CN110954054B - 用于测量转角的方法、装置和系统及机器可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于测量转角的方法、装置和系统及机器可读存储介质，属于车辆领域。该方法包括：接收在车轮转向的过程中光斑移动的视频或图像，其中光斑为光源在挡光板上的成像，挡光板的不随车轮转向而发生位移的固定点与光源所在位置之间的第一距离固定，光源所在位置与光斑之间的距离随车轮的转向而变化；获取车轮未转向时的第一夹角和第二夹角；以及基于第一距离、第二距离、车轮未转向时的第一夹角和第二夹角确定车轮的转角。藉此，实现了简单地确定车轮的转角，保证了长期运行的可靠性。

Description

用于测量转角的方法、装置和系统及机器可读存储介质

技术领域

本发明涉及车辆领域，具体地涉及一种用于测量转角的方法、装置和系统及机器可读存储介质。

背景技术

转向功能是车辆前桥的主要功能之一。前桥结构中，与转向功能相关的结构包括前轴、转向油缸、转向节和横拉杆总成。前轮转向时，通过转向油缸的伸缩运动，推动或拉动转向节绕着主销运动，车辆前轮会随着转向节的转向相应转向。在辅助驾驶、自动驾驶、自动泊车等领域，车辆前轮转向时的转角是保证车辆按预期轨迹可靠行驶的重要参数之一，转角的检测具有重要意义。

现有技术中，采用陀螺仪来测量前轮转角，通过计算固定控制周期内前轮所需达到的角度，但该技术对算法的要求较高，算法极其复杂。

此外，还可以在前桥四连杆机构上，构造二连杆机构，通过前桥的转向，带动中心轴的编码器转向，从而计算出前轮转角大小，但该技术测量过程通过二连杆带动角度传感器转向，通过力和转矩传递车轮转角有关的信息，存在相关受力部件容易因受到挤压或拉伸的应力而发生形变、长期运行后精度可能下降的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量车轮转角的方法、装置和系统，其可解决或至少部分解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种用于测量车轮转角的方法，该方法包括：接收在所述车轮转向的过程中光斑移动的视频或图像，其中所述光斑为光源在挡光板上的成像，所述挡光板的不随所述车轮转向而发生位移的固定点与所述光源所在位置之间的第一距离固定，所述光源所在位置与所述光斑之间的距离随所述车轮的转向而变化；获取所述车轮未转向时的第一夹角和第二夹角，其中，所述第一夹角为所述固定点与所述光源所在位置间的连线和所述固定点与所述光斑之间的连线所成的夹角，所述第二夹角为所述固定点与所述光源所在位置间的连线和所述光源所在位置与所述光斑之间的连线所成的夹角；基于所述视频或图像确定在所述车轮转向的过程中所述固定点与所述光斑之间的第二距离；以及基于所述第一距离、所述第二距离、车轮未转向时的所述第一夹角和所述第二夹角确定所述车轮的转角。

可选地，在所述车轮转向的过程中，所述第二夹角固定。

可选地，所述第二夹角满足以下条件：在所述车轮转至其极限位置时，使得所述光斑与所述固定点之间连线及所述光斑与所述光源所在位置之间的连线的第三夹角小于或等于

可选地，所述基于所述第一距离、所述第二距离、所述车轮未转向时的所述第一夹角和所述第二夹角确定所述车轮的转角包括：在所述车轮转向后，所述光斑与所述固定点之间的距离小于所述车轮未转向时的所述光斑与所述固定点之间的距离的情况下，根据以下公式确定所述车轮的转角：

以及在所述车轮转向后，所述光斑与所述固定点之间的距离大于所述车轮未转向时的所述光斑与所述固定点之间的距离的情况下，根据以下公式确定所述车轮的转角：

其中，φ表示所述车轮的转角，θ表示所述车轮未转向时的所述第一夹角，α表示所述第二夹角，l₁表示所述第一距离，l₂表示所述第二距离。

可选地，所述车轮未转向时的所述第一夹角为

可选地，在所述车轮转向的过程中，所述第一夹角固定。

相应地，本发明的另一方面提供一种用于测量车轮转角的装置，该装置包括：接收模块，用于接收在所述车轮转向的过程中光斑移动的视频或图像，其中所述光斑为光源在挡光板上的成像，所述挡光板的不随所述车轮转向而发生位移的固定点与所述光源所在位置之间的第一距离固定，所述光源所在位置与所述光斑之间的距离随所述车轮的转向而变化；获取模块，用于获取所述车轮未转向时的第一夹角和第二夹角，其中，所述第一夹角为所述固定点与所述光源所在位置间的连线和所述固定点与所述光斑之间的连线所成的夹角，所述第二夹角为所述固定点与所述光源所在位置间的连线和所述光源所在位置与所述光斑之间的连线所成的夹角；视频或图像处理模块，用于基于所述视频或图像确定在所述车轮转向的过程中所述固定点与所述光斑之间的第二距离；以及确定模块，用于基于所述第一距离、所述第二距离、所述车轮未转向时的所述第一夹角和所述第二夹角确定所述车轮的转角。

