專利名稱：車載道路坡度檢測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車載道路坡度的檢測(cè)方法及裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的車載道路坡度檢測(cè)技術(shù)，一種是以整車縱向動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，利用傳感器采集車輛運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)，如車速、車輛加速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、整車質(zhì)量等，最后通過(guò)動(dòng)力學(xué)的方程計(jì)算得到車輛所行駛的坡度值，這種技術(shù)主要用于自動(dòng)化程度很高的高檔車輛，其缺陷是采集的參數(shù)較多，成本較高，不適用于大批量低成本的車輛；還有一種是逐點(diǎn)靜態(tài)檢測(cè)，即在車輛上每間隔一段距離使用機(jī)械或電子檢測(cè)設(shè)備，如基于傾角傳感器的 坡度尺、重錘式坡度架、U型管式坡度儀等獲得道路坡度值，這種技術(shù)的缺陷是布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)較為困難，監(jiān)測(cè)點(diǎn)過(guò)疏則不能精確的反映坡度變化，過(guò)密則造成檢測(cè)和維護(hù)工作量大、效率低。申請(qǐng)?zhí)枮?00910080694. 3的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布文本中公開了一種車載的道路坡度識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)實(shí)時(shí)獲取車速信息Vt，通過(guò)計(jì)算裝置微分求得車輛加速度a=dVt/dt ;同時(shí)采用加速度傳感器獲取加速度信息asmsOT (車輛加速度和重力加速度的矢量和)，再通過(guò)計(jì)算得到重力加速度分量，最終計(jì)算出道路坡度，公式為a =arcsin{ (a-asensor) /g},其中g(shù)為重力加速度常數(shù)。上述技術(shù)的缺陷是，車速信息Vt是通過(guò)GPS系統(tǒng)獲得的，因此該方法嚴(yán)重依賴于GPS的精度和實(shí)時(shí)性，并且成本較高，系統(tǒng)復(fù)雜，實(shí)時(shí)性較差，很難應(yīng)用于對(duì)應(yīng)道路坡度檢測(cè)實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合。專利號(hào)為200920208943. 8的中國(guó)實(shí)用新型專利公開了一種車載道路坡度識(shí)別技術(shù)，與上述技術(shù)不同的是，其車速信息是通過(guò)車載的速度傳感器獲得的。這種技術(shù)的缺陷是，在實(shí)時(shí)檢測(cè)道路坡度時(shí)，由于車速易受到換擋沖擊，路面不平度等隨機(jī)因素的干擾，所以直接對(duì)車速微分得到的車輛加速信息中含有較大的噪聲，該噪聲直接影響道路坡度的檢測(cè)結(jié)果，由于會(huì)積累誤差，因此運(yùn)行一段時(shí)間之后，偏差會(huì)比較嚴(yán)重，由于坡度信息用于車輛自動(dòng)控制(如定速巡航、輔助坡道起步、自動(dòng)變速等)，因此會(huì)逐漸造成車輛的控制性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的獲得精確的車速信息用于車輛坡度檢測(cè)的方法，以及采用該方法的車載道路坡度檢測(cè)裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的車載道路坡度檢測(cè)方法包括
(I)車載車速傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)車速信息，將車速檢測(cè)值V3m通過(guò)CAN總線接口電路傳遞給MCU運(yùn)算單元；(2)通過(guò)卡爾曼濾波器估計(jì)車速Vk；
(3)通過(guò)數(shù)字微分計(jì)算車輛加速度a=dVk/dt；
(4)車載加速度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛加速度asmsOT；
(5)MCU運(yùn)算單元計(jì)算道路坡度0=arcsin{ (a-asensor) /g}
(6)MCU單元通過(guò)CAN總線輸出道路坡道值。MCU運(yùn)算單元進(jìn)行卡爾曼濾波計(jì)算的方法如下
Jk=Jk-i+ki X δ
ak=ak-i+jk-i+k2X δ
Vk=Vk_i +TXak^k3X δ
其中Jk:本次迭代得到的沖擊度；
Jk-!前次迭代得到的沖擊度；
δ =V測(cè)-Y1實(shí)測(cè)車速V測(cè)與濾波車速&的速度差；
kl、k2、k3 :卡爾曼增益常數(shù)；
