车辆失稳预警系统和方法技术方案

一种车辆失稳预警系统和方法，所述车辆失稳预警系统包括：检测模块，用于检测车辆的状态参数并提供表示所述状态参数的检测信号；数据采集模块，用于对来自检测模块的检测信号进行滤波处理以得到检测数据；预警模块，用于基于检测数据根据代理函数来判断是否存在翻车危险，如果是，则发出预警，其中所述代理函数是预先基于检测数据通过克里金算法拟合的。通过利用克里金算法构建代理函数，能够建立车辆的状态参数与车身稳定性的函数关系，提高预警准确度。

Vehicle instability warning system and method

A vehicle failure warning system and method, the vehicle lost stability warning system: including detection module for vehicle state parameter detection and provide detection signal representing the state parameter; data acquisition module, used to detect signal from the detection module is filtered to obtain test data; early warning module for according to the testing data of the proxy function to determine whether there is overturned dangerous if it is, then issued a warning, wherein the agent function is based on pre test data fitting using Kriging algorithm. By constructing the proxy function using Kriging algorithm to establish vehicle state parameters and the stability of body function, improve the accuracy of early warning.

【技术实现步骤摘要】
车辆失稳预警系统和方法
本公开涉及测试
，具体涉及一种车辆失稳预警系统和方法。
技术介绍
车辆的安全性问题一直受到广泛关注。特别是工程车辆，其作为一种现代化的施工机械广泛地应用在农林水利、能源开采、矿山挖掘开采、矿山挖掘和货物运输等领域。但是由于工程车辆经常处于较为恶劣的工作场所，再加上操作人员有时的操作错误，因此工程车辆安全性问题成为其主要问题之一，也严重影响到操作人员的生命安全。车辆稳定性分析以及防倾翻预警属于防倾翻系统的首要基础，车辆倾翻稳定性和机理的研究是否透彻、深入临界状态判断准确，直接影响到主动防倾翻系统能否起实际作用。因此，车辆的动态失稳预警系统的研究，有着重要的意义。由于影响车辆稳定性的因素很多，尤其是工程车辆，影响稳定性的因素更为复杂，传统的稳定性分析方法准确度低且通用性差。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提供了一种车辆失稳预警系统和方法，能够提高失稳预警的准确性和通用性。根据本公开的第一方面，提供了一种车辆失稳预警系统，包括：检测模块，用于检测车辆的状态参数并提供表示所述状态参数的检测信号；数据采集模块，用于对来自检测模块的检测信号进行滤波处理以得到检测数据；预警模，用于基于检测数据根据代理函数来判断是否存在翻车危险，如果是，则发出预警，其中所述代理函数是预先基于检测数据通过克里金算法拟合的。优选地，所述车辆失稳预警系统还包括代理函数拟合模块，所述代理函数拟合模块用于：根据克里金算法建立响应函数模型Y(x)＝f(x)β+z(x)，其中f(x)为关于x的多项式并且f(x)＝[f1(x),…,fm(x)]T，β为回归系数向量并且β＝[β1,...,βm]T，m为回归模型基函数的个数，z(x)表示均值为零而方差不为零的随机误差函数，z(x)的协方差矩阵为Cov(xi,xj)＝σ2R(θk,xi,xj)，其中R()表示相关方程，x表示检测数据的样本，xi表示第i个样本点，xj表示第j个样本点，i,j＝1...n，n为样本点的数量，θk为相关性系数,xik为xi的第k个分量，xjk为xj的第k个分量，σ2为过程方差；以及使用已获得的检测数据的样本根据所述响应函数模型来计算相关性系数θ。优选地，所述检测模块包括以下之中的一个或多个：角度传感器，用于测量车辆的转向角度；速度传感器，用于测量车辆行驶速度；压力传感器，用于测量车辆的铲斗内所装物料重量；惯性测量单元，用于测量车辆的后车体的航向角、横向加速度、横摆角速度以及纵向加速度。优选地，所述数据采集模块包括：数据采集卡，用于对来自检测模块的检测信号进行数据采集；模数转换器，用于对来自数据采集卡的信号进行模数转换以提供检测数据。优选地，所述的预警模块包括：提示单元，用于发出翻车预警，所述翻车预警包括视频提示、音频提示、振动提示中的至少一种；计算单元，用于存储代理函数，并基于数据采集模块的检测数据根据代理函数来预测横向载荷转移率，如果预测的横向载荷转移率达到预设的阈值，则控制提示单元发出翻车预警。根据本公开的另一方面，提供了一种车辆失稳预警方法，包括：检测车辆的状态参数并提供表示所述状态参数的检测信号；对检测信号进行滤波处理以得到检测数据；基于检测数据根据代理函数来判断是否存在翻车危险，如果是，则发出预警，其中所述代理函数是预先基于检测数据通过克里金算法拟合的。优选地，通过以下操作来拟合代理函数：根据克里金算法建立响应函数模型Y(x)＝f(x)β+z(x)，其中f(x)为关于x的多项式并且f(x)＝[f1(x),…,fm(x)]T，β为回归系数向量并且β＝[β1,...,βm]T，m为回归模型基函数的个数，z(x)表示均值为零而方差不为零的随机误差函数，z(x)的协方差矩阵为Cov(xi,xj)＝σ2R(θk,xi,xj)，其中R()表示相关方程，x表示检测数据的样本，xi表示第i个样本点，xj表示第j个样本点，i,j＝1...n，n为样本点的数量，θk为相关性系数,xik为xi的第k个分量，xjk为xj的第k个分量，σ2为过程方差；以及使用已获得的检测数据的样本根据所述响应函数模型来计算相关性系数θ。优选地，所述检测检测车辆的状态参数包括以下之中的一个或多个：利用角度传感器测量车辆的转向角度；利用速度传感器测量车辆行驶速度；利用压力传感器测量车辆的铲斗内所装物料重量；利用惯性测量单元测量车辆的后车体的航向角、横向加速度、横摆角速度以及纵向加速度。优选地，所述滤波处理包括数据采集和模数转换。优选地，所述基于检测数据根据代理函数来判断是否存在翻车危险包括：基于检测数据根据代理函数来预测横向载荷转移率，如果预测的横向载荷转移率达到预设的阈值，则判定存在翻车危险。优选地，所述基于检测数据根据代理函数来判断是否存在翻车危险包括：基于检测数据根据代理函数来预测横向载荷转移率，当横向载荷转移率为-1或1时，判定存在翻车危险，当横向载荷转移率为0时，判定不存在翻车危险。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。图1示出了根据本公开实施例的车辆失稳预警系统的结构图。图2示出了根据本公开实施例的车辆失稳预警系统的检测模块安装位置的示意图。图3示出了根据本公开实施例的车辆失稳预警方法的示意流程图。具体实施方式为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。本公开提供了一种车辆失稳预警系统和方法，通过基于克里金(Kriging)算法的代理函数的运用，有效的建立车辆的状态参数与车身稳定性的函数关系，从而更准确的进行翻车预警。图1示出了根据本公开实施例的车辆失稳预警系统的结构图。本公开的实施例中，车辆可以是任何需要失稳预警的车辆，特别是工程车辆，例如但不限于装载机、挖掘机、起重机等等。如图1所示，车辆失稳预警系统包括检测模块10、数据采集模块20和预警模块30。在一些实施例中，车辆失稳预警系统还可以包括代理代理函数拟合模块40。检测模块10用于检测车辆的状态参数并提供表示所述状态参数的检测信号。在图1所示的实施例中，检测模块10包括角度传感器1、速度传感器2、压力传感器3和惯性测量单元4，它们可以根据需要安装在车辆的相应位置上以提供检测信号。角度传感器1用于测量车辆的转向角度；速度传感器2用于测量车辆行驶速度；压力传感器3用于测量车辆的铲斗内所装物料重量；惯性测量单元4用于测量车辆的后车体的航向角、横向加速度、横摆角速度以及纵向加速度。然而本领域技术人员应清楚，本公开的实施例不限于此，检测模块10可以根据需要而包括角度传感器1、速度传感器2、压力传感器3和惯性测量单元4中的任何一个或多个，当然也可以包括其他类型的感测部件以感测车辆的各种状态参数。图2示出了检测模块10在车辆上的安装位置的示例。如图2所示，车辆为铰接式装载机，角度传感器1安装在车体前侧和后侧，速度传感器2安装在车轮上，压力传感器3安本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆失稳预警系统，包括：检测模块(10)，用于检测车辆的状态参数并提供表示所述状态参数的检测信号；数据采集模块(20)，用于对来自检测模块的检测信号进行滤波处理以得到检测数据；预警模块(30)，用于基于检测数据根据代理函数来判断是否存在翻车危险，如果是，则发出预警，其中所述代理函数是预先基于检测数据通过克里金算法拟合的。