可选地，在所述车轮转向的过程中，所述第二夹角固定。

可选地，所述第二夹角满足以下条件：在所述车轮转至其极限位置时，使得所述光斑与所述固定点之间连线及所述光斑与所述光源所在位置之间的连线的第三夹角小于或等于

可选地，所述确定模块基于所述第一距离、所述第二距离、所述车轮未转向时的所述第一夹角和所述第二夹角确定所述车轮的转角包括：在所述车轮转向后，所述光斑与所述固定点之间的距离小于所述车轮未转向时的所述光斑与所述固定点之间的距离的情况下，根据以下公式确定所述车轮的转角：

以及在所述车轮转向后，所述光斑与所述固定点之间的距离大于所述车轮未转向时的所述光斑与所述固定点之间的距离的情况下，根据以下公式确定所述车轮的转角：

其中，φ表示所述车轮的转角，θ表示所述车轮未转向时的所述第一夹角，α表示所述第二夹角，l₁表示所述第一距离，l₂表示第二距离。

可选地，所述车轮未转向时的所述第一夹角为

可选地，在所述车轮转向的过程中，所述第一夹角固定。

可选地，所述固定点为所述挡光板的安装位置，所述挡光板被安装在转向节上。

此外，本发明的另一方面还提供一种用于测量车轮转角的系统，该系统包括：上述的装置；视频或图像获取模块，用于获取在所述车轮转向的过程中光斑移动的视频或图像；挡光板；以及光源。

另外，本发明的另一方面还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的方法。

通过上述技术方案，借助于光学成像，利用光源所在位置与光源在挡光板上的光斑之间的距离的变化表示转角的变化，借助于挡光板的不随车轮转向而发生位移的固定点与光源所在位置之间的距离、该固定点与光斑之间的距离、车轮未转向时与光源所在位置间的连线分别与该固定点与光斑之间的连线及光源所在位置与光斑之间的连线所成的第一夹角和第二夹角确定车轮的转角。本发明提供的确定转角的方法简单，对算法的要求不高；此外，在确定转角的过程中没有部件受到明显的挤压或拉伸的应力，长期运行后不存在部件发生明显变形的情况，因此，测量精度随时间变化较小，长期运行的可靠性比较高。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的用于测量车轮转角的方法的流程图；

图2是本发明另一实施例提供的挡光板与光源的安装的俯视图；

图3a-3c是本发明另一实施例提供的光源和挡光板之间的位置示意图；

图4是本发明另一实施例提供的光源和挡光板之间的位置示意图；

图5是本发明另一实施例提供的光源和挡光板之间的位置示意图；

图6是本发明另一实施例提供的用于测量车轮转角的方法的逻辑示意图；以及

图7是本发明另一实施例提供的用于测量车轮转角的装置的结构框图。

附图标记说明

1 接收模块 2 确定模块

3 视频或图像处理模块 4 挡光板

5 光源 6 获取模块

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

本发明实施例的一个方面提供一种用于测量车轮转角的方法。图1是本发明一实施例提供的用于测量车轮转角的方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下内容。

在步骤S10中，接收在车轮转向的过程中光斑移动的视频或图像，其中光斑为光源在挡光板上的成像，挡光板的不随车轮转向而发生位移的固定点与光源所在位置之间的第一距离固定，光源所在位置与光斑之间的距离随车轮的转向而变化。光源所在位置与光斑之间的距离随着车轮的转向而变化，这其中包含了转角信息，光斑移动的视频或图像包含了转角信息。该固定点可以是挡光板上不随车轮转向发生位移的任意一点，只要满足在车轮转向的过程中，该固定点与光源所在位置之间的第一距离固定即可。

