專利名稱：一種基于激光測距的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用激光測距技術(shù)的可用于車輛路試制動性能測試的制動性能檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國民收入和消費(fèi)水平的提高，車輛使用越來越普及。要保證安全生產(chǎn)，車輛的安全行車是其中重要的環(huán)節(jié)，而車輛制動性能的優(yōu)劣又是影響車輛安全行車的重要因素。按GB7258-1997規(guī)定當(dāng)車輛經(jīng)臺架檢驗(yàn)后對其制動性能有質(zhì)疑時，可用標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的路試檢驗(yàn)進(jìn)行復(fù)檢，并以滿載路試的檢驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。路試檢驗(yàn)行車制動性能可用制動距離、制動穩(wěn)定性要求(車輛制動過程中的水平位移)、充分發(fā)出的平均減速度(MDFF)來衡量。目前的路試檢驗(yàn)設(shè)備有第五輪儀、減速度儀兩種。五輪儀有兩種一種是常規(guī)的第五輪儀——車輪由被檢測車輛拖拽前進(jìn)測量出距離信號，另一種是非接觸式的五輪儀，利用光學(xué)原理測量出車輛與地面的相對移動信號。這兩種儀器的共同特點(diǎn)是測量單位時間的距離變化量，制動距離、制動時間可以直接測出，由距離和時間計算出速度加速度，精度較高。五輪儀安裝困難，對車型限制較大，無法適用于車型變化較大的類型進(jìn)行制動性能檢測。減速度儀以加速度傳感器作為其探測元件，由制動踏板觸點(diǎn)開關(guān)提供制動起始信號，通過對車輛制動時減速度及時間的測量，經(jīng)過微處理器運(yùn)算，輸出路試中測出的車輛充分發(fā)出的平均減速度、制動協(xié)調(diào)時間、制動初速度、制動距離等。減速度儀的缺陷在于在實(shí)際測量中，模擬加速度——時間曲線和實(shí)際加速度——時間曲線存在偏差，導(dǎo)致制動距離計算產(chǎn)生偏差；車輛行駛中可能震動較大，容易給加速度傳感器帶來額外的誤差；無法測量車輛制動過程中的水平位移。由上可知，在現(xiàn)有技術(shù)中，還不存在既安裝操作簡便，又能準(zhǔn)確獲取制動距離和制動穩(wěn)定性的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)。如果能提供滿足上述要求的制動性能檢測系統(tǒng)，在車輛安全管理方面將會有實(shí)際價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有車輛路試制動性能檢測設(shè)備的不足，提供一種安裝操作簡單的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是本發(fā)明基于激光測距的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)包括激光測距儀、激光反光板、攝像機(jī)和處理器，激光測距儀和處理器連接，由所述激光測距儀發(fā)射的激光經(jīng)所述激光反光板反射后返回所述激光測距儀，攝像機(jī)與處理器相連。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述激光測距儀為高速激光測距儀。進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括可調(diào)式三角支架，所述激光測距儀和攝像機(jī)固定安裝于所述可調(diào)式三角支架上。
進(jìn)一步地，本發(fā)明所述處理器為電腦或PC機(jī)。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述處理器可用于根據(jù)所述激光測距儀實(shí)時采集的車輛行駛距離數(shù)據(jù)獲得車輛的行駛距離與行駛時間的關(guān)系、行駛速度與行駛時間的關(guān)系、以及行駛加速度與行駛時間的關(guān)系；根據(jù)行駛加速度與行駛時間的關(guān)系查找行駛加速度為最小值時所對應(yīng)的第一時刻，并將第一時刻之前且距第一時刻最近的為最大負(fù)值的行駛加速度所對應(yīng)的時刻作為剎車時刻；根據(jù)所述剎車時刻，在所述行駛速度與行駛時間的關(guān)系中查找所述剎車時刻所對應(yīng)的行駛速度，并在所述行駛距離與行駛時間的關(guān)系中查找所述剎車時刻所對應(yīng)的行駛距離；根據(jù)所述剎車時刻所對應(yīng)的行駛速度和行駛距離計算車輛的剎車距離和平均減速度；根據(jù)所述攝像機(jī)實(shí)時采集的車輛行駛圖片，獲取車輛的水平位移和行駛時間的關(guān)系。