【技术特征摘要】
1.一种车辆失稳预警系统，包括：检测模块(10)，用于检测车辆的状态参数并提供表示所述状态参数的检测信号；数据采集模块(20)，用于对来自检测模块的检测信号进行滤波处理以得到检测数据；预警模块(30)，用于基于检测数据根据代理函数来判断是否存在翻车危险，如果是，则发出预警，其中所述代理函数是预先基于检测数据通过克里金算法拟合的。2.如权利要求1所述的车辆失稳预警系统，其特征在于，还包括代理函数拟合模块，所述代理函数拟合模块用于：根据克里金算法建立响应函数模型Y(x)＝f(x)β+z(x)，其中f(x)为关于x的多项式并且f(x)＝[f1(x),…,fm(x)]T，β为回归系数向量并且β＝[β1,...,βm]T，m为回归模型基函数的个数，z(x)表示均值为零而方差不为零的随机误差函数，z(x)的协方差矩阵为Cov(xi,xj)＝σ2R(θk,xi,xj)，其中R()表示相关方程，x表示检测数据的样本，xi表示第i个样本点，xj表示第j个样本点，i,j＝1...n，n为样本点的数量，θk为相关性系数,xik为xi的第k个分量，xjk为xj的第k个分量，σ2为过程方差；以及使用已获得的检测数据的样本根据所述响应函数模型来计算相关性系数θ。3.如权利要求1所述的车辆失稳预警系统，其特征在于，所述检测模块包括以下之中的一个或多个：角度传感器(1)，用于测量车辆的转向角度；速度传感器(2)，用于测量车辆行驶速度；压力传感器(3)，用于测量车辆的铲斗内所装物料重量；惯性测量单元(4)，用于测量车辆的后车体的航向角、横向加速度、横摆角速度以及纵向加速度。4.如权利要求1所述的一种铰接式装载机动态失稳预警系统，其特征在于，所述数据采集模块(20)包括：数据采集卡(5)，用于对来自检测模块(10)的检测信号进行数据采集；模数转换器(6)，用于对来自数据采集卡(5)的信号进行模数转换以提供检测数据。5.如权利要求1所述的一种铰接式装载机动态失稳预警系统，其特征在于，所述的预警模块(30)包括：提示单元(8)，用于发出翻车预警，所述翻车预警包括视频提示、音频提示、振动提示中的至少一种；计算单元(7)，用于存储代理函数，并基于数据采集模块(20)的检测数据根据代理函数来预测横向...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冠宇，王国强，侯洁，林君，王帅，樊毅尧，王艺添，张皓晨，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22