明的一实施例中，所述确定所述车辆车头与所述训练路的中心线的偏差角，还包括：

S410，所述第一激光漫反射传感器组和所述第二激光漫反射传感器组照射在所述训练路上。

S420，所述位姿角传感器获取所述第一激光漫反射传感器组照射方向与所述训练路的垂直夹角。

请参阅图4和图6所述，在本发明的一实施例中，第一激光漫反射传感器组410中所有的激光漫反射传感器的照射方向都是平行的，因此，第一激光漫反射传感器组410中所有的激光漫反射传感器的照射方向和所述训练路的垂直夹角，都是相同的。同样，第二激光漫反射传感器组420中所有的激光漫反射传感器的照射方向也都是平行的，因此，第一激光漫反射传感器组410中每个激光漫反射传感器和二激光漫反射传感器组420中每个激光漫反射传感器之间的光轴夹角都相同。

S430，所述测距传感器测量所述第一激光漫反射传感器组照射至所述训练路的第一光轴长度。

S440，根据所述垂直夹角和所述第一距离，获取所述第一激光漫反射传感器组至所述训练路的垂直距离。

请参阅图6所示，在本发明的一实施例中，所述垂直距离，通过以下公式获取：

h＝Lcosβ

式中，h表示为垂直距离，L表示为第一光轴长度，β表示为垂直夹角，cos余弦函数。

S450，根据所述垂直距离获取所述第一激光漫反射传感器组照射至所述训练路上的光点，与所述第一激光漫反射传感器组在所述训练路正下方的投影点的第一水平距离。

所述第一水平距离通过以下公式获取：

a＝htanβ

式中，a表示为第一水平距离，tan表示为正切函数。

S460，根据所述垂直距离、所述垂直夹角和所述光轴夹角，获取所述第二激光漫反射传感器组照射至所述训练路上的光点，其对应的激光漫反射传感器垂直于所述训练路的第二水平距离。

所述第二水平距离通过以下公式获取：

b＝htan(+β)

式中，b表示为第二水平距离，α表示为第一激光漫反射传感器组和第二激光漫反射传感器组之间的光轴夹角。

S470，根据所述第一水平距离和所述第二水平距离，获取所述第一激光漫反射传感器组的光点与所述第二激光漫反射传感器组的光点，在所述训练路上的第三水平距离和获取所述第二激光漫反射传感器组照射至所述训练路的第二光轴长度。

所述第三水平距离通过以下公式获取：

c＝b-a＝h[tan(β+α)-tanβ]

式中，c表示为第三水平距离。

所述第二光轴长度通过以下公式获取：

式中，L1表示为第二光轴长度。

S480，根据测量点对应所述第一激光漫反射传感器组和第二激光漫反射传感器组中的激光漫反射传感器，获取两组中对应的激光漫反射传感器两者之间的水平距离。

请参阅图4和图11所示，在本发明的一实施例中，所述测量点为第一激光漫反射传感器组410和第二激光漫反射传感器组420上的激光漫反射传感器照射在测试段上的光点(测量点见图22中的X₅所示)，即每个测量点都对应中每个激光漫反射传感器。由上述可知，两组激光漫反射传感器之间的间隔F为2CM，因此，可以通过确定两组中激光漫反射传感器之间的间隔，得到对应的测量点之间的水平距离e。

请参阅图4和图11所示，在本发明的一实施例中，为了便于后期计算，方便计算两组中对应的测量点之间的水平距离，在设置时规定，每组中激光漫反射传感器的光点序号，都是从1～5排序，则两组中测量点的之间的水平距离满足以下规律。第一激光漫反射传感器组410中按照标号顺序的激光漫反射传感器发出的光点，依次对应图中光点A(Xi)，即A组第一光点X₁至A组第五光点X₅。第二激光漫反射传感器组420中按照标号顺序的激光漫反射传感器发出的光点，依次对应图中光点B(Yi)，即B组第一光点Y₁中至B组第五光点Y₅。则第一激光漫反射传感器组410和第二激光漫反射传感器组420照射在测设段上的测量点，对应两组中的激光漫反射传感器相差的间隔数，可通过的以下公式获取：

n＝2|n_A-n_B|+1

式中，n表示为间隔数测量点对应两组中的激光漫反射传感器相差的间隔数，n_A表示为A组对应激光漫反射传感器的序号，n_B表示为B组对应激光漫反射传感器的序号。

例如，A组第三光点X₃和B组第二光点Y₂为照射在测设段上的测量点，则对应两组中的激光漫反射传感器相差的间隔数为：n＝2×|3-2|+1＝3。

间隔F为两组激光漫反射传感器的安装水平中心距，即也是光点之间垂直光轴方向的最小距离。测量点之间的水平距离e，同两个激光漫反射传感器之间的距离相等，因此，两组中对应的激光漫反射传感器两者之间的水平距离e可以通过以下公式获取：

