【技术实现步骤摘要】
一种适用于齿轮齿条转向机构的车轮转角测量系统
[0001]本专利技术属于车辆领域，特别涉及一种车轮转角测量系统，具体为适用于齿轮齿条转向机构的车轮转角测量系统。
技术介绍
[0002]车轮转角信号是控制车辆转向运动的直接因素，在车辆转向控制乃至辅助驾驶等领域，车轮转角信号也是反馈车辆运动状态的重要信息，对于车辆的运动起着至关重要的作用。随着汽车智能化以及电动化的发展，如线控转向等各种先进的转向技术以及智能辅助驾驶技术的实现越来越离不开各种精确的车辆状态信息，车轮转角信号就是其中之一，精确的车轮转角信号的获取，有助于各种车载控制系统实现对车辆的良好控制，从而提升车辆行驶性能。因此，车轮转角信号的精确获取对于辅助驾驶、自动驾驶以及自动泊车等众多领域都有着重要的意义。
[0003]目前对于车辆车轮转角信号的获取，主要还是通过方向盘转角和转向系统传动比计算得到近似转角，并未考虑两侧车轮转角不一致的实际情况，同时因为转向传动比在行驶过程中有着一定幅度的变化，导致计算得到的车轮转角精度也不高，面对日益先进、对信号精度要求越来越高...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于齿轮齿条转向机构的车轮转角测量系统，其特征在于，包含试验数据采集模块、转向关系提取模块、行驶数据检验模块、行驶状态记忆模块以及车轮转角计算模块；所述试验数据采集模块用于在试验时采集方向盘转角、转向小齿轮转角以及左右前轮转角信息，并将其进行滤波处理之后传递给转向关系提取模块，其中，小齿轮转角是由安装在小齿轮上的转角传感器获得的，可结合齿轮齿条转向机构的线角传动比计算得到齿条位移；所述转向关系提取模块首先利用接收到的转向小齿轮信息根据齿轮齿条机构的线角传动比得到齿条位移，然后对齿条位移和左右前轮转角数据进行多项式拟合，从而得到齿条位移与左右前轮转角的连续关系，并将拟合表达式传递给车轮转角计算模块进行储存；所述行驶数据检验模块用于采集方向盘转角、小齿轮转角以及车速信息,根据小齿轮转角计算得到齿条位移并将其与车速信息一起传递给车轮转角计算模块；该模块还包括安装在车顶的由前后两个摄像头所组成的探视系统、安装在车辆前保险杠中间处的视觉传感器以及语音模块，车顶摄像头用于统计车辆在行驶环境中前后的车流信息以及获取本车与前后车的间距信息，视觉传感器用于探知车辆行进道路的路面附着系数，语音模块用于在实时齿条位移超出齿条位移阈值时进行语音提示预警；所述车轮转角计算模块接收来自行驶数据检验模块的实时齿条位移信息与实时车速信息，利用转向关系提取模块的拟合表达式同时结合车速信息，计算得到实时的左右前轮转角；所述行驶状态记忆模块用于采集车辆行驶时的车速、方向盘转角、方向盘角速度、方向盘转向变换次数、齿条位移、齿条移动速度及加速度、齿条位移方向变换次数、行驶数据检验模块车顶摄像头获取的道路车流信息以及与前后车间距信息、横摆角速度、质心侧偏角以及侧向加速度信息，根据上述信息对驾驶员驾驶风格进行识别，再根据所识别的驾驶员风格对齿条位移安全阈值进行定期修正；所述行驶状态记忆模块可通过本车的车速、与前后车间距、实际齿条位移及速度对驾驶员疲劳程度做出判断，并根据驾驶员疲劳程度对齿条位移安全阈值进行再次修正，同时对语音模块的提示声音响度进行增益处理；所述行驶状态记忆模块的疲劳检测周期可根据行驶时间段内的路面附着系数以及连续行驶时长动态变化，同时行驶时间段也会根据驾驶员的驾驶习惯定期调整；所述车轮转角测量系统可根据齿条位移计算左右前轮初始转角并根据车速信息进行修正得到左右转向轮的实时转角，同时还会根据驾驶员在不同路面附着系数范围内的驾驶风格以及驾驶员疲劳程度对齿条位移安全阈值进行定期修正，既适用于搭载传统齿轮齿条转向机构的车辆，也适用于搭载线控齿轮齿条转向机构的车辆。2.如权利要求1所述的一种适用于齿轮齿条转向机构的车轮转角测量系统，其特征在于，所述的试验数据采集模块采用了分转角区间分精度试验方式来得到齿条位移与左右前轮转角；在利用齿轮齿条转向机构进行台架试验获取试验数据时，方向盘从0
°
开始分别顺时针和逆时针转向，以不同的方向盘转角间隔获取方向盘转角以及相应的齿条位移值与左右前轮转角值，直到达到方向盘极限处为止，先进行两组预试验，以使齿轮齿条转向机构与转角测量装置充分磨合，然后重复进行五次试验，取试验数据平均值以减小偶然误差，根据试验
