CN104502122B - 无人驾驶车辆遥控制动性能的测试评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无人驾驶车辆遥控制动性能的测试评价方法，是采用一裁判车来对无人车的制动响应时间和速度进行比对测试，在无人车上配置GPS移动站和无线收发设备，在裁判车上同样配置GPS移动站和无线收发设备，另有一GPS基站，GPS移动站都通过GPS差分定位方式定位，然后通过无人车无线收发设备和裁判车无线收发设备进行GPS信息的传送，将GPS信息传送到后台PC机进行解算处理。本发明基于差分式定位技术和无线传输技术，有效的解决目前无人驾驶车辆遥控制动性能测试与评价困难的问题。

Description

无人驾驶车辆遥控制动性能的测试评价方法

技术领域

本发明属于智能车测试技术，尤其涉及对无人车的紧急制动装置性能进行有效评价的测试方法。

背景技术

日益增长的汽车数量与有限道路运输之间的矛盾、消费者与日俱增的信息服务的需求与传统汽车封闭信息之间的矛盾、中国大城市“交通拥堵”的矛盾刺激了人们寻求以智能交通技术来解决这些问题。车辆智能化技术是保障交通安全和提高运营效率的根本方法，无人驾驶车辆技术是车辆智能化技术的最终目的。车辆智能化技术水平的提高促进了车辆智能化检测技术的发展，如何实现智能车辆性能的测试与评价是车辆智能化技术发展必须面对和解决的关键问题。

目前国内外对无人驾驶车辆的研究取得了初步成果，但要实现产品化的要求，达到在城市、高速公路上安全行驶的目的，仍然需要对其进行更深层次的探索。尤其是针对无人驾驶车辆制动性能方面，这直接关系到了车辆自身的运行安全、交通运输环境的安全以及他人的生命和财产安全。针对无人驾驶车辆性能评估这个特殊的领域，因缺乏专业化的评价指标传统的测评方法已不适用。为使有效推进无人驾驶车辆技术的发展，有必要针对无人驾驶车辆性能评估进行研究。

智能车刹车制动性能是智能车应具备的最重要的性能。对制动性能的研究和测试更应该尤其重视，测试结果应该极其准确，这样才能保障行车安全。

发明内容

本发明的目的就是要针对现有技术上的不足，提供一种无人驾驶车辆遥控制动性能的测试评价方法，该方法所涉及的硬件架构简单、信号传输性能好，软件在数据采集、处理方面具有简单、运算量小、便于实现等特点。该方法可以快速有效的对智能车刹车制动性能进行评估，对于应用带来很大的方便。

本发明的技术方案是：一种无人驾驶车辆遥控制动性能的测试评价方法，其特征是：采用一裁判车来对无人车的制动响应时间和速度进行比对测试，在所述无人车上配置无人车GPS移动站和无人车无线收发设备，在裁判车上同样配置裁判车GPS移动站和裁判车无线收发设备，无人车GPS移动站和裁判车GPS移动站都通过GPS差分定位的方式，完成GPS信息的采集，然后通过无人车无线收发设备和裁判车无线收发设备进行GPS信息的传送，将GPS信息传送到后台PC机；

所述后台PC机中植有测试处理软件，将PC机接收到的无人车GPS信息和裁判车GPS信息数据进行解算处理，分别解算出无人车和裁判车的制动时间、速度、位置信息，再将两者的同类信息进行比对，从而完成对无人车的遥控制动性能的评估。

设置一GPS基站，在已知坐标的固定点上架设所述基站，所述GPS基站通过GPS数据和已知坐标点的数据解算出位置差分修正数，再通过数据链将差分修正数实时播发出去，无人车GPS移动站和裁判车GPS移动站分别通过数据链将差分修正数接收进来，然后分别通过自己的无线收发设备将自己的差分数据进行解算，发出准确的GPS信息。