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述行駛距離與行駛時間的關(guān)系以行駛距離-行駛時間曲線表示。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述行駛速度與行駛時間的關(guān)系以行駛速度-行駛時間曲線表
/Jn ο進(jìn)一步地，本發(fā)明所述行駛加速度與行駛時間的關(guān)系以行駛加速度-行駛時間曲
線表示。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述車輛水平位移和行駛時間的關(guān)系以水平位移-行駛時間曲
線表示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下I)本發(fā)明系統(tǒng)安裝簡單，只需將激光反光板固定在待測車輛尾部即可，安裝時間短、對車型和安裝環(huán)境沒有較高的要求；2)本發(fā)明采用激光測距儀直接檢測剎車距離而非通過其他參數(shù)間接計算，測量精
度高；3)本發(fā)明將剎車距離的檢測和車輛制動后的水平位移性能檢測同時進(jìn)行，獲取車輛制動后的水平位移與行駛時間的關(guān)系，從而更加全面而準(zhǔn)確地衡量車輛路試的制動性倉泛。


圖I是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的處理器的工作流程示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明基于激光測距的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)包括激光測距儀
3、激光反光板2、攝像機(jī)4和處理器6，激光測距儀3和處理器6連接，其中，由激光測距儀3發(fā)射的激光經(jīng)激光反光板2反射后返回激光測距儀3，攝像機(jī)4則與處理器6相連。作為一種優(yōu)選方案，激光測距儀2可為高速激光測距儀。作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明系統(tǒng)還包括可調(diào)式三角支架5，并將激光測距儀5和攝像機(jī)4固定安裝于可調(diào)式三角支架5上。通過調(diào)整三角支架5的高度，可使得激光測距儀3發(fā)射的激光束打在車輛I的激光反光板2的中部，從而能夠更準(zhǔn)確地測量車輛I的制動性能。其中，激光測距儀3可采用SICK激光雷達(dá)公司的產(chǎn)品最大數(shù)據(jù)幀率可達(dá)400Hz ;攝像機(jī)4可以采用百萬像素級的普通攝像機(jī)；激光反光板2可采用鉆石級反射貼膜，使反射激光強(qiáng)度可達(dá)入射激光強(qiáng)度的90%。
處理器6 —般可為電腦或PC機(jī)。處理器6可根據(jù)激光測距儀實(shí)時采集的行駛距離數(shù)據(jù)獲得車輛的行駛距離與行駛時間的關(guān)系、行駛速度與行駛時間的關(guān)系、以及行駛加速度與行駛時間的關(guān)系；然后根據(jù)行駛加速度與行駛時間的關(guān)系查找行駛加速度為最小值時所對應(yīng)的第一時刻，并將第一時刻之前且距第一時刻最近的為最大負(fù)值的行駛加速度所對應(yīng)的時刻作為剎車時刻；進(jìn)一步，根據(jù)剎車時刻，在行駛速度與行駛時間的關(guān)系中查找剎車時刻所對應(yīng)的行駛速度，并在行駛距離與行駛時間的關(guān)系中查找剎車時刻所對應(yīng)的行駛距離；再根據(jù)剎車時刻所對應(yīng)的行駛速度和行駛距離計算車輛的剎車距離和平均減速度；此外，根據(jù)攝像機(jī)實(shí)時采集的車輛行駛圖片，獲取車輛水平位移和行駛時間的關(guān)系。以上車輛的行駛距離與行駛時間的關(guān)系一般可用行駛距離-行駛時間曲線表示；行駛速度與行駛時間的關(guān)系一般可用行駛速度-行駛時間曲線表示；行駛加速度與行駛時間的關(guān)系一般可用行駛加速度-行駛時間曲線表示；車輛水平位移和行駛時間的關(guān)系一般可用水平位移-行駛時間曲線表示。