测量车辆传动比的方法、装置及电子设备与流程

1.本技术涉及智能汽车技术领域，尤其涉及一种测量车辆传动比的方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.随着社会的不断进步，人们对生活的便捷性有了更高的需求，其中，无人驾驶技术就有了很广泛的应用前景，例如无人快递的配送，其对车辆的控制精度要求较高，车辆转向系统的传动比是车辆控制的重要参数，其准确性将影响车辆的控制。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的是提供测量车辆传动比的方法、装置及电子设备，其能够更准确的测量转向系统的传动比，提高车辆的控制精度。
4.本技术的技术方案是这样实现的：
5.第一方面，本技术的实施例提供了一种测量车辆传动比的方法，所述方法包括：
6.获取车辆的方向盘的第一转动角度；控制所述车辆分别以不同的预设速度进行转动，并获取各预设速度对应的所述车辆前轮的第二转动角度；根据所述第一转动角度和所述第二转动角度分别确定所述预设速度对应的传动比；基于所述预设速度对应的传动比进行线性插值，以确定所述车辆的传动比与速度的关系；根据所述传动比与速度的关系确定所述车辆在不同速度下的传动比。
7.在一个实施例中，所述获取车辆的方向盘的第一转动角度包括：获取所述车辆的方向盘打死时的转动角度，所述转动角度为所述第一转动角度。
8.在一个实施例中，所述获取各预设速度对应的所述车辆前轮的第二转动角度包括：根据公式计算所述第二转动角度，所述公式为：t＝arc(l/r)；其中，t为所述第二转动角度，l为所述车辆同一侧的相邻两车轮的轴距，r为所述车辆转动的半径。
9.在一个实施例中，所述获取各预设速度对应的所述车辆前轮的第二转动角度还包括：获取所述车辆在不同的预设速度下转动的位姿信息；对所述位姿信息进行滤波处理；对所述滤波后的位姿信息进行拟合，以拟合为圆的形状；获取所述圆的半径，所述半径为所述车辆转动的半径。
10.在一个实施例中，所述车辆包括左前轮和右前轮，所述车辆前轮的第二转动角度为所述左前轮转动角度和右前轮转动角度的均值。
11.在一个实施例中，所述基于所述预设速度对应的传动比进行线性插值，以确定所述车辆的传动比与速度的关系包括：根据公式k＝(v
2-v1)/(tr
2-tr1)计算传动比与速度关系的斜率；根据所述斜率确定所述车辆的传动比与速度的对应关系；其中，k为传动比与速度关系的斜率；v2为一个预设速度；v1为另一个预设速度；tr2为在速度为v2时，所述车辆的传动比；tr1为在速度为v1时，所述车辆的传动比。
12.在一个实施例中，所述根据所述传动比与速度的关系确定所述车辆在不同速度下
的传动比包括：将所述不同的预设速度分为若干速度区间；确定所述车辆的速度v
t
所处的速度区间；确定所述v
t
所处的速度区间的传动比与速度关系的斜率k1；根据公式k1＝(v
t-v
min
)/(tr
t-tr
min
)计算所述车辆在速度为v
t
时的传动比；其中，v
t
为所述不同速度中的任意一个速度，v
min
为所述所处的速度区间内的最小速度，tr
min
为所述所处的速度区间内最小速度所对应的传动比，tr
t
为所述车辆在速度为v
t
时的传动比。
13.在一个实施例中，所述将所述不同的预设速度分为若干速度区间包括：根据不同的预设速度和不同预设速度下的传动比建立预设速度与传动比的对应关系表；将所述不同的预设速度从小到大依次排列，相邻两所述预设速度之间建立速度区间。
14.根据本技术的一些实施例，第二方面，本技术实施例提供一种测量车辆传动比的装置，所述装置包括：角度获取模块，用于获取车辆的方向盘的第一转动角度；控制模块，用于控制所述车辆分别以不同的预设速度进行转动，并获取各预设速度对应的所述车辆前轮的第二转动角度；第一计算模块，用于根据所述第一转动角度和所述第二转动角度分别确定所述预设速度对应的传动比；处理模块，用于基于所述预设速度对应的传动比进行线性插值，以确定所述车辆的传动比与速度的关系；第二计算模块，用于根据所述传动比与速度的关系确定所述车辆在不同速度下的传动比。
15.根据发明的一些实施例，第三方面，本技术实施例提供一种电子设备；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-8中任一项所述的方法。
16.区别于现有技术，本技术提出的测量车辆传动比的方法的有益效果是：
17.本技术提出的一种测量车辆传动比的方法，该测量方法是在车辆运动状态下确定传动比与速度的关系，并可根据该传动比与速度的关系确定车辆在不同速度下的传动比，所获得的传动比数据更贴近车辆的实际运动状态，以提高车辆的控制精度。
