汽车测速装置及车速测控方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车控制领域，尤其是涉及一种可以有效对汽车转弯时的车速进行测 控的汽车测速装置及车速测控方法。
【背景技术】
[0002] 现有技术的汽车主要是通过测量变速箱输出轴的转速来换算成汽车车速的，但变 速箱输出轴的转速代表汽车车轮的速度，当汽车直线行驶时，汽车车轮的移动速度与汽车 整体的移动速度一致，而汽车在转弯时，汽车整体的运动轨迹与汽车驱动轮的轨迹并不一 致，因此用汽车的车轮速度来代替汽车整体速度则存在误差。随着现代汽车智能化水平的 不断提高，对汽车的各项参数的精确性要求也越来越高，尤其是汽车在转弯时更容易出现 发生安全事故，因此对于汽车行驶主要指标车速的精确性要求也越来越高，以便实现对汽 车转弯行驶状态的精密控制。因此，如何精确测量汽车在转弯时的速度及根据车速进行有 效控制，减少由于转弯时车速不准导致错误判断而引发的行车事故，确保行车安全，是一个 日益重要的课题。公开日为2012年2月15日，公开号为CN102662077A的中国专利文献公 开了一种车速测量及限速报警装置，该装置由用于测量车速的磁电传感器、单片机、车速设 定模块、报警单元组成，所述磁电传感器、车速设定模块分别与单片机的信号输入端连接， 单片机的信号输出端与报警单元连接。本发明通过磁电传感器检测车轮转速信号输入单片 机，单片机通过对信号进行处理计算出车速后在显示器上显示，对于不同地区可通过车速 设定模块选择对应车速，当实际车速超过设定值后，进行语音报警，增加行车安全性。但该 方案没有考虑汽车转弯时的实际速度与车轮速度不一致的问题，没有解决汽车转弯时的汽 车车速准确测量及控制问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为解决现有技术的汽车测速装置采用变速箱输出轴转速换算车 速，存在汽车转弯时车速准确度不高、导致控制精度降低而易引发行车事故的问题，提供一 种可实时准确测量汽车转弯时的速度，并对汽车进行有效控制的汽车测速装置及车速测控 方法。
[0004] 本发明为解决上述技术问题而采用的具体技术方案是，一种汽车测速装置，安装 在四轮汽车上，包括车速控制器、安装在汽车两个前轮上用于测量车轮偏转角度的车轮偏 角测量仪、安装在汽车两个前轮上用于测量车轮速度的车轮速度测量仪，所述车轮偏角测 量仪及车轮速度测量仪均与车速控制器电连接。本发明通过安装在汽车两个前轮上的两个 速度测量装置及车轮偏转角度测量装置实时测量两个前轮的速度（车轮相对于路面的平 移速度）及偏转角度，可以将汽车左右两个前轮在汽车转弯时绕瞬心的移动的速度，换算 成汽车中心点处的移动速度，进而采用汽车中心点处的移动速度代表汽车车速。与现有技 术的变速箱输出轴转速直接换算成车速相比，本发明在汽车转弯时所测的车速具有更高的 准确性，可以为现代的智能汽车或自动化汽车提供更准确的数据，从而实现更精确更有效 的控制，确保行车安全。
[0005] 作为优选，测速装置还包括安装在两个前轮轮轴上的重力传感器，所述重力传感 器与车速控制器电连接。重力传感器可以提供汽车前轮的受力状况，为汽车车速控制提供 必要的行车参数。
[0006] 作为优选，测速装置还包括报警器，报警器连接车速控制器，所述报警器包括声音 报警器和/或灯光报警器，所述声音报警器安装在驾驶室内，所述灯光报警器安装在仪表 板上。报警器可以在汽车车速较快或重心偏移等容易出现行车事故的情况下提醒驾驶员注 O
[0007] 上述汽车测速装置的汽车车速测量方法，包括以下步骤： A、获取四轮汽车的固有参数，汽车固有参数包括汽车的轴距2b、汽车的轮距2a;实时 测量左前轮偏角G1和左前轮速度V1，右前轮偏角02和右前轮速度V2，则汽车四轮的中心 点G与左右两侧前轮和后轮轴心连线的距离均为a，中心点G与前轮轴心线或后轮轴心线的 距离均为b。
[0008] B、测定汽车前轮的偏角及偏转方向，当左右前轮的偏角平均值小于2. 5度时，汽 车中心点处的车速按汽车左前轮速度V1与右前轮速度^的平均值确定；当左右前轮的偏角 平均值大于等于2. 5度时，根据汽车转向状态并分别以左前轮和右前轮为基准计算汽车中 心点处的速度。