在本发明实施例中，光源能发射出平行度较好的光线即可，例如，光源可以是平行光源。光源发出的光线被挡光板阻挡，在挡光板上形成一个光斑。此外，在本发明实施例中，光源发出的光线的发射角可以是固定的，在车轮转向的过程中，挡光板随着车轮的转向而同步转动，光斑在挡光板上的位置随之改变，光斑的位置包含了车轮转向角的相关信息，其中，光源的安装可以是相对转向桥(例如前桥或后桥)固定的，挡光板与车轮的相对位置固定。另外，在本发明实施例中，还可以是在车轮转向的过程中，挡光板固定不动，光源随着车轮的转向而转动，光源发射出的光线的发射角度随之改变，从而来反映车轮转向的变化，光斑在挡光板上的位置也随着改变。

此外，所接收的视频或图像可以是任何可以获取视频或图像的设备获取的，例如，获取视频或图像的设备可以是摄像设备，摄像设备实时拍摄挡光板和光斑的视频或图像。另外，接收视频或图像可以是通过总线接收的。

此外，对于车轮未转向时的第一夹角和第二夹角的大小不作限制。可选地，车轮未转向时的第一夹角为

可选地，车轮未转向时的第二夹角大于0且小于

在步骤S11中，获取车轮未转向时的第一夹角和第二夹角，其中，第一夹角为固定点与光源所在位置间的连线和固定点与光斑之间的连线所成的夹角，第二夹角为固定点与光源所在位置间的连线和光源所在位置与光斑之间的连线所成的夹角。

在步骤S12中，基于视频或图像确定在车轮转向的过程中挡板的固定点与光斑之间的第二距离，其中该固定点为固定的第一距离对应的挡板的固定点。其中，基于视频或图像确定第二距离的方式有很多。例如，通过相关算法提取出光斑在挡光板上移动的位置信息，对位置信息进行滤波确定出第二距离。具体地，对视频或图像通过中值滤波、图像二值化、边缘轮廓提取和特征提取等手段对视频或图像进行处理，从图像或视频上提取出第二距离。

在步骤S13中，基于第一距离、第二距离、车轮未转向时第一夹角和第二夹角确定车轮的转角。

借助于光学成像，利用光源所在位置与光源在挡光板上的光斑之间的距离的变化表示转角的变化，借助于挡光板的固定点与光源所在位置之间的距离、该固定点与光斑之间的距离、车轮未转向时与光源所在位置间的连线分别与该固定点与光斑之间的连线及光源所在位置与光斑之间的连线所成的第一夹角和第二夹角确定车轮的转角。本发明提供的确定转角的方法简单，对算法的要求不高；此外，在确定转角的过程中没有部件受到明显的挤压或拉伸的应力，长期运行后不存在部件发生明显变形的情况，因此，测量精度随时间变化较小，长期运行的可靠性比较高。

此外，在本发明实施例中，挡光板和光源的安装位置没有具体限制，只要满足本发明实施例提供的用于测量车轮转角的方法中对挡光板和光源的限制就可以。例如，对于光源的发射角度固定而挡光板随着车轮的转向而转动的情况，只要挡光板的移动能够反映出车轮转角的变化即可。再例如，对于光源来讲，只要在车轮的完整的转向范围内，光源发出的光线能在挡光板上形成光斑即可。

具体地，例如，挡光板安装在转向节上(比如，通过结构件将挡光板固定在转向节上)，并且挡光板能够以转向节主销为转动轴进行转动，挡光板与车轮之间的相对位置固定，光源的安装位置选在能保证其光线的射出点在轴线上，其中该轴线为左、右转向节主销之间的连线。固定点可以是挡光板的安装位置。此外，光源可以被安装在前桥上。

此外，本发明实施例中所述的用于测量车轮转角的方法在没有具体限定的情况下均适用于车辆的前轮和后轮转角的测量。其中，前桥转向机构由前桥主轴、前桥油缸及连接机构构成近似平行四边形机构，通过转向油缸的伸缩运动，带动车轮左右转向。在辅助驾驶、自动驾驶、自动泊车等领域，车辆前轮转向时的转角是保证车辆按预期轨迹可靠行驶的重要参数之一，转角的检测具有重要意义。

