專利名稱：車載道路坡度角測(cè)量系統(tǒng)及車載道路坡度角測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車上坡時(shí)對(duì)道路的坡度角進(jìn)行測(cè)量的車載道路坡度角測(cè)量系統(tǒng)及車載道路坡度角測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
為了使機(jī)動(dòng)車在坡路上行駛時(shí)能獲得更好的驅(qū)動(dòng)性能，需要在車身上安裝對(duì)道路坡度角進(jìn)行計(jì)算的測(cè)量裝置。專利號(hào)為6714851的美國專利中公開了一種能夠?qū)Φ缆菲露冉沁M(jìn)行測(cè)量的裝置，但這種裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要在整個(gè)機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)中安裝多個(gè)傳感器如轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角傳感器、加速度傳感器和車輪轉(zhuǎn)速傳感器，其造價(jià)高，并且所測(cè)量得出的道路坡度角中包含有機(jī)動(dòng)車的俯仰角。俯仰角是指將機(jī)動(dòng)車在同一條直線上的前后兩個(gè)輪子各看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，連接兩質(zhì)點(diǎn)所得到的直線與坡面的夾角即為俯仰角。由于俯仰角不可忽略，因此這種裝置所測(cè)量得出的道路坡度值不準(zhǔn)確，其精度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠?qū)Φ缆菲露冉沁M(jìn)行較精確測(cè)量的車載道路坡度角測(cè)量系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的是提供一種通過所述測(cè)量系統(tǒng)對(duì)道路坡度角進(jìn)行測(cè)量的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種車載道路坡度角測(cè)量系統(tǒng)，其包括GPS速度測(cè)量儀，其用于測(cè)量行駛中的機(jī)動(dòng)車在某一瞬間的垂直速度Vv及水平速度Vh；安裝在機(jī)動(dòng)車前懸架處的前懸架位移傳感器，用于測(cè)量所述瞬間時(shí)的前懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zf；
安裝在機(jī)動(dòng)車后懸架處的后懸架位移傳感器，用于測(cè)量所述瞬間時(shí)的后懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zr；電子控制單(ECU)，其與所述GPS速度測(cè)量儀電連接以獲取所述垂直速度Vv和水平速度Vh，與所述前懸架位移傳感器電連接以獲取所述前懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zf，與所述后懸架位移傳感器電連接以獲取所述后懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zr，并根據(jù)下列公式(1)、(2)和(3)計(jì)算出道路坡度角θαGPS＝arctan(Vv/Vh)(1)γ＝arctan((Zf-Zr)/L)(2)θ＝αGPS-γ(3)式中，γ為機(jī)動(dòng)車行駛在坡度路面時(shí)的俯仰角，θ為需要測(cè)定的道路坡度角，αGPS為由GPS速度測(cè)量儀測(cè)定的速度通過公式(1)計(jì)算得出的俯仰角與道路坡度角之和，L為前懸架位移傳感器與后懸架位移傳感器之間的距離。
所述GPS速度測(cè)量儀優(yōu)選安裝在機(jī)動(dòng)車的車頂上。