18.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
19.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
20.图1是本技术一些实施例的测量车辆传动比的方法的流程示意图；
21.图2是图1中s2的子流程示意图；
22.图3是本技术一些实施例的车辆的转动示意图；
23.图4是本技术一些实施例的测量车辆传动比的装置的示意图；
24.图5是本技术一些实施例的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
25.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
26.需要说明的是，如果不冲突，本技术实施例中的各个特征可以相互组合，均在本技术的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块的划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置示意图中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。
27.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
28.随着社会的不断进步和发展，人们对生活的便捷性有了更高的需求，其中，无人驾驶技术就有了很广泛的应用前景，例如无人快递的配送，其对车辆的控制精度要求较高，车辆转向系统的传动比是车辆控制的重要参数，其准确性将影响车辆的控制。
29.一般情况下，在测量传动比的方案中，车辆控制的精度依赖于车辆动力学参数的准确度，众所周知，车辆的动力学参数不会公开，具体的，数据信息也是模糊不清，需要自己设计方案测量。目前，车辆传动比的测量方法是将车辆悬停在悬架上，并测量出方向盘的转动角度φ1和前轮的转动角度φ2，传动比tr的计算方法为：tr＝φ1/φ2；但这种测量方法较为繁琐且效率较低；另外，该方案一般是在静态环境下进行，但是车辆控制是基于车辆的运动状态，静态测量得到的传动比和运动状态下得到的传动比往往存在一定的偏差，其准确度也较低。
30.为缓解上述问题，本技术的实施例提出了一种测量车辆传动比的方法，请参照图1，图1是本技术实施例的一种测量车辆传动比方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：
31.步骤s1，获取车辆的方向盘的第一转动角度；
32.在本实施例中，当进行车辆传动比的测试时，车辆需要以一个预设的角度进行转动若干圈，这就需要保证车辆的方向盘转角保持不变，但在实际测试过程中，由于道路崎岖颠簸的原因，会使得车辆发生震动，以致于车辆的方向盘难以保持稳定，不便于进行传动比测试。
33.为便于使得方向盘的转角保持不变，在一个实施例中的，上述步骤s1还包括以下步骤：
34.步骤s11，获取所述车辆的方向盘打死时的转动角度，所述转动角度为所述第一转动角度；
35.可以理解的是，车辆的方向盘具有两个打死角度，即顺时针旋转时的打死角度和逆时针旋转时的打死角度；当车辆的方向盘旋转至极限位置时，方向盘则具有抵靠支撑点，可以使得方向盘更为稳定，以便于保证方向盘的转角始终不变。
36.步骤s2，控制所述车辆分别以不同的预设速度进行转动，并获取各预设速度对应的所述车辆前轮的第二转动角度；
37.可以理解的是，车辆在运动过程中，其速度不同可能导致车辆的传动比不同；为了更为准确的获得不同速度下的车辆传动比，需要对车辆进行多次测试。因此，在本实施例中，车辆采用不同的预设速度进行测试，并获取各个不同速度下的车辆传动比，以便于确定
车辆在不同速度下的传动比与速度的对应关系。
38.对于上述步骤s2，在一个实施例中，步骤s2包括以下步骤：
39.步骤s21，根据公式计算所述第二转动角度，所述公式为：t＝arc(l/r)；其中，t为所述第二转动角度，l为所述车辆同一侧的相邻两车轮的轴距，r为所述车辆转动的半径。
40.在本实施例中，第二转动角度为车辆前轮的转动角度。对于上述步骤21，可采用阿克曼转向几何确定车辆前轮的转角，阿克曼转向几何(ackerman转向几何)是一种为了解决交通工具转弯时，内外转向轮路径指向的圆心不同的几何学。依据阿克曼转向几何设计的车辆，沿着弯道转弯时，利用四连杆的相等曲柄使内侧轮的转向角大约比外侧轮的转向角大2-4度，使的车辆四个轮子路径的圆心大致上交会于后轴延长线上的瞬时转向中心，让车辆可以顺畅的转弯。
