[發(fā)明專利]一種利用多地磁傳感器的車速估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110725027.7
• 申請(qǐng)日: 2021-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN113436442B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李長(zhǎng)樂(lè);王剛;毛國(guó)強(qiáng);惠一龍;陳櫟旭;程慶偉;賀潤(rùn)森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G1/042
• 分類號(hào): G08G1/042;G08G1/052
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種利用多地磁傳感器的車速估計(jì)方法，其特征在于，包括如下：

A)車輛檢測(cè)模塊(1)設(shè)有M個(gè)，且沿道路旁等間隔部署，行駛在道路上的車輛依次經(jīng)過(guò)每個(gè)車輛檢測(cè)模塊(1)；

B)數(shù)據(jù)處理模塊(2)獲取實(shí)時(shí)時(shí)間數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給每一個(gè)車輛檢測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)所有車輛檢測(cè)模塊的時(shí)間同步；

C)車輛檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，以采樣頻率F_s對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，獲得離散的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并根據(jù)離散的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)檢測(cè)車輛接近和離開檢測(cè)點(diǎn)的過(guò)程，記錄車輛接近檢測(cè)點(diǎn)時(shí)的時(shí)間數(shù)據(jù)，并將時(shí)間數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊；

D)數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所有車輛檢測(cè)模塊上傳的時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，并利用車輛位置估計(jì)和速度估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的匹配：

D1)遍歷每一個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)，并對(duì)時(shí)間數(shù)據(jù)格式進(jìn)行判斷:

如果時(shí)間數(shù)據(jù)不符合正常時(shí)間格式，則直接刪除該時(shí)間數(shù)據(jù)；

如果時(shí)間數(shù)據(jù)符合正常時(shí)間格式，則保留該時(shí)間數(shù)據(jù)，直到遍歷完所有時(shí)間數(shù)據(jù)，執(zhí)行D2)；

D2)設(shè)定循環(huán)變量初始值k＝1；

D3)按照下式由車輛接近第k個(gè)車輛檢測(cè)模塊的時(shí)間為車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的時(shí)間開辟時(shí)間窗：

其中，t_k為車輛接近第k個(gè)車輛檢測(cè)模塊的時(shí)間，Δx_k為第k個(gè)車輛檢測(cè)模塊與第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的距離，為車輛接近第k個(gè)車輛檢測(cè)模塊時(shí)的速度，σ_k,x和σ_k,v分別為車輛接近第k個(gè)車輛檢測(cè)模塊的位置估計(jì)及速度估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)差；

D4)根據(jù)上述時(shí)間窗內(nèi)時(shí)間數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)對(duì)車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的時(shí)間t_k+1進(jìn)行確定：

如果只有一個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)在該時(shí)間窗內(nèi)，則將該時(shí)間數(shù)據(jù)作為車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的時(shí)間t_k+1；

如果有多個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)在該時(shí)間窗內(nèi)，則將該多個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)從小到大排列，取中間的時(shí)間數(shù)據(jù)作為車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的時(shí)間t_k+1；

如果沒(méi)有時(shí)間數(shù)據(jù)在該時(shí)間窗內(nèi)，則將時(shí)間窗的中間值作為車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的時(shí)間t_k+1；

D5)判斷循環(huán)變量k與車輛檢測(cè)模塊總個(gè)數(shù)M的大小：

如果循環(huán)變量k小于車輛檢測(cè)模塊總個(gè)數(shù)，即k＜M，則循環(huán)變量k值加1并返回D3)；

如果循環(huán)變量k等于車輛檢測(cè)模塊總個(gè)數(shù)，即k＝M，則迭代結(jié)束，得到車輛經(jīng)過(guò)所有車輛檢測(cè)模塊的時(shí)間；

E)數(shù)據(jù)處理模塊將匹配好的車輛接近所有車輛檢測(cè)模塊的時(shí)間數(shù)據(jù)和車輛檢測(cè)模塊的位置進(jìn)行多次卡爾曼濾波迭代，得到精確的車輛速度：

E1)設(shè)定車輛接近第1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的狀態(tài)初始值協(xié)方差矩陣的初始值根據(jù)實(shí)際測(cè)試所需要的車速精度設(shè)置最大迭代次數(shù)為N，設(shè)置循環(huán)變量初始值k＝1，其中v_max為道路允許的最大車速；

E2)由車輛接近第k個(gè)車輛檢測(cè)模塊的狀態(tài)預(yù)測(cè)車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的狀態(tài)：

其中，為車輛接近第k個(gè)車輛檢測(cè)模塊的狀態(tài)，為車輛接近第k個(gè)車輛檢測(cè)模塊的估計(jì)位置，為車輛接近第k個(gè)車輛檢測(cè)模塊的估計(jì)速度；為車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的狀態(tài)預(yù)測(cè)，為車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的預(yù)測(cè)位置，為車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的預(yù)測(cè)速度；為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，Δt_k＝t_k+1-t_k為車輛接近第k個(gè)車輛檢測(cè)模塊與車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的時(shí)間差；

E3)由E2)得到的狀態(tài)預(yù)測(cè)結(jié)果和第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的真實(shí)位置，通過(guò)下式估計(jì)車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的速度：

其中，為車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的狀態(tài)，為車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的估計(jì)位置，為車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的估計(jì)速度；

為第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的真實(shí)位置η_k+1與車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的預(yù)測(cè)位置的距離差；W_k+1為卡爾曼濾波的增益，其計(jì)算公式如下：

W_k+1＝P_k+1|k(h_k)^T(S_k+1)^-1

其中，為狀態(tài)預(yù)測(cè)協(xié)方差矩陣，P_k|k為車輛接近第k個(gè)車輛檢測(cè)模塊的協(xié)方差矩陣，為噪聲協(xié)方差矩陣；h_k＝[10]為車輛檢測(cè)模塊提供的觀測(cè)矩陣；S_k+1＝h_kP_k+1|k(h_k)^T+R_k為車輛檢測(cè)模塊提供的測(cè)量協(xié)方差矩陣，R_k為車輛檢測(cè)模塊的觀測(cè)噪聲；

E4)按照下式對(duì)車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的協(xié)方差矩陣進(jìn)行更新：

其中，P_k+1|k+1為車輛接近第k+1個(gè)車輛檢測(cè)模塊的協(xié)方差矩陣；

E5)判斷循環(huán)變量k與設(shè)定的最大迭代次數(shù)N的大小：

如果循環(huán)變量k小于設(shè)定的最大迭代次數(shù)，即k＜N，則循環(huán)變量k值加1并返回E2)；

如果循環(huán)變量k等于設(shè)定的最大迭代次數(shù)，即k＝N，則迭代結(jié)束，得到車輛速度。