优选地，无人车GPS移动站和裁判车GPS移动站的结构，都是包括控制器、GPS天线、接收机、电台、调制解调器，所述控制器与接收机、电台之间采用RS485接口，GPS天线将接收的信息传递给接收机，GPS基站的修正信息通过调制解调器、电台传递给接收机，所述接收机将所有信息传送给无线收发设备进行解算。

此测试评价方法的具体过程是：

1)无人车和裁判车相距约50米，裁判车发出制动触发信号，经裁判车无线收发设备发出，被无人车无线收发设备所接收，无人车接收到紧急制动信号后执行制动；

2)制动过程中，无人车GPS移动站实时采集数据，同时GPS基站将位置差分修正数通过基站电台进行发送，无人车GPS移动站电台和基站电台提供移动站与基站之间的内部通讯；

3)无人车GPS移动站通过接收机将实时采集的数据和GPS基站位置差分修正数同时发送给无人车无线收发设备，无人车无线收发设备将GPS基站发来的位置差分修正数，和GPS移动站自身实时采集的位置数据进行解算，解算出准确的位置信息；

4)无人车无线收发设备然后将解算好的无人车GPS移动站数据发送到裁判车无线收发设备；

5)在无人车GPS移动站采集数据的同时，裁判车GPS移动站也在实时采集数据，同时GPS基站将位置差分修正数通过基站电台进行发送，裁判车GPS移动站电台和基站电台提供移动站与基站之间的内部通讯；

6)裁判车GPS移动站通过接收机将实时采集的数据和GPS基站位置差分修正数同时发送给裁判车无线收发设备，裁判车无线收发设备将GPS基站发来的位置差分修正数，和GPS移动站自身实时采集的位置数据进行解算，解算出准确的位置信息；

7)裁判车无线收发设备将无人车的GPS差分数据和裁判车的GPS差分数据通过串口发送到后台PC机；

8)后台PC机接收无人车的GPS数据和裁判车的GPS数据后，分别解算出无人车和裁判车的制动性能的相关参数，通过比对相应参数，判断无人车的制动性能。

步骤8)具体的解算过程是：

通过采集到的无人车位置信息，以及采集的时间点，设无人车GPS两个采样时间点是T1和T2时刻，采集到的无人车位置点信息是S1和S2，速度由V1变到V2，那么在这个时间段内的近似平均速度就是：

V＝(S2-S1)/(T2-T1)

按此方法模拟出一条无人车速度随时间变化的曲线；

同样通过采集到的裁判车位置信息，以及采集的时间点，模拟出一条裁判车的速度随时间变化的曲线，设裁判车GPS两个采样时间点也是T1和T2时刻，采集到的无人车位置点信息是S1’；和S2’，速度由V1’变到V2’，那么在这个时间段内的近似平均速度就是：

V’＝(S2’-S1’)/(T2-T1)

按此方法模拟出一条无人车速度随时间变化的曲线；

通过比对V和V’，就可以知道无人车的制动性能了。

裁判车发出的制动触发信号，通过裁判车无线收发设备传送给无人车，无人车的无线收发设备接收到触发信号后，执行紧急制动。

本发明的优点在于能够快速准确、形象的显示出智能车的智能刹车制动性能的好坏，对于应用带来很大的简便，为智能车的研究工作打下了良好的基础。

本发明具有以下优点：

1、有效的将GPS数据采集，无线数据传送，数据处理与显示融合于一个***，为简单有效的评价无人车刹车制动性能提供了一个良好的平台。

2、该智能车刹车制动性能测试方法能够实时准确且形象地反映智能车刹车制动性能，使用方便、快捷。

3、本发明有效的填补了智能车性能评价的空洞，为今后智能车的发展打下良好的基础。

4、通过以上分析可知，智能车刹车制动性能测试可以有效的解决目前智能车性能指标测试困难的问题，提供了一种简单有效，快速准确的方法。本发明的方法可以延伸到智能车其他需要的领域，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明的***原理图；

