计算车辆转弯半径的方法及设备与流程

1.本发明涉及车辆转弯半径计算领域，具体是涉及一种计算车辆转弯半径的方法及设备。


背景技术：

2.随着科学技术的进步，消费者对于车辆配置和性能要求越来越高，消费者不仅需要更长的车辆轴距以及更大的车身尺寸，还需要更高的车辆机动性能。而车辆轴距或车身尺寸的加大，导致车辆转弯半径增大，降低了车辆的机动性能。车辆最小转弯半径反应了汽车在狭窄道路上掉头灵活性，转弯半径越小代表机动性能越好。现有技术中，一般通过增加车辆前轮转向角度来减小车辆转弯半径，或通过应用后轮转向技术在乘用车上增加车辆后轮转角，来增强大尺寸车辆的转弯机动性。其中，后轮转向技术在车辆低速过弯或掉头时，车辆后轮与前轮反向转动可以减小转弯半径；在车辆高速变道行驶时，车辆后轮与前轮的同向转动来增加稳定性。由此可见，后轮转向系统可有效提升车辆的机动性与操控性。
3.而目前现有的技术和方法中，对于车辆转弯半径的计算方法各异，从而导致计算结果差异大，结果可靠性较低容易造成误导，而无法作为车辆开发过程中车身尺寸、车辆轴距和车轮转角设计的有效参考。比如公开号为cn114572305a的一种带后轮反向转向车辆的转弯半径的计算方法及设备，通过该方法计算和实车测试验证，计算出的车辆最小转弯直径计算值和实际值误差高达0.5m，该结果无法为车辆开发时车身尺寸、车辆轴距和车轮转角设计有效参考价值。再比如通过建模和仿真的方式获取车辆转弯半径信息的方法虽然比较可靠，通过和实测值对比结果基本一致误差较小，但建模和仿真的工作量大，获取结果时效性差。再比如通过样车制作进行试验测试的方法进行转弯半径的测量，需要耗费大量的时间和测试成本，结果时效性差，无法为设计过程提供参考价值。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种计算车辆转弯半径的方法及设备。用以解决现有车辆转弯半径获取方法存在的局限性大、可靠性差的问题。
5.第一方面，本发明提供的一种计算车辆转弯半径的方法，包括以下步骤：
6.基于获取的车辆的前轮内轮转角afl和前轮外轮转角afr，计算前轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角af；
7.基于获取的车辆轴距l以及所述夹角αf，计算前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc；
8.基于获取的车辆轮距t以及所述距离rc，计算前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆外侧车轮中心线的距离ro；
9.基于所述车辆轴距l以及所述距离ro，计算前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆前轮外轮的轴心的距离rw；
10.基于获取的车辆前轮轮胎胎宽w以及所述距离rw，计算前轮转向车型的车辆前轮
转弯半径rw1。
11.进一步地，所述轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角αf的计算公式如下：
[0012][0013]
其中，afl为车辆的前轮内轮转角，αfr为前轮外轮转角。
[0014]
进一步地，所述前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc的计算公式如下：
[0015]
rc＝l*cot(αf)
[0016]
其中，l为获取的车辆轴距，af为计算的前轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角。
[0017]
进一步地，所述前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆外侧车轮中心线的距离ro的计算公式如下：
[0018][0019]
其中，rc为前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离，t为获取的车辆轮距。
[0020]
进一步地，所述前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆前轮外轮的轴心的距离rw的计算公式如下：
[0021][0022]
其中，l为获取的车辆轴距，ro为前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆外侧车轮中心线的距离；
[0023]
所述前轮转向车型的车辆前轮转弯半径rw1的计算公式如下：
[0024][0025]
其中，w为获取的车辆前轮轮胎胎宽。
[0026]
第二方面，本发明提出一种计算车辆转弯半径的方法，包括以下步骤：
[0027]
基于获取的车辆的前轮内轮转角αfl和前轮外轮转角αfr，计算四轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角αf；
[0028]
基于获取的车辆的后轮内轮转角arl和后轮外轮转角αrr，计算四轮转向车型车辆转弯圆心与后轴轴线夹角ar；
[0029]
基于所述四轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角af和所述四轮转向车型车辆转弯圆心到后轴轴线中心的连线与后轴轴线夹角ar，计算四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc；
[0030]
基于获取的车辆轮距t以及四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc，计算四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆外侧车轮中心线的距离ro；
[0031]
基于四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc、四轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角αf、四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆外侧车
轮中心线的距离ro，计算四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆前轮外轮的轴心的距离rw；
[0032]
基于获取的车辆前轮轮胎胎宽w以及所述四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆前轮外轮的轴心的距离rw，计算四轮转向车型的车辆前轮转弯半径rw1。
[0033]
进一步地，所述四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc的计算公式如下：
[0034][0035]
其中，αf为四轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角，ar为四轮转向车型车辆转弯圆心到后轴轴线中心的连线与后轴轴线夹角，l为获取的车辆轴距。
[0036]
进一步地，四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆外侧车轮中心线的距离ro的计算公式如下：