图2是本发明另一实施例提供的挡光板与光源的安装示意图，其中，该实施例为针对测量前轮的转向角进行说明。如图2所示，挡光板4安装于转向节上，挡光板4与前轮之间的相对位置固定。在该实施例中，挡光板4所在平面与垂直于前桥中心线的平面始终平行。其中挡光板4所在平面不一定必须与垂直于前桥中心线的平面平行，也可以不平行，只要满足挡光板4足够长以满足以下条件即可：在车轮转向的过程中，光源发射的光线均可以在挡光板上呈现光斑。挡光板4通过结构件固定在转向节上，并能以转向节主销为转动轴转动。光源5安装位置的选择保证光线射出点M点在前轴轴线(前轴轴线定义为前桥左、右转向节主销之间的连线)上方。此外，也可以是光源5安装位置的选择保证光线射出点M点在前轴轴线上或者在前轴轴线的下方。光源5射出的光线在挡光板4上形成光斑，随着前轮转向，挡光板4同步以转向节主轴为轴转动，光斑因而会在挡光板4上直线移动。另外，在该实施例中，光源5是平行光源，光线以固定的发射角度发出，在挡光板4上的H点形成一个光斑，O点为M点在挡光板上沿过M点的垂直于挡光板的直线的投影，同时，O点也在转向节主销上，O、M、H三点在同一个水平面上，即三点与水平地面的距离相等，光线的发射角度为α(0°<α<90°)，α是固定不变的。此外，O点也可以在转向节主销的上方或者下方，这与挡光板4是否与垂直于前桥中心线的平面平行有关。距离|OM|固定，且距离|OM|和α的选择应能保证在完整的前轮转向范围内，光线均能在挡光板5上形成光斑，该选择是本领域技术人员容易确定的。点O表示本发明实施例中所述的挡光板的固定点。

此外，在本发明实施例中，对于拍摄视频或图像的设备的安装不做限制，只要能在完整的车轮转向范围内采集到完整的挡光板画面即可。例如，基于图2所示的挡光板与光源的安装位置，可以将拍摄视频或图像的设备安装在前桥上。当测量后轮转角时，可以将拍摄视频或图像的设备安装在后桥上。可选地，拍摄视频或图像的设备可以是摄像头。

可选地，在本发明实施例中，在车轮转向的过程中，第二夹角固定，也就是光源的发射角度固定，在车轮转向的过程中，挡光板转动，光源发出的光线在挡光板形成的光斑随之移动。在该实施例中，第一夹角随着挡光板的转动而改变。另外，在该实施例中，挡光板的安装位置只要满足随着挡光板的移动能反映出车轮转角的变化即可。

可选地，在本发明实施例中，在第二夹角固定的情况下，第二夹角满足以下条件：在车轮转至其极限位置时，使得光斑与固定点之间连线及光斑与光源所在位置之间的连线的第三夹角小于或等于

如此，避免同一光斑位置对应两个车轮转向角的情况。下面以图2所示的挡光板与光源之间的安装示意图并结合图3a-3c进行说明。需要说明的是图3a-图3c所示的挡光板与光源之间的位置示意图并不仅限于图2所示的安装示意图。

车轮未转向时，光斑所处实际位置会与未转向时光斑的理论位置重叠，其中H点是光斑在没有转向时的理论落点，如图3a所示，光斑实际落点A与理论落点H重叠，此时转向角度为0。判断方法是|OH|＝|OA|。此外，在该实施例中，α即为本发明实施例中所述的第二夹角。

在车轮实际转向的过程中，若α过小，在可能出现图3b和图3c所示的情况，同一光斑位置A对应两种转向角的情况，使得确定出的转向角不准确。出现这种情况的原因在于，在车轮转向的过程中，光斑点A与点O之间的距离先减小再增大。因此，需要限制α的大小，以避免同光斑位置对应两个转角的情况。例如，根据车轮转至极限转角情况时来限制α的大小。当车轮转至极限情况时，若α的大小使得光斑点A与O之间的连线及光斑点A与M点之间的连线的夹角β小于或等于

