一種車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)及方法，測(cè)試系統(tǒng)包括檢測(cè)組件、數(shù)據(jù)采集器、以及數(shù)據(jù)處理器，檢測(cè)組件將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)處理器連接，檢測(cè)組件包括分別與數(shù)據(jù)采集器信號(hào)連接的速度傳感器、高度傳感器、踏板力傳感器、測(cè)力方向盤(pán)及用于檢測(cè)汽車慣性的測(cè)試單元；數(shù)據(jù)處理器連接車載顯示器；數(shù)據(jù)采集器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、以及數(shù)據(jù)處理器連接配電盒。本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明無(wú)需改變車輛的機(jī)械結(jié)構(gòu)，不影響汽車的正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了車輛操縱穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量，本發(fā)明不僅適用于小型車輛，而且適用于各種半掛或全掛汽車列車，通過(guò)本發(fā)明可以準(zhǔn)確測(cè)試車輛在高速大轉(zhuǎn)向時(shí)的行駛穩(wěn)定性，有效降低車輛失穩(wěn)概率。
【專利說(shuō)明】一種車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)及 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車動(dòng)力性和操縱穩(wěn)定性能要求越來(lái)越高，同時(shí)經(jīng) 濟(jì)性也是汽車的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。
[0003] 為了檢測(cè)汽車的行駛穩(wěn)定性，在每次整車實(shí)驗(yàn)前都需要進(jìn)行汽車沿直線行駛時(shí)操 縱穩(wěn)定性的測(cè)試，以確定汽車是否符合實(shí)驗(yàn)要求，如果汽車沿直線行駛時(shí)的跑偏現(xiàn)象嚴(yán)重 的話，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并且在汽車出廠家也需要對(duì)汽車進(jìn)行直線行駛穩(wěn)定性 測(cè)試，避免跑偏嚴(yán)重的汽車流入市場(chǎng)影響人們的安全，所以汽車直線行駛操縱穩(wěn)定性測(cè)試 是十分重要的。汽車操縱穩(wěn)定性是在指駕駛員不感到過(guò)分緊張、疲勞的條件下，汽車能遵循 駕駛者通過(guò)轉(zhuǎn)向系及轉(zhuǎn)向車輪給定的方向行駛，且當(dāng)遭遇外界干擾時(shí)，汽車能夠抵抗干擾 而保持穩(wěn)定性行駛的能力，操縱穩(wěn)定性測(cè)試評(píng)價(jià)系統(tǒng)主要用于測(cè)試車輛裝備對(duì)操作者輸入 的響應(yīng)，并對(duì)汽車的操縱穩(wěn)定性進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。
[0004] 例如半掛汽車列車而言，其具有運(yùn)輸效率高、噸公里油耗低、能夠?qū)崿F(xiàn)門(mén)對(duì)門(mén)運(yùn)輸 等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)，隨著物流業(yè)的不斷發(fā)展和高速公路網(wǎng)的形成，半掛汽車列車也日益成為公 路運(yùn)輸?shù)闹髁Γ霋炱嚵熊嚺c單體載貨車相比，由于半掛汽車列車存在牽引車和半掛車 的耦合帶來(lái)的附加自由度，其橫向剛度較弱，更容易出現(xiàn)橫向失穩(wěn)(折疊、甩尾、橫向擺振、 側(cè)翻）現(xiàn)象，而且半掛汽車列車裝載量大、體積大、車速高、慣性大，所以一旦發(fā)生失穩(wěn)狀況， 很容易波及到路上行駛的其它車輛，造成嚴(yán)重的連環(huán)惡性交通事故，對(duì)人們的生命和財(cái)產(chǎn) 安全影響很大，嚴(yán)重影響交通運(yùn)輸效率，甚至?xí)斐删薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此，對(duì) 于類似于半掛汽車列車而言，汽車的操縱穩(wěn)定性測(cè)試尤為重要。
[0005] 目前，市場(chǎng)上雖然已有本類的車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試的設(shè)備，但其價(jià)格昂貴，屬于專 用設(shè)備，而且兼容性差，存在體積大、價(jià)格高、安裝不方便等缺點(diǎn)，影響其市場(chǎng)普及性和實(shí)用 性，另外對(duì)于半掛或全掛汽車列車而言，目前還沒(méi)有對(duì)于此類列車專用的操縱穩(wěn)定性測(cè)試 的系統(tǒng)，因此，對(duì)于該行業(yè)而言，急需一種即能測(cè)試小型汽車或整車又能測(cè)試半掛或全掛汽 車列車的車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決現(xiàn)有的車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)存在的價(jià)格昂貴、兼容性差、體積大、價(jià)格 高、安裝不方便等缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)及方法。