所述電子控制單元包括數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)接收模塊用于從所述GPS速度測(cè)量儀接收所述垂直速度Vv和水平速度Vh，并從所述前、后懸架位移傳感器分別接收所述前懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zf和所述后懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zr；所述數(shù)據(jù)處理模塊用于根據(jù)接收的Vv、Vh、Zf、Zr、以及由前、后懸架位移傳感器的安裝位置所確定的L的值，由公式(1)、(2)和(3)計(jì)算出道路坡度角θ。
通過測(cè)得的道路坡度角，就可以通過機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)控制模塊對(duì)機(jī)動(dòng)車在坡路上的行駛進(jìn)行有效控制。
在實(shí)際的測(cè)量過程中，由于GPS速度測(cè)量儀可能存在測(cè)量偏差(噪聲)，因此測(cè)得的αGPS和實(shí)際的α之間的關(guān)系可以表達(dá)為下列公式(4)αGPS＝α+η (4)式中η為GPS測(cè)量過程中的噪聲。
為了更精確地測(cè)量道路坡度角θ，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在機(jī)動(dòng)車的質(zhì)心處還安裝了一個(gè)陀螺儀，其與所述電子控制單元(ECU)電連接，用來測(cè)量機(jī)動(dòng)車的俯仰角速度q。記陀螺儀的俯仰角速度測(cè)量值為qgyro，則存在下列關(guān)系式(5)qgyro=α·+qbias+ϵ---(5)]]>式中 表示實(shí)際的機(jī)動(dòng)車俯仰角速度，qbias是陀螺儀的偏差，ε是陀螺儀測(cè)量過程中的噪聲(高斯白噪聲)。
將(5)式寫成矩陣的形式得α·q·bias=0-100αqbias+10qgyro+ϵ---(6)]]>式中α為實(shí)際的道路坡度角與機(jī)動(dòng)車俯仰角之和， 表示實(shí)際的機(jī)動(dòng)車俯仰角速度，qbias是陀螺儀的測(cè)量偏差， 表示陀螺儀偏差隨時(shí)間的變化率，qgyro是機(jī)動(dòng)車俯仰角速度的陀螺儀測(cè)量值，ε是高斯白噪聲。
同樣也可以把(4)式寫成矩陣形式αGPS=10αqbias+η---(7)]]>由式(6)和式(7)可以構(gòu)造一個(gè)俯仰卡爾曼濾波器算法，其狀態(tài)向量x＝[αqbias]T，量測(cè)向量為y＝αGPS，狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣φ＝，控制矩陣ψ＝[10]T，量測(cè)矩陣H＝[10]。這樣，就可以較為準(zhǔn)確地估計(jì)出α角和陀螺儀的偏差qbias。通過由此測(cè)得的α角替換公式(3)中的αGPS，同時(shí)通過公式(2)算出俯仰角γ，就可以通過公式(3)算出道路坡度角θ。
另外，根據(jù)該優(yōu)選的實(shí)施方式，當(dāng)GPS速度測(cè)量儀不能正常工作時(shí)，可以設(shè)公式(5)中的qbias和ε均為0，這樣就可以通過由陀螺儀測(cè)量的俯仰角速度值qgyro粗略地估算出α角，通過將該α角替換公式(3)中的αGPS，同時(shí)通過公式(2)算出俯仰角γ，就可以通過公式(3)估算出道路坡度角θ。因此，即使GPS速度測(cè)量儀不能正常工作，通過本發(fā)明的該優(yōu)選的實(shí)施方式，也可以對(duì)道路坡度角進(jìn)行估算，從而對(duì)機(jī)動(dòng)車在坡路上的行駛進(jìn)行有效控制。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種通過所述測(cè)量系統(tǒng)對(duì)道路坡度角進(jìn)行測(cè)量的方法，該方法包括由GPS速度測(cè)量儀測(cè)得在坡路上行駛的機(jī)動(dòng)車在某一瞬間的垂直速度Vv及水平速度Vh；由安裝在機(jī)動(dòng)車前懸架處的前懸架位移傳感器測(cè)得所述瞬間時(shí)的前懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zf；由安裝在機(jī)動(dòng)車后懸架處的后懸架位移傳感器測(cè)得所述瞬間時(shí)的后懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zr；由電子控制單元(ECU)接收所述Vv、Vh、Zf、Zr的值，并由下列公式(1)、(2)和(3)計(jì)算出道路坡度角θαGPS＝arctan(Vv/Vh) (1)γ＝arctan((Zf-Zr)/L) (2)θ＝αGPS-γ(3)在本發(fā)明方法的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，由安裝在機(jī)動(dòng)車質(zhì)心處的陀螺儀測(cè)得機(jī)動(dòng)車的俯仰角速度qgyro，由下列公式(6)和(7)通過俯仰卡爾曼濾波器算法計(jì)算出實(shí)際的α和陀螺儀的偏差qbias，同時(shí)通過公式(2)算出俯仰角γ，再通過將該α替換公式(3)中的αGPS而由公式(3)算出道路坡度角θ。
