CN105235593B - 一种用于装甲车辆平车登车及车上引导装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于装甲车辆平车登车及车上引导装置及方法，包括：测距装置，其设置在所述装甲车的前端中点；反光条，其安装于所述平车入口处，并且平行于所述平车及引导坡相交接线；以及微控制器，其与所述测距装置相连，用于接收电信号，得到角度信息；其中，所述测距装置能够发射出光，照射到所述反光条，接收经过反光条的反射光，并将接收到的反射光转换为所述电信号。本发明具有使用方便，操作简单，精度高，无需额外人员指挥即可自行准确将装甲车辆驶上平车并且在平车上行驶的特点。

Description

一种用于装甲车辆平车登车及车上引导装置及方法

技术领域

本发明涉及装甲装备的运输问题，具体涉及一种用于装甲车辆平车登车及车上引导装置及方法。

背景技术

装甲车是具有装甲防护的各种履带或轮式军用车辆，是装有装甲的军用或警用车辆的统称，装甲车辆在进行运输转移的过程中需要使装甲车辆驶入平车对其进行转移，由于装甲车辆的体型较大，载重较大，现有的对装甲车辆上平车的引导都采用人为指示，即人员站在平车上，对驾驶员进行方向指示，此方法耗费人力，位置校准精度低等问题，为此，在车辆登车及在平车上行驶的过程中，要求驾驶员要有熟练的操作技巧，引导人员要有较好的位置感觉，这种方法无法精确定位，同时，由于引导人员需位于车辆前方，存在一定的危险性，人员引导需要人员对装甲车辆非常熟悉，对该人员也具有较高的要求，同时，在车上行进过程中，出于安全考虑，不允许人员在平车上边后退边引导，需要先转体进至引导位置再进行引导，由于平车多车相连，从列车车尾到车头有多节平车，引导人员需反复多次调整位置，影响装甲车辆的装载速度。

发明内容

本发明设计开发了一种用于装甲车辆平车登车及车上引导装置，目的是通过本发明装置解决装甲车辆上平车及在平车上行驶的过程中，需要人员引导，位置校准精度较低的问题。

本发明还设计开发了一种用于装甲车辆平车登车及车上引导方法，目的是通过本发明方法解决现有对装甲车辆引导上平车及在平车上行驶的过程中不能自动化，精准化的问题。

本发明具有使用方便，操作简单，精度高，无需额外人员指挥即可自行准确将装甲车辆驶上平车并且在平车上行驶的特点。

本发明提供的技术方案为：

一种用于装甲车辆平车登车及车上引导装置，包括：

测距装置，其设置在所述装甲车的前端中点；

反光条，其安装于所述平车入口处，并且平行于所述平车及引导坡相交接线；以及

微控制器，其与所述测距装置相连，用于接收电信号，得到角度信息；

其中，所述测距装置能够发射出光，照射到所述反光条，接收经过反光条的反射光，并将接收到的反射光转换为所述电信号。

优选的是，还包括：提示装置，其用于提示引导信息，实时校准车辆的相对位置。

优选的是，所述测距装置还包括：激光测距仪，其设置在所述装甲车的前沿中点；所述激光测距仪能够发出光束照射所述反光条，同时接收所述激光测距仪照射到所述反光条后的反射光，将反射光信号转换成所述电信号后输出。

优选的是，所述测距装置还包括：俯仰角调节机构，其包括连接杆及支撑杆，所述连接杆与所述测距装置中的控制盒可拆卸的连接，所述测距装置通过所述支撑杆可拆卸的安装在所述装甲车辆前端中点；

所述俯仰角调节机构可通过所述连接杆及所述支撑杆连接处活动，用于调节所述测距装置使所述激光测距仪对准所述反光条。

优选的是，所述支撑杆通过磁力底座装置将所述测距装置可拆卸的安装在所述装甲车辆的前端中点。

优选的是，所述测距装置还包括：旋转电机，其安装于所述测距装置中的控制盒内，所述旋转电机用于控制所述测距装置进行旋转扫描所述反光条。

优选的是，所述激光测距仪为红外激光器，其通过“L”型托盘与所述控制盒通过轴承固定连接。

一种用于装甲车辆平车登车及车上引导方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：装甲车辆到达平车后方时，开启旋转电机，调节初始角度与车辆前沿垂直，控制所述装甲车上的激光测距仪同步扫描所述平车上的反光条；