41.请参照图3，图3为车辆转动的示意图，其中，车辆逆时针旋转，φl为车辆左前轮的转动角，该左前轮即为内侧轮；φr为车辆右前轮的转动角，该右前轮即为外侧轮。根据阿克曼转向几何可知，φl比φr大2-4度。由于左前轮转动角度与右前轮转动角度的差值较小，因此，在一些实施例中，可采用左前轮的转动角度或右前轮的转动角度作为第二转动角度；另外，也可采用左前轮转动角度和右前轮转动角度的均值作为第二转动角度，例如在一个实施例中，采用图3中的φa作为第二转动角度。以φa为例，请参照图3，l为车辆同一侧的相邻两车轮的轴距，可以理解的是，l为左前轮和左后轮之间的轴距或者为右前轮和右后轮之间的轴距，r为车辆转动的半径，因此，可以得到第二转动角度t＝arc(l/r)，即φa＝arc(l/r)。
42.可以理解的是，车辆的轴距为一个固定值，而车辆的转动半径需要进行测量得出，为了获得更为准确的车辆转动半径，对于上述步骤s2，在一个实施例中，步骤s2还包括以下步骤：
43.步骤s221，获取所述车辆在不同的预设速度下转动的位姿信息；
44.步骤s222，对所述位姿信息进行滤波处理；
45.步骤s223，对所述滤波后的位姿信息进行拟合，以拟合为圆的形状；
46.步骤s224，获取所述圆的半径，所述半径为所述车辆转动的半径。
47.可以理解的是，车辆在相同或不同的速度下进行转动若干圈，由于外界因素的干扰，可能会导致车辆前轮的转动角度发生改变，这就会造成车辆的运动轨迹为不规则的圆。为了得到更准确的车辆转动半径，在本实施例中，可通过位姿采集模块获取车辆在不同预设速度下转动的位姿信息，该位姿信息即为车辆的运动轨迹信息，车辆的运动轨迹可能为规则的圆也可能为不规则的圆，在本实施例中，需要保证车辆方向盘的转角不变，因此，车辆大部分的转动轨迹为规则的圆，对于不规则的圆，需要进行中值滤波，以过滤掉尖锐噪音。并对滤波后的位姿信息进行拟合，以拟合成圆的形状，再根据该拟合的圆形，求解该拟合圆的半径，该拟合圆的半径即为车辆的转动半径。
48.步骤s3，根据所述第一转动角度和所述第二转动角度分别确定所述预设速度对应的传动比；
49.本实施例中的传动比是指车辆方向盘的第一转动角度与车辆前轮的第二转动角度的比值，根据上述步骤可知，在获得各个预设速度下的第一转动角度φ1和第二转动角度φ2后，根据公式tr＝φ1/φ2即可确定车辆在各个预设速度的传动比。
50.步骤s4，基于所述预设速度对应的传动比进行线性插值，以确定所述车辆的传动比与速度的关系；
51.车辆在不同的速度下可能会有不同的传动比，通常情况下，速度越大传动比越大，为便于获取不同速度下的车辆传动比，需要找出传动比与速度的对应关系。
52.因此，对于上述步骤s4，在一个实施例中，该步骤s4包括以下步骤：
53.步骤s41，根据公式k＝(v
2-v1)/(tr
2-tr1)计算传动比与速度关系的斜率；
54.步骤s42，根据所述斜率确定所述车辆的传动比与速度的对应关系；其中，k为传动比与速度关系的斜率；v2为一个预设速度；v1为另一个预设速度；tr2为在速度为v2时，所述车辆的传动比；tr1为在速度为v1时，所述车辆的传动比。
55.在本实施例中，通过获得两个速度的第一差值以及该两个速度下的传动比的第二差值，再计算第一差值与第二差值的比值，以获得速度与传动比关系的斜率值，该斜率值即为车辆传动比与速度的对应关系，通过该斜率值即可求得其他不同速度下的传动比。
56.步骤s5，根据所述传动比与速度的关系确定所述车辆在不同速度下的传动比。
57.基于上述各步骤，获得车辆的速度与传动比的对应关系，当给出任意一个速度时，根据该对应关系即可求出该速度下的车辆传动比。
58.对于上述步骤s5，在一个实施例中，该步骤s5包括以下步骤：
59.步骤s51，将所述不同的预设速度分为若干速度区间；
60.步骤s52，确定所述车辆的速度v
t
所处的速度区间；
61.步骤s53，确定所述v
t
所处的速度区间的传动比与速度关系的斜率k1；
62.步骤s54，根据公式k1＝(v
t-v
min
)/(tr
t-tr
min
)计算所述车辆在速度为v
t
时的传动比；其中，v
t
为所述不同速度中的任意一个速度，v
min
为所述所处的速度区间内的最小速度，tr
min
为所述所处的速度区间内最小速度所对应的传动比，tr
t
为所述车辆在速度为v
t
时的传动比。
63.车辆在不同速度下，上述斜率的值也可能发生变化，例如，v
t
与v
