專利名稱：基于油門踏板位置和車速的道路縱向坡度檢測裝置及方法
基于油門踏板位置和車速的道路縱向坡度檢測裝置及方法
摶術領域: 本發(fā)明屬于汽車安全駕駛領域以及信號自動檢測領域，具體地說是用于車輛行駛路段坡度角動態(tài)檢測的道路坡度角動態(tài)檢測裝置及方法。
背景技術：
: 道路縱向坡度的動態(tài)檢測，對于行駛安全意義重大。根據(jù)道路的縱向坡度角對車輛速度進行控制，可以有效提高行車的安全性。目前，縱向斜坡坡度檢測主要有GPS法及加速度計法。GPS法根據(jù)車輛的三維位置計算坡度，雖然檢測方案相對簡便，可以利用單傳感器完成坡度檢測，但GPS自身的誤差對于縱向坡度的測量影響較大，測量精度不高。(David M.Bevlyj Jihan Ryuj J.Christian Gerdesj Integrating INS sensors withGPS measurements for continuous estimation of vehicle sideslip, roll, and tirecornering stiffness, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems,vol.7，n0.4，pp.483-493，December 2006.)。加速度法利用安裝在車輛的加速度計測量加速度，分解出重力加速度分量后計算路面坡度。該方法雖然簡單易行，但對于安裝方式的要求很高，車輛的橫向加速度及縱向加速度計的安裝誤差會對測量結果帶來很大誤差。(Kichun Joj Keonyup Chuj Junsoo Kimj Myoungho Sunwooj Distributed vehiclestate estimation system using information fusion of GPS and in-vehicle sensorsfor vehicle localization, 14th IEEE Conference on Intelligent TransportationSystems，Proceedings, pp.2009-2014，2011.)。
因此，本發(fā)明針對上述方法的缺陷，研究如何充分利用車輛本身固有的傳感信息，以較低的成本和較高的可靠性獲得道路坡度的實時估計值
發(fā)明內(nèi)容
: 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服對車輛改動大可靠性差、提高可用性的車輛行駛路段坡度角動態(tài)檢測的道路坡度角動態(tài)檢測的基于油門踏板位置和車輛速度的道路縱向坡度檢測裝置及方法。
本發(fā)明的技術方案是:基于油門踏板位置和車輛速度的道路縱向坡度檢測裝置，該裝置包括單片機，用于檢測油門踏板位置的旋轉編碼器，用于濾波和轉換信號的光電隔離器和用于與數(shù)據(jù)輸出的串行口輸出模塊；其中，所述旋轉編碼器通過光電隔離器與所述單片機連接；所述串行口輸出模塊與所述單片機連接。
本發(fā)明的另一目的是提供基于油門踏板位置和車輛速度的道路縱向坡度檢測方法，具體包括以下步驟: 步驟1:主程序初始化，所述主程序根據(jù)設定的周期r，采集車輛的速度V1 (i=l, 2，3，……)，利用旋轉編碼器對當前油門踏板位置P進行采集； 步驟2:采集后的數(shù)據(jù)通過經(jīng)光電隔離器處理后傳送給主程序，所述主程序利用油門踏板的當前位置八根據(jù)車輛的牽引力與油門踏板位置之間的函數(shù)關系，計算得到車輛所受的牽引力/7;利用車輛速度的當前值K.和上次采樣值Kh1，計算車輛的加速度(K-UT，利用以下公式( )計算車輛行駛路段的道路坡度角θ，
權利要求
1.基于油門踏板位置和車速的道路縱向坡度檢測裝置，其特征在于，該裝置包括單片機，用于檢測油門踏板位置的旋轉編碼器，用于濾波和轉換信號的光電隔離器和用于與數(shù)據(jù)輸出的串行口輸出模塊；其中，所述旋轉編碼器通過光電隔離器與所述單片機連接；所述串行口輸出模塊與所述單片機連接。
2.一種使用權利要求1所述的裝置的實時道路坡度檢測方法，其特征在于，具體包括以下步驟: 步驟1:主程序初始化，所述主程序根據(jù)設定的周期r，采集車輛的速度V1 (i=l, 2，3，……)，利用旋轉編碼器對當前油門踏板位置P進行采集； 步驟2:采集后的數(shù)據(jù)通過經(jīng)光電隔離器處理后傳送給主程序，所述主程序利用油門踏板的當前位置八根據(jù)車輛的牽引力與油門踏板位置之間的函數(shù)關系，計算得到車輛所受的牽引力/7;利用車輛速度的當前值K.和上次采樣值Kh1，計算車輛的加速度
3.根據(jù)權利要求2所述的檢測方法，其特征在于，所述車輛牽引力與油門踏板位置函IF=F(P)的測定方法，具體包括以下步驟: 步驟1:單片機上電，主程序初始化，在所述主程序內(nèi)預先設定動力學模型； 步驟2:所述主程序根據(jù)設定的周期Λ在平整道路上保持車輛行駛在勻速狀態(tài)采集車輛的速度V，利用旋轉編碼器油門踏板位置P進行采集，將采集的數(shù)據(jù)通過光隔離信號處理后發(fā)送給所述主程序，所述主 程序?qū)⑻幚砗髷?shù)據(jù)輸入動力學模型，利用函數(shù)擬合得到車輛的牽引力與油門踏板位置之間的函數(shù)關系。
全文摘要
本發(fā)明基于油門踏板位置和車速的道路縱向坡度檢測裝置及方法，該裝置由單片機，旋轉編碼器，光電隔離器和串行口輸出模塊組成；該方法根據(jù)車輛行駛在坡度路面的速度變化，利用安裝于油門踏板軸上的旋轉編碼器檢測油門踏板位置，計算車輛實時的牽引力；對車輛速度進行采樣，利用相鄰采樣時刻的速度差和采樣周期計算車輛的加速度。采用單片機進行信號處理，利用車輛行駛過程中的合力、牽引力和空氣阻力，可以得到含有坡度角信息的滾動摩擦力和重力分量之和，從而估計出道路坡度角。本發(fā)明的有益效果是該裝置對車輛改動小，成本低，僅需對車輛油門踏板的位置及車輛的速度進行檢測，方法簡便易行且誤判率低。
文檔編號B60W40/076GK103158718SQ20131009593
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權日2013年3月25日
發(fā)明者徐令儀, 尹怡欣, 趙嶸 申請人:北京科技大學