【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于车辆安全，涉及一种基于捷联惯导系统(以下简称sins)数据信息的大型运载平台侧翻风险在线评估方法。
技术介绍
1、车辆侧翻是一种极其严重的安全事故，尤其对于重型车辆和特种车辆来讲，尺寸大、重心高、机动性强等特点决定其在转向时有更高的侧翻倾向，更容易造成人员财产损失。为了减小车辆机动过程中的侧翻倾向，高效可靠的主动侧翻稳定控制系统和侧翻预警方案的开发是必要的。但是侧翻预警及主动控制之前都要准确的评估出发生侧翻的可能性，因此一个实时、精准的侧翻风险评估指标的设计、计算成为了科研人员研究的重点。
2、在本专利技术以前的现有技术中，行驶过程中状态参数的获取方法主要有三类：传感器融合感知方法、定位系统测量参数和模型参数估计方法。
3、第一类，传感器融合感知车辆状态参数方面，如陀螺仪与倾角传感器融合感知，其在机动过程中感知参数存在较为明显的瞬态误差，抵御外部未知信号干扰的能力差；存在着多个数据采集和传输手段不一致，传输格式和速率不一致、信号接口不统一等问题,如rajesh于2012年在ieee transactions on intelligent transportation systems发表的parameter and state estimation in v ehicle roll dynamics；张春草于2015年在华中科技大学学报发表基于多传感器融合的tbm姿态角测量方法。
4、第二类，定位系统测量参数方法主要以全球定位定向系统(gps)、北斗导航系统(bd)感知侧翻所需参数
5、第三类，为模型参数估计方法，通过车辆动力学建模及分析，同时将低成本车载传感器采集信息作为观测量，进而利用适当的滤波估计算法实现对车辆参数或运动状态的在线估计；此种方法的优势在于对难以直接测量的参数或运动状态进行估计，但测量参数的精度受到算法模型精度和低成本传感器的限制，距离军用大型运载平台的高精度场合要求仍有一定差距如cong wang于2020年在ieee transactions on industrial informatics发表的a vehicle rollover evaluation system based on enabling state andparameter estimation。
技术实现思路
1、针对上述现有技术状况，本专利技术的目的在于，提供一种基于捷联惯导系统sins的大型运载平台侧翻风险在线评估方法，以解决如何实现多状态变量输入下的车辆侧翻参数计算，从而根据计算得到的参数合理判定车辆侧翻风险的技术问题。
2、现将本专利技术构思及技术解决方案叙述如下：
3、本专利技术的基本构思是，根据现有军用大型运载平台上已经搭载sins感知侧翻所需参数，以及sins统一化监测的姿态参数有着较高的鲁棒性，瞬态误差小，在车辆接近侧翻阈值时仍可保证较高的感知精度，不会出现由于参数感知瞬态误差而导致的侧翻误判或已侧翻而未监测到的情况，本专利技术拟在已搭载的集成化sins的军用大型运载平台定位定向的基础上，对车辆行驶过程中的状态变量进行实时监测，统一化、标准化获取侧翻所需相关参数，以sins的信息为输入，联合遗忘因子最小二乘法(以下简称ffrls)估计出重心高度、刚度阻尼系数以及其他不易获取的参数，从而得到侧翻风险在线评估的方法。
4、本专利技术一种基于sins信息的大型运载平台侧翻风险在线评估方法，其特征在于：以sins的信息为输入，联合ffrls参数辨识方法，估计出重心高度、刚度阻尼系数以及其他不易获取的参数，从而得到侧翻风险在线评估的方法，包括如下步骤：
5、步骤1：建立含非线性悬架的侧翻动力学模型
6、车辆的侧倾动力学模型：
7、m＝fyhcosφ+msghsinφ-mk-mc (1)
8、式中：φ、g、mk、mc分别表示侧倾角、重力加速度以及弹簧和阻尼的等效抵抗力矩，受力图见附图1；
9、步骤2：侧翻指标的计算，包括“sins对侧倾角的感知和对侧向加速度感知的状态参数”、“参数联合辨识”以及“横向载荷转移率(以下简称ltr)的计算”三个步骤。
10、本专利技术进一步提供一种基于sins信息的大型运载平台侧翻风险在线评估方法，其特征在于：步骤1中所述的“非线性悬架的侧翻动力学模型”还包括：