在车轮转向的过程中，不会出现光斑点A与点O之间的距离先减小再增大的情况，由此，不会出现同一光斑点对应两个转向角的情况。

可选地，在本发明实施例中，当车轮未转向时的第一夹角为

时，第二夹角满足以下条件：大于车轮的极限转角并小于

下面以图2所示的挡光板与光源之间的安装示意图并结合图4进行说明。

当α取值不同时，挡光板与光线之间的位置示意图可以参考图4所示。考虑极限情况，前轮右转至极限角度φ_max，此时，若取α＝φ_max，则光线与挡光板形成的夹角

当α<φ_max时，转角较大时可能出现

此时可出现图3c所示的几何位置关系；当α>φ_max时，

此时可避免光斑落入图3c所示位置关系。综合上述分析可得，α的取值应满足如下表达式：

其中φmax为前轮极限转角大小，α为第二夹角。

在车轮转向的过程中，第二夹角固定，也就是光源的发射角度固定，在车轮转向的过程中，挡光板转动，光源发出的光线在挡光板形成的光斑随之移动。在车轮转向的过程中，挡光板相应转动，转过与车轮转角同样大小的角度。从光源发出光线会在挡光板上形成的光斑，该光斑随着挡光板的转动而在挡光板上移动。获取挡光板和光斑的实时画面(图像或视频)，从中提取出光斑与本发明实施例中所述的挡光板的固定点之间的距离信息，结合安装位置等结构设计参数可以确定该固定点与光源所在位置之间的距离。第二夹角固定且为已知量。根据以上信息，通过解三角形等几何计算即可求出转向角度。可选地，在本发明实施例中，基于第一距离、第二距离、车轮未转向时的第一夹角和第二夹角确定车轮的转角包括：在车轮转向后，光斑与固定点之间的距离小于车轮未转向时的光斑与固定点之间的距离的情况下，根据以下公式确定车轮的转角：

以及在车轮转向后，光斑与固定点之间的距离大于车轮未转向时的光斑与所述固定点之间的距离的情况下，根据以下公式确定车轮的转角：

其中，φ表示车轮的转角，θ表示车轮未转向时的第一夹角，α表示第二夹角，l₁表示第一距离，l₂表示第二距离。其中，第二夹角满足以下条件：在车轮转至其极限位置时，使得光斑与固定点之间连线及光斑与光源所在位置之间的连线的第三夹角小于或等于

当在车轮转向的过程中，第二夹角固定时，车轮转向过程中的第二夹角即为车轮未转向时的第二夹角。

根据上述内容可知，在第二夹角满足在车轮转至其极限位置时光斑与固定点之间连线及光斑与光源所在位置之间的连线的第三夹角小于或等于

的情况下，光斑与固定点之间的距离不会出现先减小再增大的情况。因此，在光斑与固定点之间的距离小于车轮未转向时的光斑与固定点之间的距离的情况下，光斑与固定点的连线及固定点与光源所在位置的连线形成的夹角小于车轮未转向时的第一夹角，进而根据集合三角形中的边角关系可以确定出转角。同样地，在光斑与固定点之间的距离大于车轮未转向时的光斑与固定点之间的距离的情况下，光斑与固定点的连线及固定点与光源所在位置的连线形成的夹角大于车轮未转向时的第一夹角，进而根据集合三角形中的边角关系可以确定出转角。下面结合图5和图3b进行说明。其中，为了便于理解，可以借助于图2所示的挡光板与光源的安装示意图进行理解，需要说明的是，图5和图3b所示的情况不仅限于图2所示的安装示意图。此外，需要说明的是，图5和图3b仅是根据本发明提供的具体示例，其中的某些限定条件仅是根据本发明实施例的示例情况，改变所示的限定条件只要满足本发明的原理也是本发明保护的技术方案。例如，图5或图3b中示出∠MOH(车轮未转向时的第一夹角)为

在∠MOH不为

的情况下，依然可以得出上述中的对于车轮转角的计算。

如图5和图3b所示，H为车轮未转向时，光源发出的光线在挡光板上形成的光斑点。A为在车轮转向的过程中，光源发出的光线在挡光板上形成的光斑点。φ为车轮转向的转角。α为本发明实施例中所述的第二转角，也就是光源的发射角，α固定。在本发明实施例中，点A与点O之间的连线与点A和点M之间的连线夹角β小于或等于

因此，当车轮转向过程中，点A与点O之间的距离大于或等于点O至连线MA的垂直距离，由此，在车轮转向角不为0的情况下，不会出现点A与点O之间的距离与点H与点O之间的距离相等的情况，因此，可以根据点A与点O之间的距离|OA|与点H与点O之间的距离|OH|的大小关系来判断点A与点O之间的连线与点O与点M之间的连线的夹角∠AOM与∠MOH之间的大小关系，进行区分车轮转向的情况。

当距离|OA|大于距离|OH|时，为图5所示的情况，∠AOM大于∠MOH，转向角φ为∠AOM与∠MOH的差值。在该实施例中，α固定，根据正弦定理，有如下关系：

得出

根据图5可以看出

其中，|OM|为本发明实施例中所述的挡光板的固定点与光源所在位置之间的第一距离。|OA|为本发明实施例中所述的挡光板的固定点与光斑之间的距离。∠MOH为本发明实施例中所述的在车轮未转向时挡光板的固定点与光源所在位置间的连线及挡光板的固定点与光斑之间的连线的第一夹角。