图2是GPS移动站结构框图；

图3是GPS基站信号传输方向图；

图4是GPS移动站的信号传输方向图；

图5是无人车和裁判车上无线收发设备之间的无线传输框图；

图6是***解算的无人车和裁判车的速度随时间变化的示例曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一种无人驾驶智能车刹车制动性能测试方法，其主要技术构思就是：采用一裁判车来对无人车进行比对测试，测试手段是两车都通过采用GPS和无线收发的模式对信息进行采集、传输，以及在后台计算机中载入有数据处理软件，后台计算机有对所有接收到的信息进行分析处理的功能，将处理结果做出比对，以此来判断无人车制动性能的好坏。

具体讲，在所设计的这一整套测试***中，包含了无人车1、裁判车2、无人车GPS移动站3、裁判车GPS移动站4、GPS基站5、无人车无线收发设备6、裁判车无线收发设备7以及紧急制动触发器8，此外还有后台PC机9，***主要由这些设备构成。

上述***中，所采用的GPS移动站的结构及对外接口如图2所示，GPS移动站包括控制器11、GPS天线12、接收机13、电台14、调制解调器15。GPS移动站硬件采用RS485总线结构，远程数据通信采用无线传输。接收机采用高精度、高灵敏度、高质量的5-10通道差分GPS接收机。控制器是以89C51单片机为核心的硬件电路，与接收机、电台之间采用RS485接口。GPS移动站与基站之间的联系是靠数据链完成的，数据链主要是由调制解调器、电台组成。移动站与PC机之间采用数据通信是通过单无线传输完成的。GPS基站和移动站的结构及对外接口基本相似，只是信号传输的方向有所不同。

本发明采用差分定位方式定位，差分定位是指采用两台GPS，一台是基站GPS，另一台是移动站GPS。在已知坐标的固定点上架设基站，通过GPS定位数据和已知坐标点的数据(由计算机设置)解算出位置差分修正数，再通过数据链将差分修正数实时播发出去，移动站通过数据链将差分修正数接收进来，和自己的定位数据进行修正解算，即可将高精度的位置信息发送出去。GPS基站和移动站的信号传输方式分别如图3、图4所示，GPS数据采集是通过GPS移动站、GPS基站完成的。GPS基站将位置差分修正数通过与其COM口连接的基站电台进行发送，提供移动站与基站之间的内部通讯。GPS移动站通过与其COM口连接的移动电台接收到GPS基站的位置差分修正数，同时GPS移动站通过接收机将GPS天线采集到的移动信息接收进来，将基站发送过来的修正信息经过解算后输出高精度的定位结果。

无人车和裁判车都设置有GPS移动站，都可以与GPS基站之间以上述模式通信。

无人车和裁判车上各设一台无线收发设备，无人车和裁判车的数据收发是通过无线收发设备传送的，如图5所示。无人车实时接收的GPS移动站的GPS数据通过其无线收发设备差分计算后传至裁判车无线收发设备；裁判车实时接收的GPS移动站的GPS数据通过其无线收发设备差分计算后也传到裁判车无线收发设备，最后由裁判车车载无线收发设备传送两车的差分数据交由后台PC机测试***，进行处理与显示。同时裁判车可发出紧急制动触发信号，通过无线收发设备传送给无人车，无人车的无线收发设备接收到触发信号后，进行紧急制动。

上述各部件的主要功能可以体现在：1)裁判车用于发出紧急制动信号，遥控无人车制动；2)无人车和裁判车各有车载GPS移动站，进行数据的实时采集；3)设有GPS基站，与GPS移动站共同完成差分定位；4)无人车和裁判车各有车载无线收发设备，无人车车载GPS移动站，将差分修正定位后的位置信息和运动时间数据实时通过自身车载的无线收发设备向外传送，发送给裁判车上的无线收发设备，两车的无线收发设备可进行数据互传；5)同时，无人车上的无线收发设备同时具有解算GPS修正后数据的功能，然后再向外发送；6)裁判车上的无线收发设备接收无人车上的无线收发设备发送过来的数据；7)裁判车上的无线收发设备接收的数据均传送给后台PC机；8)后台PC机中植有测试处理软件，软件将接收到的数据进行解算处理，分别解算出无人车和裁判车上的时间、速度、位置等信息，再将两者进行比对，就可知裁判车对无人车的遥控制动指令是否有效。

