CN208254807U - 一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置，它包括车架承载系统、前驱系统、后驱系统、供电系统、监测系统、控制系统和通信系统；车架承载系统包括底盘和车壳，前驱系统包括前轮毂安装板、转向电机安装板、转向电机和转向电机控制器，后驱系统包括后轮毂安装板、驱动电机安装板、驱动电机和驱动电机控制器，供电系统包括蓄电池，通信系统包括定位模块和通讯模块；控制系统包括DSP处理器、滤波模块、信号放大器、存储器，DSP处理器与所述信号放大器、存储器连接，滤波模块与信号放大器连接；监测系统包括摄像头、压力传感器、加速度传感器或雷达装置；前驱系统、后驱系统、供电系统、控制系统、监测系统、通信系统设置于底盘上。

Description

一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置

技术领域

本实用新型涉及碰撞检测领域，特别是一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，机动化也进入高速发展期。据统计，2000年至2016年，2016年民用汽车保有量10876万辆，私人汽车10152万辆，汽车的保有量增速远大于道路建设速度，导致道路负荷重。我国相较于世界其他国家大城市，具有城市人口密度高，路网密度低，早晚下班过度密集使用以及混合交通严重等特点，导致路况的越来越综合化、复杂化、多元化。每年，驾驶员们的疏忽大意都会导致许多事故。既然驾驶员失误百出，汽车制造商们当然要集中精力设计能确保汽车安全的系统。

从20世纪70年代，美欧等发达国家开始进行无人驾驶的智能汽车进行研究，大致可以分为二个阶段：军事用途、高速公路环境和城市环境。在军事用途方面，早在80年代初，美国国防部就大规模资助自主陆地车辆ALV （Autonomous LandVehicle)的研究。进入21世纪，为促进无人驾驶车辆的研发，从2004年起，美国国防部高级研究项目局(DARPA)开始举办机器车挑战大赛(Grand Challenge)，该大赛对促进智能车辆技术交流与创新起到很大激励作用。汽车行业著名咨询机构IHS发布预测报告称，“通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车”，其发展速度正在赶超纯电动汽车，2025年左右将走进寻常百姓家，2035年销量将达到1180万辆，占同期全球汽车市场总销量的9%。

智能汽车是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。但目前无人驾驶智能汽车还不成熟，依然存在很多问题。2016年，Google无人驾驶智能汽车与一辆公交巴士发生碰撞，特斯拉的自动驾驶模式（无人为干预操作）驾驶时，撞上了一辆卡车而丧生等多起交通事故，故无人驾驶智能汽车还需在道路上做很多试验，才能在市场推广。但是如果在智能汽车道路试验中用行人及非机动车辆为障碍物，将可能造成不可挽回的伤害。本实用新型提供的小车装置可模拟行人及非机动车辆运动状态并监测在碰撞过程中的汽车的各项数据，可为无人驾驶智能汽车在试验道路上代替行人及非机动车辆等障碍物，避免不必要的伤害。本小车装置可多次使用，从而在智能汽车道路试验阶段实现开源节流，多次试验，使得可准确采集智能汽车在多场景行驶过程中的数据信息。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置。该小车装置具备结构紧凑、力学性能好、动态性能好等特点，可在智能汽车道路测试过程中模拟行人及非机动车辆与汽车相遇的多种情景模式。该小车装置可以实现与智能汽车通信，从而模拟非机动车事故、行人事故，测试智能汽车能否感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，提前做出规避动作，从而使车辆能够安全、可靠的在道路上行驶。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置，其特征在于：它包括车架承载系统、前驱系统、后驱系统、供电系统、控制系统、监测系统和通信系统；

所述车架承载系统包括底盘和车壳，所述前驱系统包括前轮毂安装板、转向电机安装板、转向电机和转向电机控制器，所述后驱系统包括后轮毂安装板、驱动电机安装板、驱动电机和驱动电机控制器，所述供电系统包括蓄电池，所述通信系统包括定位模块和通讯模块；

所述控制系统包括DSP处理器、滤波模块、信号放大器、存储器，所述DSP处理器与所述信号放大器、存储器连接，所述滤波模块与所述信号放大器连接；

所述监测系统包括摄像头、压力传感器、加速度传感器或雷达装置；

所述前驱系统、后驱系统、供电系统、控制系统、监测系统、通信系统设置于所述底盘上，所述DSP处理器的输出端和所述前驱系统、后驱系统相连接，所述DSP处理器和所述通信系统相连接，所述滤波模块与所述监测系统连接，所述供电系统和所述前驱系统、后驱系统、控制系统、监测系统和通信系统相连接。