步骤二：所述激光测距仪接收所述反光条反射的光信号，转换成电信号后输出，所述微控制器对接收到的所述电信号进行数据处理得到L₁,L₂,α,β，通过得到所述装甲车辆几何中心O′及所述平车和所述装甲车辆行进方向中心线的交点O的连线OO′的长度，通过得到所述平车前沿中点O″及所述平车和所述装甲车辆行进方向中心线的交点O的连线OO″的长度；其中，L₁为所述激光测距仪发射光束及接收反射光点与所述反光条的第二顶点的连线长度，L₂为所述激光测距仪发射光束及接收反射光点与所述反光条的第一顶点的连线长度，α为所述激光测距仪发射光束及接收反射光点及所述反光条的第二顶点的连线与所述装甲车辆前沿的夹角，β为所述激光测距仪发射光束及接收反射光点及所述反光条的第一顶点的连线与所述装甲车辆前沿的夹角，a为所述装甲车辆登上平车的引导坡在水平面的投影长度，n为所述装甲车辆长度；

步骤三：通过微控制器对OO″及OO′根据如下条件进行判断：

a、

b、OO′≥0；

当满足条件a和b时，所述提示装置提示所述装甲车辆前行；当不能满足a和b条件之一时，所述提示装置提示所述装甲车辆倒退，重新校准直到满足条件a和b；其中，m为所述装甲车辆宽度，n为所述装甲车辆长度；

当通过所述微控制器处理数据得到OO′＝0时，对β进行判断如下：

当时，提示所述装甲车辆原地右转；

当时，提示所述装甲车辆原地左转；

当时，提示所述装甲车辆前行；

步骤四：所述装甲车辆开始登上平车后，调整装甲车上的俯仰角调节机构使激光测距仪对准前方平车平面发射激光光束，所述激光测距仪接收光信号，转换成电信号后输出，所述微控制器对接收到的所述电信号进行数据处理得到L₁′,L₂′,β′-α′，调整所述装甲车辆及所述激光测距仪，满足公式此时能够使所述激光测距仪发射光束角度与所述装甲车辆前沿垂直并且对准所述装甲车辆在平车平面上行进方向平面前沿中点；其中，x＝h×tanθ，h为所述激光测距仪距离所述平面的高度，θ为所述俯仰角调节机构调节的角度，x为平车平面长度，β′-α′为所述激光测距仪与所述装甲车辆在平车平面行进方向平面前沿两端点连线之间的夹角，b为平车的宽度，L₁′为所述激光测距仪与所述平车平面的第一顶点的连线长度，L₂′为所述激光测距仪与所述平车平面的第二顶点的连线长度；

通过以下条件进行判断：

条件一：

通过L₁′,L₂′进行判断：

当L₁′＞L₂′时，提示所述装甲车辆原地右转；

当L₁′＜L₂′时，提示所述装甲车辆原地左转；

当L₁′＝L₂′时，提示所述装甲车辆前行；

条件二：

通过α′,β′进行判断：

当时，提示所述装甲车辆原地右转；

当时，提示所述装甲车辆原地左转；

当时，提示所述装甲车辆前行；

其中，所述装甲车辆根据所述条件一或者所述条件二进行判断。

优选的是，所述步骤二、步骤四中，所述激光测距仪接收到反射光时，将反射光信号转换成电信号，输出电信号，所述微控制器通过检测所述电信号，得到电平脉冲时间，根据所述激光测距仪同步旋转的转速，计算得到α,β,α′,β′。

优选的是，所述微控制器能够处理的角度范围为0＜δ＜π。

本发明所述的有益效果：

1、通过使用本发明的引导装置及引导方法，无需额外的人员指挥，通过驾驶员自己就能够将装甲车辆准确驶上平车，节省人力资源，排除了通过人员引导所具有的危险性；

2、本发明所提供的引导装置安装方便，操作简单，由于测距装置测得的一组角度对应装甲车辆唯一位置关系，所以在设定好参数后通过检测两端角度范围即可实现准确定位，校准位置，上平车后，通过转换算法，同时调整俯仰角调节机构的俯仰角，使之扫描平车车面，可获得装甲车辆和平车中线的相对位置，进而实现准确快捷的引导装甲车辆驶上平车及在平车上引导；