当距离|OA|小于距离|OH|时，为图3b所示的情况，∠AOM小于∠MOH，转向角φ为∠AOM与∠MOH的差值。在该实施例中，α固定，根据正弦定理，有如下关系：

得出

根据图3b可以看出

其中，|OM|为本发明实施例中所述的挡光板的固定点与光源所在位置之间的第一距离。|OA|为本发明实施例中所述的挡光板的固定点与光斑之间的距离。∠MOH为本发明实施例中所述的在车轮未转向时挡光板的固定点与光源所在位置间的连线及挡光板的固定点与光斑之间的连线的第一夹角。

可选地，在本发明实施例中，车轮未转向时的第一夹角为

例如，在图5或图3b所示，∠MOH为

此外，当距离|OA|大于距离|OH|时，

当距离|OA|小于距离|OH|时，

此外，在本发明实施例中，在确定挡光板和光源之间的安装位置关系的情况下，在车轮转向的过程中，可以根据光斑与挡光板的固定点之间的距离及未转动时的光斑与该固定点之间的距离确定车轮的转向，其中挡光板的该固定点与光源所在位置之间的距离固定。下面以图2所示的挡光板与光源的安装位置示意图进行说明。以读者面向纸张为基准，读者的右手边为此处所述的右侧，读者的左手边为此处所述的左侧，当车轮向左侧偏转则为左转，当车轮向右侧偏转则为右转。以OM所在直线进行上下区分，OM所在直线上方为上侧，OM所在直线下方为下侧。如图2所示，挡光板4安装在OM所在直线的上方，光源5在挡光板4的右侧。点H为车轮未转动时光源5发出的光线在挡光板4上形成的光斑的位置。点O与点M之间的距离固定，点O即为本发明实施例中所述的挡光板的固定点。当车轮右转时，光斑与点O之间的距离小于点O与点H之间的距离，当车轮左转时，光斑与点O之间的距离大于点O与点H之间的距离。此外，当挡光板位于OM所在直线的下方而光源5依然位于挡光板4的右侧时，当车轮右转时，光斑与点O之间的距离大于点O与点H之间的距离，当车轮左转时，光斑与点O之间的距离小于点O与点H之间的距离。当挡光板位于OM所在直线的上方而光源5位于挡光板4的左侧时，当车轮右转时，光斑与点O之间的距离大于点O与点H之间的距离，当车轮左转时，光斑与点O之间的距离小于点O与点H之间的距离。图2中所示的挡光板位于左转向节，当挡光板位于右转向节时，也可以参照上述内容，根据光斑与点O之间的距离及点H与点O之间的距离确定车轮的转向，这里将不再赘述。因此，可以根据光斑与挡光板的固定点之间的距离及未转动时的光斑与该固定点之间的距离确定车轮的转向。

在图2所示的示意图中，根据上述实施例中所述可知，若∠MOH为

当距离|OA|大于距离|OH|时，

当距离|OA|小于距离|OH|时，

其中，A为光斑在挡光板上位置，O为本发明实施例中所述的挡光板的固定点，H为车轮未转动时光斑在挡光板上的位置，∠MOH为本发明实施例中所述车轮未转向时的第一夹角。如此，在车轮转向过程中，在确定出光斑和挡光板的固定点之间的距离及该固定点和未转动时光斑之间的距离的大小关系的情况下，可以直接根据上述对应公式确定转角。

在图5和图3b对应于图2所示的安装示意图的情况下，根据上述确定转转向的方法可知，图5对应于车轮左转，图3b对应于车轮右转。

图6是本发明另一实施例提供的用于测量车轮转角的方法的逻辑示意图。在该实施例中，挡光板与光源的安装示意图可以参照图2所示。在该实施例中，∠MOH为

测量前轮转角，光斑在挡光板上的位置记为A，点H为车轮未转动时光斑A在挡光板上的位置。如图6所示，首先，利用摄像设备采集在车轮转向的过程中，光斑A随之移动的视频，对摄像设备采集的视频进行图像处理，通过适当算法得出光斑A与O点的距离|OA|的当前取值，|OA|的取值经过软件滤波算法滤波后用于后续流程。之后，根据|OA|与|OH|的大小关系判断当前转向是左转、右转还是未转向，并进入对应的分支使用不同的计算公式计算出最终的转角。具体地，当|OA|与|OH|相等时，车轮未转向，转角大小为0。当|OA|大于|OH|时，车轮向左转，转角大小为

