一种基于递推平均滤波的汽车列车铰接角测量方法技术

本申请公开了一种基于递推平均滤波的汽车列车铰接角测量方法，包括以下步骤：首先，数据采集模块采集前车构架固定参照点与后车构架固定参照点之间的位移变化量，将采集到的原始数据发送至滤波模块；然后，滤波模块接收到数据采集模块采集到的位移变化量后，采用递推平均滤波法对数据进行滤波处理，并将滤波后的数据传输到计算模块；最后，计算模块结合前车构架固定参照点、后车构架固定参照点与车辆铰接点的位置，对滤波模块滤波后的数据进行计算，求得车辆的铰接角。本方法能够有效降低外界环境对测量值的干扰，使得输出的测量值平滑度高；采用的间接测量方式简单、累计误差小，能够满足实际工程中对于铰接角数值精度的要求。够满足实际工程中对于铰接角数值精度的要求。够满足实际工程中对于铰接角数值精度的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于递推平均滤波的汽车列车铰接角测量方法


[0001]本专利技术属于测量
，特别是涉及一种基于递推平均滤波的汽车列车铰接角测量方法。

技术介绍

[0002]近年来，城市轨道交通系统趋于成熟，并逐渐向智能化方向发展。电子导向胶轮车作为一种新出现的交通制式，是一种智能化的导向式胶轮系统。它与传统机械导向的城市轨道交通系统如地铁、轻轨在车辆结构、配置与路轨结构等方面均存在区别，电子导向胶轮车需要依靠自身完成导向与走行，智能化程度较高。由于电子导向胶轮车由可编组的胶轮车辆组成，各胶轮车辆之间通过机械铰接结构相连。铰接角是相邻编组车辆轴向的轴线形成的夹角。在电子导向胶轮车行驶的过程中，铰接角的变化情况与数值大小可以反映车辆的横向稳定性，同时铰接角也是电子导向胶轮车自动驾驶过程中的重要输入参数。
[0003]现有的测量铰接角的设备有接触式传感器与非接触式传感器。接触式传感器需要安装在铰接点的位置，但是电子导向胶轮车在行驶的过程中铰接点的位置存在较大的振动，同时伴有泥沙的侵蚀，容易造成传感器损坏。这种直接接触测量的方法对传感器的防护要求过高，对于不同形式的铰接车辆还需要定制传感器的大小与尺寸，增加了测量的成本，实用性差。非接触式传感器则不需要直接安装在铰接点的位置，在多个物体直接通过相机、测距仪或通过机械结构对铰接角进行转换间接测量铰接角。这种方法的测量装置价格较高，导致测量的局限性较大，难以进行实际应用。
[0004]专利CN110208784A公开了一种根据毫米波雷达进行铰接角测量的方法，通过设置基准面测量相邻车厢的不同位置距离基准面的距离，根据这些距离利用几何关系推算出相邻车厢的铰接角。专利CN106274907A公开了一种根据卡尔曼滤波的铰接角视觉测量方法。主要利用方向盘的转角信号修正利用视觉系统测量的铰接角数值，保证铰接角的测量精度。这些方法对于铰接角的测量都有较好的效果，但是使用的仪器成本过高并且这些方法铰接式车辆行驶过程中的外界干扰等因素都没有考虑进测量方法中，影响铰接角测量的精度。针对这些问题，本专利技术设计了一种基于递推平均滤波的汽车列车的铰接角测量方法，它基于递推平均滤波法能够有效避免外界环境的干扰。同时，它的测量设备价格较低，最后通过几何关系得到的铰接角精度较高，能够满足工程的实际需求。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于解决现有汽车列车铰接角测量方法与技术容易受外界干扰、测量成本高、精度有所欠缺的问题。
[0006]为了实现本专利技术目的，本专利技术公开了一种基于递推平均滤波的汽车列车铰接角测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、数据采集模块采集前车构架固定参照点与后车构架固定参照点之间的位移变化量，将采集到的原始数据发送至滤波模块；
步骤2、滤波模块接收到数据采集模块采集到的位移变化量后，采用递推平均滤波法对数据进行滤波处理，并将滤波后的数据传输到计算模块；步骤3、计算模块结合前车构架固定参照点、后车构架固定参照点与车辆铰接点的位置，对滤波模块滤波后的数据进行计算，求得车辆的铰接角。
[0007]进一步地，数据采集模块采集前车构架固定参照点与后车构架固定参照点之间的位移变化量，车辆铰接点为前车铰接盘和后车铰接盘支架交点，固定参照点为车辆上预设的固定点位；位移传感器设置于前车构架固定参照点与后车构架固定参照点之间。
[0008]进一步地，滤波模块用于对数据采集模块采集到的数据进行滤波，递推平均滤波法具体包括以下步骤：步骤2
‑
1、通过数据采集模块采集n次前车构架固定参照点与后车构架固定参照点的位移变化量，将采集到的n个数据作为初始数据组；步骤2
‑
2、当数据采集模块采集到新的位移变化量时，将采集到新数据放入原初始数据组的末尾，并去除原初始数据组的第一个数据，得到一个新数据组；步骤2
‑
3、将新数据组的数据进行算数平均计算，获得先前采集到的新数据的滤波结果。
[0009]进一步地，计算模块用于对滤波模块滤波后的数据进行计算，具体包括以下步骤：步骤3
‑
