基于双陀螺仪的半挂车内轮差区域防碰撞预警方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双陀螺仪的半挂车内轮差区域防碰撞预警方法，先在位于同一侧的牵引车和挂车上均分别安装一只陀螺仪模块和一只毫米波雷达，其中陀螺仪模块用于测量牵引车车体和挂车车体转弯时的角速度和角度，将牵引车上的毫米波雷达设置位于挂车上毫米波雷达的后方，牵引车上的毫米波雷达用于探测车辆侧前方区域，挂车上的毫米波雷达用于探测车辆侧后方区域，两个毫米波雷达的探测区域部分相交，然后将陀螺仪模块和毫米波雷达与主控模块相连，主控模块连接车辆的OBD接口，读取车辆行驶的实时速度，并根据测得的角速度和角度数据，实时计算出半挂车的内轮差值，若毫米波雷达检测到内轮差预警区域内有障碍物存在时，则发出预警。发出预警。发出预警。

【技术实现步骤摘要】
基于双陀螺仪的半挂车内轮差区域防碰撞预警方法


[0001]本专利技术属于汽车智能驾驶领域的主动安全技术，具体涉及一种半挂车辆在转弯时，通过安装在半挂车的牵引车与挂车上的各一只陀螺仪来分析计算牵引车与挂车车体之间的夹角，以及半挂车辆转弯时的内轮差区域，并通过双毫米波雷达对障碍物的探测，实现半挂车过弯时的内轮差区域防碰撞预警方法。

技术介绍

[0002]车辆在转弯过程中，由于前、后车轮的运动轨迹不重合，前轮转弯半径大于后轮转弯半径，形成了前后轮运动轨迹的一定差值，即内轮差。车辆在转弯时由前后轮形成的内轮差极易引发车辆的侧向碰撞事故，而大型半挂车辆的内轮差值比普通单体车的内轮差值要大出数倍，它更易引发侧向碰撞和碾压的恶性事故。但要实现半挂车内轮差防碰撞的准确预警，首先就需要计算出半挂车的牵引车与挂车车体在转弯时它们之间的夹角，通过这个夹角的计算值再计算出半挂车辆转弯时的内轮差值，从而确定内轮差区域，为了实现半挂车的内轮差防碰撞的准确预警提供必须的前提条件。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于双陀螺仪的半挂车内轮差区域防碰撞预警方法，实现半挂车的内轮差防碰撞的准确预警，以避免因半挂车辆在转弯时因内轮差而引发的车辆侧面碰撞和碾压的恶性事故。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于双陀螺仪的半挂车内轮差区域防碰撞预警方法，该方法为：在位于同一侧的牵引车和挂车上均分别安装一只陀螺仪模块和一只毫米波雷达，其中位于牵引车上的陀螺仪模块用于测量牵引车车体转弯时的角速度和角度，位于挂车车体上的陀螺仪模块用于测量挂车车体转弯时的角速度和角度，将牵引车上的毫米波雷达设置位于挂车上毫米波雷达的后方，牵引车上的毫米波雷达用于探测其安装一侧的车辆侧前方区域，挂车上的毫米波雷达用于探测其安装一侧的车辆侧后方区域，并且两个毫米波雷达的探测区域部分相交，同时将陀螺仪模块和毫米波雷达与主控模块相连，主控模块通过CAN总线连接车辆的OBD接口，读取车辆行驶的实时速度，并根据测得的角速度和角度数据，实时计算出牵引车与挂车车体之间的夹角以及半挂车的内轮差值，若毫米波雷达检测到内轮差预警区域内有障碍物存在时，则发出预警。
[0005]进一步的，所述牵引车与挂车车体之间的夹角计算方法如下：
[0006]设牵引车上的陀螺仪模块为第一陀螺仪，其角速度为ω1、角度为θ1；
[0007]设挂车上的陀螺仪模块为第二陀螺仪，其角速度为ω2、角度为θ2；
[0008]设牵引车与挂车车体之间的夹角为θx；
[0009]设牵引车上的毫米波雷达模块为第一雷达，挂车上的毫米波雷达为雷达2；
[0010]当车辆直行时，两只陀螺仪测得本身车体的角速度都为0，即ω1＝0、ω2＝0，此时系统以此为准，标定第一陀螺仪、第二陀螺仪的基础参数，即：θ1＝0、θ2＝0；当车辆过弯时，