优选的，所述存储器用于存储所述监测系统采集的数据信息、小车运行轨迹信息，所述滤波模块和所述监测系统连接，用于滤除信息杂质，所述信号放大器和所述滤波模块相连，用于将数据信息放大并发送到所述DSP处理器进行数据处理，所述DSP处理器还用于控制整个小车的稳定工作。

进一步的，所述车架承载系统为框架式结构，所述底盘与车壳通过四边折弯焊接成型，所述车壳通过螺钉与底盘的四周连接固定。

优选的，底盘采用钢板四周折弯焊接成型，且在底盘四个车轮处均焊有加强筋，防止底盘变形；车壳采用钢板折弯焊接成型，用螺钉与底盘的四周连接，构成一个有效的箱式整体，使其具有很好的力学性能。

优选的，所述车壳四周均有很大的斜度，在试验道路上与汽车相遇时，汽车可碾压而过。

进一步的，所述前驱系统通过所述前轮毂安装板与转向电机安装板固定在所述底盘前端。

进一步的，所述后驱系统通过所述后轮毂安装板与驱动电机安装板固定在所述底盘后端。

优选的，所述前驱系统与后驱系统均采用弹性支撑结构。车架承载系统在受到外部一定的力时，底盘会自动下降与地面接触，小车轮收缩至车架承载系统内，实现车架承载系统的箱式结构受力，从而保护本装置内部元器件的作用。

进一步的，所述蓄电池安装在所述底盘中部，位于所述前驱系统与后驱系统之间；所述蓄电池分别与所述转向电机控制器、驱动电机控制器连接。

优选的，所述蓄电池为超大容量锂电池，所述锂电池通过电缆，与转向电机控制器和驱动电机控制器连接，为电机提供电能，使转向电机和驱动电机产生动力，驱使电机高效、稳定、精准的工作，从而带动小车按规定轨迹运动。

进一步的，所述转向电机安装板、驱动电机安装板，采用π字型机械结构与所述底座固定。

进一步的，所述通信系统包括定位模块、通讯模块，所述定位模块为GPS或北斗模块，所述通讯模块为GPRS、4G、5G、蓝牙、ZIGBEE中的一种或多种。

进一步的，所述摄像头、雷达装置、设置于所述底盘前、后、左、右侧，所述压力传感器设置于所述底盘中部。

优选的，所述摄像头用于采集测试过程中小车与汽车的图像信息，所述压力传感器、加速度传感器用于检测碰撞过程中汽车的加速度、冲击力。需要说明的是，根据不同的测试环境，所述摄像头、压力传感器、加速度传感器可为一个或多个。

优选的，所述车架承载系统的车壳的顶部开有天窗，方便小车装置接受GPS、4G等信号，在车壳的天窗两端均焊接有与底盘连接的加强筋，可使车壳与底盘构成一个紧密的整体。

优选的，当智能汽车在做道路试验过程中，通过通信系统和小车通信，实现虚拟行人或非机动车辆从正面、侧面、后面出现在试验车辆的传感器感知范围内，测试试验车辆能否做出有效预判断。

优选的，所述转向电机、驱动电机可为一个或多个，对应的，所述转向电机、驱动电机安装板可为一个或多个。

本实用新型具有以下优点：

（1）本实用新型的小车装置采用大容量的锂电池供电，可使小车在道路试验中，长时间高效、稳定、精准的沿指定路线行驶。

（2）本实用新型的小车装置采用的车架承载系统为底盘与车壳构成一个封闭式的箱体结构，使小车装置的整体刚度与强度大大提高，能够承受汽车的碾压在上而不变形，故可多次使用。

（3）本实用新型的小车装置内部的通信系统可与智能汽车进行无线通信，从而模拟各种不同的相遇情景，有效的测试智能汽车的安全性能。

（4）本实用新型的小车装置内部的监测系统可将与碰撞过程中的汽车的各项数据进行精准的监测，为汽车安全性能的提升提供有效的数据支持。

附图说明

图1为本实用新型的小车装置结构布置示意图；

图2为本实用新型的小车装置的一种优选方案之四驱动结构示意图；

图3为本实用新型的小车装置车架结构示意图；

图4为本实用新型的小车装置的系统结构图。

图中：1-车架承载系统，2-前驱系统，3-后驱系统，4-供电系统，1-1-底盘，1-2-车壳，2-1-前轮毂安装板，2-2-转向电机安装板，3-1-后轮毂安装板，3-2-驱动电机安装板，4-1-蓄电池。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

