[发明专利]基于激光传感器的车载式道路路面坡度测量方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车工程技术领域，具体地说，特别涉及一种基于激光传感器的车载式道路路面坡度测量方法。 

背景技术

    在汽车工程领域中，无论是室内的各种试验台性能试验还是在计算机中的虚拟仿真分析都离不开基础路面数据的支持（路面数据是车辆的主要外部激励源），在所有的路面数据中，道路路面的横坡角度和纵坡角度是两个非常关键的数据，特别是在针对车辆操纵稳定性研究中，这两个角度序列起到至关重要的作用。然而，在目前市场上，现有的道路路面的坡度测量设备和方法，都是通过类似于水准仪的原理，人工的、步进的逐点测量，进而推算路面坡度，没有一种合理高效的方法来简便、快速、准确的测量车辆行驶过程中，道路路面的实时横坡和纵坡角度值。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于激光传感器的车载式道路路面坡度测量方法，能够实时测量道路路面的横坡角度和纵坡角度。 

本发明的技术方案如下：一种基于激光传感器的车载式道路路面坡度测量方法，包含以下步骤： 

1）在车辆的质心位置安装陀螺仪，通过陀螺仪实时测量车身平面与水平基准面之间的角度值∠3；在车身前端的左右两侧以及后端的左右两侧均对称安装有激光位移传感器，通过四个激光位移传感器实时测量车身平面在这四点位置处距离道路路面的位移值；

2）任取三个激光位移传感器测得的位移值，代入公式

∠1=∠3-arctan（ ）或∠1= arctan（ ）-∠3，通过计算得到实时的道路路面的横坡角度值；

将所述三个激光位移传感器测得的位移值代入公式

纵坡角度=陀螺仪的俯仰角度-arctan（）    或

纵坡角度= arctan（）-陀螺仪的俯仰角度，通过计算得到实时的道路路面的纵坡角度值；

式中

Z1为1号激光位移传感器测得的位移值，z2为2号激光位移传感器测得的位移值，z3为3号激光位移传感器测得的位移值，1号及2号激光位移传感器在同一横向上，L为1号激光位移传感器与2号位移传感器安装位置之间的距离，1号及3号激光位移传感器分布在车辆纵向一侧，L’为1号激光位移传感器与3号位移传感器安装位置之间的距离。

由于在测量过程中，车辆的行驶车速不稳定，因此测量得到的路面横坡角度和纵坡角度都是随着等时间间隔分布的，不能准确到具体的道路路面位置。因此，在车辆其中一个车轮上安装车速及距离传感器，通过车速及距离传感器实时记录车辆的行驶速度，将对应不同时间点的横坡和纵坡值转换为等距离间隔的角度值，这将会更加方便和准确地定位道路路面上某一点处的坡度值。 

本发明的有益效果是：实现了针对道路路面的横坡与纵坡角度值的实时测量，是一种实时、高效的路面坡度测量方法。该测量方法的优点有：数据精度高、测量间隔小、可正常车速测量（不需要交通管制）、可大范围统计测量等，通过该测量方法得到的道路路面横坡和纵坡角度，可适用于公路部门进行道路路面的路网监测和检查验收，也可用于车辆工程中进行路面基础数据的测量，用于研究和提升车辆在设计和开发过程中的性能，特别是在针对车辆的操纵稳定性研究时，有非常明显的作用。 

附图说明

图1为本发明中各传感器在车辆上的布置示意图。 

图2为沿着道路路面前端激光位移传感器安装位置的横向剖面示意图。 

图3为沿着道路路面前端激光位移传感器安装位置的横向剖面另一种情况的示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 

实施例