[0037][0038]
其中，t为获取的车辆轮距。
[0039]
进一步地，所述四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆前轮外轮的轴心的距离rw的计算公式如下：
[0040][0041]
所述四轮转向车型的车辆前轮转弯半径rw1的计算公式如下：
[0042][0043]
其中，w为获取的车辆前轮轮胎胎宽。
[0044]
第三方面，本发明提出一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述存储器存储有输入参数，所述输入参数包括车辆的前轮内轮转角afl、车辆的前轮外轮转角afr、车辆的后轮内轮转角αrl、车辆的后轮外轮转角arr、车辆前轮轮胎胎宽w、车辆轮距t以及车辆轴距l；所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项技术方案的方法的步骤。
[0045]
与现有技术相比，本发明的优点如下：本发明通过车辆的前轮内轮转角、前轮外轮转角、前轮轮胎胎宽、车辆轴距、轮距等高效准确的确定前轮转向车型中车辆的前轮转弯半径。通过上述参数结合车辆的后轮内轮转角、后轮外轮转角，可准确的确定四轮转向车型的车辆的前轮转弯半径。通过特定的方法获取车辆转弯圆心到前/后轴轴线中心的连线与前/后轴轴线夹角来计算转弯半径的方法，计算结果更加精确，可靠性高。通过该方法可以高效准确的计算出车辆转弯半径，避免了在车辆开发过程中，车身尺寸和轴距频繁调整变化导致多次重复建模进行最小转弯半径仿真评估工作。通过计算得到的转弯半径数据信息，可以为车辆开发设计过程中、车身尺寸、车辆轴距布局、车轮转角方案提供有效参考价值和判断依据，从而能够有效提前预判和解决车辆转弯机动性能差的问题。在长周期车辆开发的
各阶段无需进行实车试验测量，即可计算两轮转向车型或四轮转向车型的车辆转弯半径可靠值，可以节约大量的时间和样车测试成本。本发明的计算机设备能够快速高效地计算和存储前轮转向和四轮转向车型地转弯半径结果，便于后续查询和调用数据。
附图说明
[0046]
图1是本发明计算车辆转弯半径的方法的流程示意图。
[0047]
图2为本发明的方法用于前轮转向车型的转弯半径计算的参数示意图。
[0048]
图3为本发明的方法用于四轮转向车型的转弯半径计算的参数示意图。
具体实施方式
[0049]
现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。
[0050]
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
[0051]
注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。
[0052]
如图1-2所示，本发明的计算车辆转弯半径的方法，用于前轮转向车型的前轮转弯半径计算。包括以下步骤：
[0053]
基于获取的车辆的前轮内轮转角afl和前轮外轮转角αfr，计算前轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角αf。
[0054]
基于获取的车辆轴距l以及所述车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角αf，计算前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc。
[0055]
基于获取的车辆轮距t以及所述车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc，计算前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆外侧车轮中心线的距离ro。
[0056]
基于所述车辆轴距l以及所述车辆转弯圆心到车辆外侧车轮中心线的距离ro，计算前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆前轮外轮的轴心的距离rw。
[0057]
基于获取的车辆前轮轮胎胎宽w以及所述车辆转弯圆心到车辆前轮外轮的轴心的距离rw，计算前轮转向车型的车辆前轮转弯半径rw1。
[0058]
具体的，所述轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角af的计算公式如下：
[0059][0060]
其中，afl为图2中所示的车辆的前轮内轮转角，afr为图2中所示的前轮外轮转角。
[0061]
所述前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc的计算公式如下：
[0062]
rc＝l*cot(αf)
[0063]
其中，l为图2中所示的获取的车辆轴距，af为图2中所示的计算的前轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角，由上一个公式计算得出。
[0064]
所述前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆外侧车轮中心线的距离ro的计算公式如下：
[0065][0066]
其中，rc为前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离，由上一个公式计算得出，t为获取的车辆轮距。
[0067]
所述前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆前轮外轮的轴心的距离rw的计算公式如下：
[0068][0069]
其中，l为获取的车辆轴距，ro为前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆外侧车轮中心线的距离，由上一个公式计算得出。
[0070]
即：
[0071]
所述前轮转向车型的车辆前轮转弯半径rw1的计算公式如下：
[0072][0073]
其中，w为获取的车辆前轮轮胎胎宽。
[0074]
如图1、3所示，本发明提出的用于四轮转向车型的计算车辆转弯半径的方法，包括以下步骤：
[0075]
基于获取的车辆的前轮内轮转角αfl和前轮外轮转角afr，计算四轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角af。
[0076]
基于获取的车辆的后轮内轮转角αrl和后轮外轮转角αrr，计算四轮转向车型车辆转弯圆心与后轴轴线夹角ar。
[0077]
基于所述四轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角αf和所述四轮转向车型车辆转弯圆心到后轴轴线中心的连线与后轴轴线夹角αr，计算四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc。
[0078]
基于获取的车辆轮距t以及四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc，计算四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆外侧车轮中心线的距离ro。
