[發明專利]基于雙全球定位和慣性測量的汽車動力學參數測量方法

有效

• 申請號: 201210105045.6
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102621570A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 李亮;徐英豪
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01S19/49
• 分類號: G01S19/49
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種基于雙全球定位和慣性測量的汽車動力學參數測量方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

(1)在車體頂部兩側水平布置兩個全球定位模塊，設全球定位模塊的兩根天線分別位于A、B兩點，A、B兩點之間的連線為基線，使基線AB的中點C與被測汽車車體的質心的連線垂直于地面，且基線AB與被測汽車車體的縱軸線垂直，并相對縱軸線對稱；

(2)在汽車的質心位置布置一個慣性測量模塊，該慣性測量模塊測得車體的橫向加速度測量值a_y′、車體的縱向加速度測量值a_X′、車體的橫擺角速度測量值r′、車體的側傾角速度測量值p′；

(3)全球定位模塊接收跟蹤衛星發送的衛星星歷信息，衛星星歷信息包括：衛星與全球定位模塊之間的時鐘差t₀、衛星的原子時鐘差t_k、跟蹤衛星與全球定位模塊天線之間的距離ρ_k，根據衛星星歷信息計算出跟蹤衛星在大地坐標系中的位置坐標為：(x_Sk，y_Sk，z_Sk)，其中k為衛星數量k＝(4，5，6…11)，通過求解下列聯立方程得到全球定位模塊天線A、B兩點在大地坐標系下的位置坐標(x，y，z)，x為經度、y為緯度、z為海拔高度：

(xsk-x)2+(ysk-y)2+(zsk-z)2+c(tk-t0)=ρk,]]>其中：c為光速；

(4)建立一個高斯坐標系(x′，y′，z′)，設高斯坐標系中的x′軸水平朝東，y′軸水平朝北，z′軸垂直水平面向上，兩個全球定位模塊通過高斯投影法，分別將各自的天線A、B兩點在大地坐標系下的位置坐標轉換為在高斯坐標系中的位置坐標A(x_A，y_A，z_A)、B(x_B，y_B，z_B)，并輸出A、B兩點位置坐標A(x_A，y_A，z_A)、B(x_B，y_B，z_B)和A點速度矢量v_A；

(5)設置一個數據轉換計算模塊，兩個全球定位模塊分別將兩天線的位置坐標A(x_A，y_A，z_A)、B(x_B，y_B，z_B)以及A處速度矢量v_A通過各自的串口同時發送給數據轉換計算模塊，數據轉換計算模塊接收A、B兩點的上述位置和A點速度矢量信息，并根據從兩根天線接收的信息進行計算，得到車體的側偏角β、車體的轉向橫向加速度a_y1、車體的橫擺角ψ、車體側傾角其中，車體的側偏角u和v分別是v_C投影到車體縱軸和橫軸得到的被測汽車車體在水平面內的縱向速度和橫向速度，車體的橫向加速度是a_y＝a_y1+a_y2，車體的轉向橫向加速度是車體的側傾橫向加速度是a_y2，車體的橫擺角車體側傾角C點速度v_C＝v_A+v_CA，C點相對A點的相對速度為r為車體的橫擺角速度，由慣性測量模塊測得的車體橫擺角速度r′經解算模塊校正后發送給數據轉換計算模塊，d為A、B兩點之間的距離；數據轉換計算模塊將上述計算得到車體的側偏角β、車體的轉向橫向加速度a_y1、車體的橫擺角ψ、車體側傾角發送給解算模塊；

(6)設置一個解算模塊，慣性測量模塊將上述測量得到的車體的橫向加速度測量值a_y′、車體的縱向加速度測量值a_y′、車體的橫擺角速度測量值r′、車體的側傾角速度測量值p′發送給解算模塊，解算模塊利用卡爾曼濾波方法，校正上述慣性測量模塊測量得到的車體的橫向加速度測量值a_y′、車體的縱向加速度測量值a_y′、車體的橫擺角速度測量值r′、車體的側傾角速度測量值p′，得到校正后的車體的橫向加速度a_y、車體的縱向加速度a_X、車體的橫擺角速度r、車體的側傾角速度p，解算模塊根據上述車體的轉向橫向加速度a_y1及車體的橫向加速度a_y，計算出車體的側傾橫向加速度：a_y2＝a_y-a_y1；

(7)解算模塊將所得到的汽車動力學參數包括車體的側偏角β、車體的橫擺角ψ、車體的側傾角車體的側傾橫向加速度a_y2、車體的縱向加速度a_X、車體的橫擺角速度r、車體的側傾角速度p經局域網總線接口輸出用作汽車防側翻控制的動力學參數輸入量。