e＝nF

S490，根据所述水平距离和所述第三水平距离，获取所述偏差角。

其中，所述偏差角为车辆车头朝向与训练路中心线的偏差角，所述偏差角通过以下公示获取：

若n_A≥n_B，则：

若n_A<n_B，则：

式中，θ表示为偏差角。其中，θ是可正可负，若n_A≥n_B，θ是正值，反之，θ是负值。

请参阅图4和图11所示，在本发明的一实施例中，两组激光漫反射传感器所能检测到的最大偏差角θmax和最小偏差角θmin，通过以下方法获取：根据在第一激光漫反射传感器组和第二激光漫反射传感器组中两个激光漫反射传感器之间最大的水平距离E和第三水平距离C，获取最大偏差角θmax。根据在第一激光漫反射传感器组和第二激光漫反射传感器组中两个激光漫反射传感器之间最小的水平距离F和第三水平距离C，获取最小偏差角θmin。

最大偏差角θmax通过以下公式获取：

最小偏差角θmin通过以下公式获取：

S500，结合所述加速传感器测量所述车辆的速度，以绘制所述车辆行驶的实际移动曲线。

请参阅图12所示，在本发明的一实施例中，所述以绘制所述车辆行驶的实际移动曲线还包括以下步骤：

S510，以所述测试段起点位置的中心点为原点，以前进方向为Y轴，以所述前进方向左右摆动的方向为X轴，建立坐标系；

请参图13和图14所示，在本发明的一实施例中，所述坐标系包括车辆移动坐标系OXY和车辆加速度坐标系O’X’Y’，图中的O为起点线的中点，O_c点为前转向轮轴距的中点，在准备评估驾驶水平之前，则将第一激光漫反射传感器组中处于安装中心线的激光漫反射传感器的照射方向处于该点的。O’点所述车辆前保险杠的中心位置，在评估驾驶水平之前，O点、O_c点和O’点，使其对准测试段的中心线G，如图18所示。所述车辆在移动的过程中，前转向轮移动幅度最大，所以可以通过检测O_c点的移动曲线来的检测车辆的运动情况。一般O_c点和O’点的距离较近，偏差角较小，车辆移动速度较慢，所以近似以O’点的移动线表示为O_c点的移动路线。

S520，所述车辆从所述测试段起点位置的中心点位置出发，获取所述车辆前转向轮两者之间的中点在所述坐标系中时刻坐标。

请参图13至图17示，在本发明的一实施例中，所述车辆从起点线出发，初始位置默认为O_c点，坐标为(0，0)。O_c在t时刻坐标位置为(q，u)。则装置测量的加速度在坐标系上的投影分解，S(a，b)为O_c在t时刻投影分解坐标位置，得到在y轴方向上的加速度a_y和在X轴方向上的加速度a_x，则有：

a_y＝a_y，·cosθ+a_x，·sinθ；

a_x＝-a_y，·sinθ+a_x，·cosθ；

式中，a_y表示为y轴方向上的加速度，a_x表示为X轴方向上的加速度，a_y，表示为y轴方向上的加速度在坐标系上的投影分解，a_x，表示为X轴方向上的加速度在坐标系上的投影分解，θ表示为偏差角。

则O_c在t时刻坐标位置为(q，u)为：

式中，t表示为时间。

S530，将所述车辆从所述测试段起点位置至所述测试段终点位置的全部时刻坐标连线，得到所述车辆行驶的实际移动曲线。

请参阅图18所示，在本发明的一实施例中，实际移动曲线W如图所示。

S600，根据所述实际移动曲线，从是否超出允许的驾驶范围、所述实际移动曲线的长度和驾驶用时三个维度评价驾驶员的驾驶水平。

请参阅图19和图20所示，在本发明的一实施例中，所述允许的驾驶范围参数包括最大偏移角θ₃。根据车辆两个前轮之间距W_C，车辆同侧前轮和后轮之间的轴距L_C，获取车辆对角距离L_X以及车辆对角线夹角θ₅。根据车辆对角距离L_X和训练路的宽度W_b，获取对角线路边夹角θ₄。根据车辆对角线夹角θ₅和对角线路边夹角θ₄，获取最大偏移角θ₃。

