基于gps的车辆转弯半径测量方法及系统
技术领域
本发明涉及自动驾驶领域，尤其涉及一种基于GPS的车辆转弯半径测量方法及系统。
背景技术
随着我国汽车保有量的持续增长、智能汽车概念的普及，辅助驾驶功能也逐渐成为一项标准配置。而不同方向盘转角下车辆转弯半径是辅助驾驶功能开发中必不可少的判断参数。对于功能开发、道路曲率半径起着至关重要的作用，因此车辆转弯半径测量准确性尤为重要。
目前，相关技术中，对于不同方向盘转角下车辆转弯半径获得主要有以下几种方案：
(1)通过ESP(Electronic Stability Program，车身电子稳定系统)采集车辆信息，再通过ESP计算获得车辆转弯半径；该方案依赖于标定和EPS供应商的经验。
(2)通过测量或者车辆传动比，将方向盘转角转换为车轮转角；然后，根据阿克曼模型计算获得不同方向盘转角下车辆的转弯半径；此方案测量方法涉及传动比和阿克曼模型，测算链条长、测量精度比较低。
(3)驾驶待测车辆在划线标记的空旷场地行驶，根据场地标记刻度通过读取车轮痕迹完成测量不同方向盘转角下车辆的转弯半径。该方案对场地空间有比较大的要求，且场地划线标记工作难度大。测量过程中需要驾驶车辆与场地标记线对齐，对于驾驶员要求高，整个测试过程复杂、操作难度高、测试精度不高。
发明内容
鉴于上述，本发明旨在提供一种基于GPS的车辆转弯半径测量方法及系统，以克服现有方案的不足。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于GPS的车辆转弯半径测量方法，其中包括：
驱动装配有车载GPS的待测车辆在预设方向盘转角下持续行驶，所述方向盘转角大于0°；
接收车辆的当前方向盘转角信息，并在待测车辆持续行驶过程中分别采集三次车载GPS发送的坐标信息；
根据当前方向盘转角信息以及坐标信息，并结合预设的距离公式以及三角形夹角公式，测算车辆转弯半径；
改变待测车辆的方向盘转角，并按以上方式测算不同方向盘转角下的车辆转弯半径；
根据预设报告格式输出车辆转弯半径测试报告。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述根据当前方向盘转角信息以及坐标信息，并结合预设的距离公式以及三角形夹角公式，测算车辆转弯半径具体包括：
在待测车辆持续行驶过程中按序采集到A、B、C三个位置点的坐标信息(XA,YA),(XB,YB),(XC,YC)；
根据预设的两点之间距离公式{(x2-x1)2+(y2-y1)2}1/2，分别求取出AB两点所连线段、BC两点所连线段及AC两点所连线段的长度；
根据预设的三角形夹角公式β＝arccos(b2+c2-a2)/2bc，计算得到∠ABC；
设定待测车辆以当前方向盘转角所行驶的弧线中点为O，AB两点所连线段的中点为D，以及BC两点所连线段的中点为E，得到∠DBO+∠EBO＝∠ABC；
根据车辆转弯半径r＝OB＝DB/cos∠DBO＝EB/cos∠EBO，测算出车辆转弯半径。
此外，本发明还提供了一种基于GPS的车辆转弯半径测量系统，其中包括：上位机控制器、电源模块、待测车辆、车载GPS以及GPS基站；
其中，所述电源模块用于为所述上位机控制器、所述车载GPS提供工作电源；所述车载GPS用于测试在当前方向盘转角下行驶过程中的待测车辆的位置坐标；所述GPS基站用于为所述车载GPS提供坐标参考原点信息；
所述上位机控制器用于执行权利要求1或2所述的车辆转弯半径测量方法。
本发明的构思在于，通过GPS数据来控制测量精度，具体地，在车辆以某设定转角下行驶时，只需采集三次GPS数据便可以基于距离算法、三角夹角算法准确测算出当前方向盘转角下的转弯半径，使得测量报告方便易得，大大节省了人力和物力，并提高了测试效率。并且，本发明方案适应性强，在道路、停车场等小尺寸场地内即可完成测量，解决了传统测量要求大尺寸测量场地的问题；本发明不需要车辆动力学模型，测试操作简单，摆脱了传统计算车辆转弯半径方法对于车辆模型的依赖。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