通过上述***的架构可以看出，本发明采用高精度的差分GPS技术来测量无人车的刹车制动距离和制动时间，通过无线收发模块将测量的数据传回到后面的裁判车，再借助于裁判车上的无线收发设备将数据传回到后台PC机，PC机将数据实时显示，并对裁判车上的无线收发设备传回的自身GPS数据及前方无人机发回的数据进行处理，进而对智能车刹车制动性能进行有效的评价。

其具体测试过程是：

(1)无人车和裁判车相距约50米，裁判车发出的制动触发信号，经2.4G的裁判车无线收发设备发出，被2.4G的无人车无线收发设备所接收，无人车接收到紧急制动信号后执行制动；

(2)制动过程中，无人车GPS移动站实时采集数据，同时GPS基站将位置差分修正数通过基站电台进行发送，无人车GPS移动站电台和基站电台提供移动站与基站之间的内部通讯；

(3)无人车GPS移动站通过接收机将实时采集的数据和GPS基站位置差分修正数同时发送给无人车无线收发设备，无人车无线收发设备将GPS基站发来的位置差分修正数，和GPS移动站自身实时采集的位置数据进行解算，解算出准确的位置信息；

(4)无人车无线收发设备然后将解算好的无人车GPS移动站数据发送到裁判车无线收发设备；

(5)在无人车GPS移动站采集数据的同时，裁判车GPS移动站也在实时采集数据，同时GPS基站将位置差分修正数通过基站电台进行发送，裁判车GPS移动站电台和基站电台提供移动站与基站之间的内部通讯；

(6)裁判车GPS移动站通过接收机将实时采集的数据和GPS基站位置差分修正数同时发送给裁判车无线收发设备，裁判车无线收发设备将GPS基站发来的位置差分修正数，和GPS移动站自身实时采集的位置数据进行解算，解算出准确的位置信息；

(7)裁判车无线收发设备将无人车的GPS差分数据和自车的GPS差分数据，通过串口经由串口服务器发送到后台PC机；

(8)后台PC机接收无人车的GPS数据和裁判车的GPS差分数据后，分别解算出无人车和裁判车的制动性能的相关参数，包括滞后时间、两车距离、开始制动时间、开始制动速度、实际制动时间，实际制动距离等参数；

比如通过采集到的无人车位置信息，以及采集的时间点，可模拟出一条无人车速度随时间变化的曲线；同样通过采集到的裁判车位置信息，以及采集的时间点，可模拟出一条裁判车的速度随时间变化的曲线，通过两条曲线的对比，就可知道无人车制动响应的时间和速度能力；

以下是解算过程事例：如图6所示，设无人车GPS两个采样时间点是T1和T2时刻，采集到的无人车位置点信息是S1和S2，那么在这个时间段内的近似平均速度就是：

V＝(S2-S1)/(T2-T1)

设裁判车GPS两个采样时间点也是T1和T2时刻，采集到的无人车位置点信息是S1’；和S2’，那么在这个时间段内的近似平均速度就是：

V’＝(S2’-S1’)/(T2-T1)

通过比对V和V’，就可以知道无人车的制动性能了，同时显示解算后的滞后时间、两车距离、开始制动时间、开始制动速度、实际制动时间，实际制动距离等参数。

上述实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种无人驾驶车辆遥控制动性能的测试评价方法，其特征是：采用一裁判车来对无人车的制动响应时间和速度进行比对测试，方法是：在所述无人车上配置无人车GPS移动站和无人车无线收发设备，在裁判车上同样配置裁判车GPS移动站和裁判车无线收发设备，无人车GPS移动站和裁判车GPS移动站都通过GPS差分定位的方式，完成GPS信息的采集，然后通过无人车无线收发设备和裁判车无线收发设备进行GPS信息的传送，将GPS信息传送到后台PC机；

