一種利用加速度傳感器和陀螺進行車輛行駛上下坡狀態判定的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用加速度傳感器和陀螺進行車輛行駛上下坡狀態判定的方法和裝置，所述方法包括步驟：S1、數據采集，獲取車速、陀螺儀讀值、加速度計讀值，其中車速為V(t)，陀螺儀測量值為gyro(t)，加速度計讀值為ax(t)、ay(t)、az(t)，分別對應三軸加速度計的三個方向；S2、根據陀螺儀讀值計算出轉彎角速度；S3、測量安裝角；S4、使用懸掛修正系數計算懸掛修正值；S5、計算轉彎修正值；S6、計算實時坡度，平均坡度，判斷坡度類型。通過本發明，可以更為精確地判斷車輛當前所處的坡度狀態。
【專利說明】一種利用加速度傳感器和陀螺進行車輛行駛上下坡狀態判定的方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車電子領域，特別涉及一種利用加速度傳感器和陀螺進行車輛行駛上下坡狀態判定的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]車輛在靜止時，通過加速度計的測量數據，消去加速度計安裝角的影響后就可以方便的計算出車輛所處位置的坡度。車輛在行駛時，會因為車速的變化使得加速度計的測量值受到車輛加減速的影響，而且由于車輛懸架是彈性系統，車輛的加減速會對懸架角度產生明顯影響，進而影響到加速度計的測量值。另一方面，車輛在轉彎時，會因為車輛運行姿態的緣故，轉彎向心力會有一個在車輛軸向上的分量，進而影響到加速度計的測量值。
[0003]現有技術中，在識別車輛所處位置的坡度時，由于未考慮加速度計安裝角的影響，使得當加速度計安裝不夠準確時，會導致計算出的坡度精度不高。在加減速行駛時，由于車輛懸架是彈性系統，而車輛的加減速會對懸架角度產生明顯影響。當車輛加速時車身后傾，當車輛減速時車身前傾。由于加速度計安裝在車身上，因而測量出的車身角度將不可避免地包含車輛懸架的角度，因此必須對測量的到的角度作出修正以避免懸架角度變化的影響。在車輛轉彎時，會存在向心力，而由于車輛的前后輪不在同一直線上，所以向心力在車輛的軸向上會有一個分量，因此轉彎時要針對車身的轉彎狀態進行修正。最后，同時由于現實中的上下坡往往是持續的，瞬時的坡度不便于反映出現實中的坡的類型。針對具體的應用時，由于現實中的道路的坡往往是一個持續的狀態，而不是一個瞬時的值，因此，計算出一段時間內平均的坡度比瞬時的坡度值更能準確反映出真實的狀況。
[0004]因此，現有技術中在對車輛上下坡狀態判定時，存在不準確的問題。