本發(fā)明進(jìn)行車輛制動性能檢測的方法如下( I)在待測車輛I的尾部安裝激光反光板2 ；(2)將激光測距儀3和攝像機(jī)4上下排列，固定在可調(diào)式三角支架5上，放置在待測車輛I的正后方，調(diào)整可調(diào)式三角支架5的高度，使得激光束能打在激光反光板2的中部;(3)將激光測距儀3和攝像機(jī)4分別與處理器6 (如電腦)相連；(4)啟動電腦中的數(shù)據(jù)采集及分析程序，將激光測距儀3設(shè)置為連續(xù)輸出模式，開始測量車輛I的行駛距離；啟動攝像機(jī)4，與激光測距儀3同步存儲車輛I的行駛(圖片)數(shù)據(jù)；(5)開動車輛I直至達(dá)到所需檢測制動距離的初速度后制動；(6)數(shù)據(jù)采集分析程序采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析后輸出結(jié)果，具體如下(參見圖2)I)采集激光測距儀輸出的連續(xù)的車輛行駛距離數(shù)據(jù)，得出車輛的行駛距離與行駛時間的關(guān)系，繪制出車輛的行駛時間-行駛距離曲線，距離單位一般為m ；2)對車輛的行駛距離數(shù)據(jù)采取差分運(yùn)算，得出車輛的行駛速度與行駛時間的關(guān)系，繪制出車輛的行駛速度-行駛時間曲線，行駛距離的差分運(yùn)算公式如下
Γ I 11_入,」
_3] Vt = ^^( I )其中，Vt表示車輛在t時刻的行駛速度，單位km/h ；St表示激光測距儀在t時刻輸出的車輛的行駛距離；st_i表示激光測距儀在t-i時刻輸出的車輛的行駛距離；τ表示激光測距儀輸出車輛的行駛距離的t-ι時刻和t時刻的時間間隔ms ；對車輛的行駛速度數(shù)據(jù)采取差分運(yùn)算，得出車輛的行駛加速度與行駛時間的關(guān)系，繪制出車輛的行駛加速度-行駛時間曲線，速度的差分運(yùn)算公式如下
V -V ,At= f T HU)其中，At表示車輛在t時刻的行駛加速度，單位m/s2 ;Vt表示車輛在t時刻的行駛速度；vt_i表示車輛在t-i時刻的行駛速度；τ表示激光測距儀輸出車輛的行駛距離的t-i時刻和t時刻的時間間隔；3)在行駛加速度與行駛時間的曲線中查找行駛加速度為最小值時所對應(yīng)的第一時刻，從該時刻向前查找，并將第一時刻之前且距第一時刻最近的為最大負(fù)值的行駛加速度所對應(yīng)的時刻作為剎車時刻，可在車輛的行駛距離與行駛時間的曲線中查找到對應(yīng)剎車時刻、車輛行駛距離Sbrake，并在的行駛距離與行駛時間的曲線中查找到車輛在剎車時刻的
初速度Vbrake ；4)計算車輛的剎車距離，計算公式如下 _0] Dbrake=Send-Sbrake (3)其中，Dbrake表示車輛剎車的距離，單位m;Send表示車輛至停車時刻的行駛距離；Sbrake表示車輛至剎車時刻的行駛距離；5)計算充分發(fā)出的平均減速度MDFF,計算公式如下
V； -V2Ml)]■']>' ----^--(4)
25.92(H)其中，Vb=O. 8Vbrake,單位km/h ；Ve=0. IVbrake,單位km/h ；Se表示車輛在行駛速度為Vbrake與行駛速度為Ve之間的行駛距離，單位m ；Sb表示車輛在行駛速度為Vbrake與行駛速度為Vb之間的行駛距離，單位m。6)根據(jù)攝像機(jī)采集的車輛行駛圖片，獲取車輛自剎車時刻至停車時刻的水平位移與行駛時間的關(guān)系，繪制出車輛的水平位移-行駛時間曲線。根據(jù)攝像機(jī)的針孔模型射影變換交比不變性，車輛的水平位移的計算方法如下
,Lact = Uct--
UL,t其中，d。, t表示t時刻車輛的水平位移，單位m ;u。, t表示在t時刻，車輛行駛圖片中的激光反光板的中心與圖片的中心的水平像素差，單位為像素；uut表示在t時刻，車輛行駛圖片中的激光反光板的水平寬度，單位為像素山表示激光反光板的實(shí)際水平寬度，單位m。根據(jù)GB7258-1997規(guī)定路試檢驗(yàn)行車制動性能可用制動距離、制動穩(wěn)定性要求(車輛制動過程中的水平位移)、充分發(fā)出的平均減速度(MDFF)來衡量。而本發(fā)明能夠準(zhǔn)確獲得剎車距離、MDFF和車輛制動過程中的水平位移，從而準(zhǔn)確、全面地獲得車輛制動性能的
