[發(fā)明專利]一種基于車輛軌跡的輪胎轉角估算方法

有效

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• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113682375B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 具大源;李曉宇;張興興
• 申請（專利權）人: 上海聯(lián)適導航技術股份有限公司
• 主分類號: B62D15/02
• 分類號: B62D15/02;B62D6/00;B62D113/00;B62D137/00
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 王法男

本發(fā)明公開了一種基于車輛軌跡的輪胎轉角估算方法：S100：在車體上安裝GNSS天線，在車輛方向盤的電機上安裝編碼器；S200：根據(jù)GNSS位置坐標計算車輛的航向角；S300：根據(jù)計算得到的航向角得到航向角差值和車體偏航角速率；S400：根據(jù)車體運動學計算輪胎的絕對轉角；S500：讀取車輛方向盤電機上編碼器的數(shù)值，對該數(shù)值進行計算處理得到相應的編碼器轉角；再對編碼器轉角進行修正；S600：當輪胎轉角變化率大于設定閾值時使用卡爾曼濾波算法估算輪胎轉角；發(fā)明結合了基于車輛軌跡計算的輪胎轉角長期穩(wěn)定以及通過編碼器計算的輪胎轉角短期精度高的特點，能夠在農機車輛正常作業(yè)的情況下提供精確、穩(wěn)定性高的輪胎轉角。

技術領域

本發(fā)明涉及自動控制技術領域，具體為一種基于車輛軌跡的輪胎轉角估算方法。

背景技術

農機自動駕駛系統(tǒng)是一種根據(jù)車輛的位置信息對車輛進行轉向控制的設備系統(tǒng)。在農機自動駕駛轉向控制中，需要以輪胎轉角作為反饋量來對車輛進行實時控制；精確的輪胎轉角測量是實現(xiàn)農機轉向控制的重要前提之一；傳統(tǒng)的測量輪胎轉角的方法是在輪胎上安裝霍爾角度傳感器，將該傳感器的讀數(shù)作為輪胎轉角的測量值，雖然精確，但該方法存在安裝復雜，價格較昂貴，容易磨損等缺點；此外，輪胎轉角也可以通過在車輛的車身和前軸上各安裝一個陀螺儀，計算兩者之間的相對坐標并與車輛的速度信息進行融合來估算獲得，但該方法同樣成本較高；在理想的狀況下，輪胎轉角可以通過方向盤轉角以及車輛傳動比來計算；若在方向盤上安裝編碼器來讀取方向盤轉角，則通過傳動比可以直接計算出輪胎轉角；但在農機車輛實際作業(yè)的過程中，由于泄壓和間隙問題的存在，方向盤轉角與輪胎轉角的關系存在不對應的狀況：方向盤轉角變化時，輪胎轉角并未變化；農機車輛在使用過程中存在老化和磨損的問題，因此泄壓和間隙的問題不可避免；當這兩種問題存在時，使用方向盤轉角和傳動比無法獲取準確的輪胎角度。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于車輛軌跡的輪胎轉角估算方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：一種基于車輛軌跡的輪胎轉角估算方法，估算方法包括：

S100：在車體上安裝GNSS天線，在車輛方向盤的電機上安裝編碼器；

S200：根據(jù)GNSS位置坐標計算車輛的航向角；

S300：根據(jù)步驟S200計算得到的航向角得到航向角差值，根據(jù)所述航向角差值計算車體偏航角速率；

S400：根據(jù)車體運動學計算輪胎的絕對轉角；

S500：讀取車輛方向盤電機上編碼器的數(shù)值，對該數(shù)值進行計算處理得到相應的編碼器轉角；再對編碼器轉角進行修正；

S600：當輪胎轉角變化率大于設定閾值時使用卡爾曼濾波算法估算輪胎轉角；

上述方法可以估算出輪胎轉角的最優(yōu)值，并且在轉角變化率大的情況下給出最優(yōu)估計，重復上述過程，即可在車輛正常作業(yè)的狀態(tài)下持續(xù)的估算出輪胎轉角。

進一步的，步驟S200包括：

S201：通過GNSS天線獲取車體坐標東和坐標北的位置信息；

S202：根據(jù)步驟S201獲取的位置信息得到車體坐標東的坐標差和車體坐標北的坐標差；

S203：根據(jù)公式計算車輛的航向角，公式為：ψ＝tan^-1(ΔE/ΔN)；其中，ψ表示航向角；ΔE表示車體坐標東的坐標差；ΔN表示車體坐標北的坐標差。

進一步的，在步驟S201中GNSS天線的采樣頻率為10Hz；在步驟S202中采用的是相隔固定時間間隔的數(shù)據(jù)來計算得到車體坐標東的坐標差和車體坐標北的坐標差，從而得到相隔固定時間間隔的車輛航向角；