所述车辆对角距离L_X通过以下公式获取：

所述车辆对角线夹角θ₅通过以下公式获取：

所述对角线路边夹角θ₄通过以下公式获取：

所述最大偏移角θ₃通过以下公式获取：

请参阅图21和图22所示，在本发明的一实施例中，所述允许的驾驶范围参数还包括最大中心偏移量We。为车辆在移动的过程中，测试段中心线G与车辆前转向轮轴距中心点和后转向轮轴距中心点的连线，即车体中心线G1两者之间所能允许的最大中心偏移量We。根据车辆两个前轮之间距离W_C和训练路的宽度W_b，获取车辆在所述X轴上的最大偏移量W_d，根据最大偏移量W_d获取最大中心偏移量We。

所述X轴上的最大偏移量W_d通过以下公式获取：

w_d＝w_b-w_c；

所述最大中心偏移量We通过以下公式获取：

请参阅图18、21和图22所示，在本发明的一实施例中，所述允许的驾驶范围参数还包括偏移误差W_h，偏移误差W_h在设备终端中显示，便于裁判判断驾驶水平结果。偏移误差W_h在测试段中心线G的两侧边，按照最大中心偏移量We的值画出平行于测试段中心线G的线段，则这两条线段的距离即为偏移误差W_h。

请参阅图1至图22所示，本发明还提供一种具体实施例，评判所述实际移动曲线的标准为从是否超出允许的驾驶范围、所述实际移动曲线的长度和驾驶用时三个维度评价驾驶员的驾驶水平，评价的原则为：超出允许驾驶范围的为不合格，没有超出驾驶范围且用时少的为优，相同用时实际移动曲线长度短则为优。

请参阅图1至图22所示，本发明还提供一种具体实施例，测距传感器600测量的第一光轴长度L＝1m，位姿角传感器500测量的垂直夹角β＝30°，光轴夹角为a为的的30°，则第二光轴长度L1＝1.732m，第三水平距离C＝1m，垂直距离h＝0.866m，最大偏差角θmax＝5.71°，最小偏差角θmin＝1.43°。已知某型主战坦克：车宽ω_k＝3.5m，车辆同侧前轮和后轮之间的轴距L_C＝7.36m，履带宽ω_l＝60，车辆两个前轮之间距W_C＝ω_k-ω_l＝2.9m，训练路的宽度W_b＝3m，则最大中心偏移量We为10cm，最大偏移角θ₃为0.101°。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。

Claims (9)

1.一种驾驶员驾驶水平评估装置，其特征在于，包括：

中心支架；

控制仓，与所述中心支架活动连接；

加速传感器，水平固定位于所述中心支架内；

激光漫反射传感器组，包括第一激光漫反射传感器组和第二激光漫反射传感器组，两组激光漫反射传感器之间具有光轴夹角，两组中的激光漫反射传感器根据安装位置中心线依次左右交替固定在所述控制仓的底部；

位姿角传感器，固定位于所述控制仓内的安装姿态与所述第一激光漫反射传感器组的照射方向平行；

测距传感器，其测距方向与所述第一激光漫反射传感器组的照射方向平行；

控制器，与所述加速传感器、所述激光漫反射传感器组、所述位姿角传感器、所述测距传感器通信连接，获取传感器采集的数据，以绘制实际移动曲线；所述控制器存储评判所述实际移动曲线的标准，以在线评估驾驶员的驾驶水平；

其中，所述述第一激光漫反射传感器组和所述第二激光漫反射传感器组照射在训练路上，且所述第一激光漫反射传感器组内的所有激光漫反射传感器的照射方向之间平行；所述第一激光漫反射传感器组中依次排列的激光漫反射传感器，其中间位置的激光漫反射传感器位于所述安装位置中心线上,且照射位置指向车辆前转向轮之间的轴距中心点下方的路面上；

根据所述第一激光漫反射传感器组照射在所述训练路中央设置呈黑色的测试段上的光点和所述第二激光漫反射传感器组照射在所述测试段上的光点，获取这两个光点构成的直线同所述安装位置中心线的夹角，以确定所述车辆车头朝向与所述训练路中心线的偏差角；

以及所述位姿角传感器测量所述第一激光漫反射传感器组照射方向与所述训练路的垂直夹角；所述测距传感器测量所述第一激光漫反射传感器组照射至所述训练路的第一光轴长度。

2.根据权利要求1所述的驾驶员驾驶水平评估装置，其特征在于，所述中心支架包括垂直固定连接的横向伸缩臂和纵向伸缩臂，所述纵向伸缩臂通过紧固旋钮与所述控制仓嵌入式连接。

