基于車輛相對(duì)于道路的傾斜角來控制機(jī)電系統(tǒng)的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體設(shè)及控制車輛的機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)，尤其設(shè)及基于車輛相對(duì)于道路的傾斜 角來控制機(jī)電系統(tǒng)的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)車輛靜止時(shí)，通過使用2軸或3軸加速計(jì)，可W確定車輛在俯仰和滾轉(zhuǎn)（ΘT、PT) 方面的總傾斜，W通過使用Ξ角函數(shù)來確定相對(duì)于軸的重力矢量的方向。例如，由于θτ= arcsine(沿著X軸的加速度）W及Ρτ=arcsine(沿著y軸的加速度），所W可W通過設(shè) 置在與車輛的縱軸和締軸θτ和PT平行的平面中的2軸加速計(jì)提供的加速度數(shù)據(jù)來計(jì)算 θτ和ΡΤ。對(duì)于設(shè)置在與車輛（該車輛的X軸與車輛的縱軸對(duì)準(zhǔn)）垂直的平面中的2軸加 速計(jì)，0了作為沿著X軸的加速度與沿著Ζ軸的加速度之比的反正切而計(jì)算。添加正交的第 Ξ軸允許通過使用反正切方法進(jìn)行俯仰和滾轉(zhuǎn)的計(jì)算。然而，在正常運(yùn)行期間，車輛會(huì)經(jīng)歷 沿著多個(gè)軸的加速度，由于重力的影響，運(yùn)些軸的加速度的幅度相似。低通濾波可W去除大 多數(shù)干擾加速度，但是不能去除與道路傾斜變化相關(guān)聯(lián)的慢變加速度。
[0003] 利用加速計(jì)或傾斜儀在車輛處于運(yùn)動(dòng)時(shí)測量車輛的懸置部相對(duì)于車輛的非懸置 部的傾斜角（0y)W用于確定車輛的加載狀況。通常，車輛加載狀況在車輛處于運(yùn)動(dòng)時(shí)不 會(huì)改變，因此，Θ、不會(huì)改變。道路傾斜變化和與移動(dòng)車輛相關(guān)聯(lián)的法向加速度的幅度比與 車輛懸置系統(tǒng)的姿勢變化相關(guān)聯(lián)的加速度變化大得多。道路傾斜可W改變大約±15度，而 車輛的懸置部相對(duì)于車輛的非懸置部僅改變接近± 1. 5度。
[0004] 需要具有一種能夠不依賴有助于控制車前燈調(diào)平系統(tǒng)或可替代地其他機(jī)電或電 子控制系統(tǒng)的道路傾斜（0f)而高準(zhǔn)確度地計(jì)算傾斜角度Θ、的方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明，公開了一種不依賴道路傾斜獲取對(duì)移動(dòng)車輛的懸置部相對(duì)于非懸置 部的傾斜測量的系統(tǒng)和方法。通過檢測與車輛的懸置部垂直的加速度（Z軸）相對(duì)于車輛 的懸置部的締向加速度（X軸）的依賴性，來獲取該測量。在一個(gè)實(shí)施例中，從加速度測量 裝置，諸如加速計(jì)，收集與兩個(gè)或兩個(gè)W上的軸相對(duì)應(yīng)的加速度數(shù)據(jù)。濾波裝置對(duì)加速度數(shù) 據(jù)進(jìn)行濾波W提供濾波后的加速度數(shù)據(jù)，并且將濾波后的加速度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。處 理器生成最小二乘最佳擬合線性回歸并且通過該最小二乘最佳擬合線性回歸計(jì)算斜率，該 最小二乘最佳擬合線性回歸與車輛相對(duì)于道路的傾斜角度相對(duì)應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng) 產(chǎn)生指示車輛懸置部相對(duì)于道路的傾斜角的輸出，該輸出用于控制機(jī)電系統(tǒng)，諸如車前燈 調(diào)平系統(tǒng)。
[0006] 結(jié)合附圖，基于對(duì)下述其實(shí)施例的詳細(xì)描述的審查，本發(fā)明的其它目標(biāo)、特征和優(yōu) 點(diǎn)將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0007] 通過下述結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明將易于理解，其中類似的附圖標(biāo)記指示類 似的結(jié)構(gòu)元件，并且其中：
[0008] 圖1A圖示了在車輛的懸置部與車輛的非懸置部對(duì)準(zhǔn)的正常條件下在車輛加速度 和減速度矢量與加速度測量矢量之間的關(guān)系的示意圖；
[0009] 圖1B圖示了在車輛的懸置部與車輛的非懸置部未對(duì)準(zhǔn)的條件下在車輛加速度和 減速度矢量與加速度測量矢量之間的關(guān)系的示意圖；
[0010] 圖2A和圖2B是在車輛處于加載狀況1下進(jìn)行路測得到的時(shí)間序列加速度數(shù)據(jù)；
[0011] 圖3A和圖3B是在車輛處于加載狀況1下進(jìn)行路測得到的濾波后的時(shí)間序列加速 度數(shù)據(jù)；
[0012] 圖4A和圖4B是Z加速度對(duì)X加速度的散布圖和計(jì)算得到的分別在（圖2A和圖 2B)和（圖3A和圖3B)中的數(shù)據(jù)的線性回歸線；
[0013] 圖5A和圖5B是在車輛處于加載狀況2下進(jìn)行路測得到的時(shí)間序列加速度數(shù)據(jù)；
