[发明专利]一种适用于齿轮齿条转向机构的车轮转角测量系统

权利要求书

1.一种适用于齿轮齿条转向机构的车轮转角测量系统，其特征在于，包含试验数据采集模块、转向关系提取模块、行驶数据检验模块、行驶状态记忆模块以及车轮转角计算模块；

所述试验数据采集模块用于在试验时采集方向盘转角、转向小齿轮转角以及左右前轮转角信息，并将其进行滤波处理之后传递给转向关系提取模块，其中，小齿轮转角是由安装在小齿轮上的转角传感器获得的，可结合齿轮齿条转向机构的线角传动比计算得到齿条位移；

所述转向关系提取模块首先利用接收到的转向小齿轮信息根据齿轮齿条机构的线角传动比得到齿条位移，然后对齿条位移和左右前轮转角数据进行多项式拟合，从而得到齿条位移与左右前轮转角的连续关系，并将拟合表达式传递给车轮转角计算模块进行储存；

所述行驶数据检验模块用于采集方向盘转角、小齿轮转角以及车速信息,根据小齿轮转角计算得到齿条位移并将其与车速信息一起传递给车轮转角计算模块；该模块还包括安装在车顶的由前后两个摄像头所组成的探视系统、安装在车辆前保险杠中间处的视觉传感器以及语音模块，车顶摄像头用于统计车辆在行驶环境中前后的车流信息以及获取本车与前后车的间距信息，视觉传感器用于探知车辆行进道路的路面附着系数，语音模块用于在实时齿条位移超出齿条位移阈值时进行语音提示预警；

所述车轮转角计算模块接收来自行驶数据检验模块的实时齿条位移信息与实时车速信息，利用转向关系提取模块的拟合表达式同时结合车速信息，计算得到实时的左右前轮转角；

所述行驶状态记忆模块用于采集车辆行驶时的车速、方向盘转角、方向盘角速度、方向盘转向变换次数、齿条位移、齿条移动速度及加速度、齿条位移方向变换次数、行驶数据检验模块车顶摄像头获取的道路车流信息以及与前后车间距信息、横摆角速度、质心侧偏角以及侧向加速度信息，根据上述信息对驾驶员驾驶风格进行识别，再根据所识别的驾驶员风格对齿条位移安全阈值进行定期修正；所述行驶状态记忆模块可通过本车的车速、与前后车间距、实际齿条位移及速度对驾驶员疲劳程度做出判断，并根据驾驶员疲劳程度对齿条位移安全阈值进行再次修正，同时对语音模块的提示声音响度进行增益处理；所述行驶状态记忆模块的疲劳检测周期可根据行驶时间段内的路面附着系数以及连续行驶时长动态变化，同时行驶时间段也会根据驾驶员的驾驶习惯定期调整；

所述车轮转角测量系统可根据齿条位移计算左右前轮初始转角并根据车速信息进行修正得到左右转向轮的实时转角，同时还会根据驾驶员在不同路面附着系数范围内的驾驶风格以及驾驶员疲劳程度对齿条位移安全阈值进行定期修正，既适用于搭载传统齿轮齿条转向机构的车辆，也适用于搭载线控齿轮齿条转向机构的车辆。

2.如权利要求1所述的一种适用于齿轮齿条转向机构的车轮转角测量系统，其特征在于，所述的试验数据采集模块采用了分转角区间分精度试验方式来得到齿条位移与左右前轮转角；

在利用齿轮齿条转向机构进行台架试验获取试验数据时，方向盘从0°开始分别顺时针和逆时针转向，以不同的方向盘转角间隔获取方向盘转角以及相应的齿条位移值与左右前轮转角值，直到达到方向盘极限处为止，先进行两组预试验，以使齿轮齿条转向机构与转角测量装置充分磨合，然后重复进行五次试验，取试验数据平均值以减小偶然误差，根据试验数据平均值进行转向关系的提取；

考虑到车辆实际行驶过程中直线行驶工况占比最大，为保证车辆的直线行驶能力，在方向盘零转角附近区域进行高精度拟合以获取更为精确的车轮转角，以方向盘零转角时的齿条位置作为测量起始点，当齿条位移在其左右极限位移的5％以内区域时，试验数据的获取间隔以方向盘转角为参考，为所用方向盘转角传感器分辨率的一倍数值大小；

为降低台架试验复杂度同时减少数据运算量，当试验齿条位移在其极限位移5％至20％区域时，试验数据的获取间隔以方向盘转角为参考，为所用方向盘转角传感器分辨率的两倍数值大小；

当试验齿条位移在其极限位移20％区域以外时，试验数据的获取间隔以方向盘转角为参考，为所用方向盘转角传感器分辨率的三倍数值大小。