專利名稱：一種車輛傾斜的測量方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛傾斜的測量方法和裝置，屬于車輛運(yùn)行狀況參數(shù)的采集和處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
車輛在行駛過程中難免的要發(fā)生傾斜，一般的只要這個傾斜量在車體平衡所允許的范圍之內(nèi)，是可以接受的。為此，需要實時監(jiān)測該傾斜量。監(jiān)測傾斜量的首要問題就是對傾斜參數(shù)的度量，最后根據(jù)傾斜參數(shù)調(diào)整汽車的工作狀態(tài)，包括報警，防抱死情形下的主動制動。目前，傾斜參數(shù)的測量已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)，而且在高檔的車輛上已經(jīng)有所應(yīng)用， 采用的具體方案各不相同。例如授權(quán)公告號CN100593221C名稱為傾斜傳感器的發(fā)明專利所展示的那樣，磁性介質(zhì)通過軸可旋轉(zhuǎn)的安裝至機(jī)架，軸與機(jī)架之間設(shè)置了降低機(jī)架振動對磁性介質(zhì)轉(zhuǎn)動干擾的中間體。在車輛傾斜的時候，機(jī)架以同樣的角度發(fā)生轉(zhuǎn)動，而磁性介質(zhì)在重力作用下保持原有的位置。這種角位移差引起磁性介質(zhì)在機(jī)架上的磁通量發(fā)生變化，這種變化通過傳感器獲得。再例如中國專利申請?zhí)?00710102108. I所披露的名稱為一種經(jīng)由對懸架擋塊轉(zhuǎn)動的頻率分析確定側(cè)傾狀態(tài)的方法的發(fā)明專利，該方法設(shè)想通過套設(shè)在麥弗遜支柱上的轉(zhuǎn)動部件在車輛傾斜的時候產(chǎn)生相對于底盤的角位移來測量車體的傾斜。前述方案發(fā)明在理論上行的通，但是實際使用時，容易受到車輛底盤的振動、濕度、磁場等等因素的影響。為了降低環(huán)境的干擾，必須采用多種抗干擾附加設(shè)備和誤差修正裝置甚至閉環(huán)控制系統(tǒng)，這就提高了的實現(xiàn)成本。這也是前述車輛傾斜的檢測得不到普及的一個重要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種車輛傾斜的測量方法和裝置，該方法作為現(xiàn)有技術(shù)的替代方案，結(jié)構(gòu)簡單、可靠，降低了實現(xiàn)成本。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案。一種車輛傾斜的測量方法，包括以下步驟
在車輛上設(shè)置一個以上發(fā)射裝置并使之發(fā)射出超聲波，在車輛上設(shè)置一個以上接收裝置接收反射波，根據(jù)接收裝置采集到的反射信號確定各接收裝置與地面的距離H ;去噪后根據(jù)各個測量點H值之間的關(guān)系確定車體的傾斜情況。本發(fā)明通過采用超聲波測量車體多個位置距離地面的距離來取得車輛的傾角，超聲波本身已經(jīng)是較為成熟的技術(shù)，應(yīng)用到本發(fā)明中降低了實現(xiàn)成本。并且超聲波的單向性較好，測距精度較高。優(yōu)選于所述兩個超聲波收發(fā)裝置相互平行，相互間的垂直距離為零、水平距離為 S，測得距尚地面的距尚分別為H1和H2,傾角為a= arccos [(H1 — H2)/S。米用本方案實現(xiàn)的傾斜測定，過程簡單，對軟件要求要低。優(yōu)選于所述兩個超聲波收發(fā)裝置相互成Θ角，該超聲波收發(fā)裝置測距點平行于車體方向上的距離為S、垂直于車體方向上為距離為C，測得距離地面的距離分別為H1和 H2,傾角為a =arctan (Hi+c — H2Cos θ ) / (H2sin θ+S)。本方案的測距對超聲波收發(fā)裝置的安裝要求較低，更加符合實際狀況。