【發明內容】

[0005]鑒于現有技術中存在的問題，本發明目的在于提供一種利用加速度傳感器和陀螺進行車輛行駛上下坡狀態判定的方法和裝置，從而更為精確的判斷坡度狀態。
[0006]根據本發明的一個方面，提供了一種利用加速度傳感器和陀螺進行車輛行駛上下坡狀態判定的方法，其特征在于包括步驟:
[0007]S1、數據采集，獲取車速、陀螺儀讀值、加速度計讀值，其中車速為V(t)，陀螺儀測量值為gyro (t),加速度計讀值為ax (t)、ay(t)、az (t),分別對應三軸加速度計的三個方向；
[0008]S2、根據陀螺儀讀值計算出轉彎角速度；
[0009]S3、測量安裝角；
[0010]S4、使用懸掛修正系數計算懸掛修正值；
[0011]S5、計算轉彎修正值；
[0012]S6、計算實時坡度，平均坡度，判斷坡度類型。[0013]優選的，步驟SI中，使用較長的時間段來計算平均的加速度值，并且后續計算均使用該平均加速度值。
[0014]優選的，步驟S2 中，轉彎角速度 W = (gyro (t) -mid) *gyro_scale_factor
[0015]其中mid為陀螺中值，gyro_scale_factor為轉彎比例因子。
[0016]優選的，步驟S3中，軸向安裝角的計算公式:
【權利要求】
1.一種利用加速度傳感器和陀螺進行車輛行駛上下坡狀態判定的方法，其特征在于包括步驟: 51、數據采集，獲取車速、陀螺儀讀值、加速度計讀值，其中車速為v(t)，陀螺儀測量值為gyro (t),加速度計讀值為ax(t)、ay(t)、az(t),分別對應三軸加速度計的三個方向； 52、根據陀螺儀讀值計算出轉彎角速度； 53、測量安裝角； 54、使用懸掛修正系數計算懸掛修正值； 55、計算轉彎修正值； 56、計算實時坡度，平均坡度，判斷坡度類型。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于: 步驟SI中，使用較長的時間段來計算平均的加速度值，并且后續計算均使用該平均加速度值。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于: 步驟 S2 中，轉彎角速度 w = (gyro (t) -mid) *gyro_scale_factor 其中mid為陀螺中值，gyro_scale_factor為轉彎比例因子。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于: 步驟S3中,軸向安裝角的計算公式:
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于: 步驟S3中，采用在多個不同溫度下測量和計算該溫度時的安裝角，通過最小二乘法擬合直線的方式，計算出在不同溫度下的安裝角值。
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于: 步驟S4中，懸掛修正值的計算公式為: changeI (t) = av (t)*kl*cos (xAngle) 其中kl為懸掛修正系數，通過對車輛進行直線加減速測試得出，獲得方式為: 通過手動調整使得加速度計在三個方向與車輛本身基本一致； 車輛進行直線加減速行駛，記錄加速度計測量出的車輛前進方向上的加速度值ax(t)和根據車速計算出的加速度值av (t)； 瞬間懸掛修正系數kl(t)的近似計算公式為: km =
、J av(t)
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于: 懸掛修正值計算公式中使用的kl可為測量結果的平均值，且相同的車型做一次測量和計算即可。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于: 步驟S5中，轉彎修正值的計算公式為:change2(t) = L*w(t)*w(t)*k2 其中L為車輛軸長，w(t)為轉彎角速度，k2為轉彎修正系數； 轉彎修正系數k2的獲得方式: a.通過手動調整使得加速度計在三個方向與車輛本身基本一致； b.車輛進行勻速轉彎行駛，記錄加速度計測量出的車輛前進方向上的加速度值ax(t)和根據陀螺儀測量出的轉彎角速度w (t)； c.通過下述公式計算
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于: 轉彎修正值計算公式中使用的k2為測量結果的平均值，且相同的車型做一次測量和計算即可。
10.如權利要求8所述的方法，其特征在于: 最終的瞬時坡度的計算公式
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于: 步驟SI中，對源數據做濾波降噪處理，對于車速，陀螺儀和加速度計的讀值通過簡單的低通濾波處理，輸出為濾波后的數據。
12.一種利用加速度傳感器和陀螺進行車輛行駛上下坡狀態判定的裝置，其特征在于包括: 數據采集模塊，用于進行數據采集，獲取車速、陀螺儀讀值、加速度計讀值，其中車速為V (t),陀螺儀測量值為gyro (t),加速度計讀值為ax (t)、ay (t)、az (t),分別對應三軸加速度計的三個方向； 轉彎角速度計算模塊，用于根據陀螺儀讀值計算出轉彎角速度； 安裝角測量模塊，用于測量安裝角； 懸掛修正值計算模塊，用于使用懸掛修正系數計算懸掛修正值； 轉彎修正值計算模塊，用于計算轉彎修正值； 坡度判斷模塊，用于計算實時坡度，平均坡度，判斷坡度類型。
13.如權利要求12所述的裝置，其特征在于: 數據采集模塊中，使用較長的時間段來計算平均的加速度值，并且后續計算均使用該平均加速度值。
14.如權利要求12所述的裝置，其特征在于: 轉彎角速度計算模塊中，轉彎角速度
w = (gyro(t) -nid)*gyro_scale_factor 其中mid為陀螺中值，gyro_scale_factor為轉彎比例因子。
15.如權利要求14所述的裝置，其特征在于: 安裝角測量模塊中，軸向安裝角的計算公式:
16.如權利要求12所述的裝置，其特征在于: 安裝角測量模塊中，采用在多個不同溫度下測量和計算該溫度時的安裝角，通過最小二乘法擬合直線的方式，計算出在不同溫度下的安裝角值。
17.如權利要求15所述的裝置，其特征在于: 懸掛修正值計算模塊中，懸掛修正值的計算公式為: changeI(t)=av(t)氺kl氺cos(xAngle) 其中kl為懸掛修正系數，通過對車輛進行直線加減速測試得出，獲得方式為: 通過手動調整使得加速度計在三個方向與車輛本身基本一致； 車輛進行直線加減速行駛，記錄加速度計測量出的車輛前進方向上的加速度值ax(t)和根據車速計算出的加速度值av (t)； 瞬間懸掛修正系數kl(t)的近似計算公式為: _)=謅。
18.如權利要求17所述的裝置，其特征在于: 懸掛修正值計算公式中使用的kl可為測量結果的平均值，且相同的車型做一次測量和計算即可。
19.如權利要求17所述的裝置，其特征在于: 轉彎修正值計算模塊中，轉彎修正值的計算公式為: change2(t)=L*w(t)*w(t)*k2 其中L為車輛軸長，w(t)為轉彎角速度，k2為轉彎修正系數； 轉彎修正系數k2的獲得方式: 通過手動調整使得加速度計在三個方向與車輛本身基本一致； 車輛進行勻速轉彎行駛，記錄加速度計測量出的車輛前進方向上的加速度值ax(t)和根據陀螺儀測量出的轉彎角速度w (t)； 通過下述公式計算
20.如權利要求19所述的裝置，其特征在于: 轉彎修正值計算公式中使用的k2為測量結果的平均值，且相同的車型做一次測量和計算即可。
21.如權利要求19所述的裝置，其特征在于: 最終的瞬時坡度的計算公式

22.如權利要求12所述的裝置，其特征在于: 數據采集模塊中，對源數據做濾波降噪處理，對于車速，陀螺儀和加速度計的讀值通過簡單的低通濾波處理，輸出為濾波后的數據。
【文檔編號】G06F19/00GK103632062SQ201310656432
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】馬濤 申請人:北京乾圖方園軟件技術有限公司