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)，包括檢 測(cè)組件、數(shù)據(jù)采集器、以及數(shù)據(jù)處理器，檢測(cè)組件將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集 器與數(shù)據(jù)處理器連接，其中： 檢測(cè)組件包括分別與數(shù)據(jù)采集器信號(hào)連接的速度傳感器、高度傳感器、踏板力傳感器、 測(cè)力方向盤(pán)以及用于檢測(cè)汽車慣性的測(cè)試單元； 數(shù)據(jù)處理器連接車載顯示器； 數(shù)據(jù)采集器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、以及數(shù)據(jù)處理器連接配電盒。
[0008] 本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，通過(guò)檢測(cè)組件的速度傳感器、高度傳感器、踏板力傳 感器、測(cè)力方向盤(pán)以及測(cè)試單元分別對(duì)汽車的速度、高度、踏板力性能、方向盤(pán)性能以及慣 性性能等車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)的車輛數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器將采集 的車輛數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器將對(duì)檢測(cè)的車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和判定。數(shù)據(jù)處 理器處理后的數(shù)據(jù)將傳輸至車載顯示器，車載顯示器上將得到汽車操縱穩(wěn)定性能穩(wěn)態(tài)和瞬 態(tài)響應(yīng)特性曲線，更加直觀，測(cè)試方便，車載顯示器用吸盤(pán)固定在副駕駛前擋風(fēng)玻璃上。測(cè) 試系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集器、檢測(cè)組件、以及數(shù)據(jù)處理器等都需要單獨(dú)供電，本發(fā)明提供了安全 保護(hù)功能的多路供電的配電盒，可以同時(shí)供數(shù)據(jù)采集器、檢測(cè)組件、數(shù)據(jù)處理器同時(shí)使用， 提高了測(cè)試系統(tǒng)正常工作的可靠性，更加便于操作，實(shí)用性強(qiáng)。
[0009] 進(jìn)一步的，測(cè)試單元包括安裝在車輛質(zhì)心位置的陀螺儀，陀螺儀與數(shù)據(jù)采集器連 接。本技術(shù)方案中，陀螺儀通過(guò)夾具固定在被測(cè)車輛的質(zhì)心位置，陀螺儀用于檢測(cè)車輛的三 個(gè)方向（三坐標(biāo)）的三個(gè)角度、三個(gè)角速度、以及三個(gè)加速度等慣性參數(shù)，并將慣性參數(shù)傳遞 至數(shù)據(jù)采集器，具體使用時(shí)，小型汽車或整體車時(shí)均將陀螺儀安裝在車輛的質(zhì)心位置，這樣 僅適用于陀螺儀就可以完成角度、加速度、角度的測(cè)量，若為半掛或全掛車輛，則將陀螺儀 固定在第一節(jié)車體的質(zhì)心位置，四個(gè)高度傳感器安裝在第二節(jié)車體的前、后、左、右四個(gè)角 處，如圖2所示，陀螺儀用于測(cè)試第一節(jié)車體的慣性參數(shù)，四個(gè)高度傳感器用于測(cè)試第二節(jié) 車體的慣性參數(shù)，陀螺儀和高度傳感器配合使用，并將慣性參數(shù)傳遞至數(shù)據(jù)采集器分別進(jìn) 行處理，選用其中陀螺儀和高度傳感器中較大的參數(shù)作為測(cè)試結(jié)果，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決了現(xiàn) 有產(chǎn)品只用第一節(jié)車體的慣性參數(shù)作為半掛或全掛車輛操縱穩(wěn)定性的測(cè)試導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果 不全面、不準(zhǔn)確等缺陷，本發(fā)明實(shí)用性強(qiáng)。
[0010] 進(jìn)一步的測(cè)力方向盤(pán)、陀螺儀及高度傳感器均連接與其配合使用的二次儀表，測(cè) 力方向盤(pán)、陀螺儀及高度傳感器均通過(guò)二次儀表與數(shù)據(jù)采集器連接。
[0011] 進(jìn)一步的，數(shù)據(jù)采集器內(nèi)安裝用于檢測(cè)汽車行駛軌跡的GPS傳感器。本技術(shù)方案 中，數(shù)據(jù)采集器在對(duì)數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，GPS傳感器對(duì)車輛行駛軌跡進(jìn)行檢測(cè)和記錄，安裝時(shí)， GPS位于數(shù)據(jù)采集器內(nèi)，其天線放置在被測(cè)車輛頂部外側(cè)，便于接收衛(wèi)星信號(hào)。
