一种道路坡度估算方法及系统与流程

本发明属于道路坡度测试，具体涉及一种道路坡度估算方法及系统。

背景技术：

1、车辆在整个行驶过程中道路坡度会经常变化，而道路坡度的大小对整车的制动性及操纵稳定性有很大的影响，因此准确估计出车辆运行时的道路坡度，对车辆安全和控制非常重要。现有技术中计算道路坡度时，通过加速度传感器实时采集行驶的车辆纵向加速度，建立传感器采集的纵向加速度、车辆加速度和重力加速度沿坡道分量的运动学公式，基于运动学公式计算得到待测道路坡度角测量值。该方法虽然在车辆直线行驶时计算准确率较高，但是由于车辆转弯过程中行驶方向加速度还会收到离心加速度的干扰，导致车辆转弯工况下计算得到的道路坡度与实际道路坡度之间误差较大，进而影响车辆的精准控制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种道路坡度估算方法及系统，用以解决现有方法计算得到的道路坡度误差较大的问题。

2、本发明为解决上述技术问题而提供一种道路坡度估算方法，包括：

3、基于车辆纵向加速度、重力加速度沿坡道的加速度分量和转弯过程中离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量，确定车辆行驶方向的加速度公式；所述离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量根据加速度传感器安装位置和车辆横摆角速度计算得到；

4、基于车辆行驶方向的加速度公式，利用卡尔曼滤波器得到道路坡度的最优估计值，将最优估计值作为当前时刻的动态坡度。

5、进一步地，所述离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量的计算公式为：

6、axq＝d*ω2

7、其中，axq为离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量，d为加速度传感器距离后轴的距离，ω为车辆横摆角速度。

8、进一步地，所述车辆行驶方向的加速度公式为：

9、axsens＝dv/dt+g*sinθ+d*ω2

10、其中，axsens为车辆行驶方向的加速度，v为车速，t为时间，g为重力加速度，θ为道路坡度。

11、进一步地，所述卡尔曼滤波器的系统状态变量为x(k)，观测量为车速v(k)，x(k)＝[v(k)θ(k)]t；其中，k为时刻，θ为道路坡度。

12、上述技术方案的有益效果为：本发明为改进型发明创造，在计算车辆实时所处的道路坡度时，考虑了转弯工况下离心加速度对行驶方向加速度影响，基于加速度传感器安装位置和车辆横摆角速度确认离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量，并结合车辆纵向加速度、重力加速度沿坡道的加速度分量建立车辆行驶方向的加速度运动学公式，利用卡尔曼滤波器求解道路坡度，从而减小了计算得到的道路坡度与实际坡度之间的误差，提升了坡度计算的工况适应性和精度。

13、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种道路坡度估算系统，包括控制器、加速度传感器和角速度传感器，加速度传感器用于采集车辆行驶方向的加速度，角速度传感器用于采集车辆的横摆角速度，所述控制器基于车辆纵向加速度、重力加速度沿坡道的加速度分量和转弯过程中离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量，确定车辆行驶方向的加速度公式；所述离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量根据加速度传感器安装位置和车辆横摆角速度计算得到；基于车辆行驶方向的加速度公式，利用卡尔曼滤波器得到道路坡度的最优估计值，将最优估计值作为当前时刻的动态坡度。

14、进一步地，所述离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量的计算公式为：

15、axq＝d*ω2

16、其中，axq为离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量，d为加速度传感器距离后轴的距离，ω为车辆横摆角速度。

17、进一步地，所述车辆行驶方向的加速度公式为：

18、axsens＝dv/dt+g*sinθ+d/ω2

19、其中，axsens为车辆行驶方向的加速度，v为车速，t为时间，g为重力加速度，θ为道路坡度。

20、进一步地，所述卡尔曼滤波器的系统状态变量为x(k)，观测量为车速v(k)，x(k)＝[v(k)θ(k)]t；其中，k为时刻，θ为道路坡度。

21、进一步地，所述控制器为整车控制器。

22、进一步地，所述加速度传感器和角速度传感器为陀螺仪，陀螺仪集成在整车控制器中。

23、上述技术方案的有益效果为：本发明为改进型发明创造，在计算车辆实时所处的道路坡度时，考虑了转弯工况下离心加速度对行驶方向加速度影响，基于加速度传感器安装位置和车辆横摆角速度确认离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量，并结合车辆纵向加速度、重力加速度沿坡道的加速度分量建立车辆行驶方向的加速度运动学公式，利用卡尔曼滤波器求解道路坡度，从而减小了计算得到的道路坡度与实际坡度之间的误差，提升了坡度计算的工况适应性和精度。

技术特征：

1.一种道路坡度估算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的道路坡度估算方法，其特征在于，所述离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量的计算公式为：

3.根据权利要求2所述的道路坡度估算方法，其特征在于，所述车辆行驶方向的加速度公式为：

4.根据权利要求1-3任一项所述的道路坡度估算方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波器的系统状态变量为x(k)，观测量为车速v(k)，x(k)＝[v(k)θ(k)]t；其中，k为时刻，θ为道路坡度。

5.一种道路坡度估算系统，包括控制器、加速度传感器和角速度传感器，加速度传感器用于采集车辆行驶方向的加速度，角速度传感器用于采集车辆的横摆角速度，其特征在于，所述控制器基于车辆纵向加速度、重力加速度沿坡道的加速度分量和转弯过程中离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量，确定车辆行驶方向的加速度公式；所述离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量根据加速度传感器安装位置和车辆横摆角速度计算得到；基于车辆行驶方向的加速度公式，利用卡尔曼滤波器得到道路坡度的最优估计值，将最优估计值作为当前时刻的动态坡度。

6.根据权利要求5所述的道路坡度估算系统，其特征在于，所述离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量的计算公式为：

7.根据权利要求6所述的道路坡度估算系统，其特征在于，所述车辆行驶方向的加速度公式为：

8.根据权利要求5所述的道路坡度估算系统，其特征在于，所述卡尔曼滤波器的系统状态变量为x(k)，观测量为车速v(k)，x(k)＝[v(k)θ(k)]t；其中，k为时刻，θ为道路坡度。

9.根据权利要求5所述的道路坡度估算系统，其特征在于，所述控制器为整车控制器。

10.根据权利要求9所述的道路坡度估算系统，其特征在于，所述加速度传感器和角速度传感器为陀螺仪，陀螺仪集成在整车控制器中。

技术总结本发明属于道路坡度测试技术领域，具体涉及一种道路坡度估算方法及系统。该方法包括：基于车辆纵向加速度、重力加速度沿坡道的加速度分量和转弯过程中离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量，确定车辆行驶方向的加速度公式；所述离心加速度在车辆行驶方向上的加速度分量根据加速度传感器安装位置和车辆横摆角速度计算得到，基于车辆行驶方向的加速度公式，利用卡尔曼滤波器得到道路坡度的最优估计值，将最优估计值作为当前时刻的动态坡度，从而减小了转弯过程中道路坡度的计算误差。技术研发人员：夏天星,李盼盼,刘宗剑,刘小伟,郭潇然,彭金雷,黄琨,丁鼎受保护的技术使用者：宇通客车股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15