α·q·bias=0-100αqbias+10qgyro+ϵ---(6)]]>αGPS=10αqbias+η---(7)]]>當(dāng)GPS速度測(cè)量儀不能正常工作時(shí)，可以設(shè)公式(5)中的qbias和ε均為0，這樣就可以通過由陀螺儀測(cè)量的俯仰角速度值qgyro粗略地估算出α角，通過將該α角替換公式(3)中的αGPS，同時(shí)通過公式(2)算出俯仰角γ，就可以通過公式(3)估算出道路坡度角θ。因此，即使GPS速度測(cè)量儀不能正常工作，通過本發(fā)明的該優(yōu)選的實(shí)施方式，也可以對(duì)道路坡度角進(jìn)行估算，從而對(duì)機(jī)動(dòng)車在坡路上的行駛進(jìn)行有效控制。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的坡度角測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為機(jī)動(dòng)車在坡路上的狀況及根據(jù)本發(fā)明的坡度角測(cè)量系統(tǒng)各部件的安裝位置示意圖；圖3為電子控制單元(ECU)的工作流程圖；圖4為在任一時(shí)刻n時(shí)的卡爾曼濾波的處理框圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明的車載道路坡度角測(cè)量系統(tǒng)包括一個(gè)位于機(jī)動(dòng)車車頂?shù)能囕dGPS速度測(cè)量儀20、安裝在機(jī)動(dòng)車質(zhì)心(GC)處的陀螺儀50、安裝在機(jī)動(dòng)車前懸架上的前懸架位移傳感器30和安裝在機(jī)動(dòng)車后懸架上的后懸架位移傳感器40，以及電子控制單元(ECU)60和驅(qū)動(dòng)控制模塊70。位移傳感器30、40以及陀螺儀50均與電子控制單元(ECU)60電連接。驅(qū)動(dòng)控制模塊70與電子控制單元電連接，用于根據(jù)電子控制單元(ECU)60提供的道路坡度角對(duì)機(jī)動(dòng)車在坡路上的行駛進(jìn)行有效控制。所述電子控制單元(ECU)60和驅(qū)動(dòng)控制模塊70可以是集成在機(jī)動(dòng)車主控板上的一部分。
所述GPS速度測(cè)量儀以及所述前、后懸架位移傳感器和陀螺儀是現(xiàn)有技術(shù)已有的常規(guī)設(shè)備，其可以從市售商品獲得，例如Thales Navigation公司的Aquarius 5002 unit或Racelogic公司的VBOX等。
本發(fā)明的工作原理如下如圖2所示，在坡度角為θ的道路上，在行駛方向?yàn)閡的機(jī)動(dòng)車10的車頂置有GPS速度測(cè)量儀20，由該GPS速度測(cè)量儀20可以獲得在坡路上行駛的機(jī)動(dòng)車在某一瞬間的垂直速度Vv及水平速度Vh；電子控制單元(ECU)60的數(shù)據(jù)接收模塊獲取該速度后，由其數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)公式(1)計(jì)算出GPS速度測(cè)量儀的測(cè)量值αGPS，該αGPS應(yīng)該是道路坡度角θ與機(jī)動(dòng)車俯仰角η之和。
αGPS＝arctan(Vv/Vh) (1)式中Vv和Vh分別是GPS速度測(cè)量儀測(cè)量得到的垂直速度和水平速度。
