[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

技術領域

本發明涉及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，屬于汽車參數測試技術領域。

背景技術

汽車運動狀態信息的測量和采集是汽車操縱穩定性研究和設計的基本問題，也是實現汽車穩定性電子控制的必要條件。這就需要一種具有足夠精度和置信度的、快速的、操作簡便的、適用范圍廣的測量汽車運動狀態重要參數的方法及裝置。基于微機械傳感器(以下簡稱MEMS)技術的慣性測量單元是一種用來測量運動體運動姿態的慣性傳感器，它廣泛應用于航空、航海以及陸地導航領域。

IMU具有自主性、抗干擾能力強、短期精度高等優點，缺點為陀螺固有漂移誤差使其長期精度不高；GPS具有全天候、全球性和高精度導航或測姿、長期測量精度較高等優點，缺點為其誤差不隨時間積累系統信息更新率較低，易受電磁干擾，在復雜路段，如高建筑物、林蔭大道、橋梁以及隧道等地區，容易造成信號丟失，即有“盲區”存在。因此將IMU與GPS進行組合測量來彌補各自缺點。GPS與IMU組合測量的優點有：能充分發揮GPS全天候、無誤差累計、快速測姿、GPS信號能同時給予IMU實時反饋、不斷的校正IMU測量的漂移偏差。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于雙全球定位和慣性測量的汽車動力學參數測量系統，將已有的雙GPS與IMU進行組合，共同完成汽車的車體側偏角β、車體由轉向引起的側向加速度a_y1、車體橫擺角ψ、車體側傾角車體質心位置的橫向加速度a_y1、車體質心位置縱向加速度a_X、車體質心位置的橫擺角速度r、車體質心位置的側傾角速度p的測量；將上述動力學參數用做汽車防側翻控制的參考變量，以期提高汽車運行的安全性。

本發明提出的基于雙全球定位和慣性測量的汽車動力學參數測量方法，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；