估算路面坡度的方法、装置、车辆和计算机可读存储介质制造方法及图纸

本申请涉及智能驾驶领域，提供了估算路面坡度的方法、装置、车辆和计算机可读存储介质，以利用较少的计算资源，实时得到道路的坡度信息。所述方法包括：通过第一车载传感器采集的车辆运动学数据并结合车辆运动学方程，估算当前路面的第一坡度数据其中，车辆运动学数据包括车辆的纵向速度v

【技术实现步骤摘要】
估算路面坡度的方法、装置、车辆和计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及智能驾驶领域，特别涉及一种估算路面坡度的方法、装置、设备和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]道路的纵向坡度信息是车辆主动安全控制和巡航控制等动力性相关的电子控制系统所需重要参数之一，在车辆行驶过程中，受车身纵向加速度、悬架变形和路面颠簸的影响，道路的坡度信息难以直接通过倾角传感器测量。
[0003]现有估算路面坡度的方法主要包括基于车辆运动学、车辆动力学或者两者结合的技术方案，在基于车辆运动学的坡度估算方法中，需要对车辆的运动信号(例如，纵向车速、加速度等)进行低通滤波，在基于车辆动力学的坡度估算方法中，则需要结合整车质量、驱动力和制动力等参数，采用递归最小二乘法或卡尔曼滤波法来计算最终的坡度信息。
[0004]然而，对于基于车辆运动学的坡度估算方法，对车辆的运动信号进行低通滤波后，信号将出现迟滞，从而导致实时性问题，而基于车辆动力学的坡度估算方法，则由于需要采用递归最小二乘法或卡尔曼滤波法时，计算过程复杂，不仅需要较多的计算资源，也容易导致实时性问题，至于结合两种方法的技术方案，同样存在两种方法难以避免的缺陷。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种估算路面坡度的方法、装置、车辆和计算机可读存储介质，以利用较少的计算资源，实时得到道路的坡度信息。
[0006]一方面，本申请提供了一种估算路面坡度的方法，包括：
[0007]通过第一车载传感器采集的车辆运动学数据并结合车辆运动学方程，估算当前路面的第一坡度数据所述车辆运动学数据包括车辆的纵向速度v
x
和所述车辆的纵向加速度a
x
；
[0008]通过第二车载传感器采集的车辆俯仰角速度数据，估算所述当前路面的第二坡度数据
[0009]分别使用低通滤波器和高通滤波器对所述第一坡度数据和第二坡度数据进行滤波，对应得到所述当前路面的第一坡度估计值和第二坡度估计值；
[0010]对所述当前路面的第一坡度估计值与第二坡度估计值求和，求和所得值作为所述当前路面实时的坡度估计值。
[0011]另一方面，本申请提供了一种估算路面坡度的装置，包括：
[0012]第一估算模块，用于通过第一车载传感器采集的车辆运动学数据并结合车辆运动学方程，估算当前路面的第一坡度数据所述车辆运动学数据包括车辆的纵向速度v
x
和所述车辆的纵向加速度a
x
；
[0013]第二估算模块，用于通过第二车载传感器采集的车辆俯仰角速度数据，估算所述当前路面的第二坡度数据
[0014]滤波模块，用于分别使用低通滤波器和高通滤波器对所述第一坡度数据和第二坡度数据进行滤波，对应得到所述当前路面的第一坡度估计值和第二坡度估计值；
[0015]融合模块，用于对所述当前路面的第一坡度估计值与第二坡度估计值求和，求和所得值作为所述当前路面实时的坡度估计值。
[0016]第三方面，本申请提供了一种车辆，所述车辆包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述估算路面坡度的方法的技术方案的步骤。
[0017]第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述估算路面坡度的方法的技术方案的步骤。
[0018]从上述本申请提供的技术方案可知，一方面，是通过第一车载传感器采集的车辆运动学数据并结合车辆运动学方程，估算当前路面的第一坡度数据因此，相对于现有技术方案需要基于车辆动力学导致的计算复杂，本申请使用车辆运动学方程，计算简单，资源耗费少；另一方面，尽管低通滤波器对第一坡度数据进行滤波导致第一坡度估计值的迟滞，但在后续计算当前路面实时的坡度估计值时，将当前路面的第一坡度估计值与第二坡度估计值求和，相当于第二坡度估计值(高通滤波器对信号滤波不会导致信号的迟滞)补偿了第一坡度估计值的迟滞，因此，避免了现有技术使用低通滤波器时导致的实时性较差的缺陷；第三方面，当第一车载传感器和第二车载传感器中一个车载传感器出现短暂性信号丢失时，可以使用另一车载传感器采集的数据估算出的坡度数据作为当前路面实时的坡度估计值，因此，本申请的技术方案具有系统鲁棒性较强的优势。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本申请实施例提供的估算路面坡度的方法的流程图；
[0021]图2是本申请实施例提供的车辆在坡度数据为的路面时，车辆运动学数据和的关系示意图；
[0022]图3是本申请实施例提供的车辆在坡度数据为的路面时，车辆俯仰角速度数据和的关系示意图；