3、本发明还能够根据不同车辆的尺寸，设定变量，选择车型，在使用时，通过对参数的设定使本发明具有更广泛的应用。

4、本发明不受平车运动形态的限制，在平车行进或者静止时，装甲车辆均能够通过本发明进行引导，能够快速准确的驶上平车及在平车上的行驶。

附图说明

图1为本发明所述的测距装置的结构示意图。

图2为本发明所述的测距装置的全视图。

图3为本发明所述的俯仰角调节机构的结构示意图。

图4为本发明所述的登车引导原理示意图。

图5为本发明所述的车上引导原理示意图。

图6为本发明所述的车上引导平面原理示意图。

图7为本发明所述的引导方法引导装甲车辆在上平车的过程中的矫正角度范围。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、图2、图3所示，本发明提供一种用于装甲车辆平车登车及车上引导装置，其包括测距装置100、微控制器及反光条；其中，测距装置100安装在装甲车辆前端中点，微控制器与测距装置100相连，用于接收电信号，通过对电信号进行数据处理得到角度信息，反光条安装在待上平车的入口处，其与装甲车辆登上平车的引导坡及平车相交接处平行交接；其中，测距装置100中包括激光测距仪110，其安装在装甲车辆的前沿中点，激光测距仪110为红外激光器，通过“L”型托盘111与控制盒120通过轴承112固定连接，采用红外激光器作为激光测距仪，使激光测距仪具有更高的稳定性，抗外界干扰强，单色性好，使测量准确，激光测距仪110能够发出光束照射反光条后，能够接收激光测距仪110照射到反光条后的反射光，将反射光信号转换成电信号后输出。

在另一种实施例中，还包括：提示装置，其能够用于提示引导信息，实时校准装甲车辆的相对位置；在本实施例中，提示装置为显示屏，其可以安装在装甲车辆驾驶室内部，驾驶员能够通过显示屏的信息实时校准车辆的相对位置，并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此，在实施本发明时，可以根据使用者需求实施态样，通过使用语音提示替换显示屏。

在另一种实施例中，测距装置100还包括：俯仰角调节机构130，其包括连接杆131及支撑杆132，俯仰角调节机构130可通过连接杆131及支撑杆132的连接处活动，用于调节测距装置100使激光测距仪110能够准确定位对准所述反光条，并且调节后将激光测距仪110能够在装甲车辆上平车的过程中一直保持能够照射到反光条，连接杆131与控制盒120通过螺栓及螺母可拆卸的固定安装，测距装置100通过支撑杆132可拆卸的安装在装甲车辆前端中点；在本实施例中，测距装置100通过支撑杆132可拆卸的安装在磁力底座装置上，再通过磁力底座装置将测距装置100可拆卸的固定安装在装甲车辆前端中点，并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此，在实施本发明时，可以根据使用者安装需求实施态样，通过可拆卸的螺栓及螺母同样可实施本发明。

在另一种实施例中，控制盒120内部还安装有蓄电池122，其与旋转电机121相连，能够为旋转电机121供电，使其测距装置100在无外界电源的情况下单独运转使用。

如图4、图5及图6所示，本发明还提供了一种用于装甲车辆平车登车及车上引导方法，包括如下步骤：

步骤一：以激光测距仪为原点(0,0)建立坐标系，装甲车辆的前沿为X轴建立坐标系，设A,B为反光条的两个顶点，其中，A为反光条的第一顶点，B为反光条的第二顶点，将平车及装甲车辆近似为矩形考虑，做两者行进方向上的中心线，设两中心线的交点为O，装甲车辆的几何中心为O′，平车前沿中点为O″，激光测距仪发射光束及接收反射光点为C；

步骤二：当装甲车辆行进到达平车后方时，开启旋转电机121，调节初始角度与车辆前沿垂直，控制激光测距仪110同步扫描所述反光条，控制旋转电机121使激光测距仪110扫描反光条的第一顶点A及第二顶点B；

步骤三：激光测距仪110接收反射光反射的光信号，转换成电信号后输出，微控制器通过对接收到的电信号分析后处理数据得到L₁,L₂,α,β，则反光条第一顶点，即A点的坐标为(L₂×cosβ,L₂×sinβ)，反光条第二顶点，即B点的坐标为(L₁×cosα,L₁×sinα)，通过得到装甲车辆几何中心O′及平车和装甲车辆行进方向中心线的交点O的连线OO′的长度，通过得到平车前沿中点O″及平车和装甲车辆行进方向中心线的交点O的连线OO″的长度；其中，L₁为激光测距仪110发射光束及接收反射光点C与反光条的第二顶点B的连线CB的长度，L₂为激光测距仪110发射光束及接收反射光点C与反光条的第一顶点A的连线CA的长度，α为激光测距仪110发射光束及接收反射光点C及反光条的第二顶点B的连线CB与靠***车的装甲车辆前沿的夹角，β为激光测距仪110发射光束及接收反射光点C及反光条的第一顶点A的连线CA与靠***车的装甲车辆前沿的夹角，a为所述装甲车辆登上平车的引导坡在水平面的投影长度，n为装甲车辆的近似矩形的长度，L₁,L₂,a,n单位均为米；