T :檢測(cè)周期。本發(fā)明還提供了一種使用上述方法的車載道·路坡度檢測(cè)裝置，它包括MCU運(yùn)算單元，及與其相連接的加速度傳感器。所述MCU運(yùn)算單元通過(guò)CAN總線與車速傳感器相連接。本發(fā)明利用卡爾曼濾波器來(lái)估計(jì)車輛速度，通過(guò)調(diào)整卡爾曼濾波系數(shù)，可以降低車速信息中的噪聲，從而提高了道路坡度的檢測(cè)精度，降低了系統(tǒng)延時(shí)?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際使用過(guò)程出現(xiàn)的檢測(cè)設(shè)備造價(jià)過(guò)高、檢測(cè)設(shè)備安裝困難、坡度計(jì)算復(fù)雜、不能實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛行駛道路坡度變化等方面的缺點(diǎn)。為車輛提供了一種造價(jià)低廉、安裝方便、坡度計(jì)算簡(jiǎn)單快捷、可以實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛行駛坡度的檢測(cè)系統(tǒng)。


圖I車輛道路坡度檢測(cè)原理示意 圖2車輛道路坡度檢測(cè)方法流程 圖3為車輛道路坡度檢測(cè)裝置實(shí)施例I結(jié)構(gòu)示意 圖4為車輛道路坡度檢測(cè)裝置實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖，結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明提供的車載坡度檢測(cè)系統(tǒng)方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例I:
參照?qǐng)DI、圖2和圖3對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例所述的車載坡度檢測(cè)系統(tǒng)主要包括加速度傳感器(用于實(shí)時(shí)的檢測(cè)道路坡度與車輛加速度在車輛縱向方向的矢量和)、MCU運(yùn)算單元(用于計(jì)算當(dāng)前車輛的加速度、道路坡度)和CAN總線接口電路(用于將計(jì)算的道路坡度信息發(fā)送出去，同時(shí)獲取車輛行駛速度信息)。MCU運(yùn)算單元直接與加速度傳感器相連接，通過(guò)加速度傳感器獲得車輛縱向加速度；MCU運(yùn)算單元通過(guò)CAN總線接口電路獲得到車輛速度信息，通過(guò)運(yùn)算后得到道路坡度。將車載坡道檢測(cè)裝置安裝在整車上，使得加速度傳感器的感應(yīng)軸和車輛縱向方向平行。在此方向上，加速度傳感器能夠感應(yīng)的加速度為重力加速度g在此方向上的分量
與車輛行駛加速度a , 二者在車輛行駛方向上投影為asensOT=a_貧,將加速度傳感器的輸出值asmsOT減去車輛行駛加速度a就是重力加速分量,此時(shí)通過(guò)反
正弦運(yùn)算就可以將道路坡度《卞解得到。具體模型如下
權(quán)利要求
1.一種車載道路坡度檢測(cè)方法，其特征在于它包括下述步驟 (1)車載車速傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)車速信息，將車速檢測(cè)值V3m通過(guò)CAN總線接ロ電路傳遞給MCU運(yùn)算單元； (2)通過(guò)卡爾曼濾波器估計(jì)車速Vk; (3)通過(guò)數(shù)字微分計(jì)算車輛加速度a= dVk/dt ； (4)車載加速度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛加速度asmsOT； (5)MCU運(yùn)算單元計(jì)算道路坡度Θ = arcsin {(a-asensor) /g} (6)MCU單元通過(guò)CAN總線輸出道路坡道值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載道路坡度檢測(cè)方法，其特征在于所述MCU進(jìn)行卡爾曼濾波計(jì)算的方法如下 Jk = Jk-i+ki X δ ak =δVk = Vk_1+TXak_1+k3X δ其中=Jk :本次迭代得到的沖擊度； JV1前次迭代得到的沖擊度； ^ = Vm -Fifc實(shí)測(cè)車速V3m與估計(jì)車速h的速度差； kl、k2、k3 :卡爾曼增益常數(shù) T :檢測(cè)周期
3.ー種使用權(quán)利要求I或2所述的車載坡度檢測(cè)方法的車載道路坡度檢測(cè)裝置，其特征在于它包括MCU運(yùn)算單元，及與其相連接的加速度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載道路坡度檢測(cè)裝置，其特征在于所述MCU運(yùn)算單元通過(guò)CAN總線與車速傳感器相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車載道路坡度的檢測(cè)方法及裝置。該方法包括下述步驟車載車速傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)車速信息，將車速檢測(cè)值V測(cè)通過(guò)CAN總線接口電路傳遞給MCU運(yùn)算單元；通過(guò)卡爾曼濾波器估計(jì)車速Vk；通過(guò)數(shù)字微分計(jì)算車輛加速度a=dVk/dt；車載加速度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛加速度asenser；MCU運(yùn)算單元計(jì)算道路坡度θ=arcsin{(a-asenser)/g}；MCU單元通過(guò)CAN總線輸出道路坡道值。本發(fā)明利用卡爾曼濾波器來(lái)估計(jì)車輛速度，大大降低車速和加速度信息中的噪聲，從而提高了道路坡度的檢測(cè)精度，降低了系統(tǒng)延時(shí)。
文檔編號(hào)G01C9/00GK102818556SQ20121007190
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者鄭旭光, 王辛立, 王松, 張鵬雷, 王玉海 申請(qǐng)人:一汽解放青島汽車有限公司