图1为本发明实施例提供的基于GPS的车辆转弯半径测量方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的车辆转弯半径测量示意图；
图3为本发明实施例提供的基于GPS的车辆转弯半径测量系统的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明提出了一种基于GPS的车辆转弯半径测量方法的实施例，具体来说，如图1所示，可以包括如下步骤：
步骤S1、驱动装配有车载GPS的待测车辆在预设方向盘转角下持续行驶，所述方向盘转角大于0°；
步骤S2、接收车辆的当前方向盘转角信息，并在待测车辆持续行驶过程中分别采集三次车载GPS发送的坐标信息；
步骤S3、根据当前方向盘转角信息以及坐标信息，并结合预设的距离公式以及三角形夹角公式，测算车辆转弯半径；
步骤S4、改变待测车辆的方向盘转角，并按以上方式测算不同方向盘转角下的车辆转弯半径；
步骤S5、根据预设报告格式输出车辆转弯半径测试报告。
在实际操作中可以结合图2示意，所述根据当前方向盘转角信息以及坐标信息，并结合预设的距离公式以及三角形夹角公式，测算车辆转弯半径具体包括：
在待测车辆持续行驶过程中按序采集到A、B、C三个位置点的坐标信息(XA,YA),(XB,YB),(XC,YC)；
根据预设的两点之间距离公式{(x2-x1)2+(y2-y1)2}1/2，分别求取出AB两点所连线段、BC两点所连线段及AC两点所连线段的长度；需强调的是这里的角标1/2是指1/2次幂(开方)，即对{(x2-x1)2+(y2-y1)2}整体开平方。
根据预设的三角形夹角公式β＝arccos(b2+c2-a2)/2bc，计算得到∠ABC；
设定待测车辆以当前方向盘转角所行驶的弧线中点为O，AB两点所连线段的中点为D，以及BC两点所连线段的中点为E，得到∠DBO+∠EBO＝∠ABC；
根据车辆转弯半径r＝OB＝DB/cos∠DBO＝EB/cos∠EBO，测算出车辆转弯半径。
相应地，本发明还提供了一种基于GPS的车辆转弯半径测量系统，如图3所示，主要可以包括：上位机控制器、电源模块、待测车辆、车载GPS和GPS基站。
具体来说，上位机控制器用于对测量系统进行统一管理和操作，例如，管理整个测试系统运行软件，并可以由具体的图示中的测控模块执行上述述方法各实施例，并根据测试员预先设定的报告格式，自动输出测试报告。具体地，可以通过搜集待测车辆的方向盘转角信息、车载GPS信息，经过测控模块按前述各实施例计算输出相应的车辆转弯半径数据，最终根据测试数据输出自动化测试报告；电源模块用于为上位机控制器、车载GPS等部件提供工作电源；待测车辆即为用于测试不同方向盘转角下转弯半径的车辆；车载GPS用于测试不同方向盘转角下，车辆坐标以及车辆位置坐标，优选如图所示可采用专门的测试用车载GPS；GPS基站则是用来为车载GPS提供坐标参考原点信息。
综上所述，本发明的构思在于，通过GPS数据来控制测量精度，具体地，在车辆以某设定转角下行驶时，只需采集三次GPS数据便可以基于距离算法、三角夹角算法准确测算出当前方向盘转角下的转弯半径，使得测量报告方便易得，大大节省了人力和物力，并提高了测试效率。并且，本发明方案适应性强，在道路、停车场等小尺寸场地内即可完成测量，解决了传统测量要求大尺寸测量场地的问题；本发明不需要车辆动力学模型，测试操作简单，摆脱了传统计算车辆转弯半径方法对于车辆模型的依赖。
本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
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