[0009] C、以左前轮为基准计算汽车中心处的速度Vei: ①、计算左前轮与瞬心O的距离A计算公式为：
【主权项】
1. 一种汽车测速装置，安装在四轮汽车上，其特征在于，包括车速控制器（I)、安装在 汽车两个前轮上用于测量车轮偏转角度的车轮偏角测量仪（2)、安装在汽车两个前轮上用 于测量车轮速度的车轮速度测量仪（3)，所述车轮偏角测量仪及车轮速度测量仪均与车速 控制器电连接。
2. 根据权利要求1所述的汽车测速装置，其特征在于，所述测速装置还包括安装在两 个前轮轮轴上的重力传感器（4)，所述重力传感器与车速控制器电连接。
3. 根据权利要求1或2所述的汽车测速装置，其特征在于，所述测速装置还包括报警 器（5)，报警器连接车速控制器，所述报警器包括声音报警器和/或灯光报警器，所述声音 报警器安装在驾驶室内，所述灯光报警器安装在仪表板上。
4. 一种如权利要求1所述测速装置的车速测量方法，其特征在于，包括以下步骤： A、 获取四轮汽车的固有参数，汽车固有参数包括汽车的轴距2b、汽车的轮距2a ;实时 测量左前轮偏角G1和左前轮速度V1，右前轮偏角θ2和右前轮速度V 2，则汽车四轮的中心 点G与左右两侧前轮和后轮轴心连线的距离均为a，中心点G与前轮轴心线或后轮轴心线的 距离均为b ; B、 测定汽车前轮的偏角及偏转方向，当左右前轮的偏角平均值小于2. 5度时，汽车中 心点处的车速按汽车左前轮速度V1与右前轮速度^的平均值确定；当左右前轮的偏角平均 值大于等于2. 5度时，根据汽车转向状态并分别以左前轮和右前轮为基准计算汽车中心点 处的速度；C、以左前轮为基准计算汽车中心处的速度v ei: ① 、计算左前轮与瞬心O的距离rl计算公式为：
② 、计算汽车中心点G、瞬心O与后轮轴心线之间形成的中心角Θ e，计算公式为：
其中汽车左转时，i = 1，汽车右转时，i = -1 ; ③ 、计算瞬心〇与中心点G的距离re,计算公式为：
④ 、计算汽车中心点处的速度vei，计算公式为：
D、以右前轮为基准计算汽车中心处的速度ve2: ①、计算右前轮与瞬心O的距离r2，计算公式为：
， ② 、计算汽车中心点G、瞬心O与后轮轴心线之间形成的中心角Θ e，计算公式为：
其中汽车左转时，i = 1，汽车右转时，i =-1 ; ③ 、计算瞬心〇与中心点G的距离re,计算公式为：
④ 、计算汽车中心点处的速度ν<2,计算公式为：
E、计算汽车转向时的中心点处平均车速为：
5. -种基于权利要求4所述车速测量方法的车速控制方法，汽车的两个前轮上均设有 重力传感器，其特征是，实时测量并获取分别安装在左前轮及右前轮轴心的两个重力传感 器的重力值F 2，当汽车车速多8m/s时，计算两个重力传感器的重力大值与重力小值 之比K，即K = /F+，当K彡8时，车速控制器控制汽车降低车速，使两重力传感器检测到 的重力大值与重力小值之比K < 5。
6. 根据权利要求5所述的车速控制方法，其特征是，当10 > K彡5或I V ei-V(；21 0. 1 时，车速控制器通过报警器报警。
【专利摘要】本发明公开了一种汽车测速装置及车速测控方法，包括车速控制器、车轮偏角测量仪、车轮速度测量仪及重力传感器，通过实时测量两个前轮的速度及偏转角度，将汽车左右两个前轮在汽车转弯时绕瞬心的移动的速度，分别换算成汽车中心处的移动速度，并将汽车中心处两个汽车速度的平均值作为汽车转弯时的实际行驶速度，同时可以根据两个前轮轮轴的受力情况控制车速。它有效解决了现有技术的汽车测速装置采用变速箱输出轴转速换算车速，存在汽车转弯时车速准确度不高、导致控制精度降低而易引发行车事故的问题，具有很高的实用价值。
【IPC分类】G01P3-00
【公开号】CN104764897
【申请号】CN201510082854
【发明人】刘富豪, 张海涛, 田新利
【申请人】盐城工学院
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月13日