CN103412136B - 一种车辆横摆角速度测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆横摆角速度测量系统及方法，该系统包括侧倾角传感器、车速传感器、方向盘转角传感器、中央处理器，所述侧倾角传感器、车速传感器、方向盘转角传感器的信号分别传输至中央处理器的输入端，中央处理器的输出端连接显示器，中央处理器用于根据输入信号计算车辆横摆角速度。本发明的方法为：首先，中央处理器接收车身侧倾角传感器、车速传感器、方向盘转角传感器信号；其次，根据公式计算车辆横摆角速度；最后，将结果返回给中央处理器显示。本发明针对现有技术成本昂贵安装复杂的问题，通过车身侧倾角、车速、方向盘转角间接测量，低成本实现现场安装的方便快捷，实时显示输出计算结果。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量系统及方法，特别涉及一种车辆横摆角速度的测量系统及方法。
背景技术
车辆横摆角速度是车辆操稳性的重要指标，也是车辆动力学控制系统进行控制决策的主要依据。现有的测量方法依赖于惯性传感器，如陀螺仪、加速度计。
但是，测量横摆角速度的陀螺仪存在几何尺寸大、强度差、容易掉电、噪声大等问题。现在使用较多的微机械陀螺仪的几何尺寸虽然有所减小，噪声问题也有所改善，但是还是存在着诸如标定误差和温度漂移等问题，并且价格太高，限制了传感器的广泛使用:微机械陀螺仪一般价格在几千元人民币，而性能更好的光纤陀螺仪价格更是高达数万元人民币。
因此，有必要发明一套现场简易可行成本低廉的汽车测试系统。
发明内容
针对现有技术中车辆横摆角速度的车辆装置及其方法中存在的上述问题，本发明提供一种能够实时地对车辆横摆角速度进行测算的测量系统及方法。
本发明的技术方案是：
一种车辆横摆角速度测量系统，其特征在于：包括侧倾角传感器、车速传感器、方向盘转角传感器、中央处理器，所述侧倾角传感器、车速传感器、方向盘转角传感器的信号分别传输至中央处理器的输入端，中央处理器的输出端连接显示器，中央处理器用于根据输入信号计算车辆横摆角速度。
作为本发明的进一步改进，所述侧倾角传感器安装于车身质心处，车速传感器安装于轮毂处，方向盘转角传感器安装于转向轴靠近转向盘处。
一种车辆横摆角速度测量方法，具体包括如下步骤：
（1）将侧倾角传感器安装于车身质心处，车速传感器安装于轮毂处，方向盘转角传感器安装于转向轴靠近转向盘处；
（2）利用中央处理器接收侧倾角传感器、车速传感器、方向盘转角传感器的信号；
（3）中央处理器根据输入信号计算车辆横摆角速度，计算关系式为：
γ=kv/ + a 2 + b + c；( kv，a,b,c>0)
kv=mv;
a=mδ2;
b=mδ;
c=m;
其中，v为车速，δ为方向盘转角，为车身侧倾角，m为车辆质量系数，a为二次项系数，b为一次项系数，c为常系数；（此处需要对公式中的每一个符号进行说明）
（4）中央处理器将结果输送到显示器上显示。
作为本发明的进一步改进，所述选用水平仪传感器采集车身侧倾角信号；选用光电式传感器采集车轮转速信号；选用磁感应式传感器采集方向盘转角信号。
本发明的有益效果是：
通过车身侧倾角、车速、方向盘转角间接测量，低成本实现现场安装的方便快捷，实时显示输出计算结果。
附图说明
图1是本发明一种车辆横摆角速度测量系统的组成原理图；
图2是转向传感器和车速传感器的位置示意图；
图3是车速为定值时车辆横摆角速度与侧倾角呈现的抛物线函数关系图；
图4是方向盘转角为定值时车辆横摆角速度与侧倾角呈现的抛物线函数关系图。
图中：1、方向盘转角传感器；2、车速传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明一种车辆横摆角速度测量系统的组成如图1和图2所示，包括车身侧倾角传感器、车速传感器2、方向盘转角传感器1、中央处理器。车身侧倾角传感器安装于车身质心处，车速传感器安装于轮毂处，方向盘转角传感器安装于转向轴靠近转向盘处。中央处理器输入端接收车身侧倾角传感器、车速传感器、方向盘转角传感器信号，中央处理器输出端连接显示器，中央处理器内部存储计算车辆横摆角速度的程序。其中，车身侧倾角传感器选用水平仪传感器采集车身侧倾角信号，车速传感器选用光电式传感器采集车轮转速信号，方向盘转角传感器选用磁感应式传感器采集方向盘转角信号。
本发明一种车辆横摆角速度测量方法包括以下步骤：首先，中央处理器接收车身侧倾角传感器、车速传感器、方向盘转角传感器信号；其次，根据公式计算车辆横摆角速度；最后，将结果返回给中央处理器显示。
经过理论计算得到横摆角速度与侧倾角的关系，随着车速的增加，车辆横摆角速度与侧倾角呈现反比列函数的关系，随着前轮转角的增加，车辆横摆角速度与侧倾角呈现抛物线函数的关系（如图3，4中实线所示）。因此，可以总结为如下公式：
γ=kv/+ a 2 + b + c，( kv，a,b,c>0) (1)
kv=mv;
a=mδ2;
b=mδ;
c=m;
其中，v为车速，δ为方向盘转角，为车身侧倾角,m为车辆质量系数，a为二次项系数，b为一次项系数，c为常系数。（此处需要对公式中的每一个符号进行说明）
综上所述，本发明针对现有技术成本昂贵安装复杂的问题，通过车身侧倾角、车速、方向盘转角间接测量，低成本实现现场安装的方便快捷，实时显示输出计算结果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种车辆横摆角速度测量方法，具体包括如下步骤：
（1）将侧倾角传感器安装于车身质心处，车速传感器安装于轮毂处，方向盘转角传感器安装于转向轴靠近转向盘处；
（2）利用中央处理器接收侧倾角传感器、车速传感器、方向盘转角传感器的信号；
（3）中央处理器根据输入信号计算车辆横摆角速度，计算关系式为：
γ=kv/j+ aj2 + bj + c;( kv，a,b,c>0)
kv=mv;
a=mδ2;
b=mδ;
c=m;
其中，v为车速，δ为方向盘转角，j为车身侧倾角，m为车辆质量系数，a为二次项系数，b为一次项系数，c为常系数；
（4）中央处理器将结果输送到显示器上显示。
2.根据权利要求1所述的一种车辆横摆角速度测量方法，其特征在于：所述侧倾角传感器选用水平仪传感器；所述车速传感器选用光电式传感器；所述方向盘转角传感器选用磁感应式传感器。
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