[發明專利]一種車輛運動參數的計算方法

在審

• 申請號: 202010314469.8
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111469855A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 黃丙勝;張磊;呂金桐
• 申請（專利權）人: 北京易控智駕科技有限公司
• 主分類號: B60W40/10
• 分類號: B60W40/10;B60W40/101;B60W40/109
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

一種車輛運動參數的計算方法，包括：S1，獲取車輛幾何參數并建立車輛模型及坐標系，幾何參數至少包括車輛的前軸中心和后軸中心的幾何位置關系；S2，獲取車輛的初級運動參數；S3，根據幾何參數和初級運動參數，獲取前軸中心和后軸中心的速度矢量；S4，根據前軸中心和后軸中心的速度矢量獲取前車輪的輪胎側偏角和后車輪的輪胎側偏角；S5，根據車輛的初級運動參數獲取車輛的側向加速度；S6，根據側向加速度和前車輪的側偏角和后車輪的側偏角獲得車輛的轉向穩定性系數。通過對不同參考系中的測量值進行轉換統一，提高了車輛運行參數的估計精度。同時，能夠較全面的衡量車輛運動狀態，對于車輛的穩定控制和路徑規劃提供了多個狀態參數依據。

技術領域

本公開涉及車輛運動參數估計技術領域，尤其涉及一種車輛運動參數的計算方法。

背景技術

為了提高礦山生產效率和經濟效益，礦區逐漸向自動化、智能化方向進行轉型，其中，無人駕駛技術的推廣應用，可以降低運輸車隊的司機人員成本，提升運輸效率、避免人員安全隱患。礦運車輛在無人駕駛過程中，車輛精準的運動控制和最優的決策規劃都需要獲取精準的車輛運動參數，車輛運動參數的精確估計對礦用無人駕駛技術的實現具有重要意義。現有技術常通過對車輛動力學模型合理的簡化和恰當的計算方法，對車輛高速工況下的運動狀態進行準確估計，還有的技術利用改進的擴展卡爾曼濾波算法對汽車動力學過程進行適當建模，獲得車輛運行狀態信息。以上技術均是通過建立一定的車輛模型，獲得車輛運動狀態參數，合理的車輛動力學模型和運動學模型是車輛穩定控制的前提和基礎，但是礦用車輛的工作場景均是非結構化道路，模型的不確定性和擾動較大，理想化的車輛模型參數與真實的車輛運動參數存在著差異，通常需要在礦用無人駕駛車輛上安裝車輛傳感器獲取車輛運動參數。因此，常通過采集和分析車輛加速度的相關信息，利用加速度傳感器判定車輛行駛狀態，或通過分析汽車特性，利用車速和姿態角估計車輛穩定性，實時計算并監控汽車行駛過程中的狀態參數。該技術利用車速、姿態角或加速度傳感器判斷了部分車輛行駛狀態參數，不能全面精確反映出車輛的運行狀態。為了實現礦用車輛的安全無人駕駛，獲取單一的或少量的幾個車輛狀態參數不能完全判斷出車輛的行駛狀態，車輛上需要安裝多種傳感器用于測量車輛全狀態的運動參數。由于礦用車輛的運動特性復雜、載重狀態也會發生變化，各個傳感器測量的信息有可能不在同一參考系，直接估計車輛的運動參數會存在較大誤差，需要對測量信息進行轉換統一。慣性導航系統(INS)是一種獲取車輛導航參數的重要設備，一般要求內部的慣性測量單元安裝在車輛搖擺旋轉中心處，如果慣性測量單元安裝位置與車輛的搖擺旋轉中心不重合，會干擾加速度和干擾速度的存在，影響車輛參數的測量精度。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種車輛運動參數的計算方法，至少解決以上技術問題。

(二)技術方案

一種車輛運動參數的計算方法，包括：S1，獲取車輛幾何參數并建立車輛模型及坐標系，幾何參數至少包括車輛的前軸中心和后軸中心的幾何位置關系；S2，獲取車輛的初級運動參數；S3，根據幾何參數和初級運動參數，獲取前軸中心和后軸中心的速度矢量；S4，根據前軸中心和后軸中心的速度矢量獲取前車輪的輪胎側偏角和后車輪的輪胎側偏角；S5，根據車輛的初級運動參數獲取車輛的側向加速度；S6，根據側向加速度和前車輪的輪胎側偏角和后車輪的輪胎側偏角獲得車輛的轉向穩定性系數。

可選地，初級運動參數包括車輛的方向盤轉角，步驟S4具體為：S41，根據車輛的方向盤轉角以及方向盤的轉向傳動比獲得所述車輛前車輪的轉向角；S42，根據前車輪的轉向角以及前軸中心的速度矢量與縱軸的夾角獲得前車輪的輪胎側偏角；S43，根據后軸中心的速度矢量與車輛縱軸的夾角獲得后車輪的輪胎側偏角。

可選地，步驟S41中車輛前車輪的轉向角δ_f計算公式為：

δ_f＝θ_s/R_s