優(yōu)選于將前述一個以上超聲波收發(fā)裝置分為一組以上的關(guān)聯(lián)組，同一關(guān)聯(lián)組內(nèi)的獲得的多個數(shù)據(jù)具有確定的關(guān)聯(lián)性，根據(jù)這些具有關(guān)聯(lián)性的多個數(shù)據(jù)確定一個以上較為準(zhǔn)確的值作為該關(guān)聯(lián)組的狀態(tài)數(shù)據(jù)。該方法可以降低因為路面狀況引起的誤差。優(yōu)選于前述具有關(guān)聯(lián)性的多個數(shù)據(jù)為距離數(shù)據(jù)。由于距離為直接測得的，將其進(jìn)行關(guān)聯(lián)組的比較，得出更能反映車體傾角的距離作為該關(guān)聯(lián)組所對應(yīng)位置與地面的距離， 可以降低系統(tǒng)運(yùn)算量。優(yōu)選于前述具有關(guān)聯(lián)性的多個數(shù)據(jù)為傾角數(shù)據(jù)。增加一對超聲波收發(fā)裝置可以增加多個角度信息，這就相當(dāng)于多次測量，因而得出的車輛傾角也更加準(zhǔn)確。優(yōu)選于根據(jù)不同時刻車體距離地面的距離和傾角，確定車體的振動狀況。車輛的振動狀況和車體的傾角更加全面的反映了汽車的運(yùn)行狀況。一種應(yīng)用了前述車輛傾斜的測量方法的裝置，包括兩對以上固定在車輛上的超聲波收發(fā)裝置，用于減小盲區(qū)的增益可調(diào)放大電路，用于補(bǔ)償溫度影響的溫度傳感器，以及處理器。該方案可以減小超聲收發(fā)裝置的系統(tǒng)誤差，提高測量精度。本發(fā)明的有益效果為本方法通過簡單的超聲波收發(fā)實現(xiàn)對車輛傾斜的測量，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，易于普及；通過比較同一關(guān)聯(lián)組內(nèi)的超聲波收發(fā)裝置所得到的距離或傾角，可以降低誤差，最終減小路面狀況對測量結(jié)果的影響；通過測量不同時刻車輛與地面的距離、傾角，確定車體的振動情況，進(jìn)一步反映了汽車的運(yùn)行狀態(tài)。


圖I為采用了本發(fā)明所述的測車輛傾斜方法的車輛的優(yōu)選整體圖，主要展示了多個超聲波收發(fā)裝置的優(yōu)選安裝位置；
圖2為本發(fā)明所述方法一優(yōu)選測距方式的在傾角為零的情況下的示意圖3為圖2的在傾角為α?xí)r的示意圖4為圖2所示，當(dāng)兩個超聲波收發(fā)裝置所確定的直線與需要測量傾角的軸向呈Y角度時的測量示意圖5為本發(fā)明所述方法另一優(yōu)選測距方式的在傾角為零的情況下的示意圖6為圖5的在傾角為α?xí)r的示意圖7為所述關(guān)聯(lián)組的優(yōu)選示意圖。圖8所示的為本發(fā)明所述的車輛傾斜的測量裝置的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步說明。本發(fā)明對所述超聲波收發(fā)裝置的具體位置沒有特別的限制?？梢栽谲囕v不同的位置設(shè)置多個收發(fā)裝置，也可以在同一位置設(shè)置方向不同的多個。下面就這兩種分別做一下詳述。由于超聲波具有較好的單向性，所以我們可以認(rèn)為發(fā)射波沿著垂直的方向上射在地面上，并且由于地面的漫射，發(fā)射光總能被與發(fā)射器安裝在同一位置的接收器所接收。因此，在很大的角度范圍內(nèi)，所述超聲波收發(fā)裝置總能測得其與地面的距離。在圖2和圖3中， 展示了本發(fā)明在車底I的不同位置安裝了兩個超聲波收發(fā)裝置al、a2。其中兩個收發(fā)對垂直距離為零，水平的距離為S，在車體具有一定的傾角α之后，車體距離地面2的距離分別為H1和Η2。根據(jù)三角關(guān)系，cos a= (H1 - H2) /S。因此在已知某一時刻車體兩個位置之間的距離以及他們距離地面的距離之后，我們總能得到車體在兩個收發(fā)對所確定的直線所在的方向上的傾角Ct= arccos [H1 — H2)/S。當(dāng)兩個超聲收發(fā)對所確定的直線并不是完全與汽車的需要測量傾角的方向重合時仍然能測得在該方向上的傾角，只是此時需要引入另外一個參數(shù)。參照圖4，所示的平面 3為地面，平面4為車底所在的平面。α為車與地面4的夾角，即需要測量的車輛傾角；β為超聲收發(fā)對A和B所在的線與地面的夾角，S卩實際測出的夾角；γ為直線AB與車輛橫向軸線的夾角。根據(jù)空間余弦關(guān)系，有cos Y =COS a/cos β。所以只要引入兩個收發(fā)對與汽車橫向軸線之間的夾角Y，就能根據(jù)收發(fā)對所在線與地面的夾角β得到汽車橫向傾角a=arc