步骤四：通过微控制器对OO″及OO′根据如下条件进行判断：

a、

b、OO′≥0；

装甲车辆不发生碰撞应当满足条件a和b，提示装置提示驾驶员装甲车辆可继续前行；当不能满足a和b条件之一时，提示装置提示驾驶员装甲车辆应当倒退，重新校准直到满足条件a和b；其中，m为装甲车辆的近似矩形的宽度，n为装甲车辆的近似矩形的长度，m与n单位均为米；

步骤五：当装甲车辆在行进过程中，微控制器通过对信号分析处理数据得到OO′＝0时，微控制器再对β进行判断如下：

当时，通过提示装置提示装甲车辆原地右转；

当时，通过提示装置提示装甲车辆原地左转；

当时，通过提示装置提示装甲车辆前行；

作为进一步的优选，在步骤五中，反光条的长度为平车横向长度AB的一半，反光条的一端位于平车的横向一端，反光条的另一端位于平车的横向长度AB的中点。当装甲车辆在行进过程中，微控制器通过对信号分析处理数据得到OO′＝0时，微控制器再对β进行判断如下：

当时，通过提示装置提示装甲车辆原地右转；

当时，通过提示装置提示装甲车辆原地左转；

当时，通过提示装置提示装甲车辆前行；

其中，α为激光测距仪110发射光束及接收反射光点C及反光条的第二顶点B的连线CB与靠***车的装甲车辆前沿的夹角，β为激光测距仪110发射光束及接收反射光点C及反光条的第一顶点A的连线CA与靠***车的装甲车辆前沿的夹角；

步骤六：装甲车辆开始登上平车后，调整装甲车上的俯仰角调节机构130使激光测距仪110对准平车平面发射激光光束，激光测距仪110接收光信号，转换成电信号后输出，微控制器对接收到的电信号进行数据处理得到L₁′,L₂′,β′-α′，调整装甲车辆及激光测距仪110，使β′-α′能够满足公式此时能够使所述激光测距仪110发射光束角度与所述装甲车辆前沿垂直并且对准所述装甲车辆在平车平面上行进方向平面前沿中点；其中，x＝h×tanθ，h为激光测距仪110距离平车平面的高度，θ为俯仰角调节机构130调节角度，使激光测距仪110能够照射到装甲车辆在平车平面上行进方向平面前沿的两个端点，β′-α′为激光测距仪110发射光束及接收反射光点C与平车平面第一顶点A′及第二顶点B′连线之间的夹角，b为平车平面的宽度，x为平车平面长度，α′为激光测距仪110发射光束及接收反射光点C及平车平面的第一顶点A′的连线CA′与所述装甲车辆前沿的夹角，β′为激光测距仪110发射光束及接收反射光点C及平车平面的第二顶点B′的连线CB′与装甲车辆前沿的夹角，L₁′为激光测距仪110发射光束及接收反射光点C与平车平面的第一顶点A′的连线CA′长度，L₂′为激光测距仪110发射光束及接收反射光点C与平车平面的第二顶点B′的连线CB′长度，L₁′,L₂′,h,b,x单位为米；

通过以下条件进行判断：

条件一：

通过L₁′,L₂′进行判断：

当L₁′＞L₂′时，通过提示装置提示装甲车辆原地右转；

当L₁′＜L₂′时，通过提示装置提示装甲车辆原地左转；

当L₁′＝L₂′时，通过提示装置提示装甲车辆前行；

条件二：

通过α′,β′进行判断：

当时，通过提示装置提示装甲车辆原地右转；

当时，通过提示装置提示装甲车辆原地左转；

当时，通过提示装置提示装甲车辆前行；

其中，所述装甲车辆根据所述条件一或者所述条件二进行判断。

在另一种实施例中，步骤三、步骤五及步骤六中，激光测距仪110接收反射光的过程中产生光信号，同时，将该反射光信号转换成电信号输出到微控制器，微控制器通过检测该电信号得到电平脉冲时间，再根据激光测距仪同步旋转的转速，能够将数据处理得到α,β,α′,β′。

在另一种实施例中，如图7所示，微控制器能够处理的角度范围为0＜δ＜π，则装甲车辆通过本发明提供的引导装置能够矫正的角度范围为其中，a为所述装甲车辆登上平车的引导坡在水平面的投影长度，b为反光条的宽度，a与b单位均为米。