[0014] 圖6A和圖6B是在車輛處于加載狀況2下進(jìn)行路測得到的濾波后的時(shí)間序列加速 度數(shù)據(jù)；
[0015] 圖7A和圖7B是Z加速度對(duì)X加速度的散布圖和計(jì)算得到的分別在（圖5A和圖 5B)和（圖6A和圖6B)中的數(shù)據(jù)的線性回歸線；
[0016] 圖8A是根據(jù)本發(fā)明的傾斜計(jì)算系統(tǒng)的框圖；
[0017] 圖8B是圖示了根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)處理的示意圖；W及 [001引圖9是圖示了根據(jù)本發(fā)明的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 美國臨時(shí)專利申請(qǐng)62/020, 704及其公開的全部內(nèi)容W引用的方式并入本文。
[0020] 下面從車輛的懸置部相對(duì)于道路或車輛的非懸置部的傾斜角的測量方面對(duì)本發(fā) 明的方法和系統(tǒng)進(jìn)行描述。W下說明和示例是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的圖示，并且不應(yīng)認(rèn)為是 對(duì)本發(fā)明的范圍的限制。
[00川 在圖中：
[0022]
[002引 ΘV是車輛的懸置部參照道路和車輛的非懸置部的傾斜角；即，義與.之間的角 度；
[0026]Θr=道路傾斜相對(duì)于水平地面的角度；
[0027]g=由于重力產(chǎn)生的加速度的幅度。
[0028] 圖1A圖示了在車輛的懸置部與車輛的非懸置部對(duì)準(zhǔn)的正常條件下在車輛100加 速度和減速度矢量與加速度測量矢量之間的關(guān)系。圖1B圖示了在車輛的懸置部與車輛的 非懸置部未對(duì)準(zhǔn)的條件下在車輛100加速度和減速度矢量與加速度測量矢量之間的關(guān)系。 加速度測量軸相對(duì)于車輛加速度和減速度軸的角度變化為θν。通常，當(dāng)車輛處于運(yùn)動(dòng)中 時(shí)，在圖1Α和圖1Β中在苗上測得的加速度的幅度是凸起與道路噪聲生成的加速度Ay"3d、 道路相對(duì)于與地面平行的水平面的傾斜角Θr、W及車輛的懸置部相對(duì)于道路或車輛的非 懸置部的傾斜角ΘV(如圖1A和1B所示）的函數(shù)。
[0029]
山
[0030]W及，更加具體地：
[00引]
錢
[003引當(dāng)Θv= 0,在等式1和2中的最后一項(xiàng)變?yōu)?,W及Az不依賴于茜。
[0033] 當(dāng)目，聲0，Az依賴于^并且將隨著
：;而改變。換言之，當(dāng)θν不等于 0時(shí)，對(duì)于任何給定的道路傾斜，讓,變化都會(huì)產(chǎn)生幅度等于
的Αζ變化。
[0034] 通過使用Ζ和X而非Αζ和Αχ,對(duì)Αζ與Αχ求微分，得到：
[0037] 圖2Α和圖2Β分別是在加載狀況1下在約8分鐘行車期間每秒32個(gè)樣本記錄的 Αζ和Αχ加速度測量。加載狀況1具有-1.89度的傾斜角θν。在圖2Α中的Αζ加速度可 W看出：
[0038] 1、平均值接近Ig，運(yùn)是因?yàn)槠鋷缀跖c車輛的懸置部垂直，因此與重力矢量緊密對(duì) 準(zhǔn)；
[0039] 2、由于道路中的凸起和道路噪聲，存在明顯加速度，該加速度大約為±0.4g;W 及
[0040] 3、大加速度行程持續(xù)較短。
[00川在圖2B中的Αχ加速度可W看出：
[0042] 1、平均值接近Og，運(yùn)是因?yàn)槠鋷缀跖c車輛的懸置部平行，因此與重力矢量幾乎正 交；
[0043] 2、存在與改變車輛速度相關(guān)聯(lián)的明顯加速度，該加速度的幅度大約為±0. 4g 及
[0044] 3、相較于Αζ加速度時(shí)間序列，大加速度行程持續(xù)得更久。
[0045] 圖4Α是圖2Α和2Β中的數(shù)據(jù)的Αζ加速度對(duì)Αχ加速度的散布圖和計(jì)算得到的最 小二乘最佳擬合線性回歸線（leastsquaresbestfitlinearregressionline)。計(jì)算 得到的回歸線的斜率為0. 0268。該線的斜率接近Tan(ΘV)。對(duì)該斜率求反正切得到1. 54 度的傾斜角。由于在路測期間車輛中的軸的設(shè)置，符號(hào)需要反過來。所W，測量計(jì)算得到的 有效傾斜角為-1. 54度。該結(jié)果與加載狀況1設(shè)置的-1. 89度具有-0. 35度的誤差。
[0046] 圖3A和圖3B是如圖2A和圖2B中的但是利用32個(gè)樣本固定窗口平均值處理之 后的數(shù)據(jù)集，產(chǎn)生mz的有效采樣率。從圖3A中的Az加速度可W看出：
[0047] 1、平均值仍然接近Ig擬及
[0048] 2、短期內(nèi)道路噪聲得到明顯衰減，所W數(shù)據(jù)范圍現(xiàn)在小于平均值±0. 03邑。
[0049] 從圖3B中的Αχ加速度可W看出：
[0050]1、平均值仍然接近Og;W及
[0051] 2、車輛加速度（Αχ)未明顯衰減，加速度維持在大于±0. 3g。
[005引圖4B是圖3A和3B中的處理后的數(shù)據(jù)的A加速度對(duì)A加速度的散布圖和計(jì)算 得到的最小二乘最佳擬合線性回歸線。該線的斜率為0.0331。該線的斜率現(xiàn)在更加接近 Tan(0v)。在