同時(shí)，安裝在機(jī)動(dòng)車前懸架處的前懸架位移傳感器30測(cè)得所述瞬間時(shí)的前懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zf，安裝在機(jī)動(dòng)車后懸架處的后懸架位移傳感器40測(cè)得所述瞬間時(shí)的后懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zr，電子控制單元(ECU)60的數(shù)據(jù)接收模塊接收所述Zf和Zr的值，并且由于由前、后懸架位移傳感器的安裝位置所確定的L的值是已知的，因此電子控制單元(ECU)60的數(shù)據(jù)處理模塊可以根據(jù)下列公式(2)計(jì)算出機(jī)動(dòng)車行駛在坡度路面時(shí)的俯仰角γγ＝arctan((Zf-Zr)/L) (2)由于αGPS是道路坡度角θ與機(jī)動(dòng)車俯仰角η之和，因此電子控制單元(ECU)60的數(shù)據(jù)處理模塊可以根據(jù)下列公式(3)計(jì)算出道路坡度角θ。
θ＝αGPA-γ (3)在實(shí)際的測(cè)量過程中，由于GPS速度測(cè)量儀20可能存在測(cè)量偏差(噪聲)，因此測(cè)得的αGPS和實(shí)際的α之間的關(guān)系可以表達(dá)為下列公式(4)αGPS＝α+η (4)式中η為GPS測(cè)量過程中的噪聲。
為了更精確地測(cè)量道路坡度角θ，在機(jī)動(dòng)車的質(zhì)心(GC)處還安裝了一個(gè)陀螺儀50，其與所述電子控制單元(ECU)60電連接，用來測(cè)量機(jī)動(dòng)車的俯仰角速度q。記陀螺儀的俯仰角速度測(cè)量值為qgyro，則存在下列關(guān)系式(5)qgyro=α·+qbias+ϵ---(5)]]>式中qbias是陀螺儀的偏差，ε是陀螺儀測(cè)量過程中的噪聲。
將(5)式寫成矩陣的形式得α·q·bias=0-100αqbias+10qgyro+ϵ---(6)]]>同樣也可以把(4)式寫成矩陣形式得αGPS=10αqbias+η---(7)]]>公式(6)和(7)可以簡寫成如下形式得x·=Φx+Ψu+ϵ---(8)]]>y＝Hx+η (9)將公式(8)和(9)寫成離散化形式得x[n+1]＝Φx[n]+Ψu[n]+ε[n] (10)y[n]＝Hx[n]+η[n] (11)式中x＝[αqbias]T，y＝[αGPS]，Φ=0-100,]]>Ψ＝[10]T，H＝[10]，u＝[qgyro]，ε和η是相互獨(dú)立的高斯隨機(jī)向量，也就是高斯白噪聲。
對(duì)于形如公式(10)與公式(11)構(gòu)成的單輸入-單輸出的系統(tǒng)狀態(tài)模型，可以用卡爾曼濾波算法對(duì)向量x進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)。
卡爾曼濾波是一種公知的數(shù)學(xué)算法，其數(shù)學(xué)原理如下形如公式(10)和(11)的狀態(tài)模型，其卡爾曼濾波滿足以下遞推方程A.測(cè)量更新[n|n]＝[n|n-1]+K[n](y[n]-H[n|n-1])(12)K[n]＝P[n|n-1]HT(HP[n|n-1]HT+R[n])-1(13)P[n|n]＝(I-K[n]H)P[n|n-1] (14)B.時(shí)間更新[n+1|n]＝Φ[n|n]+Ψu[n] (15)P[n+1|n]＝ΦP[n|n]ΦT+Q[n] (16)以上5個(gè)公式中[n|n]表示利用n時(shí)刻的量測(cè)值y[n]進(jìn)行更新的x的更新值，也就是在n時(shí)刻對(duì)x進(jìn)行的最佳估計(jì)，如圖4所示；[n+1|n]表示由y
直到y(tǒng)[n]的量測(cè)值估計(jì)的n+1時(shí)刻的x值；I是單位矩陣；K[n]是卡爾曼增益矩陣；Q[n]是模型噪聲ε[n]的協(xié)方差矩陣，為Q[n]＝E(ε[n]ε[n]T)；R[n]是量測(cè)噪聲η[n]的協(xié)方差矩陣，為R[n]＝E(η[n]η[n]T)；P[n|n]和P[n|n-1]是誤差協(xié)方差矩陣，他們的定義為P[n|n]＝E({x[n]-[n|n]}{x[n]-[n|n]T})P[n|n-1]＝E({x[n]-[n|n-1]}{x[n]-[n|n-1]T})其中x[n]表示在n時(shí)刻x的實(shí)際值，符號(hào)E()的含義是求括號(hào)中表達(dá)式的期望值。
當(dāng)給定0時(shí)刻的初始值x[1|0]和P[1|0]后，就可以反復(fù)迭代卡爾曼濾波算法的5個(gè)公式，即公式(12)～公式(16)，從而在任一n時(shí)刻都可以估計(jì)出最佳的x值，如圖4所示。
