自卸卡车的制作方法_3

文档序号:9354893阅读:来源:国知局
水平面所成的角度来定义,但也可以将其代替,而通 过位于该链路的两端的2个节点的高度来定义。
[0055] 接下来,说明如上述那样构成的自卸卡车的由计算机110执行的自卸卡车的姿势 计算处理。图5为由计算机110执行的自卸卡车的姿势计算处理的流程图。图6为将图1 所示的自卸卡车模型化的图(模型图),在此,边参照图6边说明图5的姿势计算处理。
[0056] 在图6中,坐标系0为对地面设定的三维坐标系(地面坐标系),自卸卡车行驶在 包括链路601在内的行驶面J上。链路601成为自卸卡车的行驶路径的一部分,具有单独 的链路ID和、起点S以及终点E。另外,将链路601相对于水平面的倾斜角(S卩,水平面与 行驶面J所成的角度)设为a。
[0057] Az表示从点P、Q至行驶面J的距离,在图6的例中,将基准点(接地点)D设定 为地面侧的基准。Az能够通过对设定有基准点的后轮15d的位置上的车高变化进行检测 而计算。在本实施方式中,由校平传感器18检测后轮15d的减振器17b的长度,并通过对 其加上从减振器17b的上端至点P、Q的高度距离(该距离为固定值)来计算Az。此外, 在2点P、Q的高度不同的情况下,将从2点P、Q中的任意一方至行驶面的距离作为Az均 可。另外,也可以代替减振器长度,通过由压力传感器检测减振器压力而检测货箱12的装 载量,并从该装载量的变化来计算Az。
[0058] 另外,在图6中,点T是从基准点D沿行驶面J的法线方向仅前进Az的点。包括 2点P、Q和点T的平面与行驶面J平行,该平面的法线矢量U能够通过取得从该点T向着 上述2点P、Q的矢量TQ、TP的外积而如下面数式(1)那样地计算。
[0059]【数式1】
[0061] 当开始图5所示的处理时,首先,计算机110基于来自GPS接收机10U102的输入 值来计算地面坐标系〇中的点P、Q的位置(矢量〇P、0Q)(步骤100)。
[0062] 接着,计算机110根据点P、Q的位置特定自卸卡车当前行驶中的行驶路径的链路 601,并从存储装置106取得该链路的起点、终点以及坡度a。在本实施方式中,将点P或者 点Q的位置视为自车位置,在存储装置106中检索从自车位置存在于规定范围内的链路起 点或者链路终点,并全部取得与该链路起点或者链路终点建立有关联的链路ID。而且,相对 于具有所取得的ID的全部链路从自车位置引出垂线,将其垂线的长度最短的链路选择为 表示当前行驶中的行驶面的链路。而且,从存储装置106取得该所选择的链路的起点、终点 以及坡度a(步骤110)。
[0063] 若由步骤110取得了坡度,则计算机110基于由步骤100取得的点P、Q的位置来 计算基准点D的位置。基准点D的位置能够如下所述地求出。
[0064] 首先,在图6中,由链路601的起点S和终点E来定义矢量SE,将与该矢量SE在 行驶面J上正交的法线方向矢量定义为矢量NL。表示地面坐标系0中的基准点D位置的 矢量OD存在于由矢量SE和矢量NL构成的平面(行驶面J)上,由此能够利用未知变量s、 t由如下的数式(2)表示。
[0065] 【数式2】
[0067] 另一方面,从点P至基准点D的距离(矢量ro的标量)为矢量OD与矢量OP之差 的标量,能够利用上述数式(2)如下述数式(3)那样地表示。同样地,从点Q至基准点D的 距离(矢量QD的标量)为矢量OD与矢量OQ之差的标量,能够利用上述数式(2)如下述数 式(4)那样地表示。
[0068]【数式3】
[0071] 另外,首先,发明人注目于如下的点:自卸卡车的重心G(参照图2)虽然根据货箱 12的装载重量而沿着前后轴y多少前后移动但位于后轮15车轴附近的情况没有变化,即使 自卸卡车的姿势或装载重量变化,后轮15也始终与地面接触。而且在进行自卸卡车的姿势 的计算时,考虑到能够假设为,将基准点D设定在后轮15与地面的接触部(接触面C),以该 基准点D为固定端而使从基准点D向线段PQ引出的垂线摆动。即,能够假设当将从基准点 D向线段PQ引出的垂足设为K时,如图7所示,即使自卸卡车的姿势变化,点K始终位于以 基准点D为中心且以线段DK的长度为半径的球610的表面上。此外,线段DK能够以其长 轴为中心旋转,线段PQ能够相对于水平面而具有角度。在这种假设的基础上,即使自卸卡 车的姿势变化,从基准点D至上述2点P、Q的距离(矢量HXQD的标量)也是固定的,这些 距离能够预先算出。