该小车装置具备结构紧凑、力学性能好、动态性能好等特点，可在智能汽车道路测试过程中模拟行人及非机动车辆与汽车相遇的多种情景模式。该小车装置可以实现与智能汽车通信，从而模拟非机动车事故、行人事故，测试智能汽车能否感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，提前做出规避动作，从而使车辆能够安全、可靠的在道路上行驶。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：如图4所示，一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置，其特征在于：它包括车架承载系统1、前驱系统2、后驱系统3、供电系统4、控制系统、监测系统和通信系统；所述车架承载系统1包括底盘1-1和车壳1-2，所述前驱系统2包括前轮毂安装板2-1、转向电机安装板2-2、转向电机和转向电机控制器，所述后驱系统3包括后轮毂安装板3-1、驱动电机安装板3-2、驱动电机和驱动电机控制器，所述供电系统4包括蓄电池，所述通信系统包括定位模块和通讯模块；所述控制系统包括DSP处理器、滤波模块、信号放大器、存储器，所述DSP处理器与所述信号放大器、存储器连接，所述滤波模块与所述信号放大器连接；

所述监测系统包括摄像头、压力传感器、加速度传感器或雷达装置；

所述前驱系统2、后驱系统3、供电系统4、控制系统、监测系统、通信系统设置于所述底盘1-1上，所述DSP处理器的输出端和所述前驱系统2、后驱系统3相连接，所述DSP处理器和所述通信系统相连接，所述滤波模块与所述监测系统连接，所述供电系统4和所述前驱系统2、后驱系统3、控制系统、监测系统和通信系统相连接。

进一步的，所述车架承载系统为框架式结构，所述底盘1-1与车壳1-2通过四边折弯焊接成型，所述车壳1-2通过螺钉与底盘1-1的四周连接固定。

优选的，底盘1-1采用钢板四周折弯焊接成型，且在底盘1-1四个车轮处均焊有加强筋，防止底盘1-1变形；车壳1-2采用钢板折弯焊接成型，用螺钉与底盘1-1的四周连接，构成一个有效的箱式整体，使其具有很好的力学性能。

优选的，所述车壳1-2四周均有很大的斜度，在试验道路上与汽车相遇时，汽车可碾压而过。

进一步的，所述前驱系统2通过所述前轮毂安装板2-1与转向电机安装板2-2固定在所述底盘1-1前端。

进一步的，所述后驱系统3通过所述后轮毂安装板3-1与驱动电机安装板3-2固定在所述底盘1-1后端。

优选的，所述前驱系统2与后驱系统3均采用弹性支撑结构。车架承载系统1在受到外部一定的力时，底盘1-1会自动下降与地面接触，小车轮收缩至车架承载系统1内，实现车架承载系统1的箱式结构受力，从而保护本装置内部元器件的作用。

进一步的，所述蓄电池安装在所述底盘1-1中部，位于所述前驱系统2与后驱系统3之间；所述蓄电池分别与所述转向电机控制器、驱动电机控制器连接。

所述摄像头、雷达装置设置于所述底盘1-1前、后、左、右侧，所述压力传感器设置于所述底盘1-1中部。

优选的，所述蓄电池为超大容量锂电池，所述锂电池通过电缆，与转向电机控制器和驱动电机控制器连接，为电机提供电能，使转向电机和驱动电机产生动力，驱使电机高效、稳定、精准的工作，从而带动小车按规定轨迹运动。

进一步的，所述转向电机安装板、驱动电机安装板3-2，采用π字型机械结构与所述底座固定。

进一步的，所述通信系统包括定位模块、通讯模块，所述定位模块为GPS或北斗模块，所述通讯模块为GPRS、4G、5G、蓝牙、ZIGBEE中的一种或多种。

优选的，所述车架承载系统1的车壳1-2的顶部开有天窗，方便小车装置接受GPS、4G等信号，在车壳的天窗两端均焊接有与底盘连接的加强筋，可使车壳与底盘构成一个紧密的整体。

优选的，当智能汽车在做道路试验过程中，通过通信系统和小车通信，实现虚拟行人或非机动车辆从正面、侧面、后面出现在试验车辆的传感器感知范围内，测试试验车辆能否做出有效预判断。

优选的，所述转向电机、驱动电机可为一个或多个，对应的，所述转向电机、驱动电机安装板可为一个或多个。

如图1、3所示，所述小车装置包括控制系统、通信系统、车架承载系统1（由底盘1-1和车壳1-2组成）、前驱系统2（由前轮毂安装板2-1、转向电机安装板2-2、转向电机、控制器等组成）、后驱系统3（由轮毂安装板3-1、驱动电机安装板3-2、驱动电机、控制器等组成）、供电系统4（由蓄电池4-1及辅件组成），所述前驱系统2通过前轮毂安装板2-1与转向电机安装板2-2固定在车架承载系统1的底盘1-1前端上，所述后驱系统3通过后轮毂安装板3-1与驱动电机安装板3-2固定在车架承载系统1的底盘1-1后端上，所述供电系统4中的锂电池4-1安装在前驱系统2与后驱系统3之间的车架承载系统1的底盘1-1上，通过电缆分别与前驱系统2的转向电机控制器连接和后驱系统3的两个驱动电机控制器连接并提供动力。

