[發明專利]一種特種車輛離地檢測系統及檢測方法

有效

• 申請號: 202011477947.3
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112683264B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 王志福;李昊龍;梁常春;王瑞
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C23/00;B64G1/16;G08B21/24
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

一種特種車輛離地檢測系統及檢測方法，所述系統由輪轂電機、電機控制器、慣性測量單元(IMU)、信號處理單元、顯示器構成；所述的輪轂電機通過電機控制器將全部電機轉矩階躍信號傳輸至信號處理單元，IMU將車輛水平加速度傳輸至信號處理單元，由信號處理單元判斷兩種信號是否同時滿足車輛離地條件，根據判斷結果決定是否發送離地警告至顯示屏顯示，具體檢測方法基于前述系統實現，通過檢測全部車輪的輪轂電機是否同時出現負轉矩階躍信號和車輛水平加速度為0的信號來判斷月球車是否騰空。本發明通過簡單的系統結構即可實現，檢測靈敏度和準確度高，對于四輪、六輪、八輪等車輪布局形式的車輛，均能夠實現快速決策。

技術領域

本發明屬于特種車輛整車設計技術領域，具體涉及適用于月球車等特種車輛在非鋪裝路面與低重力環境下工作時的離地檢測技術。

背景技術

載人月球車作為載人探測月面活動系統核心組成，承擔月面航天員快速轉移、應急救援和物資高效運輸等基礎功能。對于開展探測任務、確保航天員安全、提高工作效率等發揮著不可或缺的作用。由于低重力及月球表面松軟土壤的存在，月球表面崎嶇不平，石塊、凹坑、斜坡等路況復雜，再加上月球低重力的環境特點，車輛快速行駛過程中極易出現車輪騰空、翻車、側滑等危險情況。因此，月球車輛對操穩性的要求及控制比普通地面車輛更高。然而，對于上述技術問題，現有技術中尚缺乏有針對性的解決方案。

發明內容

有鑒于此，為解決在非鋪裝路面且處于低重力環境下，對特種車輛是否發生離地、騰空的情況進行實時檢測，并執行必要的車輛穩定控制，本發明提供了一種特種車輛離地檢測系統，該系統具體包括：

多個輪轂電機、電機控制器、慣性測量單元(IMU)、信號處理單元；

其中，電機控制器用于對所述多個輪轂電機的轉矩進行實時檢測，并將檢測到的轉矩信號傳輸至所述信號處理單元；

所述慣性測量單元用于實時檢測車輪的水平加速度，并將檢測到的水平加速度信號傳輸至所述信號處理單元；

當電機控制器檢測到輪轂電機的轉矩出現階躍信號時，所述信號處理單元基于所述階躍信號和水平加速度信號判斷是否發生車輛離地，并向電機控制器發出轉矩控制信號，對輪轂電機執行轉矩調整。

進一步地，所述信號處理單元判斷是否發生車輛離地具體包括：當部分輪轂電機的轉矩信號出現由正到負的階躍信號時，確定對應車輪發生離地；當全部輪轂電機的轉矩信號同時出現由正到負的階躍信號時，則根據水平加速度進行判斷，如果此時水平加速度為0，則確定發生了全部車輪騰空、車輛離地。

進一步地，所述特種車輛離地檢測系統還設有顯示屏，適用于有人駕駛的設計，所述信號處理單元在發生車輛離地時通過顯示屏發出警告信號，提示駕駛員執行必要操作。

相應地，本發明還提供了一種利用上述系統進行特種車輛離地檢測方法，該方法具體包括：

對所述多個輪轂電機的轉矩進行實時檢測，并將檢測到的轉矩信號傳輸至所述信號處理單元；

實時檢測車輪的水平加速度，并將檢測到的水平加速度信號傳輸至所述信號處理單元；

所述信號處理單元在電機控制器檢測到輪轂電機的轉矩出現階躍信號時，基于所述階躍信號和水平加速度信號判斷是否發生車輛離地，并向發出轉矩控制信號對輪轂電機執行轉矩調整。

進一步地，所述判斷是否發生車輛離地的過程具體包括：當部分輪轂電機的轉矩信號出現由正到負的階躍信號時，確定對應車輪發生離地；當全部輪轂電機的轉矩信號同時出現由正到負的階躍信號時，則根據水平加速度進行判斷，如果此時水平加速度為0，則確定發生了全部車輪騰空、車輛離地。

進一步地，對于有人駕駛特種車輛，所述信號處理單元在發生車輛離地時發出用于警告駕駛員的顯示信號，提示駕駛員執行必要操作。