[0072] 这样地矢量F1D的标量和矢量QD的标量为已知值,另外,矢量OP和矢量OQ已经由 步骤100取得,因此能够从上述2个数式(2)、(3)求出2组s、t(步骤120)。而且,当以自 卸卡车不发生横转的情况为前提时,该2组的s、t中满足如下等式的值成为解。其中,在下 述数式中,sgn为符号函数。
[0073]【数式4】
[0075]从由上述2个数式(3)、⑷求出的s、t、和数式⑴来计算OD(步骤130)。由此 决定3点P、Q、D的位置,由此,在行驶路径上具有坡度的情况下,适当考虑a而能够求出自 卸卡车的姿势。
[0076] 而且,在由侧倾角爭、俯仰角0以及偏转角屯特定自卸卡车的姿势的情况下,还 进行如下的处理。首先,计算机110通过校平传感器18来检测后轮15d的减振器17b的长 度,并通过向其加上从减振器17b的上端至点P、Q的高度距离而计算Az,并决定点T(步 骤 140)〇
[0077]而且,如上述数式(1)所示,计算机110通过取得从由步骤140决定的点T向着2 点P、Q的2个矢量TQ、TP的外积来计算法线矢量U(步骤150)。当计算得到矢量U后,计 算机110通过利用如下各式而求出侧倾角f:、俯仰角0以及偏转角(6(步骤160)。
[0078]【数式5】
[0082]S卩,在上述各式中,偏转角$能够由矢量PQ计算,俯仰角0能够由偏转角也以 及法线矢量U计算,侧倾角伞能够由偏转角^以及法线矢量U计算。当算出侧倾角爭、俯仰 角0以及偏转角也之后,返回至步骤100,重复之前所述的处理。
[0083] 此外,也可以为,以使从步骤160返回至步骤100开始新的姿势计算处理的时间成 为一定间隔的方式,通过计时器控制步骤100的开始时间。另外,图5所示的各运算处理若 得到相同运算结果,则也可以变更各处理的顺序,或同时处理(并列处理)多个处理。
[0084]另外,虽然没有特别地说明,但若利用由惯性计测装置103计测到的自卸卡车的 加速度或角速度的变化,则提高点P、Q的位置计算精度,因此能够提高自卸卡车的姿势的 计算精度。
[0085] 如上所述,根据本实施方式,能够仅通过2个位置推定装置(GPS接收机10U102) 而高精度地推定自卸卡车的姿势。
[0086] 此外,在上述实施方式中,虽然列举具有道路坡度a的情况为例进行了说明,但 在坡度a为零度的情况下也能够不执行图5的步骤110地计算自卸卡车的姿势。
[0087]〈第2实施方式〉
[0088] 本发明的第2实施方式的特征点在于,将经由GPS接收机101、102得到的点P、Q 的位置的时序信息保存在存储装置106中,基于该时序信息计算位置数据的移动矢量,并 基于该移动矢量计算自卸卡车所行驶的道路的坡度a。本实施方式与第1实施方式在存储 装置106的数据构造和由计算机110运算坡度a的点上具有不同点,但是其他构成包括姿 势计算处理在内是与第1实施方式相同的,因此省略说明。
[0089] 图8是表示本发明第2实施方式的存储装置106的数据构造中与点P、Q的位置的 时序信息有关的部分的图。如该图所示,在本实施方式的存储装置106中保存有:检测到点 P、Q的位置的各时刻以时序被记录的时刻列701 ;时刻列701的各时刻中的点P的位置被记 录的位置列702 ;和时刻列710的各时刻中的点Q的位置被记录的位置列703。此外,也具 有从GPS接收机101、102不存在输出值的时刻,在该情况下,在该时刻输入表示无法计算点 P或者点Q的位置的意思的文字列FF。
[0090] 代替图5所示的步骤110而说明本实施方式的计算机110所执行的坡度计算处 理。在坡度的计算时,计算机110从存储装置106抽出如下的合计4点位置,这些位置为当 前时刻中的2点P、Q的位置和从当前时刻起规定的样本数量前
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