一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，包括以下步驟：建立測試裝置，所述裝置為包括基準站和移動站的GPS測試裝置；獲取被測車輛的實際轉向半徑數據，啟動被測車輛，使被測車輛按照規(guī)定的轉向半徑轉向，同時啟動測試裝置；重復上述步驟，并記錄實際轉向時的數據參數；對采集的數據進行擬合實際轉向軌跡處理，輸出結果。本發(fā)明申請利用GPS測試裝置記錄數據，軟件處理數據，提高了效率和準確性，可廣泛的應用于各種履帶式車輛。
【專利說明】一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法

【技術領域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，更具體涉及一種基于GPS測 試數據確定履帶車輛實際轉向半徑的方法。

【背景技術】：
[0002] 近來，履帶車輛在軍事領域中發(fā)揮重要作用。在履帶式車輛轉向的研究中，履帶車 輛轉向時由于履帶接地段的滑動，兩側履帶接地段轉向極均發(fā)生橫向偏移，致使車輛實際 轉向半徑較之按理論速度計算的轉向半徑要大。轉向半徑試驗測試的目的：準確獲得履帶 車輛轉向時的實際轉向半徑，用于驗證計算模型。目前，最常見的方法主要是在車輛上安裝 水箱及噴水裝置，通過向地面噴射水柱，并記錄噴水位置處的轉向軌跡。這種計算方法需要 測量地面上的軌跡，測量過程中會產生各種誤差，結果并不精確。
[0003] 目前國內學術界關于履帶式車輛轉向的研究，大多數是在履帶-地面附著力矩理 論基礎上的延伸，例如吳運耕在《試談雙履帶行走裝置的轉彎理論和功率計算》一文中，忽 略履帶長寬比與轉彎力和轉彎阻力矩之間的關系的基礎上，討論了履帶轉彎運動學中絕對 回轉瞬心點和相對回轉瞬心點的問題，指出相對回轉瞬心點的概念是履帶能夠轉彎的力學 基礎。程軍偉在《履帶車輛轉向分析》中通過對打滑條件下的履帶車輛轉向分析，導出了履 帶牽引力、轉向阻力矩、轉向半徑等的表達式。Tran Dang Thai在《Numerical analysis to predict turning characteristics of suspension tracked vehicle》對剛性懸掛的履 帶式車輛在軟地面上的轉彎問題進行了數值分析，計算出此情況下履帶的下沉量、滑轉率 以及轉彎半徑，具有較高的可信度。Paul Ayers在《Modeling of terrain impact caused by tracked vehicles》中分析了不同軍用履帶車輛在不同轉彎半徑下車轍的分布情況。
[0004] 本發(fā)明以履帶車輛轉向為研究對象，進行實車試驗，提出一種基于GPS測試數據 計算履帶車輛實際轉向半徑的方法，以克服上述問題。


【發(fā)明內容】
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[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，該方法能夠準確、 實時的記錄能夠測到的履帶車輛轉向過程中的經緯度坐標、車輛行駛速度以及航向角等參 數。
[0006] 為實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：一種確定履帶車輛實際轉向半徑的 方法，包括以下步驟：
[0007] (1)建立測試裝置；
[0008] (2)獲取被測車輛的實際轉向半徑數據；
[0009] (3)記錄實際轉向時的數據參數；
[0010] (4)對采集的數據進行擬合實際轉向軌跡處理。
[0011] 本發(fā)明提供的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，所述測試裝置為GPS測試 裝置，包括基準站和移動站。
[0012] 本發(fā)明提供的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，所述基準站包括接收機控 制器1、分別與所述控制器相連的電臺天線、GPS接收天線和PC機；所述基準站用于產生差 分數并通過電臺向移動站播發(fā)，記錄GPS原始定位信息，通過電臺接收移動站測試數據，并 通過PC機監(jiān)控軟件實時顯示。
[0013] 本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，所述移動站設 置在被測車輛上，包括接收機控制器2、分別為所述接受機控制器連接的慣量單元、GPS接 收天線和電臺天線；所述移動站用于接收基準站播發(fā)的差分數，發(fā)送至GPS/INS組合導航 定位系統(tǒng)GPS接收機，接收GPS/INS組合導航定位系統(tǒng)發(fā)送的GPS原始數據并記錄，接收 GPS/INS組合導航定位系統(tǒng)發(fā)送的實時位置、速度和姿態(tài)數據進行解析和組包，記錄并通過 電臺傳回基準站。
[0014] 本發(fā)明提供的再一優(yōu)選的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，所述接收機控 制器包括GPS接收板卡、數傳電臺|旲塊、ARM控制單兀和DC穩(wěn)壓電源|旲塊。
[0015] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，所述步驟（2) 中的獲取數據過程為：啟動被測車輛和所述測試裝置，被測車輛按照規(guī)定的轉向半徑轉向； 直到完成需要的不同轉向半徑的數據參數采集。
[0016] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，所述參數包括 履帶車輛轉向過程中的經緯度坐標、車輛行駛速度以及航向角等參數。
[0017] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，所述步驟（4) 中的數據處理通過對全球經緯度坐標的差分運算獲得車輛的轉向軌跡；并根據運動速度及 航向角計算轉向軌跡。
[0018] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，所述轉向軌跡 橫、縱坐標的通過下式確定：

