[發(fā)明專利]一種基于粒子濾波和隨機(jī)漫步模型的車輛狀態(tài)預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110403029.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN113085880B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王秋偉;趙又群;鄧匯凡;徐濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B60W50/00
• 分類號(hào): B60W50/00;B60W40/10;B60W40/107;G06F30/25
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 任志艷

本發(fā)明公開了一種基于粒子濾波和隨機(jī)漫步模型的車輛狀態(tài)預(yù)測(cè)方法，車輪轉(zhuǎn)角傳感器、加速度傳感器和橫擺角速度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛各個(gè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度、縱向和側(cè)向加速度和橫擺角速度，根據(jù)車輪轉(zhuǎn)角和輪胎隨機(jī)漫步模型預(yù)測(cè)車輛的縱向速度、側(cè)向速度和各個(gè)車輪的輪胎力，再根據(jù)觀測(cè)得到的縱向加速度、側(cè)向加速度和橫擺角速度修正預(yù)測(cè)的車輛的縱向速度、側(cè)向速度和各個(gè)車輪的輪胎力，整套控制結(jié)構(gòu)和策略利用粒子濾波原理同時(shí)結(jié)合隨機(jī)漫步模型，避免了建立復(fù)雜輪胎模型，提高算法實(shí)時(shí)性和魯棒性，實(shí)現(xiàn)了裝配不同車輪下整車狀態(tài)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車輛狀態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于粒子濾波和隨機(jī)漫步模型的智能車輛狀態(tài)預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著車輛主動(dòng)安全技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的智能算法被開發(fā)應(yīng)用，主動(dòng)安全系統(tǒng)的性能很大程度上取決于獲取車輛狀態(tài)的準(zhǔn)確性。但電子傳感器成本高昂，安裝難度大，易受外界環(huán)境干擾；車輛速度信號(hào)和車輪受力狀態(tài)在主動(dòng)安全控制中又是非常重要的技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)，難以通過傳感器直接測(cè)量得到，在這種情況下，利用已知信息預(yù)測(cè)未知車輛狀態(tài)十分關(guān)鍵，所述車輛狀態(tài)包括縱向車速、側(cè)向車速和車輪受力狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于粒子濾波和隨機(jī)漫步模型的車輛狀態(tài)預(yù)測(cè)方法，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)包括車輛縱向速度、側(cè)向速度和輪胎受力在內(nèi)的車輛狀態(tài)信息。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：通過車輪轉(zhuǎn)角傳感器、加速度傳感器和橫擺角速度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛各個(gè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度、縱向和側(cè)向加速度、以及橫擺角速度，并結(jié)合輪胎隨機(jī)漫步模型預(yù)測(cè)車輛的縱向速度、側(cè)向速度和各個(gè)車輪的輪胎力，并對(duì)預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正。

本發(fā)明的一種基于粒子濾波和隨機(jī)漫步模型的車輛狀態(tài)預(yù)測(cè)方法，具體方法如下：

設(shè)計(jì)車輛動(dòng)力學(xué)模型為：

其中，M為整車質(zhì)量，I_z為整車轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，F(xiàn)_x為總的縱向力，F(xiàn)_x為總的側(cè)向力，M_z為總的橫擺力矩，ω為橫擺角速度，可通過橫擺角速度傳感器檢測(cè)得到；a_x為縱向加速度，a_y為側(cè)向加速度，可通過加速度傳感器測(cè)量得到；

其中，l_f為車輛質(zhì)心到前軸距離，l_r為車輛質(zhì)心到后軸距離，d_f為車輛前軸輪距，d_r為車輛后軸輪距，δ_fl,δ_fr,δ_rl,δ_rr分別表示各車輪轉(zhuǎn)角，可通過車輪轉(zhuǎn)角傳感器檢測(cè)得，第一個(gè)下標(biāo)f表示front，代表車輛前軸，r表示rear，代表車輛后軸；第二個(gè)下標(biāo)l表示left，代表車輛左側(cè)，r表示right，代表車輛右側(cè)；

待預(yù)測(cè)的車輛狀態(tài)包括縱向速度V_x，側(cè)向速度V_y，左前輪所受的縱向和橫向輪胎力F_xfl和F_yfl，右前輪所受的縱向和橫向輪胎力F_xfr和F_yfr，左后輪所受的縱向和橫向輪胎力F_xrl和F_yrl，右后輪所受的縱向和橫向輪胎力F_xrr和F_yrr。

選取狀態(tài)向量B＝[V_x,V_y,ω]^T，輸入向量u＝[δ_fl,δ_fr,δ_rl,δ_rr]^T，根據(jù)公式(1) -(4)考慮外部干擾存在，車輛狀態(tài)方程寫成，