(cos Y COS β )ο圖5、圖6顯示了本發(fā)明另一優(yōu)選的實施方式。在車底I不存在傾角的情況下，c為兩超聲波收發(fā)裝置bl、b2的垂直距離，S為超聲波的水平距離，其他各個參數(shù)的含義可以參見圖I所示。圖3為系統(tǒng)默認(rèn)不存在傾角時是狀態(tài)圖，圖4為具有一定的傾斜角度所得到的結(jié)果。根據(jù)正弦定理，(Hj+c — Stan a ) /H2=Sinπ — (π/2 — α ) — θ/ sin ( π /2 — α ),即 α =arctan (氏+c — H2Cos θ ) / (H2Sin θ +S)。本實施例涉及到兩個系統(tǒng)本身的參數(shù)從C、S，這兩個參數(shù)對實際測量結(jié)果具有較大影響。下面公開一種測量和校準(zhǔn)c的方式。我們可以先保證車底的非傾斜放置，于是參照圖5, cos Θ = (hi+c) /h2,可以得到C=Cos Θ h2 — hp我們在初次安裝和定期校準(zhǔn)的時候可以以這個為依據(jù)，但是這不應(yīng)當(dāng)解釋為對本發(fā)明的限制。因為在測得不同位置距離地面的高度以后，只要已知兩個非關(guān)聯(lián)的參數(shù)，就能得到比較正確的結(jié)果。例如，在已知兩個超聲波收發(fā)裝置反延長線的交點分別距離兩個收發(fā)對之間的距離LJP L2，根據(jù)正弦定理也可以得到，(!^+H1) / (L2+H2) =s inτι — ( ji /2 — α ) — 0/sin C τι /2 — α)，即 α=( !^+H1) / (L2+H2) /sin θ — cot θ
由于地面不可能完全平整，單個的超聲波測距不能完全反應(yīng)車體的傾斜情況。我們優(yōu)選的在垂直于需要測量傾角方向上設(shè)置多個超聲波收發(fā)裝置，去掉其中最大值和最小值后求平均值。該平均值即為車體該位置距離地面的距離。參照圖1，通過在垂直于車軸的方向上設(shè)置兩組關(guān)聯(lián)組，每組含有四對超聲波收發(fā)裝置。每組收發(fā)對得到該直線位置處車輛距離地面的距離，該距離相比于單個的收發(fā)對的結(jié)果更能精確的反映真實距離。在圖7中，我們展示了另一種提高精度的方法。該方法中，車底I同一關(guān)聯(lián)組Cl、 c2、c3也在一條直線上，但是該直線與地面2的傾角能反映車輛的實際傾角。在圖2和圖5 中，我們能夠了解到，兩對超聲波收發(fā)裝置即能得出該直線上的角度信息，而多對收發(fā)對的測量結(jié)果應(yīng)當(dāng)具有關(guān)聯(lián)性，即等值。當(dāng)我們在這條直線上設(shè)置3對或者更多的時候，其他收發(fā)對可以最為校準(zhǔn)值，或者直接求平均值。在本實施例中，每一組收發(fā)對可以被利用多次。例如共有同一組關(guān)聯(lián)組共有五對收發(fā)對，分別為A、B、C、D、E。根據(jù)排列組合，收發(fā)對A所得到距離信息可以形成AB、AC、AD、AE四個角度數(shù)據(jù)。倘若這幾個角度數(shù)據(jù)均偏大或偏小，一般認(rèn)為A的測量結(jié)果存在問題，或者說A處對應(yīng)的地面存在一定的狀況。這里也可以作為估算地面狀況的一個方法，在此不作展開。每間隔一段時間測量一次車體距離地面的距離確定車體的傾角。關(guān)聯(lián)每個時間點和該時間點的距離和傾角可以得到車體的振動狀況，至少的，可以得到該振動的位移隨時間的變換波形圖。車輛的振動是連續(xù)的并且振動曲線是光滑的，滿足時域內(nèi)絕對可積的條件。對于任意滿足傅里葉變換的信號，總有
