基于滞后滤波路面坡度的计算方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于滞后滤波路面坡度的计算方法和装置，包括：（a）计算纵向加速度在采样周期T内的平均值；计算车辆自身加速度在采样周期T内的平均值；（b）将纵向加速度在采样周期T内的平均值减去车辆自身加速度在采样周期T内的平均值，得到车辆重力加速度纵向分量实测值；（c）将车辆重力加速度纵向分量实测值减去纵向加速度传感器的零点偏差，得到车辆重力加速度纵向分量真实值；（d）将车辆重力加速度纵向分量真实值进行滞后滤波处理，得到车辆重力加速度纵向分量；（e）计算路面的坡度值，所述坡度值等于车辆重力加速度纵向分量与重力加速度的比值。利用本发明专利技术得到的坡度值更准确，波动小，且成本低。

Calculating Method and Equipment of Pavement Slope Based on Hysteretic Filtering

The invention discloses a method and device for calculating road slope based on hysteretic filtering, which includes: (a) calculating the average value of longitudinal acceleration in sampling period T; calculating the average value of vehicle acceleration in sampling period T; (b) subtracting the average value of vehicle acceleration in sampling period T from the average value of longitudinal acceleration in sampling period T to obtain vehicle gravity. The measured value of longitudinal component of acceleration; (c) the true value of longitudinal component of vehicle gravity acceleration can be obtained by subtracting the zero deviation of longitudinal acceleration sensor from the measured value; (d) the true value of longitudinal component of vehicle gravity acceleration can be obtained by lagging filtering; (e) calculating the slope value of road surface and the slope. The degree is equal to the ratio of longitudinal component of vehicle gravity acceleration to gravity acceleration. The slope value obtained by the invention is more accurate, has less fluctuation and low cost.

