[發明專利]重型半掛車狀態估計方法

無效

• 申請號: 201210033800.4
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN102582626A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 宗長富;王化吉;麥莉;趙偉強;鄭宏宇;何磊;張不揚;聶枝根;卜未琦;趙漢卿
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60W40/12
• 分類號: B60W40/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種汽車狀態估計方法，更具體地說，本發明涉及一種應用于重型半掛車輛狀態估計方法。

背景技術

隨著計算機技術及智能化信息處理技術的發展，越來越多的汽車電子技術應運而生，并不斷應用于現代汽車底盤控制系統中，對于減少駕駛員操作負擔、提高汽車主動安全性能、降低汽車污染物排放等方面，起到了積極的促進作用。特別是對于公路運輸的主體重型半掛車，這種作用尤為明顯。這些重型半掛車電子控制系統的實現，主要是依據重型半掛車的參數以及實際運動狀態等信息來決策相應的控制邏輯和算法，于是獲取準確的重型半掛車運動狀態參數就成為了這些系統實現控制目標的關鍵。

這些狀態參數雖然均可用傳感器直接測量，但必須依賴價格昂貴的特殊設備或傳感器，且需要特定的安裝固定方式，并不適于配置在實際產品中。因此，從節約成本和實際應用的角度看，必須在不增加車輛開發成本的前提下，使用汽車常用或者已裝備的傳感器提供的信息，為重型半掛車電控系統提供準確的車輛狀態參數。因此，汽車多傳感器信息融合技術應運而生。目前，使用在車輛上的傳感器信息融合技術可分為兩類：

第一類是基于狀態觀測器技術而發展的汽車狀態估計方法；

第二類是基于卡爾曼濾波技術汽車狀態參數估計方法。

這其中，第二類方法在國外應用更為廣泛，國內也有一定程度的研究。但是，這些研究和應用目前僅限于單車的狀態估計，而對于系統更為復雜的重型半掛車輛的運動狀態，國內外尚無簡便易行的估計方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，在不增加重型半掛車固有傳感器、不提高車輛開發成本的前提下，提供一種能夠估計包括牽引車及半掛車側傾角、牽引車及半掛車質心側偏角、牽引車及半掛車橫擺角速度等重型半掛車運動重要狀態參數，為重型半掛車電控系統提供準確的狀態參數的系統和方法。

為解決上述技術問題，本發明使用用于測量車輛轉向角的轉向角信號的轉向角傳感器、用于測量各車輪輪速信號的輪速傳感器、用于測量牽引車及半掛車縱向加速度的縱向加速度傳感器、用于測量牽引車及半掛車側向加速度的側向加速度傳感器。以上傳感器均為汽車底盤電控系統常用傳感器。所述系統包括：用于濾去傳感器噪聲、剔除傳感器信號野點的傳感器前置濾波模塊；用于車速計算對輪速信號、縱向加速度信號作出響應的車速計算模塊；用于估計重型半掛車狀態參數真值的基于模型的無軌卡爾曼濾波(UKF)估計器；用于存儲車輛狀態估計值，并為下一時刻計算提供前一時刻狀態值的重型半掛車狀態存儲器模塊。其中，基于模型的UKF估計器包括兩個組成部分：用于重型半掛車狀態時間更新的重型半掛車動力學模型；用于狀態測量更新的UKF算法模塊。

本發明所述的方法是采用如下技術方案實現，所述的應用于重型半掛車的狀態估計方法包括如下步驟：

1.由車輪處的輪速傳感器測出牽引車及半掛車各個車輪輪速；

2.由方向盤處的轉角傳感器測出方向盤轉角；

3.由牽引車及半掛車質心處的縱向加速度傳感器測出牽引車及半掛車的縱向加速度；

4.由牽引車及半掛車質心處的側向加速度傳感器測出牽引車及半掛車的側向加速度；

5.將所有傳感器信息輸入到傳感器前置濾波模塊中，對各傳感器信息進行低通濾波與野點剔除；

6.根據牽引車及半掛車車輪輪速和牽引車及半掛車車體縱向加速度計算車輛縱向車速；

7.將車速信息、縱向加速度信息、方向盤轉角信息傳輸給基于模型的UKF估計器；

8.車輛狀態估計器將接收到的車速信息、縱向加速度信息、方向盤轉角信息，以及由重型半掛車狀態存儲器輸出的前一時刻車輛狀態，輸入給狀態估計器內嵌的五自由度重型半掛車動力學模型，計算出重型半掛車當前狀態，即進行時間更新；

9.將由動力學模型計算得到的狀態參數傳給狀態估計器中的UKF算法模塊，根據與傳感器測量的側向加速度值比較，對動力學模型計算得到的車輛狀態值進行修正，得到重型半掛車狀態真值，即進行測量更新。

10.將基于模型的UKF估計器得到的重型半掛車狀態值輸出給重型半掛車狀態存儲器，為下一時刻的狀態估計作準備。

其中，以上技術方案中所述的基于模型的UKF狀態估計器中重型半掛車動力學模型的時間更新過程包括如下步驟：

1.將由傳感器前置濾波模塊去噪與剔除野點后得到的傳感器信息，如縱向加速度信息、方向盤轉角信息、側向加速度信息，和由車速計算模塊計算得到的車速信息，傳輸給重型半掛車動力學模型的運動學解算模塊；