一種汽車行駛過程中的狀態估計方法

2023-06-09 23:30:16

專利名稱：一種汽車行駛過程中的狀態估計方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車行駛過程中的狀態估計方法。
背景技術：
由於車輛在售出並行駛一段時間後，前輪轉向角度會由於劇烈的顛簸、底盤零件磨損、更換底盤零件、更換輪胎等原因而產生變化。一旦轉向角度由於任何一種原因產生變化，就可能產生諸如輪胎異常磨損、車輛跑偏、油耗增加、方向盤發沉、車輛發飄等安全隱患。此外，汽車行駛中側偏角的估計對於汽車橫向穩態控制具有重要的意義，側偏角過大而輪胎不能提供足夠的摩擦力，會導致汽車在大轉彎環境中發生橫向甩尾甚至側翻的事故。 因此，前輪轉向角的檢測和汽車行駛過程中橫向車速和側偏角的準確估計對於汽車行駛過程中的故障預警和穩定控制、實現主動安全至關重要。當前汽車四輪定位和轉向角的檢測大多採用通過將專用器具固定在轉向軸殼和轉向盤上，屬於靜止檢測的方式。然而汽車往往是在高速行駛過程中，由於不可預知的情況而發生了故障，這種靜止檢測的方式明顯不能滿足實現汽車主動安全的需要，容錯性得不到保障，增加了汽車行駛的危險性。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提出一種汽車行駛過程中的狀態估計方法，該汽車行駛過程中的狀態估計方法能實時計算並監控汽車行駛過程中的狀態參數，為汽車安全行駛提供數據參考。本發明的技術解決方案如下一種汽車行駛過程中的狀態估計方法，包括以下步驟步驟1 建立汽車運動模型建立汽車載體坐標系XkYi^,選擇後軸中點Mr作為載體坐標系的原點0 ；選擇指向汽車的右手方向為\軸，沿著汽車縱軸並指向汽車前進的方向為\軸， 4軸指向汽車天頂方向；定義二維坐標系X1O1Y1，令該坐標系與導航坐標系ENU的EO' N平面重合，X1指向東，Y1指向北，X1O1Y1平面即為汽車運動的二維全局坐標系，導航坐標系ENU 為汽車運動的三維全局坐標系；汽車運動模型由下式來表達
權利要求
1. 一種汽車行駛過程中的狀態估計方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟1 建立汽車運動模型建立汽車載體坐標系XkYiA,選擇後軸中點Mr作為載體坐標系的原點0 ； 選擇指向汽車的右手方向為\軸，沿著汽車縱軸並指向汽車前進的方向為\軸，&軸指向汽車天頂方向；定義二維坐標系X1O1Y1，令該坐標系與導航坐標系ENU的EO' N平面重合，X1指向東,Y1指向北，X1O1Y1平面即為汽車運動的二維全局坐標系，導航坐標系ENU為汽車運動的三維全局坐標系；汽車運動模型由下式來表達&為汽車後輪在全局坐標系中的位姿矢量，Vy為汽車後輪速率，1為軸距』為整車的虛擬轉向角，識通過方向盤轉向參數測試儀測定，θ為汽車的方向角即航向角； 步驟2 對汽車行駛過程中的狀態參數進行估計所述的狀態參數包括估計速度值ν' y，汽車在導航坐標系ENU即AYA系中的速度矢量表示為V1 = [ve, vn, vu]T，其中\、vn 和Vu分別代表了載體的東向、北向和天向速度；
2.根據權利要求1所述的汽車行駛過程中的狀態估計方法，其特徵在於，步驟2中的狀態參數還包括汽車橫向誤差估計值ηχ和垂向誤差估計值ηζ:
3.根據權利要求2所述的汽車行駛過程中的狀態估計方法，其特徵在於，步驟2中的狀態參數還包括側偏角β，
4.根據權利要求3所述的汽車行駛過程中的狀態估計方法，其特徵在於，步驟2中的狀態參數還包括前輪胎轉向角，前輪胎轉向角包括內前輪轉向角終和外前輪轉向角仍，汽車出廠時最小轉彎半徑4已知，根據仍=arcsin(//p；)求得釣值；由式cot例-cot^ =^求得 d為輪距，w為輪胎寬度m和前輪的虛擬轉向角
5.根據權利要求4所述的汽車行駛過程中的狀態估計方法，其特徵在於，利用轉向參數測試儀測量方向盤的轉角Φ，通過& =九來求汽車前輪的虛擬轉向角m其中，為汽車的最大方向盤轉角，再利用Aztan—1^^)和考慮側偏角的汽車運
全文摘要
本發明公開了一種汽車行駛過程中的狀態估計方法，包括以下步驟分析汽車的行駛特性，建立汽車的運動模型；引入非完整性約束進而建立速度誤差估計方程，通過車速以及車輛的三個姿態角來估計車輛行駛中側向以及垂直方向的誤差，建立汽車側偏角估計方程。通過速度誤差估計、側偏角估計可以評判車輛在行駛過程中的穩定性。本發明同時還可以利用汽車的運動模型，實現四輪汽車前輪轉向角的在線檢測。該汽車行駛過程中的狀態估計方法能實時計算並監控汽車行駛過程中的狀態參數，為汽車安全行駛提供數據參考。
文檔編號B60W40/10GK102343912SQ20111016651
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月20日 優先權日2011年6月20日
發明者任孝平, 唐璡, 李昭, 蔡自興 申請人:中南大學