当|OA|小于|OH|时，车轮向右转，转角大小为

可选地，在本发明实施例中，在车轮转向的过程中，第一夹角固定。也就是，在车轮转向的过程中，挡光板的位置固定，光源的发射角改变，光源发出的光线在挡光板上的光斑随着车轮的转向而移动。光源随着车轮的转向而转动，光线射出角度的改变反映车轮转向的变化。

相应地，本发明实施例的另一方面提供一种用于测量车轮转角的装置。

图7是本发明另一实施例提供的用于测量车轮转角的装置的结构框图。如图7所示，该装置包括接收模块1、确定模块2、视频或图像处理模块3和获取模块6。其中，接收模块1用于接收在车轮转向的过程中光斑移动的视频或图像，其中光斑为光源在挡光板上的成像，挡光板的固定点与光源所在位置之间的第一距离固定且已知，光源所在位置与光斑之间的距离随车轮的转向而变化。获取模块6用于获取车轮未转向时的第一夹角和第二夹角，其中，第一夹角为固定点与光源所在位置间的连线和固定点与光斑之间的连线所成的夹角，第二夹角为固定点与光源所在位置间的连线和光源所在位置与光斑之间的连线所成的夹角。视频或图像处理模块3用于基于视频或图像确定在车轮转向的过程中固定点与光斑之间的第二距离。确定模块2用于基于第一距离、第二距离、车轮未转向时的第一夹角和第二夹角确定车轮的转角。可选地，在本发明实施例中，视频或图像处理模块3和确定模块2可以有嵌入式处理器来实现。

借助于光学成像，利用光源所在位置与光源在挡光板上的光斑之间的距离的变化表示转角的变化，借助于挡光板的固定点与光源所在位置之间的距离、该固定点与光斑之间的距离、车轮未转向时与光源所在位置间的连线分别与该固定点与光斑之间的连线及光源所在位置与光斑之间的连线所成的第一夹角和第二夹角确定车轮的转角。本发明提供的确定转角的方法简单，对算法的要求不高；此外，在确定转角的过程中没有部件受到明显的挤压或拉伸的应力，长期运行后不存在部件发生明显变形的情况，因此，测量精度随时间变化较小，长期运行的可靠性比较高。

可选地，在本发明实施例中，在车轮转向的过程中，第二夹角固定。

可选地，在本发明实施例中，第二夹角满足以下条件：在车轮转至其极限位置时，使得光斑与固定点之间连线及光斑与光源所在位置之间的连线的第三夹角小于或等于

可选地，在本发明实施例中，确定模块基于第一距离、第二距离、车轮未转向时的第一夹角和第二夹角确定车轮的转角包括：在车轮转向后，光斑与固定点之间的距离小于车轮未转向时的光斑与固定点之间的距离的情况下，根据以下公式确定车轮的转角：

以及在车轮转向后，光斑与固定点之间的距离大于车轮未转向时的光斑与固定点之间的距离的情况下，根据以下公式确定车轮的转角：

其中，φ表示车轮的转角，θ表示车轮未转向时的第一夹角，α表示第二夹角，l₁表示第一距离，l₂表示第二距离。

可选地，在本发明实施例中，车轮未转向时的第一夹角为

可选地，在本发明实施例中，第一夹角固定。

可选地，在本发明实施例中，固定点为挡光板的安装位置，挡光板被安装在转向节上。

本发明实施例提供的用于测量车轮转角的装置的具体工作原理及益处与本发明实施例提供的用于测量车轮转角的方法的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。

此外，本发明实施例的另一方面还提供一种用于测量车轮转角的系统。该系统包括上述实施例中所述的用于测量车轮转角的装置、视频或图像获取模块、挡光板及光源。其中，视频或图像获取模块用于获取在车轮转向的过程中光斑移动的视频或图像。可选地，视频或图像获取模块可以是摄像设备。

另外，本发明实施例的另一方面还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述实施例中所述的方法。

综上所述，借助于光学成像，利用光源所在位置与光源在挡光板上的光斑之间的距离的变化表示转角的变化，借助于挡光板的固定点与光源所在位置之间的距离、该固定点与光斑之间的距离、车轮未转向时与光源所在位置间的连线分别与该固定点与光斑之间的连线及光源所在位置与光斑之间的连线所成的第一夹角和第二夹角确定车轮的转角。本发明提供的确定转角的方法简单，对算法的要求不高；此外，在确定转角的过程中没有部件受到明显的挤压或拉伸的应力，长期运行后不存在部件发生明显变形的情况，因此，测量精度随时间变化较小，长期运行的可靠性比较高。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (15)