11、步骤1.1：计算非线性弹簧抵抗力矩
12、非线性弹簧的弹性力：
13、f＝kx+εkx3＝kx+k'x3 (2)
14、式中：x、k、k'分别表示弹簧形变量、一次项刚度系数和三次项刚度系数，ε为一小参数，表示弹簧的非线性程度，当ε＝0时，弹簧为线性的；
15、车辆悬架力可表示为
16、
17、式中：fsil为五轴大型运载平台左悬架弹簧力，fsir为五轴右悬架弹簧力，msi为五轴簧载质量，δx表示弹簧垂向变形量。ki表示五轴弹簧的一次项刚度系数，ki’为三次项刚度系数；
18、由载荷转移可得五轴弹簧的等效抵抗力矩为
19、
20、则车辆悬架弹簧总体抵抗力矩为
21、
22、式中
23、由此可得
24、
25、步骤1.2：计算非线性阻尼抵抗力矩
26、前后轴阻尼引起的力为
27、
28、式中：为阻尼速度。cic、cic'为五轴悬架压缩时的一次项与三次项阻尼系数，cir、cir'为五轴悬架恢复时的一次项与三次项阻尼系数；
29、五轴悬架阻尼引起的侧倾力矩为
30、
31、则车辆悬架阻尼总体抵抗力矩为
32、
33、式中
34、则悬架侧倾阻尼力矩为
35、
36、本专利技术进一步提供一种基于sins信息的大型运载平台侧翻风险在线评估方法，其特征在于：步骤2中所述的“sins对侧倾角的感知和对侧向加速度感知的状态参数”具体为：
37、步骤2.1：sins对侧倾角的感知和对侧向加速度感知的状态参数
38、首先是对侧倾角的感知，选取“东-北-天(e-n-u)”地理坐标系为sins的导航参考坐标系，则以n系为参考系的姿态微分方程为
39、
40、式中：矩阵表示载体系(b)系相对于导航坐标系(n)系的姿态矩阵，为b系相对于n系的角速度在n系的投影的反对称矩阵。
41、由链式法则可得
42、
43本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于以捷联惯导系统SINS信息的大型运载平台侧翻风险在线评估方法，其特征在于：SINS的信息为输入，联合遗忘因子最小二乘法FFRLS参数辨识方法，估计出重心高度、刚度阻尼系数以及其他不易获取的参数，从而得到侧翻风险在线评估的方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于SINS信息的大型运载平台侧翻风险在线评估方法，其特征在于：步骤1中所述的“非线性悬架的侧翻动力学模型”包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于SINS信息的大型运载平台侧翻风险在线评估方法，其特征在于：步骤2中所述的“SINS对侧倾角的感知和对侧向加速度感知的状态参数设置”具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于SINS信息的大型运载平台侧翻风险在线评估方法，其特征在于：步骤2中所述的“参数联合辨识”具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于SINS信息的大型运载平台侧翻风险在线评估方法，其特征在于：步骤2中所述的“横向载荷转移率(以下简称LTR)的计算”具体为：
【技术特征摘要】
1.一种基于以捷联惯导系统sins信息的大型运载平台侧翻风险在线评估方法，其特征在于：sins的信息为输入，联合遗忘因子最小二乘法ffrls参数辨识方法，估计出重心高度、刚度阻尼系数以及其他不易获取的参数，从而得到侧翻风险在线评估的方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于sins信息的大型运载平台侧翻风险在线评估方法，其特征在于：步骤1中所述的“非线性悬架的侧翻动力学模型”包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张志利，赵军阳，闫兴旭，周召发，侯传勋，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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