[0012] 進(jìn)一步的，檢測(cè)組件還包括用于檢測(cè)汽車轉(zhuǎn)向輪振動(dòng)加速度信號(hào)的加速度傳感器 和用于檢測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)噪音信號(hào)的聲傳感器，加速度傳感器和聲傳感器均與數(shù)據(jù)采集器連 接。本技術(shù)方案中，加速度傳感器用于在轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)或轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)中檢測(cè)汽車 轉(zhuǎn)向輪振動(dòng)加速度信號(hào)，使用方便，操作簡(jiǎn)單；另外聲傳感器用于檢測(cè)汽車行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī) 噪音信號(hào)，實(shí)用性強(qiáng)。
[0013] 進(jìn)一步的，該測(cè)試系統(tǒng)還包括安裝在座椅后背上且用于現(xiàn)場(chǎng)錄像的攝像頭，攝像 頭與車載顯示器連接。本技術(shù)方案中，進(jìn)一步可以在汽車座椅的靠背上固定攝像頭，并使用 攝像頭記錄車輛行駛現(xiàn)場(chǎng)，增加了該系統(tǒng)測(cè)試的多功能性。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種汽車操縱穩(wěn)定性測(cè)試方法，包括如下步驟： S1駕駛者對(duì)被測(cè)車輛作出響應(yīng)，被測(cè)車輛進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試； S2檢測(cè)組件實(shí)時(shí)檢測(cè)被測(cè)車輛在試驗(yàn)測(cè)試中的車輛數(shù)據(jù)，并將車輛數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采 集器； S3數(shù)據(jù)采集器將采集后的車輛數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器對(duì)車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行處 理并判斷車輛的穩(wěn)定性，同時(shí)將檢測(cè)的車輛數(shù)據(jù)傳遞至車載顯示器。
[0015] 本發(fā)明所提供的測(cè)試方法操作簡(jiǎn)單，使用方便，無(wú)需改進(jìn)現(xiàn)有車輛的機(jī)械結(jié)構(gòu)，通 過(guò)本方法進(jìn)行檢測(cè)，精確度高，實(shí)現(xiàn)了車輛穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量，該測(cè)試系統(tǒng)不僅適用于 小型車輛，而且適用于各種半掛車汽車列車，提高了半掛汽車列車在高速大轉(zhuǎn)向時(shí)的行駛 穩(wěn)定性，可有效降低失穩(wěn)概率，避免嚴(yán)重交通事故的發(fā)生。
[0016] 進(jìn)一步的，試驗(yàn)測(cè)試至少為蛇形試驗(yàn)/轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)/轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)/ 轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)/穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)中的一種。本技術(shù)方案中通過(guò)上述試驗(yàn)，對(duì)車輛運(yùn)行時(shí)的 性能進(jìn)行測(cè)試，汽車在檢測(cè)時(shí)，需要完成上述至少一種試驗(yàn)，通過(guò)上述試驗(yàn)通過(guò)感應(yīng)器或測(cè) 試平臺(tái)得到相對(duì)應(yīng)的車輛數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)包括轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角階躍輸入和轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角 脈沖輸入。
[0017] 本技術(shù)方案中，操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)測(cè)試，理論性強(qiáng)，技術(shù)含量高，操作簡(jiǎn)單，便于使 用。在實(shí)際操作使用時(shí)，有以下三個(gè)顯著特點(diǎn)：通過(guò)現(xiàn)有的常見(jiàn)設(shè)備完成不同的車輛數(shù)據(jù)的 檢測(cè)；另外該穩(wěn)定性測(cè)試方法每次試驗(yàn)的測(cè)試項(xiàng)目和試驗(yàn)次數(shù)多，測(cè)試全面精確，如蛇形試 驗(yàn)要測(cè)10次，每項(xiàng)試驗(yàn)還包括各個(gè)小的評(píng)價(jià)指標(biāo)，共30多個(gè)測(cè)試參數(shù)和13個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)；另 外通過(guò)數(shù)據(jù)處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使用方便，操作簡(jiǎn)單，試驗(yàn)要完成30多項(xiàng)數(shù)據(jù)處理，測(cè) 試全面、精確。
