汽車坐標(biāo)系是用于描述汽車運(yùn)動狀態(tài)、部件位置及動力學(xué)特性的標(biāo)準(zhǔn)化參考體系,在汽車設(shè)計、仿真、控制及測試等領(lǐng)域具有重要作用。
01 汽車坐標(biāo)軸方向定義
● X 軸(縱向):指向汽車前進(jìn)方向(正方向),用于描述車輛的前后運(yùn)動(如加速、減速);
● Y 軸(橫向):指向駕駛員左側(cè)(正方向),用于描述車輛的左右偏移(如轉(zhuǎn)向、側(cè)滑);
● Z 軸(垂直方向):垂直于地面向上(正方向),用于描述車輛的上下振動(如懸架運(yùn)動、路面顛簸)。

圖一:汽車坐標(biāo)系
02
汽車坐標(biāo)系遵從ISO 8855標(biāo)準(zhǔn)(國際通用),SAE(美國汽車工程師學(xué)會)標(biāo)準(zhǔn)也是和ISO保持一致,因此該汽車坐標(biāo)系在汽車行業(yè)得到高度認(rèn)可和廣泛應(yīng)用。
● 車身部件定位(如發(fā)動機(jī)、懸架、輪胎的安裝位置);
● 車輛動力學(xué)仿真(如加速時的俯仰力矩、轉(zhuǎn)向時的側(cè)傾角度);
● 傳感器安裝校準(zhǔn)(如攝像頭、雷達(dá)的朝向與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換);
● 輪胎力學(xué)分析(如;路譜測試、側(cè)偏特性、滑移率計算);
● ABS(防抱死制動系統(tǒng))、ESP(車身電子穩(wěn)定系統(tǒng))的控制算法設(shè)計。
多維力傳感器坐標(biāo)系遵循笛卡爾坐標(biāo)系的直角坐標(biāo)系原理,通常把x軸和y軸配置在水平面上,而z軸則是鉛垂線,也就形成了三維力坐標(biāo)。

圖二:三維力傳感器坐標(biāo)系(遵循笛卡爾坐標(biāo)原理)
在實(shí)際應(yīng)用中又遵從以ISO 國際標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)專屬規(guī)范為核心,統(tǒng)一了度量方法、校準(zhǔn)規(guī)范并形成傳感器行業(yè)通用的規(guī)范。結(jié)合各行各業(yè),又形成了針對不同行業(yè)的規(guī)范,如:
● 國家標(biāo)準(zhǔn) ?GB/T 43199-2023《機(jī)器人多維力/力矩傳感器檢測規(guī)范》;
● ISO 8015:機(jī)械振動與沖擊-傳感器校準(zhǔn)和使用規(guī)范;
● ISO 6487:道路車輛 - 電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)。
三、車輪六維力傳感器坐標(biāo)系和汽車坐標(biāo)系的區(qū)別分析
M56六維力車輪力傳感器(WFT)用于測量車輛試駕過程中車輪上的力和扭矩??赏瑫r且準(zhǔn)確的測量全部六個分量的力或力矩。其特點(diǎn):
圖三、M56車輪六分量傳感器坐標(biāo)系
02 M56車輪六維力傳感器坐標(biāo)系和汽車坐標(biāo)系的區(qū)別
M56車輪六維力傳感器在選型過程中,需要注意汽車的重力方向和前進(jìn)方向的力以及車輪旋轉(zhuǎn)方向的扭矩偏大,在選型時候需要注意匹配。
表一、汽車&傳感器坐標(biāo)系區(qū)別及選型參考
03 傳感器坐標(biāo)系和汽車坐標(biāo)系不同的影響
傳感器和汽車及其他行業(yè)的坐標(biāo)系的不完全相同,其實(shí)不影響實(shí)際使用,但是在我們選型和使用過程中,要了解其中的區(qū)別,針對兩者的區(qū)別而選擇合適的量程即可。