[0023]图4是本申请实施例提供的第一车载传感器和第二车载传感器采样频率不同步时，所采集的数据不对齐的示意图；
[0024]图5是本申请实施例提供的低通滤波器滤波前的信号与滤波后输出的信号对比示
意图；
[0025]图6是本申请实施例提供的第一坡度估计值、第二坡度估计值以及将第一坡度估计值和第二坡度估计值融合后得到的当前路面实时的坡度估计值的示意图；
[0026]图7是本申请实施例提供的车辆在坡度为α'的路面时固有俯仰角的示意图；
[0027]图8是本申请实施例提供的估算路面坡度的装置的结构示意图；
[0028]图9是本申请实施例提供的车辆的结构示意图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0030]在本说明书中，诸如第一和第二这样的限定词仅可以用于将一个元素或动作与另一元素或动作进行区分，而不必要求或暗示任何实际的这种关系或顺序。在环境允许的情况下，参照元素或部件或步骤(等)不应解释为局限于仅元素、部件、或步骤中的一个，而可以是元素、部件、或步骤中的一个或多个等。
[0031]在本说明书中，为了便于描述，附图中所示的各个部分的尺寸并非按照实际的比例关系绘制的。
[0032]本申请提出了一种估算路面坡度的方法，可应用于传统汽车或者智能汽车等车辆。如附图1所示，估算路面坡度的方法主要包括步骤S101至S104，详述如下：
[0033]步骤S101：通过第一车载传感器采集的车辆运动学数据并结合车辆运动学方程，估算当前路面的第一坡度数据其中，车辆运动学数据包括车辆的纵向速度v
x<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种估算路面坡度的方法，其特征在于，所述方法包括：通过第一车载传感器采集的车辆运动学数据并结合车辆运动学方程，估算当前路面的第一坡度数据所述车辆运动学数据包括车辆的纵向速度v
x
和所述车辆的纵向加速度a
x
；通过第二车载传感器采集的车辆俯仰角速度数据，估算所述当前路面的第二坡度数据分别使用低通滤波器和高通滤波器对所述第一坡度数据和第二坡度数据进行滤波，对应得到所述当前路面的第一坡度估计值和第二坡度估计值；对所述当前路面的第一坡度估计值与第二坡度估计值求和，求和所得值作为所述当前路面实时的坡度估计值。2.如权利要求1所述估算路面坡度的方法，其特征在于，所述通过第一车载传感器采集的车辆运动学数据并结合车辆运动学方程，估算当前路面的第一坡度数据包括：按照如下公式计算所述当前路面的第一坡度数据按照如下公式计算所述当前路面的第一坡度数据所述表示对所述v
x
求一阶导数，所述g为重力加速度。3.如权利要求1所述估算路面坡度的方法，其特征在于，所述通过第二车载传感器采集的车辆俯仰角速度数据，估算所述当前路面的第二坡度数据包括：获取所述当前路面的起始坡度值α0；按照如下公式计算所述当前路面的第二坡度数据按照如下公式计算所述当前路面的第二坡度数据所述∫qdt表示对所述车辆俯仰角速度数据q进行积分。4.如权利要求1至3任意一项所述估算路面坡度的方法，其特征在于，所述估算当前路面的第一坡度数据和估算所述当前路面的第二坡度数据之前，所述方法还包括：若所述第一车载传感器的采样频率与所述第二车载传感器的采样频率不同步，则将所述车辆运动学数据和车辆俯仰角速度数据对齐。5.如权利要求4所述估算路面坡度的方法，其特征在于，所述将所述车辆运动学数据和所述车辆俯仰角速度数据对齐包括：读取所述车辆俯仰角速度数据当前帧的时间戳imu
time
以及n+1帧所述车辆运动学数据中首帧的时间戳vsensor
time(0)
和末帧的时间戳vsensor
time(n)
，所述n为大于或等于1的自然数；若所述imu
time
位于所述vsensor
time(0)
和所述vsensor
time(n)
之间，则读取时间戳为vsensor
time(a)
对应的车辆运动学数据vsensor
data(a)
和时间戳为vsensor
time(b)
对应的车辆运动学数据vsensor
data(b)
，所述车辆运动学数据vsensor
data(a)
和车辆运动学数据vsensor
data(b)
为所述车辆俯仰角速度数据当前帧前后相邻的两帧车辆运动学数据；根据所述时间戳imu
time
、时间戳vsensor
time(a)
、时间戳vsensor
time(b)
、车辆运动学数据vsensor
data(a)
和车辆运动学数据vsensor
data(b)
，采用插值算法计算得到时间戳与所述时间戳imu
time
对齐的车辆运动学数据vsensor
data(c)
。
6.如权利要求4所述估算路面坡度的方法，其特征在于，所述将所述车辆运动学数据和所述车辆俯仰角速度数据对齐包括：读取所述车辆运动学数据当前帧的时间戳vsensor
time
以及n+1帧所述车辆俯仰角速度数据中首帧的时间戳imu
time(0)
和末帧的时间戳imu
time(n)
，所述n为大于或等于1的自然数；若所述vsensor
time
位于所述imu
time(0)

【专利技术属性】
技术研发人员：焦一帆，
申请(专利权)人：广州小鹏汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：