專利名稱：一種汽車行駛過程中的狀態(tài)估計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車行駛過程中的狀態(tài)估計方法。
背景技術(shù)：
由于車輛在售出并行駛一段時間后，前輪轉(zhuǎn)向角度會由于劇烈的顛簸、底盤零件磨損、更換底盤零件、更換輪胎等原因而產(chǎn)生變化。一旦轉(zhuǎn)向角度由于任何一種原因產(chǎn)生變化，就可能產(chǎn)生諸如輪胎異常磨損、車輛跑偏、油耗增加、方向盤發(fā)沉、車輛發(fā)飄等安全隱患。此外，汽車行駛中側(cè)偏角的估計對于汽車橫向穩(wěn)態(tài)控制具有重要的意義，側(cè)偏角過大而輪胎不能提供足夠的摩擦力，會導(dǎo)致汽車在大轉(zhuǎn)彎環(huán)境中發(fā)生橫向甩尾甚至側(cè)翻的事故。 因此，前輪轉(zhuǎn)向角的檢測和汽車行駛過程中橫向車速和側(cè)偏角的準確估計對于汽車行駛過程中的故障預(yù)警和穩(wěn)定控制、實現(xiàn)主動安全至關(guān)重要。當前汽車四輪定位和轉(zhuǎn)向角的檢測大多采用通過將專用器具固定在轉(zhuǎn)向軸殼和轉(zhuǎn)向盤上，屬于靜止檢測的方式。然而汽車往往是在高速行駛過程中，由于不可預(yù)知的情況而發(fā)生了故障，這種靜止檢測的方式明顯不能滿足實現(xiàn)汽車主動安全的需要，容錯性得不到保障，增加了汽車行駛的危險性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種汽車行駛過程中的狀態(tài)估計方法，該汽車行駛過程中的狀態(tài)估計方法能實時計算并監(jiān)控汽車行駛過程中的狀態(tài)參數(shù)，為汽車安全行駛提供數(shù)據(jù)參考。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種汽車行駛過程中的狀態(tài)估計方法，包括以下步驟步驟1 建立汽車運動模型建立汽車載體坐標系XkYi^,選擇后軸中點Mr作為載體坐標系的原點0 ；選擇指向汽車的右手方向為\軸，沿著汽車縱軸并指向汽車前進的方向為\軸， 4軸指向汽車天頂方向；定義二維坐標系X1O1Y1，令該坐標系與導(dǎo)航坐標系ENU的EO' N平面重合，X1指向東，Y1指向北，X1O1Y1平面即為汽車運動的二維全局坐標系，導(dǎo)航坐標系ENU 為汽車運動的三維全局坐標系；汽車運動模型由下式來表達
權(quán)利要求
1. 一種汽車行駛過程中的狀態(tài)估計方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1 建立汽車運動模型建立汽車載體坐標系XkYiA,選擇后軸中點Mr作為載體坐標系的原點0 ； 選擇指向汽車的右手方向為\軸，沿著汽車縱軸并指向汽車前進的方向為\軸，&軸指向汽車天頂方向；定義二維坐標系X1O1Y1，令該坐標系與導(dǎo)航坐標系ENU的EO' N平面重合，X1指向東,Y1指向北，X1O1Y1平面即為汽車運動的二維全局坐標系，導(dǎo)航坐標系ENU為汽車運動的三維全局坐標系；汽車運動模型由下式來表達&為汽車后輪在全局坐標系中的位姿矢量，Vy為汽車后輪速率，1為軸距’為整車的虛擬轉(zhuǎn)向角，識通過方向盤轉(zhuǎn)向參數(shù)測試儀測定，θ為汽車的方向角即航向角； 步驟2 對汽車行駛過程中的狀態(tài)參數(shù)進行估計所述的狀態(tài)參數(shù)包括估計速度值ν' y，汽車在導(dǎo)航坐標系ENU即AYA系中的速度矢量表示為V1 = [ve, vn, vu]T，其中\(zhòng)、vn 和Vu分別代表了載體的東向、北向和天向速度；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車行駛過程中的狀態(tài)估計方法，其特征在于，步驟2中的狀態(tài)參數(shù)還包括汽車橫向誤差估計值ηχ和垂向誤差估計值ηζ:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車行駛過程中的狀態(tài)估計方法，其特征在于，步驟2中的狀態(tài)參數(shù)還包括側(cè)偏角β，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車行駛過程中的狀態(tài)估計方法，其特征在于，步驟2中的狀態(tài)參數(shù)還包括前輪胎轉(zhuǎn)向角，前輪胎轉(zhuǎn)向角包括內(nèi)前輪轉(zhuǎn)向角終和外前輪轉(zhuǎn)向角仍，汽車出廠時最小轉(zhuǎn)彎半徑4已知，根據(jù)仍=arcsin(//p；)求得釣值；由式cot例-cot^ =^求得 d為輪距，w為輪胎寬度m和前輪的虛擬轉(zhuǎn)向角
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車行駛過程中的狀態(tài)估計方法，其特征在于，利用轉(zhuǎn)向參數(shù)測試儀測量方向盤的轉(zhuǎn)角Φ，通過& =九來求汽車前輪的虛擬轉(zhuǎn)向角m其中，為汽車的最大方向盤轉(zhuǎn)角，再利用Aztan—1^^)和考慮側(cè)偏角的汽車運
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車行駛過程中的狀態(tài)估計方法，包括以下步驟分析汽車的行駛特性，建立汽車的運動模型；引入非完整性約束進而建立速度誤差估計方程，通過車速以及車輛的三個姿態(tài)角來估計車輛行駛中側(cè)向以及垂直方向的誤差，建立汽車側(cè)偏角估計方程。通過速度誤差估計、側(cè)偏角估計可以評判車輛在行駛過程中的穩(wěn)定性。本發(fā)明同時還可以利用汽車的運動模型，實現(xiàn)四輪汽車前輪轉(zhuǎn)向角的在線檢測。該汽車行駛過程中的狀態(tài)估計方法能實時計算并監(jiān)控汽車行駛過程中的狀態(tài)參數(shù)，為汽車安全行駛提供數(shù)據(jù)參考。
文檔編號B60W40/10GK102343912SQ20111016651
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者任孝平, 唐琎, 李昭, 蔡自興 申請人:中南大學(xué)