[0018] 進(jìn)一步的，車輛數(shù)據(jù)至少為以下數(shù)據(jù)參數(shù)中的一種： 速度：車輛前進(jìn)速度/前進(jìn)加速度； 高度：車體相對(duì)于地面的高度變化； 踏板力性能：配合車輛速度測(cè)量踏板力性能； 方向盤(pán)性能：測(cè)量轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向力矩/轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向角/轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向角速度； 慣性性能：測(cè)量車輛水平方向、堅(jiān)直方向的偏移角度/加速度/角速度； 聲音：發(fā)動(dòng)機(jī)噪音信號(hào)； 位移：車輛行駛軌跡。
[0019] 本技術(shù)方案中，本發(fā)明可完成車輛速度、高度、塔板力性能、方向盤(pán)性能、慣性性能 (質(zhì)心位置的三個(gè)坐標(biāo))、聲音、位移等，做到對(duì)車輛全方面的測(cè)試，測(cè)試精確，提高了車輛的 行駛、轉(zhuǎn)彎、加速、滑行等行駛時(shí)的穩(wěn)定性，可有效降低車輛失穩(wěn)概率，避免嚴(yán)重交通事故的 發(fā)生，實(shí)用性強(qiáng)。
[0020] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明測(cè)試準(zhǔn)確性高、實(shí)用性強(qiáng)，安裝簡(jiǎn)單，避免了改變車 輛的機(jī)械結(jié)構(gòu)，不影響汽車的正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了車輛穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量，該測(cè)試系統(tǒng)不 僅適用于小型車輛，而且適用于各種半掛車汽車列車，通過(guò)該操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)可以準(zhǔn) 確測(cè)試半掛汽車列車在高速大轉(zhuǎn)向時(shí)的行駛穩(wěn)定性，有效降低失穩(wěn)概率，避免嚴(yán)重交通事 故的發(fā)生，測(cè)試精確，通過(guò)顯示器可以直接的觀測(cè)到測(cè)試結(jié)構(gòu)，實(shí)用性強(qiáng)，使這些參數(shù)測(cè)試 的試驗(yàn)工作量及測(cè)試成本大大降低，節(jié)省了工作人員的工作時(shí)間。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)的安裝示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種汽車操縱穩(wěn)定性測(cè)試方法的操作流程圖。
[0022] 圖中， 1、檢測(cè)組件；2、數(shù)據(jù)采集器；3、配電盒；4、數(shù)據(jù)處理器；5、速度傳感器；6、高度傳感器； 7、踏板力傳感器；8、測(cè)力方向盤(pán)；9、測(cè)試單元；10、車載顯示器；11、攝像頭。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面通過(guò)具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0024] 如圖1-2所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的一種車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)，包括檢測(cè)組 件1、數(shù)據(jù)采集器2、以及數(shù)據(jù)處理器4,檢測(cè)組件將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集 器與數(shù)據(jù)處理器連接，其中： 檢測(cè)組件包括分別與數(shù)據(jù)采集器信號(hào)連接的速度傳感器5、高度傳感器6、踏板力傳感 器7、測(cè)力方向盤(pán)8以及用于檢測(cè)汽車慣性的測(cè)試單元9 ; 數(shù)據(jù)處理器連接車載顯示器10 ; 數(shù)據(jù)采集器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、以及數(shù)據(jù)處理器連接配電盒3。
[0025] 車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，通過(guò)檢測(cè)組件的速度傳感器、高度 傳感器、踏板力傳感器、測(cè)力方向盤(pán)以及測(cè)試單元分別對(duì)汽車的速度、高度、踏板力性能、方 向盤(pán)性能以及慣性性能等車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)的車輛數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)采集器，數(shù) 據(jù)采集器將采集的車輛數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器將對(duì)檢測(cè)的車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè) 和判定。數(shù)據(jù)處理器利用本行業(yè)中公知的DEWESOft-獨(dú)立型多功能汽車測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè) 試，此處不再詳細(xì)闡述，通過(guò)本發(fā)明提供的測(cè)試系統(tǒng)利用該DEWESOft可以得到的汽車操縱 穩(wěn)定性能穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)特性曲線并顯示在車載顯示器上，更能直觀的參看測(cè)試結(jié)構(gòu)，使 用方便操作簡(jiǎn)單。
