[发明专利]基于激光雷达和UWB室内定位的汽车测试模拟教学系统

权利要求书

1.一种基于激光雷达和UWB室内定位的汽车测试模拟教学系统，其特征在于，包括控制中心模块，所述控制中心模块输出端与上位机模块输入端电性连接，所述控制中心模块用于对接场地和模拟车辆模块、定位模块、动作姿态采集模块、操作者和观摩者，所述上位机模块用于软件配置、数据演示和离线数据调取，所述控制中心输入端与操作者模块输出端电性连接，所述操作者模块输出端与模拟车辆模块输入端通讯连接，所述操作者模块用于向控制中心输入控制信号，所述模拟车辆模块运行于测试场地内，所述模拟车辆模块安装有定位模块和运动姿态采集模块，所述定位模块用于采集模拟车辆模块的位置信息用以计算车速并绘制模拟车辆模块的运动轨迹，所述运动姿态采集模块用于采集模拟车辆模块运动时在六个自由度上的加速与转向情况。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和UWB室内定位的汽车测试模拟教学系统，其特征在于，所述测试场地为3M*3M的平面区域，且测试场地四周设有限制模拟车辆模块运动的挡板。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和UWB室内定位的汽车测试模拟教学系统，其特征在于，所述模拟车辆模块为可人工操作的模拟车辆模块，所述模拟车辆模块的车身长度在30cm，具备前后轮悬挂，在模拟车辆模块行进方向安装摄像头，且操作者通过操作手柄或操作界面控制汽车模型的加速、制动、左右转弯和倒车，观摩者可以以第三人称看到模拟车辆模块在场地内的运动情况并以第一人称看到驾驶视角。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和UWB室内定位的汽车测试模拟教学系统，其特征在于，所述定位模块采用基于激光雷达和超宽带无线通信技术相结合的方式进行室内小尺度精确定位，所述精确定位方法包括：通过在模拟车辆模块顶端放置激光雷达进行实时扫描得到各个角度上距离场地边缘的距离信息，通过与事先建立的场地数学模型进行匹配计算，得到此时模拟车辆模块在场地中的相对坐标，同时在模拟车辆模块上放置定位标签，在场地四角放置定位基站，实验时实时计算定位标签与四角定位基站的距离，通过计算得到模拟车辆模块的相对位置坐标，当激光雷达在某方向未产生边缘反射信号导致引起较大的距离奇异值时，系统选择UWB定位数据作为汽车位置信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和UWB室内定位的汽车测试模拟教学系统，其特征在于，所述控制中心还包括对运动姿态采集模块采集传回数据的计算，得到道路实验关切的横摆角速度、横摆加速度、横摇角速率的参数。

6.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和UWB室内定位的汽车测试模拟教学系统，其特征在于，所述上位机模块输出端还连接有从机模块，且从机模块用于根据主机数据进行观摩查看。

7.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和UWB室内定位的汽车测试模拟教学系统，其特征在于，所述控制中心连接有开放图传接口，接收模拟车辆模块回传的驾驶位实时图像，并将图像实时分发至学生的观摩计算机，所述控制中心连接有开放定位信息数据接口，接收激光雷达和UPW回传数据，建模、计算、滤波后得到模拟车辆模块相对精确的位置信息，并按照比例换算成GPS仿真数据。

8.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和UWB室内定位的汽车测试模拟教学系统，其特征在于，所述控制中心还包括向操作者模块展示的用户界面，用来实现对于整个系统的初始设置、参数的设置和系统运行状态查看的功能。