這樣，就可以經(jīng)過卡爾曼濾波后較為準(zhǔn)確地估計(jì)出x，即α角和陀螺儀的偏差qbias。通過由此測(cè)得的α角替換公式(3)中的αGPS，同時(shí)通過公式(2)算出俯仰角γ，就可以通過公式(3)算出道路坡度角θ。
另外，當(dāng)GPS速度測(cè)量儀不能正常工作時(shí)，可以設(shè)公式(5)中的qbias和ε均為0，這樣就可以通過由陀螺儀測(cè)量的俯仰角速度值qgyro粗略地估算出α角，通過將該α角替換公式(3)中的αGPS，同時(shí)通過公式(2)算出俯仰角γ，就可以通過公式(3)估算出道路坡度角θ。因此，即使GPS速度測(cè)量儀不能正常工作，通過本發(fā)明提供的陀螺儀，也可以對(duì)道路坡度角進(jìn)行估算。
通過得到的道路坡度角θ，驅(qū)動(dòng)控制模塊70可以根據(jù)機(jī)動(dòng)車動(dòng)力學(xué)方程調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)力，使機(jī)動(dòng)車能夠在坡道上也能夠獲得很好的驅(qū)動(dòng)性能。
圖3為電子控制單元(ECU)的工作流程圖。在圖3的步驟S200中，ECU 60從GPS速度測(cè)量儀20、陀螺儀50、前懸架位移傳感器30和后懸架位移傳感器40獲取信號(hào)；在步驟S300中根據(jù)公式(1)計(jì)算α角的GPS測(cè)量值αGPS；在步驟S400中，利用步驟S300中的結(jié)果和俯仰卡爾曼濾波器算法由公式(6)和公式(7)計(jì)算α角的估計(jì)值；在步驟S500中，根據(jù)公式(2)計(jì)算汽車的俯仰角γ；在步驟S600中，根據(jù)公式(3)計(jì)算出道路的坡度角θ。
權(quán)利要求
1.一種車載道路坡度角測(cè)量系統(tǒng)，其包括GPS速度測(cè)量儀，其用于測(cè)量行駛中的機(jī)動(dòng)車在某一瞬間的垂直速度Vv及水平速度Vh；安裝在機(jī)動(dòng)車前懸架處的前懸架位移傳感器，用于測(cè)量所述瞬間時(shí)的前懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zf；安裝在機(jī)動(dòng)車后懸架處的后懸架位移傳感器，用于測(cè)量所述瞬間時(shí)的后懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zr；電子控制單元，其與所述GPS速度測(cè)量儀電連接以獲取所述垂直速度Vv和水平速度Vh，與所述前懸架位移傳感器電連接以獲取所述前懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zf，與所述后懸架位移傳感器電連接以獲取所述后懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zr，并根據(jù)下列公式(1)、(2)和(3)計(jì)算出道路坡度角θαGPS＝arctan(Vv/Vh)(1)γ＝arctan((Zf-Zr)/L)(2)θ＝αGPS-γ(3)式中，γ為機(jī)動(dòng)車行駛在坡度路面時(shí)的俯仰角，θ為需要測(cè)定的道路坡度角，αGPS為由GPS速度測(cè)量儀測(cè)定的所述速度通過公式(1)計(jì)算得出的機(jī)動(dòng)車俯仰角與道路坡度角之和，L為前懸架位移傳感器與后懸架位移傳感器之間的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載道路坡度角測(cè)量系統(tǒng)，其中所述GPS速度測(cè)量儀安裝在機(jī)動(dòng)車的車頂上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載道路坡度角測(cè)量系統(tǒng)，其中所述電子控制單元包括數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)據(jù)接收模塊用于從所述GPS速度測(cè)量儀接收所述垂直速度Vv和水平速度Vh，并從所述前、后懸架位移傳感器分別接收所述前懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zf和所述后懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zr；所述數(shù)據(jù)處理模塊用于根據(jù)接收的Vv、Vh、