[0026] 另外測(cè)試系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集器、檢測(cè)組件、以及數(shù)據(jù)處理器等都需要單獨(dú)供電，本 發(fā)明提供了安全保護(hù)功能的多路供電的配電盒，可以同時(shí)供數(shù)據(jù)采集器、檢測(cè)組件、數(shù)據(jù)處 理器同時(shí)使用，提高了測(cè)試系統(tǒng)正常工作的可靠性，更加便于操作，實(shí)用性強(qiáng)。
[0027] 進(jìn)一步的，測(cè)試單元包括安裝在車輛質(zhì)心位置的陀螺儀，陀螺儀與數(shù)據(jù)采集器連 接。
[0028] 如圖2所示，具體使用時(shí)，本發(fā)明不僅適用于小型汽車或整車，而且還適用于半掛 或全掛車列車的操縱穩(wěn)定性測(cè)試，對(duì)于小型汽車或整車，僅通過(guò)陀螺儀進(jìn)行測(cè)試，將陀螺儀 安裝在車輛的質(zhì)心位置，這樣僅通過(guò)陀螺儀即可完成角度、加速度、角速度的測(cè)量，此時(shí)對(duì) 于小型汽車或整車而言，則不需要使用高度傳感器，測(cè)量更加方便；對(duì)于半掛或全掛汽車 列車而言，由于該類型的車輛存在第二節(jié)車體，第一節(jié)車體與第二節(jié)車體的耦合帶來(lái)的附 加自由度，其橫向剛度較弱，更容易出現(xiàn)橫向失穩(wěn)(折疊、甩尾、橫向擺振、側(cè)翻）現(xiàn)象，而且 半掛或全掛汽車列車裝載量大、體積大、車速高、慣性大，所以但一旦發(fā)生失穩(wěn)狀況，很容易 波及到路上行駛的其他車輛，造成嚴(yán)重的連環(huán)惡性交通事故，對(duì)于人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全 影響很大，嚴(yán)重影響交通運(yùn)輸效率，因此對(duì)于半掛或全掛汽車列車而言，僅通過(guò)陀螺儀無(wú)法 準(zhǔn)確測(cè)量車輛的操縱穩(wěn)定性，因此本發(fā)明通過(guò)使用陀螺儀和高度傳感器同時(shí)配合使用來(lái)測(cè) 量的偏角、角速度等參數(shù)，具體安裝時(shí)，將陀螺儀固定在半掛或全掛汽車列車的第一節(jié)車體 的質(zhì)心位置，然后將四個(gè)高度傳感器安裝在第二節(jié)車體的前、后、左、右的四個(gè)角處，測(cè)試 時(shí)，陀螺儀用于測(cè)試第一節(jié)車體的慣性參數(shù)，四個(gè)高度傳感器用于測(cè)試第二節(jié)車體的慣性 參數(shù)，陀螺儀和高度傳感器配合使用，并將慣性參數(shù)傳遞至數(shù)據(jù)采集器分別進(jìn)行處理，數(shù)據(jù) 測(cè)量后，選用陀螺儀和高度傳感器中測(cè)量出的較大的參數(shù)作為測(cè)試結(jié)果，使用陀螺儀和高 度傳感器的配合使用，解決了現(xiàn)有產(chǎn)品只用陀螺儀測(cè)量第一節(jié)車體的慣性參數(shù)作為半掛或 全掛車輛操縱穩(wěn)定性的測(cè)試數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不全面、不準(zhǔn)確等缺陷，本發(fā)明測(cè)量精 確，準(zhǔn)確性高，實(shí)用性強(qiáng)。進(jìn)一步的，測(cè)力方向盤(pán)、陀螺儀及高度傳感器均連接與其配合使用 的二次儀表，測(cè)力方向盤(pán)、陀螺儀及高度傳感器均通過(guò)二次儀表與數(shù)據(jù)采集器連接。
[0029] 進(jìn)一步的，數(shù)據(jù)采集器內(nèi)安裝用于檢測(cè)汽車行駛軌跡的GPS傳感器。
[0030] 進(jìn)一步的，檢測(cè)組件還包括用于檢測(cè)汽車轉(zhuǎn)向輪振動(dòng)加速度信號(hào)的加速度傳感器 和用于檢測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)噪音信號(hào)的聲傳感器，加速度傳感器和聲傳感器均與數(shù)據(jù)采集器連 接。
[0031] 進(jìn)一步的，該測(cè)試系統(tǒng)還包括安裝在座椅后背上且用于現(xiàn)場(chǎng)錄像的攝像頭11，攝 像頭與車載顯示器連接。優(yōu)選的，數(shù)據(jù)處理器為NICompactRIO系列中的CRI0-9074。本技 術(shù)方案中，數(shù)據(jù)處理器和數(shù)據(jù)采集器均為NI CompactRIO系列，該系列硬件裝置適用于可靠 的獨(dú)立嵌入式或分布式應(yīng)用系統(tǒng)；其多樣的熱插拔工業(yè)I/O模塊，內(nèi)置可直接與傳感器/調(diào) 節(jié)器連接的信號(hào)調(diào)理，均符合大多數(shù)車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試的需求，優(yōu)良的抗震耐溫性能超 越了老式的采集系統(tǒng)，保證了測(cè)試的可靠性與安全性，該數(shù)據(jù)處理器與數(shù)據(jù)采集器的外形 小巧，便于測(cè)試，另外功耗低，系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性增強(qiáng)。