其中底盘1-1、车壳1-2用螺钉固定连接，构成一个完整的箱式结构。

如图2所示，作为本实用新型的另一种优选方案，小车装置可改装成单一的直线轨迹型装置。前驱系统可以更换为后驱系统作为前驱使用，通过四个电机驱动车轮，小车装置就只能沿直线轨迹行驶。

本实用新型的工作过程如下：小车装置用于智能汽车的道路试验，试验前，调试好小车装置与智能汽车的通信，作为本实施例的一种优选方式，可提前设置好小车装置行驶路线，所述路线数据存储于小车内置的控制系统模块，作为另一种优选方式，可通过外设遥控装置与小车内置的ZIGBEE模块实现对小车路径的遥控，再把假人或非机动车固定在小车装置上；在试验道路上，小车装置携带的假人或非机动车与智能汽车正面相遇、侧面相撞、后面追尾等情景模式，测试智能汽车能否提前做出改道、减速等避让行为，来测试汽车的安全可靠性，同时可在测试过程中通过加速度传感器、雷达装置、压力传感器、摄像头采集汽车在碰撞过程中的最大加速度、碰撞过程中的最大冲击力、采取避让行为的最大位移量以及碰撞过程中的图像信息，并通过滤波模块将上述监测系统采集的信号进行杂质过滤后，发送到信号放大器，经过放大后的数据发送到DSP处理器进行分析，并通过通讯模块将所述分析结果发送到外部终端，作为本方案的优选，外部终端可设置为汽车测试监控室的PC进行显示，也可通过浏览器端口或安装有相应APP的移动终端进行分析结果的图形化展示，为汽车的改良提供精准的数据支撑。

需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置，其特征在于：它包括车架承载系统（1）、前驱系统（2）、后驱系统（3）、供电系统（4）、控制系统、监测系统和通信系统；

所述车架承载系统（1）包括底盘（1-1）和车壳（1-2），所述前驱系统（2）包括前轮毂安装板（2-1）、转向电机安装板（2-2）、转向电机和转向电机控制器，所述后驱系统（3）包括后轮毂安装板（3-1）、驱动电机安装板（3-2）、驱动电机和驱动电机控制器，所述供电系统（4）包括蓄电池（4-1），所述通信系统包括定位模块和通讯模块；

所述控制系统包括DSP处理器、滤波模块、信号放大器、存储器，所述DSP处理器与所述信号放大器、存储器连接，所述滤波模块与所述信号放大器连接；

所述监测系统包括摄像头、压力传感器、加速度传感器或雷达装置；

所述前驱系统（2）、后驱系统（3）、供电系统（4）、控制系统、监测系统、通信系统设置于所述底盘（1-1）上，所述DSP处理器的输出端和所述前驱系统（2）、后驱系统（3）相连接，所述DSP处理器和所述通信系统相连接，所述滤波模块与所述监测系统连接，所述供电系统（4）和所述前驱系统（2）、后驱系统（3）、控制系统、监测系统和通信系统相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置，其特征在于：所述车架承载系统（1）为框架式结构，所述底盘（1-1）与车壳（1-2）通过四边折弯焊接成型，所述车壳（1-2）通过螺钉与底盘（1-1）的四周连接固定。

3.根据权利要求1所述的一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置，其特征在于：所述前驱系统（2）通过所述前轮毂安装板（2-1）与转向电机安装板（2-2）固定在所述底盘（1-1）前端。

4.根据权利要求1所述的一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置，其特征在于：所述后驱系统（3）通过所述后轮毂安装板（3-1）与驱动电机安装板（3-2）固定在所述底盘（1-1）后端。

5.根据权利要求1所述的一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置，其特征在于：所述蓄电池（4-1）安装在所述底盘（1-1）中部，位于所述前驱系统（2）与后驱系统（3）之间；所述蓄电池（4-1）分别与所述转向电机控制器、驱动电机控制器连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置，其特征在于：所述转向电机安装板、驱动电机安装板（3-2），采用π字型机械结构与底座固定。

7.根据权利要求1所述的一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置，其特征在于：所述定位模块为GPS或北斗模块，所述通讯模块为蓝牙、GPRS、4G、5G、ZIGBEE中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种用于模拟碰撞并监测数据的小车装置，其特征在于：所述摄像头、雷达装置设置于所述底盘（1-1）前、后、左、右侧，所述压力传感器设置于所述底盘（1-1）中部。