3.根据权利要求2所述的驾驶员驾驶水平评估装置，其特征在于，所述伸缩臂两端分别活动连接折叠强磁臂，允许所述折叠强磁臂向所述纵向伸缩臂方向90°折叠。

4.一种根据权利要求1-3任一所述的驾驶员驾驶水平评估装置的方法，其特征在于，包括：

在模拟铁路平板的训练路中央设置呈黑色的测试段；

将所述驾驶员驾驶水平评估装置固定在车辆前侧中间位置；

调整所述控制仓的角度，使位于所述安装位置中心线上的激光漫反射传感器的照射方向指向所述车辆前转向轮两者之间的中点下的路面；

通过测量所述第一激光漫反射传感器组和所述第二激光漫反射传感器组照射在所述训练路上的光点与所述测试段的相对位置，以确定所述车辆车头朝向与所述训练路中心线的偏差角；

结合所述加速传感器测量所述车辆的速度，以绘制所述车辆行驶的实际移动曲线；

根据所述实际移动曲线，从是否超出允许的驾驶范围、所述实际移动曲线的长度和驾驶用时三个维度评价驾驶员的驾驶水平。

5.根据权利要求4所述的驾驶员驾驶水平评估装置的方法，其特征在于，确定所述车辆车头与所述训练路的中心线的偏差角，还包括：

所述第一激光漫反射传感器组和所述第二激光漫反射传感器组照射在所述训练路上；

所述位姿角传感器获取所述第一激光漫反射传感器组照射方向与所述训练路的垂直夹角；

所述测距传感器测量所述第一激光漫反射传感器组照射至所述训练路的第一光轴长度；

根据所述垂直夹角和第一光轴长度，获取所述第一激光漫反射传感器组至所述训练路的垂直距离；

根据所述垂直距离获取所述第一激光漫反射传感器组照射至所述训练路上的光点，与所述第一激光漫反射传感器组在所述训练路正下方的投影点的第一水平距离；

根据所述垂直距离、所述垂直夹角和所述光轴夹角，获取所述第二激光漫反射传感器组照射至所述训练路上的光点，其对应的激光漫反射传感器垂直于所述训练路的第二水平距离；

根据所述第一水平距离和所述第二水平距离，获取所述第一激光漫反射传感器组的光点与所述第二激光漫反射传感器组的光点，在所述训练路上的第三水平距离和获取所述第二激光漫反射传感器组照射至所述训练路的第二光轴长度；

根据测量点对应所述第一激光漫反射传感器组和第二激光漫反射传感器组中的激光漫反射传感器，获取两组中对应的激光漫反射传感器两者之间的水平距离；

根据所述水平距离和所述第三水平距离，获取所述偏差角。

6.根据权利要求5所述的驾驶员驾驶水平评估装置的方法，其特征在于，所述以绘制所述车辆行驶的实际移动曲线，包括：

以所述测试段起点位置的中心点为原点，以前进方向为Y轴，以所述前进方向左右摆动的方向为X轴，建立坐标系；

所述车辆从所述测试段起点位置的中心点位置出发，获取所述车辆前转向轮两者之间的中点在所述坐标系中时刻坐标；

将所述车辆从所述测试段起点位置至所述测试段终点位置的全部时刻坐标连线，得到所述车辆行驶的实际移动曲线。

7.根据权利要求6所述的驾驶员驾驶水平评估装置的方法，其特征在于，所述允许的驾驶范围参数还包括最大偏移角；

根据所述车辆两个前轮之间距离，所述车辆同侧前轮和后轮之间的轴距，获取车辆对角距离以及车辆对角线夹角；

根据所述车辆对角距离和所述训练路的宽度，获取对角线路边夹角；

根据所述车辆对角线夹角和所述对角线路边夹角，获取最大偏移角。

8.根据权利要求7所述的驾驶员驾驶水平评估装置的方法，其特征在于，所述允许的驾驶范围参数还包括最大中心偏移量；

根据所述车辆两个前轮之间距离和所述训练路的宽度，获取所述车辆在所述X轴上的最大偏移量；

根据所述最大偏移量获取最大中心偏移量。

9.根据权利要求6所述的驾驶员驾驶水平评估装置的方法，其特征在于，两组激光漫反射传感器所能检测到的最大偏差角和最小偏差角，通过以下方法获取：

根据在所述第一激光漫反射传感器组和第二激光漫反射传感器组中两个激光漫反射传感器之间最大的水平距离和所述第三水平距离，获取所述最大偏差角；

根据在所述第一激光漫反射传感器组和第二激光漫反射传感器组中两个激光漫反射传感器之间最小的水平距离和所述第三水平距离，获取所述最小偏差角。