1、导入车辆铰接点与前车构架固定参照点之间的距离a，车辆铰接点与后车构架固定参照点之间的距离b，前车构架固定参照点与后车构架固定参照点之间的初始距离c；其中，a、b为已知的预设数值，且在车辆行驶中不会发生变化；步骤3
‑
2、导入车辆铰接点与前车构架固定参照点连线、车辆铰接点与后车构架固定参照点之间的初始夹角θ，θ为已知的预设数值；步骤3
‑
3、根据前车构架固定参照点与后车构架固定参照点之间的初始距离c和滤波模块导入的前车构架固定参照点与后车构架固定参照点之间的位移变化量，求得前车构架固定参照点与后车构架固定参照点之间的新距离c
’
；步骤3
‑
4、根据余弦公式，求得车辆铰接点与前车构架固定参照点连线、车辆铰接点与后车构架固定参照点之间的新夹角θ
’
，具体公式为：步骤3
‑
5、根据夹角θ和新夹角θ
’
计算出车辆行驶的铰接角。
[0010]进一步地，步骤3
‑
5中，铰接角的计算方法为：步骤3
‑5‑
1、对铰接角变化量的正值方向进行定义，车辆左转时铰接角为正，车辆右转时铰接角为负；步骤 3
‑5‑
2、根据定义的铰接角变化量的正值方向，求得铰接角φ，φ等于θ
‑
θ
’
或θ
’‑
θ。
[0011]进一步地，步骤4中，计算模块求得车辆的铰接角后，将得到的结果作为车辆控制系统的输入，控制整辆车辆的行驶。
[0012]进一步地，位移传感器包括各种位移传感器，如滑动变阻器，通过电压的差值换算得到长度的变化值；如非接触式位移传感器，通过磁场的差值换算得到长度的变化值；所述位移传感器通过铰链连接在前车构架固定参照点与后车构架固定参照点之间。
[0013]进一步地，步骤2
‑
1中，数据采集模块的采集次数n根据车辆行使工况进行预设，n的范围为5~60次。
[0014]进一步地，前车构架固定参照点与后车构架固定参照点所固定位置为刚体，不受外界压力变形。
[0015]进一步地，步骤1中，数据采集模块分别将采集到的原始数据发送给数据滤波模块和计算模块；计算模块得到原始数据和滤波数据后，将原始数据和滤波数据进行对比，分析滤波模块滤波效果。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的显著进步在于：1）本申请使用的位移传感器成本较低并且精度较高，能够充分满足工程上的需求与应用；2）本申请的滤波模块利用递推平均滤波算法能够有效降低外界环境对测量值的干扰，使得输出的测量值平滑度高；3）本申请采用的间接测量方式简单、累计误差小，根据几何关系计算的数值稳定准确，能够满足实际工程中对于铰接角数值精度的要求。
[0017]为更清楚说明本专利技术的功能特性以及结构参数，下面结合附图及具体实施方式进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于递推平均滤波的汽车列车铰接角测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、数据采集模块采集前车构架固定参照点与后车构架固定参照点之间的位移变化量，将采集到的原始数据发送至滤波模块；步骤2、滤波模块接收到数据采集模块采集到的位移变化量后，采用递推平均滤波法对数据进行滤波处理，并将滤波后的数据传输到计算模块；步骤3、计算模块结合前车构架固定参照点、后车构架固定参照点与车辆铰接点的位置，对滤波模块滤波后的数据进行计算，求得车辆的铰接角。2.根据权利要求1所述的一种基于递推平均滤波的汽车列车铰接角测量方法，其特征在于，所述数据采集模块采集前车构架固定参照点与后车构架固定参照点之间的位移变化量，所述车辆铰接点为前车铰接盘和后车铰接盘支架交点，所述固定参照点为车辆上预设的固定点位；位移传感器设置于前车构架固定参照点与后车构架固定参照点之间。3.根据权利要求1所述的一种基于递推平均滤波的汽车列车铰接角测量方法，其特征在于，所述滤波模块用于对数据采集模块采集到的数据进行滤波，所述递推平均滤波法具体包括以下步骤：步骤2
‑
1、通过数据采集模块采集n次前车构架固定参照点与后车构架固定参照点的位移变化量，将采集到的n个数据作为初始数据组；步骤2
‑
2、当数据采集模块采集到新的位移变化量时，将采集到新数据放入原初始数据组的末尾，并去除原初始数据组的第一个数据，得到一个新数据组；步骤2
‑
3、将新数据组的数据进行算数平均计算，获得先前采集到的新数据的滤波结果。4.根据权利要求2所述的一种基于递推平均滤波的汽车列车铰接角测量方法，其特征在于，所述计算模块用于对滤波模块滤波后的数据进行计算，具体包括以下步骤：步骤3
‑
1、导入车辆铰接点与前车构架固定参照点之间的距离a，车辆铰接点与后车构架固定参照点之间的距离b，前车构架固定参照点与后车构架固定参照点之间的初始距离c；其中，a、b为已知的预设数值，且在车辆行驶中不会发生变化；步骤3
‑
2、导入车辆铰接点与前车构架固定参照点连线、车辆铰接点与后车构架固定参照点之间的初始夹角θ，θ为已知的预设数值；步骤3
‑
3、根据前车...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兆聪，王慷，陈爱林，赵宏图，奉嘉明，
申请(专利权)人：南京华擎交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：