min
之间相差太大，可能会导致斜率值不准确，因此，需要将上述不同的预设速度分为若干个速度区间，并分别求出各个区间的斜率。可以理解的是，在每个区间内包括最大速度v
max
以及最小速度v
min
，该区间内的最大速度v
max
对应该区间内的最大传动比tr
max
且该区间内的最小速度v
min
对应该区间内的最小传动比tr
min
，根据公式k1＝(v
max-v
min
)/(tr
max-tr
min
)即可求出该区间内的斜率k1，当给出该区间内的任意一个速度v
t
时，根据公式k1＝(v
t-v
min
)/(tr
t-tr
min
)即可求出车辆在速度为v
t
时的传动比。
64.对于上述步骤s51，在一个实施例中，该步骤s51还包括以下步骤：
65.步骤s511，根据不同的预设速度和不同预设速度下的传动比建立预设速度与传动比的对应关系表；
66.步骤s512，将所述不同的预设速度从小到大依次排列，相邻两所述预设速度之间建立速度区间。
67.对于上述步骤s511-s512，具体的，车辆分别以六个不同的预设速度进行转动测试，该六个预设速度分别为5m/s、15m/s、25m/s、35m/s、45m/s以及55m/s；并测试该六个预设速度下对应的传动比分别为13、14、15、16、17以及18。根据上述六个预设速度与该六个预设速度对应的传动比建立预设速度与传动比的对应关系表，如表1所示。
68.表1-预设速度与传动比的对应关系表
69.传动比131415161718速度(m/s)51525354555
70.根据上述表1可以得到五个速度区间，分别为5-15m/s、15-25m/s、25-35m/s、35-45m/s以及45-55m/s。
71.当给定任意一个速度v
t
时，根据上述表1可以得出速度v
t
所处的速度区间，例如v
t
为8m/s，根据上述表1可知，8m/s所处的速度区间为5-15m/s，根据公式k1＝(v
max-v
min
)/(tr
max-tr
min
)即k1＝(15-5)/(14-13)＝10，在根据公式k1＝(v
t-v
min
)/(tr
t-tr
min
)即10＝(8-5)/(tr
t-13)可以求出车辆速度在8m/s时的传动比tr
t
＝13.3，以此类推，可以求出各速度所对应的传动比。在本实施例中，通过将各个预设速度分为各个速度区间，以得到更为准确的速度与传动比的对应关系，从而可更为准确的求出车辆在各个速度下的传动比。
72.本技术实施例提出的一种测量车辆传动比的方法，该测量方法是在车辆运动状态下确定传动比与速度的关系，并可根据该传动比与速度的关系确定车辆在不同速度下的传动比，所获得的传动比数据更贴近车辆的实际运动状态，以提高车辆的控制精度。
73.根据本技术的一些实施例，第二方面，请参照图4，本技术还提供了一种测量车辆传动比的装置100，该装置100包括：角度获取模块101、控制模块102、第一计算模块103、处理模块104和第二计算模块105。
74.其中，角度获取模块101用于获取车辆的方向盘的第一转动角度；控制模块102用于控制所述车辆分别以不同的预设速度进行转动，且控制模块102还可用于获取各预设速度对应的所述车辆前轮的第二转动角度；第一计算模块103用于根据所述第一转动角度和所述第二转动角度分别确定所述预设速度对应的传动比；处理模块104用于对所述预设速度对应的传动比进行线性插值，以确定所述车辆的传动比与速度的关系；第二计算模块105，用于根据所述传动比与速度的关系确定所述车辆在不同速度下的传动比。
75.在实施例中，可首先将车辆的方向盘打死，再通过角度获取模块101获取车辆方向盘打死时的转动角度，方向盘打死，使得方向盘具有抵靠支撑点，以便于保证方向盘转角不变。
76.车辆在不同速度下，其传动比可能不同，这就需要对车辆进行多次测试，控制模块102则用于获取在每次测试时车辆前轮的第二转动角度。根据阿克曼转向角几何，车辆在转弯时，其内侧轮的转向角大约比外侧轮的转向角大2-4度，使得车辆四个轮子路径的圆心大致上交会于后轴延长线上的瞬时转向中心，让车辆可以顺畅的转弯；车来前轮的第二转动角度可选择内侧轮或外侧轮，也可选择内侧轮和外侧轮的均值。
77.在获取各个预设速度下车辆的第一转动角度和第二转动角度后，即可通过第一计算模块103求出车辆在各个预设速度下的传动比。
78.然而车辆在不同的速度下可能会有不同的传动比，通常情况下，速度越大传动比越大，为便于获取不同速度下的车辆传动比，需要找出传动比与速度的对应关系。处理模块104则可基于预设速度对应的传动比进行线性插值，以确定车辆的传动比与速度的关系，具体的，根据公式k＝(v