所述后台PC机中植有测试处理软件，将PC机接收到的无人车GPS数据信息和裁判车GPS数据信息进行解算处理，分别解算出无人车和裁判车的制动时间、速度、位置信息，再将两者的同类信息进行比对，从而完成对无人车的遥控制动性能的评估。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆遥控制动性能的测试评价方法，其特征是：无人车GPS移动站和裁判车GPS移动站通过GPS差分定位的方式完成GPS信息采集的方法是：

设置一GPS基站，在已知坐标的固定点上架设所述基站，所述GPS基站通过GPS数据和已知坐标点的数据解算出位置差分修正数，再通过数据链将差分修正数实时播发出去，无人车GPS移动站和裁判车GPS移动站分别通过数据链将差分修正数接收进来，然后分别通过自己的无线收发设备将自己的差分数据进行解算，发出准确的GPS信息。

3.根据权利要求2所述的无人驾驶车辆遥控制动性能的测试评价方法，其特征是：无人车GPS移动站和裁判车GPS移动站的结构，都是包括控制器、GPS天线、接收机、电台、调制解调器，所述控制器与接收机、电台之间采用RS485接口，GPS天线将接收的信息传递给接收机，GPS基站的修正信息通过调制解调器、电台传递给接收机，所述接收机将所有信息传送给无线收发设备。

4.根据权利要求2所述的无人驾驶车辆遥控制动性能的测试评价方法，其特征是：具体测试评价过程是：

1)无人车和裁判车相距50米，裁判车发出制动触发信号，经裁判车无线收发设备发出，被无人车无线收发设备所接收，无人车接收到紧急制动信号后执行制动；

2)制动过程中，无人车GPS移动站实时采集数据，同时GPS基站将位置差分修正数通过基站电台进行发送，无人车GPS移动站电台和基站电台提供移动站与基站之间的内部通讯；

3)无人车GPS移动站通过接收机将实时采集的数据和GPS基站位置差分修正数同时发送给无人车无线收发设备，无人车无线收发设备将GPS基站发来的位置差分修正数，和GPS移动站自身实时采集的位置数据进行解算，解算出准确的位置信息；

4)无人车无线收发设备然后将解算好的无人车GPS移动站数据发送到裁判车无线收发设备；

5)在无人车GPS移动站采集数据的同时，裁判车GPS移动站也在实时采集数据，同时GPS基站将位置差分修正数通过基站电台进行发送，裁判车GPS移动站电台和基站电台提供移动站与基站之间的内部通讯；

6)裁判车GPS移动站通过接收机将实时采集的数据和GPS基站位置差分修正数同时发送给裁判车无线收发设备，解算出准确的位置信息；

7)裁判车无线收发设备将无人车的GPS差分数据和裁判车的GPS差分数据通过串口发送到后台PC机；

8)后台PC机接收无人车的GPS数据和裁判车的GPS数据后，分别解算出无人车和裁判车的制动性能的相关参数，通过比对相应参数，判断无人车的制动性能。

5.根据权利要求4所述的无人驾驶车辆遥控制动性能的测试评价方法，其特征是：步骤8)具体的解算过程是，

通过采集到的无人车位置信息，以及采集的时间点，设无人车GPS两个采样时间点是T1和T2时刻，采集到的无人车位置点信息是S1和S2，那么在这个时间段内的平均速度就是：

V＝(S2-S1)/(T2-T1)

按此方法模拟出一条无人车速度随时间变化的曲线；

同样通过采集到的裁判车位置信息，以及采集的时间点，模拟出一条裁判车的速度随时间变化的曲线，设裁判车GPS两个采样时间点也是T1和T2时刻，采集到的无人车位置点信息是S1’和S2’，那么在这个时间段内的平均速度就是：

V’＝(S2’-S1’)/(T2-T1)

按此方法模拟出一条无人车速度随时间变化的曲线；

通过比对V和V’，就可以知道无人车的制动性能了。