Zf、Zr、以及由前、后懸架位移傳感器的安裝位置所確定的L的值，由公式(1)、(2)和(3)計(jì)算出道路坡度角θ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載道路坡度角測(cè)量系統(tǒng)，還包括安裝在機(jī)動(dòng)車質(zhì)心處的陀螺儀，其與所述電子控制單元電連接，用于測(cè)量機(jī)動(dòng)車的俯仰角速度qgyro，由下列公式(6)和(7)通過俯仰卡爾曼濾波器算法計(jì)算出實(shí)際的α和陀螺儀的偏差qbias，同時(shí)通過公式(2)算出俯仰角γ，再通過將該α替換公式(3)中的αGPS而由公式(3)算出道路坡度角θα·q·bias=0-100αqbias+10qgyro+ϵ---(6)]]>式中α為實(shí)際的道路坡度角與機(jī)動(dòng)車俯仰角之和， 表示實(shí)際的機(jī)動(dòng)車俯仰角速度，qbias是陀螺儀的測(cè)量偏差， 表示陀螺儀偏差隨時(shí)間的變化率，qgyro是機(jī)動(dòng)車俯仰角速度的陀螺儀測(cè)量值，ε是高斯白噪聲；αGPS=10αqbias+η---(7)]]>式中η是1×1高斯白噪聲。
5.一種通過權(quán)利要求1所述測(cè)量系統(tǒng)對(duì)道路坡度角進(jìn)行測(cè)量的方法，該方法包括由GPS速度測(cè)量儀測(cè)得在坡路上行駛的機(jī)動(dòng)車在某一瞬間的垂直速度Vv及水平速度Vh；由安裝在機(jī)動(dòng)車前懸架處的前懸架位移傳感器測(cè)得所述瞬間時(shí)的前懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zf；由安裝在機(jī)動(dòng)車后懸架處的后懸架位移傳感器測(cè)得所述瞬間時(shí)的后懸架位置處的車身沿垂直于道路平面方向的位移Zr；由電子控制單元接收所述Vv、Vh、Zf、Zr的值，并由下列公式(1)、(2)和(3)計(jì)算出道路坡度角θ。αGPS＝arctan(Vv/Vh)(1)γ＝arctan((Zf-Zr)/L)(2)θ＝αGPS-γ (3)
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的對(duì)道路坡度角進(jìn)行測(cè)量的方法，其特征在于，該方法還包括由安裝在機(jī)動(dòng)車質(zhì)心處的陀螺儀測(cè)得機(jī)動(dòng)車的俯仰角速度qgyro，由下列公式(6)和(7)通過俯仰卡爾曼濾波器算法計(jì)算出實(shí)際的α和陀螺儀的偏差qbias，同時(shí)通過公式(2)算出俯仰角γ，再通過將該α替換公式(3)中的αGPS而由公式(3)算出道路坡度角θα·q·bias=0-100αqbias+10qgyro+ϵ---(6)]]>式中α為實(shí)際的道路坡度角與機(jī)動(dòng)車俯仰角之和， 表示實(shí)際的機(jī)動(dòng)車俯仰角速度，qbias是陀螺儀的測(cè)量偏差， 表示陀螺儀偏差隨時(shí)間的變化率，qgyro是機(jī)動(dòng)車俯仰角速度的陀螺儀測(cè)量值，ε是高斯白噪聲；αGPS=10αqbias+η---(7)]]>式中η是1×1高斯白噪聲。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的對(duì)道路坡度角進(jìn)行測(cè)量的方法，其特征在于，當(dāng)GPS速度測(cè)量儀不能正常工作時(shí)，由公式qgyro=α·]]>估算出α角，同時(shí)通過公式(2)算出俯仰角γ，再通過將該α角替換公式(3)中的αGPS而由公式(3)估算出道路坡度角θ。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車載道路坡度角測(cè)量系統(tǒng)及車載道路坡度角測(cè)量方法。其中所述車載道路坡度角測(cè)量系統(tǒng)包括GPS速度測(cè)量儀，其用于測(cè)量行駛中的機(jī)動(dòng)車在某一瞬間的垂直速度V
文檔編號(hào)B60R21/01GK1800780SQ20041010403
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者宋佑川 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司