權(quán)利要求
1.一種車輛傾斜的測量方法，包括以下步驟在車輛上設(shè)置一個以上發(fā)射裝置并使之發(fā)射出超聲波，在車輛上設(shè)置一個以上接收裝置接收反射波，根據(jù)接收裝置采集到的反射信號確定各接收裝置與地面的距離H ;去噪后根據(jù)各個測量點H值之間的關(guān)系確定車體的傾斜情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛傾斜的測量方法，其特征在于所述兩個超聲波收發(fā)裝置相互平行，相互間的垂直距離為零、水平距離為S，測得距離地面的距離分別為H1和H2,傾角為 a = arcos [(H1 — H2) /S。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛傾斜的測量方法，其特征在于所述兩個超聲波收發(fā)裝置相互成Θ角，該超聲波收發(fā)裝置測距點平行于車體方向上的距離為S、垂直于車體方向上為距離為c,測得距離地面的距離分別為H1和H2,傾角為a =arctan (氏+c — H2Cos Θ )/ (H2sin Θ +S)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛傾斜的測量方法，其特征在于將前述一個以上超聲波收發(fā)裝置分為一組以上的關(guān)聯(lián)組，同一關(guān)聯(lián)組內(nèi)的獲得的多個數(shù)據(jù)具有確定的關(guān)聯(lián)性，根據(jù)這些具有關(guān)聯(lián)性的多個數(shù)據(jù)確定一個以上較為準(zhǔn)確的值作為該關(guān)聯(lián)組的狀態(tài)數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛傾斜的測量方法，其特征在于前述具有關(guān)聯(lián)性的多個數(shù)據(jù)為距離數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛傾斜的測量方法，其特征在于前述具有關(guān)聯(lián)性的多個數(shù)據(jù)為傾角數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛傾斜的測量方法，其特征在于根據(jù)不同時刻車體距離地面的距離和傾角，確定車體的振動狀況。
8.一種應(yīng)用了權(quán)利要求I所述的車輛傾斜的測量方法的裝置，包括兩對以上固定在車輛上的超聲波收發(fā)裝置，用于減小盲區(qū)的增益可調(diào)放大電路，用于補(bǔ)償溫度影響的溫度傳感器，以及處理器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車輛傾斜的測量方法和裝置。屬于車輛運(yùn)行狀況參數(shù)的采集和處理領(lǐng)域。前述方法包括以下步驟在車輛上設(shè)置一個以上發(fā)射裝置并使之發(fā)射出超聲波，在車輛上設(shè)置一個以上接收裝置接收反射波，根據(jù)接收裝置采集到的反射信號確定各接收裝置與地面的距離H；去噪后根據(jù)各個測量點H值之間的關(guān)系確定車體的傾斜情況。本發(fā)明通過采用超聲波測量車體多個位置距離地面的距離來取得車輛的傾角，超聲波本身已經(jīng)是較為成熟的技術(shù)，應(yīng)用到本發(fā)明中降低了實現(xiàn)成本。并且超聲波的單向性較好，測距精度較高。
文檔編號G01H17/00GK102589521SQ20121002986
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者曾少球 申請人:深圳市世紀(jì)經(jīng)緯數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司