2-v1)/(tr
2-tr1)计算传动比与速度关系的斜率；根据该斜率确定车辆的传动比与速度的对应关系；其中，k为传动比与速度关系的斜率；v2为一个预设速度；v1为另一个预设速度；tr2为在速度为v2时，车辆的传动比；tr1为在速度为v1时，车辆的传动比。
79.在获得上述传动比与速度的对应关系后，可通过第二计算模块105确定车辆在不同速度下的传动比。
80.需要说明的是，上述测量车辆传动比的装置100可执行本技术实施例所提供的测量车辆传动比的方法，具备执行方法相应的功能模块。未在本测量车辆传动比的装置100实施例中详尽描述的技术细节，可参见本技术实施例所提供的测量车辆传动比的方法。
81.根据本技术的一些实施例中，第三方面，本技术还提供了一种电子设备，请参照图5，该电子设备包括：
82.一个或多个处理器201以及存储器202，图5中以一个处理器201为例。
83.处理器201和存储器202可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
84.存储器202作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本技术实施例中的测量车辆传动比的方法对应的程序指令/模块。处理器201通过运行存储在存储器202中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备200的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的测量车辆传动比的方法。
85.存储器202可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据测量车辆传动比的装置200的使用所创建的数据等。此外，存储器202可以包括高速随机存取存储器202，还可以包括非易失性存储器202，例如至少一个磁盘存储器202件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器202件。在一些实施例中，存储器202可选包括相对于处理器201远程设置的存储器202，这些远程存储器202可以通过网络连接至测量车辆传动比的装置200。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
86.一个或者多个模块存储在所述存储器202中，当被所述一个或者多个处理器201执行时，执行上述任意方法实施例中的测量车辆传动比的方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s1至步骤s5，图2中的方法步骤s211至步骤s214，实现图4中的模块101-105的功能。
87.上述产品可执行本技术实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本技术实施例所提供的方法。
88.本技术实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如图5中的一个处理器201，可使得上述一个或多个处理器201可执行上述任意方法实施例中的测量车辆传动比的方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s1至步骤s5，图2中的方法步骤s211至步骤s214，实现图4中的模块101-105的功能。
89.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
90.通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可
以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory,rom)或随机存储记忆体(random access memory,ram)等。
91.需要说明的是，本技术的说明书及其附图中给出了本技术的较佳的实施例，但是，本技术可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本技术内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本技术说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本技术所附权利要求的保护范围。