[發明專利]用于確定輪胎的摩擦曲線的系統和方法

有效

• 申請號: 201980093569.8
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN113573966B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: K·伯恩拓普
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;B60W40/068;B60W50/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 程晨

一種系統根據運動數據校準行駛在在道路上的車輛的輪胎摩擦函數，該運動數據包括在道路上移動車輛的對于車輛的控制輸入序列和通過控制輸入序列移動的車輛的運動的對應測量結果序列。系統迭代更新輪胎摩擦函數的概率分布直到終止條件被滿足，其中，對于一次迭代，系統對輪胎摩擦函數的概率分布進行采樣，確定車輛的狀態軌跡以根據測量結果模型擬合序列測量結果并根據包括輪胎摩擦函數樣本的運動模型擬合控制輸入序列，以及基于車輛的狀態軌跡更新輪胎摩擦函數的概率分布。

技術領域

本發明總體上涉及車輛控制，并且更特定地涉及用于根據在車輛控制期間收集的數據來確定輪胎的摩擦曲線的方法和裝置。

背景技術

輪胎與道路的相互作用是生成或改變輪式車輛運動的主導因素，并且涉及與輪胎與道路的相互作用相關的變量的知識對于現代車輛中的許多主動安全系統至關重要。與道路摩擦相關的參數被用在許多現代車輛中。例如，防抱死制動系統(ABS)、電子穩定性控制系統(ECS)和先進駕駛輔助系統(ADAS)都對與輪胎與道路的相互作用相關的參數進行可擴展的使用，以提供先進的安全機制。

盡管有若干因素決定輪胎與道路的相互作用，但通常將輪胎摩擦建模為車輪滑移的靜態函數。在縱向情況下，即在車輪的前向方向上，滑移是根據由車輪轉速或縱向速度(取兩者中較大者)歸一化的縱向速度和車輪轉速的差值(即車輪是加速還是制動)來定義的。在橫向情況下，即在車輪的橫向方向上，滑移是根據車輪的橫向和縱向速度分量之間的比率來定義的。

了解輪胎函數對于可靠的車輛控制是重要的，因為用于實現ADAS特征的若干方法依賴于輪胎摩擦隨滑移變化的準確模型。不幸的是，輪胎摩擦估計中涉及的車輛狀態在生產車輛中沒有被直接測量。因此，輪胎摩擦估計通常也通過間接摩擦確定方法完成，有時結合太貴而無法被部署在生產車輛中的傳感器來完成。

許多方法旨在使用各種優化技術來估計輪胎的參數。例如，第8,065,067號美國專利中描述的方法使用收集的數據的箱來近似非線性函數并使用非線性優化來最小化摩擦誤差。然而，已知非線性優化在局部最優中容易缺乏收斂性。此外，依賴非線性優化需要使用特定的輪胎模型，這是次優的，因為不同的輪胎模型適用于不同的目的。

用于確定輪胎摩擦的方法通常基于高精度傳感器設置或試驗臺。然而，高精度傳感器是昂貴的，并且試驗臺只是現實世界的近似，使得在試驗臺中確定特定的輪胎模型將僅對于該特定試驗臺是正確的。

因此，需要用于使用生產車輛中可用的傳感器來確定道路表面和輪胎之間的輪胎的系統和方法。

發明內容

一些實施例的目的是提供一種用于確定輪胎摩擦曲線的系統。此摩擦曲線定義了輪胎與道路的接觸摩擦并且在本文中被稱為輪胎摩擦函數。一些實施例的另一個目的是提供一種方法，該方法適用于從使用在大規模生產車輛中可用的低成本傳感器測量的試駕運動數據來確定輪胎摩擦函數。一些實施例的另一個目的是提供一種用于確定輪胎摩擦函數的方法，該方法是概率性的和非參數化的以捕獲現實世界中常見的不確定性。一些實施例的另一個目的是提供一種用于確定輪胎摩擦函數的方法，該方法不依賴于先驗確定的輪胎模型。

一些實施例基于認識到從在實時車輛控制期間收集的數據估計輪胎摩擦函數對擾動和在數據收集期間行駛的道路的細節是敏感的。通過使用概率方法確定輪胎摩擦，不僅可以捕獲傳感器數據中的不確定性而且可以捕獲在捕獲數據的特定道路的細節中的不確定性。實際上，使用概率方法給出了捕獲運動數據中的不確定性的可能性，其中不確定的數據可能由于有限的數據量或由于狀態空間區域中系統的有限激勵而出現。使用非參數方法提供了更大的靈活性，因為確定的接觸力摩擦關系與具體模型無關。

為此，一些實施例首先確定道路和輪胎之間的摩擦的可能的函數的概率分布，其次從所述概率分布確定具體函數。以這樣的方式進行確保確定的輪胎與道路接觸摩擦關系遵循源于可用數據的不確定性。