第一陀螺仪、第二陀螺仪分别测得各自车体的角速度ω1、ω1和角度θ1、θ2数据，并通过CAN总线将数据传输至主控模块，主控模块通过两只陀螺仪同一时间测得的角度值，计算出牵引车与挂车车体之间的夹角θx＝θ1
‑
θ2。
[0011]进一步的，所述内轮差计算方法如下，
[0012]首先设：Yz：为垂直纵轴；Yq：为牵引车车身纵轴；Yg：为挂车车身纵轴；A：为牵引车前轮轴的中心点；B：为牵引车后轮轴的中心点；C：为挂车后轮中间轴的中心点；D：为牵引车后轮横轴与挂车车身纵轴的交叉点；G：为牵引销；Oq：为牵引车转弯半径的圆心；Og：为挂车转弯半径的圆心；Lq：为牵引车的轴距，Lq＝AB；Lg：为挂车牵引销到后轮中间轴的轴距，Lg＝GC；BOq：为牵引车后轴至牵引车转弯半径圆心的延长线、其与牵引车车身纵轴垂直；COg：为挂车后轮中轴至挂车转弯半径圆心的延长线、其与挂车车身纵轴垂直；θ1：牵引车车身纵轴与垂直纵轴的夹角；θ2：挂车车身纵轴与垂直纵轴的夹角；θx：为牵引车车身纵轴与挂车车身纵轴的夹角；θ3：为GOq与BOq的夹角；θ4：为GOq与COg的夹角；θ5：为DOg与COg的夹角；R1：为车辆转弯半径；R2：为牵引车转弯内侧前轮外侧的运动半径；R3：为挂车转弯内侧后轮外侧的运动半径；d：为车辆的外侧轮距；i1：为牵引车转弯内侧前轮的外侧运动轨迹，半径为R2；i2：为挂车转弯内侧后轮的外侧运动轨迹，半径为R3；
[0013]系统通过车辆OBD口，获得车辆转弯时的实时速度，将获取的车辆实时速v与陀螺仪模块同步送出的车辆转弯时的实时的角速度ω，通过计算r＝v/ω获得车辆的转弯半径R1＝AOq；
[0014]R2＝R1
‑
d/2，R2的运动轨迹为i1，即牵引车转弯时的内侧前轮外侧运动轨迹；
[0015]在直角三角形
△
ABOq中，AB为已知的牵引车轴距Lq，AOq为计算出的车辆转弯半径R1，通过勾股定理计算出BOq，BOq2＝AO2‑
AB2；
[0016]在直角三角形
△
GBOq中，GB为牵引销到牵引车后轮轴中心点的距离，GB和BOq均为已知，通过三角函数可以计算出直角三角形
△
GBOq中GOq与BOq之间的夹角∠θ3的角度值：tanθ3＝GB/BOq；
[0017]OqB、OgC分别与牵引车车身纵轴和挂车车身纵轴垂直，故OqB与OgC之间的夹角等于牵引车车身纵轴与挂车车身纵轴的夹角：∠θ5＝∠θx；则直角三角形
△
GCOg中的∠θ4＝∠θ5+∠θ3，∠θ3和∠θ5为已知量，所以∠θ4也可知；
[0018]在直角三角形
△
GCOg中，GC为牵引销与挂车中间轴中心点的连线，GC和∠θ4均为已知，通过三角函数公式可以计算出COg，COg＝GB/tanθ4；
[0019]R3为半挂车转弯时挂车后轮的最小半径，R3＝COg
‑
d/2，其运动轨迹为i2，i1与i2围合的区域即为内轮差区域，在做半挂车辆内轮差预警时，只需要判断在以Og为极点的极坐标中，挂车后轮至车头方向转弯内侧目标位置的极径即可。
[0020]更进一步的，如果目标所在位置的极径大于R3，则在半挂车的内轮差区域之内，会发生半挂车的侧面碰撞事故，系统会及时发出预警信息；如果目标所在位置的极径小于R3，则在半挂车的内轮差区域之外，不会发生半挂车的侧面碰撞事故，系统就不需要发出预警。
[0021]进一步的，通过在车辆的另一侧也安装两个毫米波雷达，且该侧两个毫米波雷达与另一侧两个毫米波雷达对称安装，同时两个两个毫米波雷达与主控模块连接，即实现该车辆另一侧的内轮差区域防碰撞预警
[0022]进一步的，一只陀螺仪模块嵌在主控模块上，两者一同安装在汽车驾驶室内；另一
个陀螺仪模块安装在挂车的车体上。
[0023]进一步的，所述陀螺仪模块系统选用GGPM01LK陀螺仪模块；所述毫米波雷达选用TA