衡量參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種基于激光測距的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)，其特征在于包括激光測距儀、激光反光板、攝像機(jī)和處理器，激光測距儀和處理器連接，由所述激光測距儀發(fā)射的激光經(jīng)所述激光反光板反射后返回所述激光測距儀，攝像機(jī)與處理器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于激光測距的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)，其特征在于所述激光測距儀為高速激光測距儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于激光測距的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)，其特征在于還包括可調(diào)式三角支架，所述激光測距儀和攝像機(jī)固定安裝于所述可調(diào)式三角支架上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于激光測距的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)，其特征在于所述處理器為電腦或PC機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的基于激光測距的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器用于根據(jù)所述激光測距儀實(shí)時采集的車輛行駛距離數(shù)據(jù)獲得車輛的行駛距離與行駛時間的關(guān)系、行駛速度與行駛時間的關(guān)系、以及行駛加速度與行駛時間的關(guān)系；根據(jù)行駛加速度與行駛時間的關(guān)系查找行駛加速度為最小值時所對應(yīng)的第一時亥IJ，并將第一時刻之前且距第一時刻最近的為最大負(fù)值的行駛加速度所對應(yīng)的時刻作為剎車時刻；根據(jù)所述剎車時刻，在所述行駛速度與行駛時間的關(guān)系中查找所述剎車時刻所對應(yīng)的行駛速度，并在所述行駛距離與行駛時間的關(guān)系中查找所述剎車時刻所對應(yīng)的行駛距離；根據(jù)所述剎車時刻所對應(yīng)的行駛速度和行駛距離計算車輛的剎車距離和平均減速度；根據(jù)所述攝像機(jī)實(shí)時采集的車輛行駛圖片，獲取車輛的水平位移和行駛時間的關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于激光測距的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)，其特征在于所述行駛距離與行駛時間的關(guān)系以行駛距離-行駛時間曲線表示。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于激光測距的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)，其特征在于所述行駛速度與行駛時間的關(guān)系以行駛速度-行駛時間曲線表示。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于激光測距的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)，其特征在于所述行駛加速度與行駛時間的關(guān)系以行駛加速度-行駛時間曲線表示。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于激光測距的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)，其特征在于所述車輛水平位移和行駛時間的關(guān)系以水平位移-行駛時間曲線表示。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于激光測距的車輛路試制動性能檢測系統(tǒng)，它包括激光測距儀、激光反光板、攝像機(jī)和處理器，激光測距儀和處理器連接，由所述激光測距儀發(fā)射的激光經(jīng)所述激光反光板反射后返回所述激光測距儀，攝像機(jī)與處理器相連。本發(fā)明檢測系統(tǒng)的安裝操作簡單，能夠準(zhǔn)確、全面地檢測車輛路試制動性能。
文檔編號G01C3/02GK102914437SQ20121042225
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者劉濟(jì)林, 朱株, 劉俊毅, 楊力 申請人:浙江大學(xué), 浙江捷尚視覺科技有限公司