在另一种实施例中，所述步骤六中，如图5、图6所示，可根据俯仰角调节机构130距离平车平面的高度距离h及调节的角度θ通过公式得到β′-α′；其中，x＝h×tanθ，h为激光测距仪110距离平车平面的高度，θ为俯仰角调节机构130调节角度，x为平车平面长度，β′-α′为激光测距仪110发射光束及接收反射光点C与平车平面第一顶点A′及第二顶点B′连线之间的夹角，x,h,b单位为米。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (3)

1.一种用于装甲车辆平车登车及车上引导方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：装甲车辆到达平车后方时，开启旋转电机，调节初始角度与车辆前沿垂直，控制所述装甲车上的激光测距仪同步扫描所述平车上的反光条；

步骤二：所述激光测距仪接收所述反光条反射的光信号，转换成电信号后输出，微控制器对接收到的所述电信号进行数据处理得到L₁,L₂,α,β，通过得到所述装甲车辆几何中心O′及所述平车和所述装甲车辆行进方向中心线的交点O的连线OO′的长度，通过得到所述平车前沿中点O″及所述平车和所述装甲车辆行进方向中心线的交点O的连线OO″的长度；其中，L₁为所述激光测距仪发射光束及接收反射光点与所述反光条的第二顶点的连线长度，L₂为所述激光测距仪发射光束及接收反射光点与所述反光条的第一顶点的连线长度，α为所述激光测距仪发射光束及接收反射光点及所述反光条的第二顶点的连线与所述装甲车辆前沿的夹角，β为所述激光测距仪发射光束及接收反射光点及所述反光条的第一顶点的连线与所述装甲车辆前沿的夹角，a为所述装甲车辆登上平车的引导坡在水平面的投影长度，n为所述装甲车辆长度；

步骤三：通过微控制器对OO″及OO′根据如下条件进行判断：

a、

b、OO′≥0；

当满足条件a和b时，提示装置提示所述装甲车辆前行；当不能满足a和b条件之一时，提示装置提示所述装甲车辆倒退，重新校准直到满足条件a和b；其中，m为所述装甲车辆宽度，n为所述装甲车辆长度；

当通过所述微控制器处理数据得到OO′＝0时，对β进行判断如下：

当时，提示所述装甲车辆原地右转；

当时，提示所述装甲车辆原地左转；

当时，提示所述装甲车辆前行；

步骤四：所述装甲车辆开始登上平车后，调整装甲车上的俯仰角调节机构使激光测距仪对准前方平车平面发射激光光束，所述激光测距仪接收光信号，转换成电信号后输出，所述微控制器对接收到的所述电信号进行数据处理得到L₁′,L₂′,β′-α′，调整所述装甲车辆及所述激光测距仪，满足公式此时能够使所述激光测距仪发射光束角度与所述装甲车辆前沿垂直并且对准所述装甲车辆在平车平面上行进方向平面前沿中点；其中，x＝h×tanθ，h为所述激光测距仪距离所述平面的高度，θ为所述俯仰角调节机构调节的角度，x为平车平面长度，β′-α′为所述激光测距仪与所述装甲车辆在平车平面行进方向平面前沿两端点连线之间的夹角，b为平车的宽度，L₁′为所述激光测距仪与所述平车平面的第一顶点的连线长度，L₂′为所述激光测距仪与所述平车平面的第二顶点的连线长度；

通过以下条件进行判断：

条件一：

通过L₁′,L₂′进行判断：

当L₁′＞L₂′时，提示所述装甲车辆原地右转；

当L₁′＜L₂′时，提示所述装甲车辆原地左转；

当L₁′＝L₂′时，提示所述装甲车辆前行；

条件二：

通过α′,β′进行判断：

当时，提示所述装甲车辆原地右转；

当时，提示所述装甲车辆原地左转；

当时，提示所述装甲车辆前行；

其中，所述装甲车辆根据所述条件一或者所述条件二进行判断。

2.如权利要求1所述的用于装甲车辆平车登车及车上引导方法，其特征在于，所述步骤二、步骤四中，所述激光测距仪接收到反射光时，将反射光信号转换成电信号，输出电信号，所述微控制器通过检测所述电信号，得到电平脉冲时间，根据所述激光测距仪同步旋转的转速，计算得到α,β,α′,β′。

3.如权利要求2所述的用于装甲车辆平车登车及车上引导方法，其特征在于，所述微控制器能够处理的角度范围为0＜δ＜π。