[0032] 本發(fā)明提供的測(cè)試系統(tǒng)可達(dá)到以下效果： (1) 慣性測(cè)試系統(tǒng)采用基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的信息融合算法，利用單天線GPS的姿態(tài) 數(shù)據(jù)，及捷聯(lián)慣性測(cè)試系統(tǒng)測(cè)得的角速度數(shù)據(jù)等，對(duì)地球自轉(zhuǎn)、不同地區(qū)的重力加速度等進(jìn) 行實(shí)時(shí)的誤差補(bǔ)償，使操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)具備了高精度的姿態(tài)測(cè)試性能以及良好的零漂 與時(shí)漂； (2) 測(cè)試系統(tǒng)采用慣性測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試車輛質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，配合激光高度傳感器系統(tǒng) 測(cè)試半掛汽車列側(cè)的第二節(jié)車體的側(cè)傾角和俯仰角，不但可用于整體式車輛裝備，也可用 于半掛汽車列車、鉸接式車輛的操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)，適用性強(qiáng)； (3) 該系統(tǒng)集成了多參數(shù)數(shù)據(jù)采集器與多種傳感器，在測(cè)試運(yùn)動(dòng)量的同時(shí)，可以測(cè)試轉(zhuǎn) 向輪振動(dòng)加速度信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲信號(hào)以及圖像、車輛運(yùn)動(dòng)軌跡等信號(hào)，配合速度傳感器和 制動(dòng)踏板力傳感器，還可以測(cè)試制動(dòng)性能、行駛性能，擴(kuò)展性好； (4) 測(cè)試系統(tǒng)采用慣性平臺(tái)測(cè)試車輛質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，對(duì)于半掛汽車列車而言，本發(fā)明 使用激光高度傳感器和拉線位移傳感器測(cè)試懸掛和橋軸的壓縮伸張變形，為深入研究車輛 的操縱穩(wěn)定性提供了先進(jìn)的研究手段。
[0033] 如圖3所示，本發(fā)明還提供了一種汽車操縱穩(wěn)定性測(cè)試方法，包括如下步驟： S1駕駛者對(duì)被測(cè)車輛作出響應(yīng)，被測(cè)車輛進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試； S2檢測(cè)組件實(shí)時(shí)檢測(cè)被測(cè)車輛在試驗(yàn)測(cè)試中的車輛數(shù)據(jù)，并將車輛數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采 集器； S3數(shù)據(jù)采集器將采集后的車輛數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器對(duì)車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行處 理并判斷車輛的穩(wěn)定性，同時(shí)將檢測(cè)的車輛數(shù)據(jù)傳遞至車載顯示器。
[0034] 本發(fā)明所提供的測(cè)試方法操作簡(jiǎn)單，使用方便，無(wú)需改進(jìn)現(xiàn)有車輛的機(jī)械結(jié)構(gòu)，通 過(guò)本方法進(jìn)行檢測(cè)，精確度高，實(shí)現(xiàn)了車輛穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量，該測(cè)試系統(tǒng)不僅適用于 小型車輛，而且適用于各種半掛車汽車列車，提高了半掛汽車列車在高速大轉(zhuǎn)向時(shí)的行駛 穩(wěn)定性，可有效降低失穩(wěn)概率，避免嚴(yán)重交通事故的發(fā)生。
[0035] 進(jìn)一步的，試驗(yàn)測(cè)試至少為蛇形試驗(yàn)/轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)/轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)/ 轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)/穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)中的一種。
[0036] 進(jìn)一步的，車輛數(shù)據(jù)至少為以下數(shù)據(jù)參數(shù)中的一種： 速度：車輛前進(jìn)速度/前進(jìn)加速度； 高度：車體相對(duì)于地面的高度變化； 踏板力性能：配合車輛速度測(cè)量踏板力性能； 方向盤(pán)性能：測(cè)量轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向力矩/轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向角/轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向角速度； 慣性性能：測(cè)量車輛水平方向、堅(jiān)直方向的偏移角度/加速度/角速度； 聲音：發(fā)動(dòng)機(jī)噪音信號(hào)； 位移：車輛行駛軌跡。
