[發明專利]一種側翻預警系統及其預警方法

有效

• 申請號: 201611254306.5
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106740873B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 趙萬忠;季林;王春燕;金穎智
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B60W50/14
• 分類號: B60W50/14;B60W30/04;B60W40/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種側翻預警系統的預警方法，所述側翻預警系統包含傳感器模塊、預警ECU、燈控ECU和報警燈組；

所述傳感器模塊設置在汽車的車體上，包含方向盤轉角傳感器、側傾角速度傳感器、側傾角傳感器、俯仰角傳感器、俯仰角速度傳感器、縱向速度傳感器、縱向加速度信號，側向速度傳感器、側向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器，分別用于測量汽車的方向盤轉角、側傾角、角速度，俯仰角、俯仰角速度，縱向車速、縱向加速度，側向速度、側向加速度和橫擺角速度；

所述報警燈組包含第一至第三報警燈；

所述預警ECU分別和方向盤轉角傳感器、側傾角速度傳感器、側傾角傳感器、俯仰角傳感器、俯仰角速度傳感器、縱向速度傳感器、縱向加速度傳感器，側向速度傳感器、側向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、燈控ECU相連，用于根據傳感器模塊的感應數據計算汽車四個車輪的垂向力、并分別判斷汽車四個車輪的垂向力是否等于零后將判斷結果傳遞給所述燈控ECU；

所述燈控ECU還分別和所述第一至第三報警燈相連，用于根據接收到的判斷結果控制第一至第三報警燈工作；

其特征在于，所述側翻預警系統的預警方法包含以下步驟：

步驟1)，傳感器模塊測得汽車的方向盤轉角信號、側傾角信號、角速度信號，俯仰角信號、俯仰角速度信號，縱向車速信號、縱向加速度信號，側向速度信號、側向加速度信號和橫擺角速度信號，并將其傳遞給所述預警ECU；

步驟2)，預警ECU計算汽車四個車輪的垂向力；

步驟2.1)，采用卡爾曼濾波模塊接收傳感器模塊的感應信號，結合輪胎垂向力的計算公式所需的狀態量進行迭代計算，得到最優估計的系統狀態值；

步驟2.2)，將當前系統狀態量的最優估計值帶入輪胎垂向力的計算公式，得出當前輪胎垂向力的精確值；

步驟3)，預警ECU分別判斷汽車四個車輪的垂向力是否等于零后將判斷結果傳遞給所述燈控ECU；

步驟4)，燈控ECU根據接收到的判斷結果控制第一至第三報警燈工作，具體如下：

若只有一個小于0的信號則開啟第一報警燈，若有2個等于0的信號開啟第一和第二報警燈，若大于2個小于0信號則開啟全部報警燈。

2.基于所述權利要求1所述的側翻預警系統的預警方法，其特征在于，所述步驟2.1)和步驟2.2)中輪胎垂向力的計算公式如下：

式中，F_fl,F_fr,F_rr,F_rl分別為左前輪、右前輪、右后輪、左后輪的垂向力；

m為車輛質量，g為重力加速度；a、b分別為質心到前軸和后軸距離；l為前后軸距離；

K_θ為俯仰剛度；C_θ為俯仰阻尼；θ為俯仰角，為俯仰角速度；

為側傾剛度；為側傾阻尼；為側傾角，為側傾角速度；T為輪距；

m_d為車輛簧下質量，m_s為車輛簧上質量；h_d為簧下質量質心高度，h_sr為側傾中心到地面高度，h_sp為俯仰中心到地面高度；

V_x、分別為縱向速度和側向加速度，V_y、分別為側向速度和側向加速度；r為車輛橫擺角速度；為俯仰角加速度；e為簧上質量質心到側傾中心距離；為側傾角加速度。

3.基于所述權利要求2所述的側翻預警系統的預警方法，其特征在于，所述步驟2.1)中卡爾曼濾波器的具體設定如下：

離散系統方程X_k和觀測方程Z_k如下：

式中，F_k、B_k為系統方程的狀態矩陣和輸入矩陣，H_k為觀測方程的狀態矩陣，W_k、V_k分別為過程噪聲和觀測噪聲；k為迭代步數；

預測誤差協方差矩陣：P_k/k-1＝F_kP_k-1/k-1F_k^T+Q_k；

卡爾曼增益矩陣：K_k＝P_k/k-1H_k^T(H_kP_k/k-1H_k^T+R_k)^-1；

狀態更新矩陣：X_k/k＝X_k/k-1+K_k(Z_k-H_kX_k/k-1)；

誤差協方差更新矩陣：P_k/k＝(I-K_kH_k)P_k/k-1

式中：Q_k為W_k的方差，R_k為V_k的方差，H_k^T為H_k的轉秩矩陣，F_k^T為F_k的轉秩矩陣，P_k為預測誤差協方差矩陣，K_k為卡爾曼增益矩陣；過程噪聲W_k和測量噪聲V_k均為高斯白噪聲。