[0079]
基于四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc、四轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角αf、四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆外侧车轮中心线的距离ro，计算四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆前轮外轮的轴心的距离rw。
[0080]
基于获取的车辆前轮轮胎胎宽w以及所述四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆前轮外轮的轴心的距离rw，计算四轮转向车型的车辆前轮转弯半径rw1。
[0081]
具体的，如图3所示，四轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角αf的计算公式如下：
[0082][0083]
四轮转向车型车辆转弯圆心与后轴轴线夹角αr的计算公式如下：
[0084][0085]
所述四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc的计算公式如下：
[0086][0087]
其中，αf为四轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角，ar为四轮转向车型车辆转弯圆心到后轴轴线中心的连线与后轴轴线夹角，l为获取的车辆轴距。
[0088]
四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆外侧车轮中心线的距离ro的计算公式如下：
[0089][0090]
其中，t为获取的车辆轮距。
[0091]
所述四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆前轮外轮的轴心的距离rw的计算公式如下：
[0092][0093]
结合上述公式，即：
[0094][0095]
四轮转向车型的车辆前轮转弯半径rw1的计算公式如下：
[0096][0097]
其中，w为获取的车辆前轮轮胎胎宽。
[0098]
需要说明的是，上述参数中，车辆的前轮内轮转角αfl、车辆的前轮外轮转角αfr、车辆的后轮内轮转角arl、车辆的后轮外轮转角αrr、车辆前轮轮胎胎宽w、车辆轮距t以及车辆轴距l均为已知参数，不同的车型，上述参数有所不同，因此本发明可适用于不同车型进行转弯半径的计算。
[0099]
基于同一发明构思，本技术实施例还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有输入参数，所述输入参数包括车辆的前轮内轮转角αfl、车辆的前轮外轮转角αfr、车辆的后轮内轮转角αrl、车辆的后轮外轮转角αrr、车辆前轮轮胎胎宽w、车辆轮距t以及车辆轴距l。存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程
序时实现上述方法中的所有方法步骤或部分方法步骤。
[0100]
如图1所示，计算机设备通过参数输入端输入上述输入参数，计算机设备的存储器上存储的计算机程序基于上述输入参数中的前轮内轮转角αfl、前轮外轮转角afr计算出车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角af；基于后轮内轮转角arl和后轮外轮转角αrr，计算出车辆转弯圆心与后轴轴线夹角αr。
[0101]
基于车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角αf，计算前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc；并进一步计算出前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆外侧车轮中心线的距离ro。再计算出前轮转向车型车辆转弯圆心到车辆前轮外轮的轴心的距离rw，最终再计算出前轮转向车型的车辆前轮转弯半径rw1。
[0102]
基于基于四轮转向车型车辆转弯圆心到前轴轴线中心的连线与前轴轴线夹角αf以及四轮转向车型车辆转弯圆心到后轴轴线中心的连线与后轴轴线夹角αr，计算出四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆纵向轴线距离rc。再计算出四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆外侧车轮中心线的距离ro。再计算出四轮转向车型车辆转弯圆心到车辆前轮外轮的轴心的距离rw；最后计算出四轮转向车型的车辆前轮转弯半径rw1。
[0103]
计算机设备将计算出的前轮转向车型的车辆前轮转弯半径rw1和四轮转向车型的车辆前轮转弯半径rw1输出。除此之外，计算机设备输出的数据还包括上述的输入参数以及计算的过程数据。
[0104]
基于同一发明构思，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法中的所有方法步骤或部分方法步骤。
[0105]
所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cp u)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal pr ocessor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circ uit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
[0106]
存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(例如声音播放功能、图像播放功能等)；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(例如音频数据、视频数据等)。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash ca rd)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0107]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产
品的形式。
[0108]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、服务器和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0109]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0110]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0111]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。