[0037] 針對(duì)上述技術(shù)方案中的車輛數(shù)據(jù)的速度，在檢測(cè)時(shí)，通過(guò)速度傳感器檢測(cè)車輛的 前進(jìn)速度、前進(jìn)加速度、距離和時(shí)間等參數(shù)，實(shí)用性強(qiáng)。
[0038] 針對(duì)上述技術(shù)方案中的車輛數(shù)據(jù)的高度，在檢測(cè)時(shí)，通過(guò)高度傳感器測(cè)量行駛車 輛相對(duì)于地面的高度變化；如果用于檢測(cè)半掛汽車列車的操縱穩(wěn)定性時(shí)，可用于高度傳感 器測(cè)量掛車車斗的側(cè)傾與俯仰角度，具體使用時(shí)，高度傳感器有4個(gè)，均為激光高度傳感 器，對(duì)于半掛汽車列車而言，高度傳感器分別安裝在車斗的左、右兩側(cè)的前、后兩端，同時(shí)將 陀螺儀固定在半掛汽車列車的駕駛室內(nèi)的質(zhì)心位置，此時(shí)傳感器和陀螺儀均配合使用，4個(gè) 高度傳感器均與數(shù)據(jù)采集器連接，高度傳感器與陀螺儀配合使用測(cè)定行駛車輛的姿態(tài)測(cè) 試，實(shí)用性強(qiáng)。
[0039] 針對(duì)上述技術(shù)方案中的車輛數(shù)據(jù)的踏板力性能，將踏板力傳感器固定在腳制動(dòng)踏 板上，當(dāng)車輛處于不同速度(最高速、加速、制動(dòng)、滑行）時(shí)，測(cè)定踏板力的性能測(cè)試，踏板力 傳感器的型號(hào)為德國(guó)HKM的Pkh2. 0傳感器。
[0040] 針對(duì)上述技術(shù)方案中的車輛數(shù)據(jù)的方向盤(pán)性能，通過(guò)安裝在原有方向盤(pán)上的測(cè)力 方向盤(pán)，測(cè)量車輛處于轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)或轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)或轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)或穩(wěn)態(tài)回 轉(zhuǎn)試驗(yàn)中的轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向力矩、轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向角速度，測(cè)力方向盤(pán)的型號(hào)為日本 阿井TR60-200測(cè)力方向盤(pán)。
[0041] 針對(duì)上述技術(shù)方案中的車輛數(shù)據(jù)的慣性性能，通過(guò)安裝在被測(cè)車輛的質(zhì)心位置的 陀螺儀進(jìn)行檢測(cè)，一般用于檢測(cè)車輛的三個(gè)方向（三坐標(biāo)）的三個(gè)角度、三個(gè)角速度、以及三 個(gè)加速度等慣性參數(shù)，并將慣性參數(shù)傳遞至數(shù)據(jù)采集器。
[0042] 針對(duì)上述技術(shù)方案中的車輛數(shù)據(jù)的聲音，通過(guò)聲傳感器記錄發(fā)動(dòng)機(jī)噪音信號(hào)。
[0043] 針對(duì)上述技術(shù)方案中的車輛數(shù)據(jù)的位移，通過(guò)GPS傳感器對(duì)車輛行駛的軌跡和位 移進(jìn)行檢測(cè)，并判定車輛是否完成駕駛員響應(yīng)。
[0044] 國(guó)際上，由于操縱穩(wěn)定性測(cè)試規(guī)程有20余個(gè)，各大車輛廠商都有自己內(nèi)部企業(yè)的 操縱穩(wěn)定性測(cè)試方法，但是沒(méi)有統(tǒng)一、有效、精確的測(cè)試系統(tǒng)用于操縱穩(wěn)定性測(cè)試，一般都 是由用戶根據(jù)自己的要求集成測(cè)試系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)的測(cè)試系統(tǒng)一般只用于單車體的測(cè)試。 但是工程裝備由于有多種特種車輛，特別是鉸接分體式車輛、半掛汽車列車等車輛較多，為 了對(duì)這種車輛的操縱穩(wěn)定性能夠進(jìn)行測(cè)試，本系統(tǒng)采用陀螺儀和傳感器同時(shí)配合使用，完 成測(cè)試工作。
[0045] 本發(fā)明測(cè)試準(zhǔn)確性高、實(shí)用性強(qiáng)，安裝簡(jiǎn)單，避免了改變車輛的機(jī)械結(jié)構(gòu)，不影響 汽車的正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了車輛穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量，該測(cè)試系統(tǒng)不僅適用于小型車輛，而 且適用于各種半掛車汽車列車，提高了半掛汽車列車在高速大轉(zhuǎn)向時(shí)的行駛穩(wěn)定性，可有 效降低失穩(wěn)概率，避免嚴(yán)重交通事故的發(fā)生，測(cè)試精確，通過(guò)顯示器可以直接的觀測(cè)到測(cè)試 結(jié)構(gòu)，實(shí)用性強(qiáng)，使這些參數(shù)測(cè)試的試驗(yàn)工作量及測(cè)試成本大大降低，節(jié)省了工作人員的工 作時(shí)間。