1.一种用于测量车轮转角的方法，其特征在于，该方法包括：

接收在所述车轮转向的过程中光斑移动的视频或图像，其中所述光斑为光源在挡光板上的成像，所述挡光板的不随所述车轮转向而发生位移的固定点与所述光源所在位置之间的第一距离固定，所述光源所在位置与所述光斑之间的距离随所述车轮的转向而变化；

获取所述车轮未转向时的第一夹角和第二夹角，其中，所述第一夹角为所述固定点与所述光源所在位置间的连线和所述固定点与所述光斑之间的连线所成的夹角，所述第二夹角为所述固定点与所述光源所在位置间的连线和所述光源所在位置与所述光斑之间的连线所成的夹角；

基于所述视频或图像确定在所述车轮转向的过程中所述固定点与所述光斑之间的第二距离；以及

基于所述第一距离、所述第二距离、所述车轮未转向的所述第一夹角和所述第二夹角确定所述车轮的转角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述车轮转向的过程中，所述第二夹角固定。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二夹角满足以下条件：在所述车轮转至其极限位置时，使得所述光斑与所述固定点之间连线及所述光斑与所述光源所在位置之间的连线的第三夹角小于或等于

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一距离、所述第二距离、所述车轮未转向时的所述第一夹角和所述第二夹角确定所述车轮的转角包括：

在所述车轮转向后，所述光斑与所述固定点之间的距离小于所述车轮未转向时的所述光斑与所述固定点之间的距离的情况下，根据以下公式确定所述车轮的转角：

以及

在所述车轮转向后，所述光斑与所述固定点之间的距离大于所述车轮未转向时的所述光斑与所述固定点之间的距离的情况下，根据以下公式确定所述车轮的转角：

其中，φ表示所述车轮的转角，θ表示所述车轮未转向时的所述第一夹角，α表示所述第二夹角，l₁表示所述第一距离，l₂表示所述第二距离。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述车轮未转向时的所述第一夹角为

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述车轮转向的过程中，所述第一夹角固定。

7.一种用于测量车轮转角的装置，其特征在于，该装置包括：

接收模块，用于接收在所述车轮转向的过程中光斑移动的视频或图像，其中所述光斑为光源在挡光板上的成像，所述挡光板的不随所述车轮转向而发生位移的固定点与所述光源所在位置之间的第一距离固定，所述光源所在位置与所述光斑之间的距离随所述车轮的转向而变化；

获取模块，用于获取所述车轮未转向时的第一夹角和第二夹角，其中，所述第一夹角为所述固定点与所述光源所在位置间的连线和所述固定点与所述光斑之间的连线所成的夹角，所述第二夹角为所述固定点与所述光源所在位置间的连线和所述光源所在位置与所述光斑之间的连线所成的夹角；

视频或图像处理模块，用于基于所述视频或图像确定在所述车轮转向的过程中所述固定点与所述光斑之间的第二距离；以及

确定模块，用于基于所述第一距离、所述第二距离、所述车轮未转向时的所述第一夹角和所述第二夹角确定所述车轮的转角。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述车轮转向的过程中，所述第二夹角固定。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二夹角满足以下条件：在所述车轮转至其极限位置时，使得所述光斑与所述固定点之间连线及所述光斑与所述光源所在位置之间的连线的第三夹角小于或等于

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定模块基于所述第一距离、所述第二距离、所述车轮未转向时的所述第一夹角和所述第二夹角确定所述车轮的转角包括：

在所述车轮转向后，所述光斑与所述固定点之间的距离小于所述车轮未转向时的所述光斑与所述固定点之间的距离的情况下，根据以下公式确定所述车轮的转角：

以及

在所述车轮转向后，所述光斑与所述固定点之间的距离大于所述车轮未转向时的所述光斑与所述固定点之间的距离的情况下，根据以下公式确定所述车轮的转角：

其中，φ表示所述车轮的转角，θ表示所述车轮未转向时的所述第一夹角，α表示所述第二夹角，l₁表示所述第一距离，l₂表示所述第二距离。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的装置，其特征在于，所述车轮未转向时的所述第一夹角为

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述车轮转向的过程中，所述第一夹角固定。

13.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述固定点为所述挡光板的安装位置，所述挡光板被安装在转向节上。

14.一种用于测量车轮转角的系统，其特征在于，该系统包括：

权利要求7-13中任一项所述的装置；

视频或图像获取模块，用于获取在所述车轮转向的过程中光斑移动的视频或图像；

挡光板；以及

光源。

15.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行权利要求1-6中任一项所述的方法。

Images