估算路面坡度的方法、装置、车辆及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及汽车智能化控制，尤其涉及估算路面坡度的方法、装置、车辆及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、道路的纵向坡度信息是车辆主动安全控制和巡航控制等动力性相关的电子控制系统所需重要参数之一，不能确定车辆所处道路的准确坡度，可能会出现起步时溜坡、前冲、发动机转速上冲及上下坡速度控制不精确等问题，整车控制器中esp(车身电子稳定系统)、epb(电子驻车制动系统)、tcu(自动变速箱控制单元)、ems(发动机管理系统)，智能驾驶系统acc(自适应巡航控制系统)、aeb(自动紧急制动系统)、apa(自动泊车辅助)等功能更需要精确的坡度，来实现不同坡度下的加速与制动，满足驾驶需要。

2、现有的估算路面坡度的方法大多依靠三轴或六轴加速度传感器，三轴或六轴加速度传感器成本较高，计算的结果较为准确，单轴传感器成本低，但检测结果有一定偏差，且现有估算路面坡度的方法主要包括基于车辆运动学、车辆动力学或者两者结合的技术方案，在基于车辆运动学的坡度估算方法中，需要对车辆的运动信号(例如，纵向车速、加速度等)进行低通滤波，在基于车辆动力学的坡度估算方法中，则需要结合整车质量、驱动力和制动力等参数，采用递归最小二乘法或卡尔曼滤波法来计算最终的坡度信息，计算难度大，且精度有待提高。

技术实现思路

1、本发明目的是针对以上问题，提供估算路面坡度的方法、装置、车辆及计算机可读存储介质。通过直接对速度和纵向加速度信息进行低通滤波和带通滤波，结合坡度计算公式，在使用单轴加速度传感器的基础上，实现对路面坡度的精确计算。

2、本发明第一方面提供一种估算路面坡度的方法，所述方法适用于单轴传感器，包括：获取速度信息和纵向加速度信息；对所述速度信息和纵向加速度信息进行低通滤波和带通滤波；按照下式计算出坡度值θ：

3、

4、其中，wk,bp为带通滤波后k时刻的角速度，wk-1,bp为带通滤波后k-1时刻的角速度，acck,bp为带通滤波后k时刻的纵向加速度，acck,lp为低通滤波后k时刻的纵向加速度，wk,lp为低通滤波后k时刻的角速度，wk-1,lp为低通滤波后k-1时刻的角速度，g为重力加速度。

5、在一种可能的实现方式中，所述低通滤波的频率范围为0-5hz；所述带通滤波的频率范围为8-25hz。

6、在一种可能的实现方式中，所述低通滤波和带通滤波的频率范围采用下述方式进行确定，具体包括：将速度信息和纵向加速度信息的频率固定为预设采样频率；将处理后的速度和纵向加速度信息进行快速傅里叶变换，得到相应信息频谱图；基于所述频谱图找出频谱密度幅值最大的频段；较高频所对应的频谱密度幅值最大的频段为带通滤波的频率范围，较低频所对应的频谱密度幅值最大的频段的上界频率为低通滤波的频率。

7、在一种可能的实现方式中，基于所述频谱图找出频谱密度幅值最大的频段，包括：预设单位频带宽度，从0hz开始，以预设移动步长依次计算所述预设单位频带宽度的能量占总频带能量的占比ki；若k1≤ki≤k2，则ki有效，其中，k1为低通滤波或带通滤波的预设下限值，k2为低通滤波或带通滤波的预设上限值。

8、在一种可能的实现方式中，若计算得到的ki均大于k2，则将预设单位频带宽度缩短第一预设带宽，从0hz开始，以预设移动步长依次计算所述预设单位频带宽度的能量占总频带能量的占比ki，重复直至ki不大于k2。

9、在一种可能的实现方式中，若计算得到的ki均小于k1，则将预设单位频带宽度增加第二预设带宽，从0hz开始，以预设移动步长依次计算所述预设单位频带宽度的能量占总频带能量的占比ki，重复直至ki不小于k1。

10、在一种可能的实现方式中，若低通滤波的频率范围与带通滤波的频率范围有重叠，则对带通滤波的频率范围进行调整直至所述低通滤波的频率范围与调整后的带通滤波的频率范围不重叠。

11、本发明第二方面提供了一种估算路面坡度的装置，包括：单轴传感器，所述单轴传感器用于检测纵向加速度信息；数据获取模块，所述数据获取模块用于收集速度信息和纵向加速度信息；数据处理模块，所述数据处理模块对所述速度信息和纵向加速度信息进行低通滤波和带通滤波；坡度计算模块，用以按照下式计算出坡度值θ：

12、

13、其中，wk,bp为带通滤波后k时刻的角速度，wk-1,bp为带通滤波后k-1时刻的角速度，acck,bp为带通滤波后k时刻的纵向加速度，acck,lp为低通滤波后k时刻的纵向加速度，wk,lp为低通滤波后k时刻的角速度，wk-1,lp为低通滤波后k-1时刻的角速度，g为重力加速度。

14、本发明第三方面提供了一种车辆，所述车辆包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可以在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述估算路面坡度的方法。

15、本发明第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述估算路面坡度的方法。

16、本发明实施例提供的估算路面坡度的方法、装置、车辆及计算机可读存储介质相较于现有技术，有益技术效果包括：

17、(1)本发明采用单轴传感器，相较于现有技术中采用三轴或六轴加速度计具有低成本的优势，使用车辆运动学方程，计算简单，资源耗费少。

18、(2)采用单轴传感器后，首先对速度信息和纵向加速度信息进行低通滤波和带通滤波处理，随后进行计算，提高了计算的准确度，且计算方式简单，便于车载处理器的高速处理。

19、(3)本发明对低通滤波和带通滤波的频率范围的选择提供了三种方式，即，固定频段、经过频谱图计算出的频段以及自适应选择的频段，上述三种方式对于最终频率范围的准确性具有较大意义，且三种方式的准确性逐步增加，公知的是，针对信号的滤波，采用不同的参数对速度信息和纵向加速度信息进行滤波得到的结果截然不同，而本申请通过不同的频率范围的选择弥补单轴加速度计所带来的误差。

技术特征：

1.一种估算路面坡度的方法，所述方法适用于单轴传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的估算路面坡度的方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的估算路面坡度的方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的估算路面坡度的方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的估算路面坡度的方法，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的估算路面坡度的方法，其特征在于，

7.根据权利要求5或6所述的估算路面坡度的方法，其特征在于，

8.一种估算路面坡度的装置，其特征在于，包括：

9.一种车辆，所述车辆包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可以在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，

技术总结本发明提供估算路面坡度的方法、装置、车辆及计算机可读存储介质，属于汽车智能化控制技术领域，包括获取速度信息和纵向加速度信息；对所述速度信息和纵向加速度信息进行低通滤波和带通滤波；计算出坡度值θ。通过直接对速度和纵向加速度信息进行低通滤波和带通滤波，结合坡度计算公式，在使用单轴加速度传感器的基础上，实现对路面坡度的精确计算。技术研发人员：王立军,汤伦权受保护的技术使用者：宜宾丰川动力科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4