[發明專利]一種車輛位置和姿態感知系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202010389138.0
• 申請日: 2020-05-09
• 公開（公告）號: CN111942393B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 吳立泉;林新春
• 申請（專利權）人: 蕪湖伯特利汽車安全系統股份有限公司
• 主分類號: B60W40/00
• 分類號: B60W40/00;B60W40/10;B60W50/02;B60W50/023
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 朱圣榮

本發明揭示了一種車輛位置和姿態感知系統，系統設有慣性測量傳感器、車輛輪速傳感器采集電路和微控制器，所述慣性測量傳感器連接微控制器并將車輛的加速度和橫擺角信號輸送至微控制器，所述車輛輪速傳感器采集電路連接微控制器并將車輛每個車輪的輪速信號輸送至微控制器，系統還設有衛星定位信號接收模塊，所述衛星定位信號接收模塊連接微控制器并將接收的衛星定位信號發送至微控制器。本發明是一種全新的冗余設計結構，能夠在部分傳感器故障時，仍能夠保證將足夠的數據信息提供給微處理器，保證車輛當前運行功能的正常工作，并保證駕駛員和車輛的安全狀態處于可控狀態。

技術領域

本發明涉及車輛高級駕駛輔助領域，尤其涉及車身動態穩定控制功能領域。

背景技術

隨著汽車電子控制系統的逐漸發展，整車系統都已經逐步使用電子控制的方式。車輛高級駕駛輔助系統作為協助駕駛員控制車輛運行的功能，發揮越來越重要的作用。車輛高級駕駛輔助系統可以實現有條件的無人駕駛功能，這就需要控制系統能夠得到車輛的即時絕對位置和車速信息。常規車輛的絕對位置和車速信息是通過衛星定位系統來獲得，在衛星信號受到干擾或者車輛處于衛星信號無法覆蓋到(如地下停車場)的情況下，車輛高級駕駛輔助系統就無法正常工作。

電子穩定程序作為一種智能化的制動控制功能，可以幫助駕駛員在激烈駕駛或者異常工況時恢復對車輛運行姿態的控制。常規車輛的電子穩定程序使用慣量傳感器和輪速傳感器采集車輛的運行姿態。其中慣量傳感器負責采集車輛在運行中加速度和橫擺角的姿態信息，輪速傳感器負責采集車輛每個輪胎的運轉狀態，判斷是否有車輪抱死。當其中一個傳感器發生故障時，相應的車輛運行信息就無法采集到，電子穩定程序就會失去功能，駕駛員就無法得到電子控制系統對恢復車輛穩定運行的幫助。在極端情況下，會造成嚴重的后果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是實現一種具有冗余功能的車輛位置和姿態感知系統。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種車輛位置和姿態感知系統，系統設有慣性測量傳感器、車輛輪速傳感器采集電路和微控制器，所述慣性測量傳感器連接微控制器并將車輛的運動姿態信息輸送至微控制器，所述車輛輪速傳感器采集電路連接微控制器并將車輛每個車輪的輪速信號輸送至微控制器，系統還設有衛星定位信號接收模塊，所述衛星定位信號接收模塊連接微控制器并將接收的衛星定位信號發送至微控制器。

所述慣性測量傳感器包括加速度傳感器和橫擺角傳感器，所述加速度傳感器將車輛加速度信號輸送至微處理器，所述橫擺角傳感器將車輛橫擺角信號輸送至微處理器。

所述衛星定位信號接收模塊包括衛星信號接收模塊和外置衛星信號接收天線，用于接收GPS、北斗、格洛納斯或伽利略全球衛星定位系統的定位信號，并根據定位信號獲得車輛的位置及姿態信息，再將車輛的位置及姿態信息發送至微控制器。

所述車輛輪速傳感器采集電路包括車輛輪速采集和處理電路，用于實時采集車輛每個輪速信息，將所述輪速信息發送至微控制器。

所述微控制器為滿足功能安全等級ASIL-D級別的微控制器芯片，所述微控制器通過整車通訊接口連接整車其他模塊接插件，所述整車通訊接口包括CAN接口、以太網和Flex-ray接口。

基于所述車輛位置和姿態感知系統的控制方法：

系統運行后，慣性測量傳感器會測量車輛運行中加速度和橫擺角的姿態信息，衛星定位信號接收模塊會通過接收的衛星信號獲得車輛運行速度和運行軌跡的信息，車輛輪速傳感器采集電路會測量每個輪胎的運轉狀態；

慣性測量傳感器、衛星定位信號接收模塊和車輛輪速傳感器采集電路將獲得的信息實時輸送至微控制器；

慣性測量傳感器、衛星定位信號接收模塊、車輛輪速傳感器采集電路互為備份，在其中一個感知單元發生故障時，微控制器使用另兩個正常工作的感知單元的信息計算車輛的瞬間絕對位置和運行姿態，并通過整車通訊接口發給整車其他模塊使用。