【權利要求】
1. 一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 建立測試裝置； (2) 獲取被測車輛的實際轉向半徑數據； (3) 記錄實際轉向時的數據參數； (4) 對采集的數據進行擬合實際轉向軌跡處理。
2. 如權利要求1所述的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，其特征在于：所述測 試裝置為GPS測試裝置，包括基準站和移動站。
3. 如權利要求2所述的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，其特征在于：所述基 準站包括接收機控制器1、分別與所述控制器相連的電臺天線、GPS接收天線和PC機；所述 基準站用于產生差分數并通過電臺向移動站播發(fā)，記錄GPS原始定位信息，通過電臺接收 移動站測試數據，并通過PC機監(jiān)控軟件實時顯示。
4. 如權利要求3所述的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，其特征在于：所述移 動站設置在被測車輛上，包括接收機控制器2、分別為所述接受機控制器連接的慣量單元、 GPS接收天線和電臺天線；所述移動站用于接收基準站播發(fā)的差分數，發(fā)送至GPS/INS組合 導航定位系統(tǒng)GPS接收機，接收GPS/INS組合導航定位系統(tǒng)發(fā)送的GPS原始數據并記錄，接 收GPS/INS組合導航定位系統(tǒng)發(fā)送的實時位置、速度和姿態(tài)數據進行解析和組包，記錄并 通過電臺傳回基準站。
5. 如權利要求4所述的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，其特征在于：所述接 收機控制器包括GPS接收板卡、數傳電臺模塊、ARM控制單元和DC穩(wěn)壓電源模塊。
6. 如權利要求1所述的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，其特征在于：所述步 驟（2)中的獲取數據過程為：啟動被測車輛和所述測試裝置，被測車輛按照規(guī)定的轉向半 徑轉向；直到完成需要的不同轉向半徑的數據參數采集。
7. 如權利要求6所述的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，其特征在于：所述參 數包括履帶車輛轉向過程中的經緯度坐標、車輛行駛速度以及航向角參數。
8. 如權利要求7所述的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，其特征在于：所述步 驟（4)中的數據處理通過對全球經緯度坐標的差分運算獲得車輛的轉向軌跡；并根據運動 速度及航向角計算轉向軌跡。
9. 如權利要求8所述的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，其特征在于：所述轉 向軌跡的橫、縱坐標是通過下式確定：
(1) 式中=Xi為前一個測試數據的橫坐標Ji為前一個測試數據的縱坐標；％表示GPS測試 數據移動站安裝點處的車輛行駛速度，單位為m/s ; Vi表示航向角，單位為度；表示GPS 測試數據數據采樣頻率，單位為Hz ;下標i表示第i個測試數據；η表示為測試數據點數。
10. 如權利要求9所述的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，其特征在于：所述步 驟（4)中的軸向軌跡通過最小二乘圓擬合法進行轉向軌跡的圓擬合；得到的擬合圓半徑即 為GPS測試裝置移動站安裝點到車輛瞬時轉向中心的距離R。
11.如權利要求10所述的一種確定履帶車輛實際轉向半徑的方法，其特征在于：所述 最小二乘圓擬合法的擬合步驟為： 設每段圓弧圓心坐標為（A，B)，半徑為R，圓弧與非圓曲線上各點（Xi，yi)的偏差值 ei， i = 1，…，η,則 θ? = (A-Xi)2+(B-Yi) 2-R2 (2) 則非圓曲線上η個點的偏差值的平方和E表達如下：
取E對A、B、R的偏導數等于零：
(4) 求解出Α、Β和R; 履帶車輛的實際轉向半徑Rs和實際相對轉向半徑P s表示為：
(5) 式中，屯、d2分別為GPS測試數據移動站安裝點距車輛幾何中心的縱向和橫向距離，B 為履帶中心距。
【文檔編號】B62D15/02GK104386126SQ201410486852
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權日:2014年9月22日
【發(fā)明者】袁藝, 蓋江濤, 李善樂, 陳泳丹, 王紅巖, 芮強, 萬帆, 韓政達, 孫占春 申請人:中國北方車輛研究所