‑
B
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LD05雷达模块。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双陀螺仪的半挂车内轮差区域防碰撞预警方法，其特征在于，在位于同一侧的牵引车和挂车上均分别安装一只陀螺仪模块和一只毫米波雷达，其中位于牵引车上的陀螺仪模块用于测量牵引车车体转弯时的角速度和角度，位于挂车车体上的陀螺仪模块用于测量挂车车体转弯时的角速度和角度，将牵引车上的毫米波雷达设置位于挂车上毫米波雷达的后方，牵引车上的毫米波雷达用于探测其安装一侧的车辆侧前方区域，挂车上的毫米波雷达用于探测其安装一侧的车辆侧后方区域，并且两个毫米波雷达的探测区域部分相交，同时将陀螺仪模块和毫米波雷达与主控模块相连，主控模块通过CAN总线连接车辆的OBD接口，读取车辆行驶的实时速度，并根据测得的角速度和角度数据，实时计算出牵引车与挂车车体之间的夹角以及半挂车的内轮差值，若毫米波雷达检测到内轮差预警区域内有障碍物存在时，则发出预警。2.根据权利要求1所述的基于双陀螺仪的半挂车内轮差区域防碰撞预警方法，其特征在于，所述牵引车与挂车车体之间的夹角计算方法如下：设牵引车上的陀螺仪模块为第一陀螺仪，其角速度为ω1、角度为θ1；设挂车上的陀螺仪模块为第二陀螺仪，其角速度为ω2、角度为θ2；设牵引车与挂车车体之间的夹角为θx；设牵引车上的毫米波雷达模块为第一雷达，挂车上的毫米波雷达为雷达2；当车辆直行时，两只陀螺仪测得本身车体的角速度都为0，即ω1＝0、ω2＝0，此时系统以此为准，标定第一陀螺仪、第二陀螺仪的基础参数，即：θ1＝0、θ2＝0；当车辆过弯时，第一陀螺仪、第二陀螺仪分别测得各自车体的角速度ω1、ω1和角度θ1、θ2数据，并通过CAN总线将数据传输至主控模块，主控模块通过两只陀螺仪同一时间测得的角度值，计算出牵引车与挂车车体之间的夹角θx＝θ1
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θ2。3.根据权利要求1或2所述的基于双陀螺仪的半挂车内轮差区域防碰撞预警方法，其特征在于，所述内轮差计算方法如下，首先设：Yz：为垂直纵轴；Yq：为牵引车车身纵轴；Yg：为挂车车身纵轴；A：为牵引车前轮轴的中心点；B：为牵引车后轮轴的中心点；C：为挂车后轮中间轴的中心点；D：为牵引车后轮横轴与挂车车身纵轴的交叉点；G：为牵引销；Oq：为牵引车转弯半径的圆心；Og：为挂车转弯半径的圆心；Lq：为牵引车的轴距，Lq＝AB；Lg：为挂车牵引销到后轮中间轴的轴距，Lg＝GC；BOq：为牵引车后轴至牵引车转弯半径圆心的延长线、其与牵引车车身纵轴垂直；COg：为挂车后轮中轴至挂车转弯半径圆心的延长线、其与挂车车身纵轴垂直；θ1：牵引车车身纵轴与垂直纵轴的夹角；θ2：挂车车身纵轴与垂直纵轴的夹角；θx：为牵引车车身纵轴与挂车车身纵轴的夹角；θ3：为GOq与BOq的夹角；θ4：为GOq与COg的夹角；θ5：为DOg与COg的夹角；R1：为车辆转弯半径；R2：为牵引车转弯内侧前轮外侧的运动半径；R3：为挂车转弯内侧后轮外侧的运动半径；d：为车辆的外侧轮距；i1：为牵引车转弯内侧前轮的外侧运动轨迹，半径为R2；i2：为挂车转弯内侧后轮的外侧运动轨迹，半径为R3；系统通过车辆OBD口，获得车辆转弯时的实时速度，将获取的车辆实时速v与...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝江滢，杨正国，黄建强，王铁钢，
申请(专利权)人：南京天安汽车电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：