数据平均值进行转向关系的提取；考虑到车辆实际行驶过程中直线行驶工况占比最大，为保证车辆的直线行驶能力，在方向盘零转角附近区域进行高精度拟合以获取更为精确的车轮转角，以方向盘零转角时的齿条位置作为测量起始点，当齿条位移在其左右极限位移的5％以内区域时，试验数据的获取间隔以方向盘转角为参考，为所用方向盘转角传感器分辨率的一倍数值大小；为降低台架试验复杂度同时减少数据运算量，当试验齿条位移在其极限位移5％至20％区域时，试验数据的获取间隔以方向盘转角为参考，为所用方向盘转角传感器分辨率的两倍数值大小；当试验齿条位移在其极限位移20％区域以外时，试验数据的获取间隔以方向盘转角为参考，为所用方向盘转角传感器分辨率的三倍数值大小。3.如权利要求1所述的一种适用于齿轮齿条转向机构的车轮转角测量系统，其特征在于，所述的转向关系提取模块采用高次多项式对获取的齿条位移与左右前轮转角数据分别进行拟合得到齿条位移与左右前轮转角的函数关系，分别使用四次多项式和五次多项式对上述数据进行拟合，将得到的表达式储存在模块内部；在车辆实际行驶过程中，对于转向时的外侧车轮(即方向盘转动方向另一侧的车轮)，转角范围较小，此时选择四次多项式，对于转向时的内侧车轮(即方向盘转动方向一侧的车轮)，转角范围较大，此时选择五次多项式，将内外侧车轮对应的拟合表达式传递给车轮转角计算模块。4.如权利要求1所述的一种适用于齿轮齿条转向机构的车轮转角测量系统，其特征在于，所述的车轮转角计算模块利用齿条位移根据拟合多项式进行计算得到初始左右前轮转角，并根据车速信息对车轮转角进行适当修正；所述的车轮转角计算模块具体计算流程为，首先根据齿条位移信息确定车轮的内外侧，设定齿条位移为负代表右转，此时右侧车轮为内侧车轮，左侧车轮为外侧车轮；齿条位移为正代表左转，此时左侧车轮为内侧车轮，右侧车轮为外侧车轮，选择对应的拟合多项式，然后将齿条位移代入拟合多项式得到左右前轮初始转角L0_sw和R0_sw，在零车速时上述转角无需修正即为左右前轮转角；随着车速的变化，需要对左右前轮初始转角进行修正，具体修正公式如下：随着车速的变化，需要对左右前轮初始转角进行修正，具体修正公式如下：式中，L0_sw、R0_sw、L_sw、R_sw分别为初始左右前轮转角和修正后的左右前轮转角，单位为
°
；u为车辆实时行驶车速，单位为km/h；r为由转向小齿轮计算得到的齿条位移，单位为mm；r
max
为齿条的极限位移值，根据具体的齿轮齿条转向机构确定，单位为mm；e为自然常数。5.如权利要求1所述的一种适用于齿轮齿条转向机构的车轮转角测量系统，其特征在
于，所述的行驶数据检验模块的采样周期Ts为与实时车速u以及齿条位移r具有一定关系的变值，当高车速大齿条位移时，此时车辆更容易发生危险，因此数据采样周期应缩短，以便及时监测到危险工况，当低车速小齿条位移时，车辆处于常规工况下，相对不容易发生危险，从降低系统计算量以及延长系统使用寿命的角度出发，可适当延长数据采样周期；所述行驶数据检验模块的采样周期T
s
与实时车速u以及实时齿条位移r的具体关系确定方法如下：首先对车速u进行分区，低速区域U1为0≤u＜40km/h,中速区域U2为40km/h≤u＜80km/h,高速区域U3为80km/h≤u，再对齿条位移r进行分区，小位移区R1为0≤|r|＜0.25r
max
,中位移区域R2为0.25r
max
≤|r|＜0.5r
max
,大位移区域R3为0.5r
max
≤|r|，采样周期在不同车速区和不同齿条位移区的具体取值如下：式中，采样周期T
s
的单位为ms。6.如权利要求1所述的一种适用于齿轮齿条转向机构的车轮转角测量系统，其特征在于，所述的行驶数据检验模块内置车辆在当前状态与行驶环境下的齿条位移安全阈值，当由小齿轮转角计算出的齿条位移超出该阈值时，数据...
【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，杨蕊绽，郑宏宇，郭中阳，宋娟娟，吴竟启，束磊，束琦，
申请(专利权)人：江苏超力电器有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。