[0046] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：包括檢測(cè)組件（1)、數(shù)據(jù)采集器（2)、 以及數(shù)據(jù)處理器（4)，檢測(cè)組件將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)處理器連 接，其中： 檢測(cè)組件包括分別與數(shù)據(jù)采集器信號(hào)連接的速度傳感器（5)、高度傳感器（6)、踏板力 傳感器（7)、測(cè)力方向盤(pán)（8)、以及用于檢測(cè)汽車慣性的測(cè)試單元（9); 數(shù)據(jù)處理器連接車載顯示器（10); 數(shù)據(jù)采集器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、以及數(shù)據(jù)處理器連接配電盒（3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：測(cè)試單元包括安裝 在車輛質(zhì)心位置的陀螺儀，陀螺儀與數(shù)據(jù)采集器連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：測(cè)力方向盤(pán)、陀螺儀 及高度傳感器均連接與其配合使用的二次儀表，測(cè)力方向盤(pán)、陀螺儀及高度傳感器均通過(guò) 二次儀表與數(shù)據(jù)采集器連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：數(shù)據(jù)采集器內(nèi)安裝 用于檢測(cè)汽車行駛軌跡的GPS傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：檢測(cè)組件還包括用 于檢測(cè)汽車轉(zhuǎn)向輪振動(dòng)加速度信號(hào)的加速度傳感器和用于檢測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)噪音信號(hào)的聲 傳感器，加速度傳感器和聲傳感器均與數(shù)據(jù)采集器連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：該測(cè)試系統(tǒng)還包括 安裝在座椅后背上且用于現(xiàn)場(chǎng)錄像的攝像頭（11)，攝像頭與車載顯示器連接。
7. -種汽車操縱穩(wěn)定性測(cè)試方法，其特征在于，包括如下步驟： S1駕駛者對(duì)被測(cè)車輛作出響應(yīng)，被測(cè)車輛進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試； S2檢測(cè)組件實(shí)時(shí)檢測(cè)被測(cè)車輛在試驗(yàn)測(cè)試中的車輛數(shù)據(jù)，并將車輛數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采 集器； S3數(shù)據(jù)采集器將采集后的車輛數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器對(duì)車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行處 理并判斷車輛的穩(wěn)定性，同時(shí)將檢測(cè)的車輛數(shù)據(jù)傳遞至車載顯示器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：步驟S1中，試驗(yàn)測(cè) 試至少為蛇形試驗(yàn)/轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)/轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)/轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)/穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn) 試驗(yàn)中的一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛操縱穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：步驟S2中，車輛數(shù) 據(jù)至少為以下數(shù)據(jù)參數(shù)中的一種： 速度：車輛前進(jìn)速度/前進(jìn)加速度； 高度：車體相對(duì)于地面的高度變化； 踏板力性能：配合車輛速度測(cè)量踏板力性能； 方向盤(pán)性能：測(cè)量轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向力矩/轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向角/轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向角速度； 慣性性能：測(cè)量車輛水平方向、堅(jiān)直方向的偏移角度/加速度/角速度； 聲音：發(fā)動(dòng)機(jī)噪音信號(hào)； 位移：車輛行駛軌跡。
【文檔編號(hào)】G01M17/007GK104062130SQ201410317312
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】任焱晞, 李青霞, 張良, 劉玉, 辜勛, 馬廣順, 田睿, 楊華 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍63956部隊(duì)