【技术实现步骤摘要】
基于滞后滤波路面坡度的计算方法和装置
本专利技术属于汽车智能化控制
，具体涉及一种基于滞后滤波路面坡度的计算方法和装置。
技术介绍
目前汽车行驶工况非常复杂，智能控制的功能日益丰富。如果不知道现在汽车所处道路的准确坡度，可能会出现起步时溜坡、前冲、发动机转速上冲及上下坡速度控制不精确等问题，整车控制器中ESP（车身电子稳定系统）、EPB（电子驻车制动系统）、TCU（自动变速箱控制单元）、EMS（发动机管理系统），智能驾驶系统ACC（自适应巡航控制系统）、AEB（自动紧急制动系统）、APA（自动泊车辅助）等功能更需要精确的坡度，来实现不同坡度下的加速与制动，满足驾驶需要。目前市场上车辆坡度计算方案靠普通的车用加速度传感器原始纵向加速度输出信号代替，但该信号在匀速行驶、加速和制动阶段波动较大无法真实反映道路的坡度状态，检测精度无法满足APA精确控制需要；而惯导IMU成本高（超过万元人民币），性能不佳，且产品未量产，无法批量推广应用。使用车载加速度和车速信息进行估算，其仅使用加权平均算法，未考虑传感器信号波动及自身零点偏差等特性，估算结果不稳定，暂无实际工程应用。因此，有必要开发一种新的基于滞后滤波路面坡度的计算方法和装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种估算结果准确，波动小，且成本低的基于滞后滤波路面坡度的计算方法和装置。本专利技术所述的基于滞后滤波路面坡度的计算方法，包括以下步骤：步骤1、获取车辆的纵向加速度信息；获取车速信息，所述车速信息经微分后得到车辆自身加速度；步骤2、根据所述纵向加速度信息和所述车速信息计算路面的坡度，具体为：（a）计算纵向加速度在采样周期T内的平均值；计算车辆自身加速度在采样周期T内的平均值；（b）将纵向加速度在采样周期T内的平均值减去车辆自身加速度在采样周期T内的平均值，得到车辆重力加速度纵向分量实测值；（c）将车辆重力加速度纵向分量实测值减去纵向加速度传感器的零点偏差，得到车辆重力加速度纵向分量真实值；（d）将车辆重力加速度纵向分量真实值进行滞后滤波处理，得到车辆重力加速度纵向分量；（e）计算路面的坡度值，所述坡度值等于车辆重力加速度纵向分量与重力加速度的比值。进一步，将车辆重力加速度纵向分量真实值进行滞后滤波处理，得到车辆重力加速度纵向分量，具体为；将所述车辆重力加速度纵向分量真实值进行两次一阶滞后滤波处理；确认车辆是否处于静止；若是，则进行第三次一阶滞后滤波，则输出三次后的滤波值，即得到车辆重力加速度纵向分量；若否，则输出两次后的滤波值，即得到车辆重力加速度纵向分量。进一步，计算纵向加速度在采样周期T内的平均值；具体为：确定纵向加速度的采样周期为T，采样周期内的采样点的个数为k；将k个采样点分成s等份，并分别累加后存储；将s等份累加值求和后平均，即得到了纵向加速度在采样周期T内的平均值；计算车辆自身加速度在采样周期T内的平均值的方法与计算纵向加速度在采样周期T内的平均值的方法相同。进一步，所述一阶滞后滤波的方法为：使用和为1的两个正因子gain和1-gain，分别与本次输入值in(t)和上次的输出值out(t-1)相乘，然后相加得到本次输出值out(t)，同时本次计算的out(t)更新为下一次输出的因子。进一步，所述采样周期T为1s。进一步，将k个采样点分成四等份。本专利技术所述的基于滞后滤波路面坡度装置，包括：用于采集车辆的纵向加速度信息的纵向加速度传感器；用于采集车辆的车速信息的车速传感器；用于接收所述纵向加速度信息和车速信息的计算模块，所述计算模块被编程以便执行如本专利技术所述的步骤。本专利技术具有以下优点：能够在车辆现有加速度传感器、车速传感器的基础上，对加速度传感器和车速传感器原始输出信号进行处理，得到的坡度值更准确，波动小，不增加额外费用，具有性价比高并且适合大面积量产的特点。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为本专利技术纵向加速度传感器、车辆加速度1s平均值算法的流程图；图3为本专利技术使用的一阶滞后滤波算法的流程图；图4为本专利技术的实际使用效果。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，所述的基于滞后滤波路面坡度的计算方法，包括以下步骤：步骤1、获取车辆的纵向加速度信息。获取车速信息，所述车速信息经微分后得到车辆自身加速度。本实施例中，所述车辆自身加速度为车辆动力学的与车身平行方向的加速度大小。步骤2、根据所述纵向加速度信息和所述车速信息计算路面的坡度，具体为：（a）计算纵向加速度在采样周期T内的平均值，计算车辆自身加速度在采样周期T内的平均值。其中，计算纵向加速度在采样周期T内的平均值的方法为：如图2所示，确定纵向加速度的采样周期为T，采样周期内的采样点的个数为k；将k个采样点分成s等份，并分别累加后存储；将s等份累加值求和后平均，即得到了纵向加速度在采样周期T内的平均值。本实施例中，计算车辆自身加速度在采样周期T内的平均值的方法与计算纵向加速度在采样周期T内的平均值的方法相同。如图2所示，以下以采样周期为1s，将k个采样点分为四个等份为例进行说明：分别求0s～0.25s、0.25s～0.5s、0.5s～0.75s和0.7s～1s各采样点之和，将四等份累加值求和后求平均值，即得到了纵向加速度和车辆自身加速度在1s内的平均值。当后一周期的传感器数据到来后，将前一周期的采样值删除，后续重复计算。（b）将纵向加速度在采样周期T内的平均值减去车辆自身加速度在采样周期T内的平均值，得到车辆重力加速度纵向分量实测值。（c）将车辆重力加速度纵向分量实测值减去纵向加速度传感器的零点偏差，得到车辆重力加速度纵向分量真实值。本实施例中，纵向加速度传感器的零点偏差为传感器特性。（d）将车辆重力加速度纵向分量真实值进行滞后滤波处理，得到车辆重力加速度纵向分量；具体为：将所述车辆重力加速度纵向分量真实值进行两次一阶滞后滤波处理；确认车辆是否处于静止；若是，则进行第三次一阶滞后滤波，则输出三次后的滤波值，即得到车辆重力加速度纵向分量；若否，则输出两次后的滤波值，即得到车辆重力加速度纵向分量。本实施例中，三次滤波中每次滤波常数根据实际情况标定。如图3所示，本实施例中，一阶滞后滤波的算法为：使用和为1的两个正因子gain和1-gain，分别与本次输入值in(t)和上次的输出值out(t-1)相乘，然后相加得到本次输出值out(t)，同时本次计算的out(t)更新为下一次输出的因子。（e）计算路面的坡度值，所述坡度值等于车辆重力加速度纵向分量与重力加速度的比值。如图4所示，专利技术的实际使用效果。曲线1，曲线2，曲线3分别为道路坡度、纵向加速度传感器值和车速实测值。车辆在坡度为7°～8°的路面上测试，车辆从静止到运动再静止，实际计算道路坡度范围为0.12～0.15，转换为坡度角度为6.9～8.6°，符合设计需要。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于滞后滤波路面坡度的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、获取车辆的纵向加速度信息；获取车速信息，所述车速信息经微分后得到车辆自身加速度；步骤2、根据所述纵向加速度信息和所述车速信息计算路面的坡度，具体为：（a）计算纵向加速度在采样周期T内的平均值；计算车辆自身加速度在采样周期T内的平均值；（b）将纵向加速度在采样周期T内的平均值减去车辆自身加速度在采样周期T内的平均值，得到车辆重力加速度纵向分量实测值；（c）将车辆重力加速度纵向分量实测值减去纵向加速度传感器的零点偏差，得到车辆重力加速度纵向分量真实值；（d）将车辆重力加速度纵向分量真实值进行滞后滤波处理，得到车辆重力加速度纵向分量；（e）计算路面的坡度值，所述坡度值等于车辆重力加速度纵向分量与重力加速度的比值。

【技术特征摘要】
1.一种基于滞后滤波路面坡度的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、获取车辆的纵向加速度信息；获取车速信息，所述车速信息经微分后得到车辆自身加速度；步骤2、根据所述纵向加速度信息和所述车速信息计算路面的坡度，具体为：（a）计算纵向加速度在采样周期T内的平均值；计算车辆自身加速度在采样周期T内的平均值；（b）将纵向加速度在采样周期T内的平均值减去车辆自身加速度在采样周期T内的平均值，得到车辆重力加速度纵向分量实测值；（c）将车辆重力加速度纵向分量实测值减去纵向加速度传感器的零点偏差，得到车辆重力加速度纵向分量真实值；（d）将车辆重力加速度纵向分量真实值进行滞后滤波处理，得到车辆重力加速度纵向分量；（e）计算路面的坡度值，所述坡度值等于车辆重力加速度纵向分量与重力加速度的比值。2.根据权利要求1所述的基于滞后滤波路面坡度的计算方法，其特征在于：将车辆重力加速度纵向分量真实值进行滞后滤波处理，得到车辆重力加速度纵向分量，具体为；将所述车辆重力加速度纵向分量真实值进行两次一阶滞后滤波处理；确认车辆是否处于静止；若是，则进行第三次一阶滞后滤波，则输出三次后的滤波值，即得到车辆重力加速度纵向分量；若否，则输出两次后的滤波值，即得到车辆重力加速度纵向分量。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁可，张伟方，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50