[发明专利]用于确定转向角的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及确定车辆的转向角。具体地，本发明涉及确定具有液压致动转向系统的车辆的转向角，所述转向角利用至少所测量的横摆率、速度和液压流量的组合来确定。

背景技术

自动导向系统有时用于引导和/或转向车辆，所述车辆具体地是在越野环境（诸如农业、建筑、采矿和林业应用）中操作的车辆；诸如拖拉机、收割机、挖掘机、压路机、自卸汽车和其他动力车辆。典型地，导向系统被设计成通过向车辆的操作者提供引导或通过以自主（或半自主）的方式实际上操作车辆来帮助操作者沿着预定路线引导车辆。

导向系统通常包括全球导航卫星系统（GNSS）单元（例如，利用实时动态（RTK）、GPS等），以确定并且在许多情况下显示车辆的与预定区域和/或路线相比的位置。这些导向系统通常在车上存储预定路线，比较车辆的已知位置和该预定路线，并且利用该信息控制输出（例如，以提供导向或者以部分地或完全地操作车辆）。

对于自主（或半自主）操作，导向系统必须使车辆转向。然而，为了使导向系统有效地转向车辆，必须知道当前转向角（例如，通过测量或估计）。确定车辆车轮的角度的已知方法利用机械角测量、陀螺测量和GNSS测量，或者利用液压转向回路中的液压流量传感器。

机械角通常通过具有直接测量（例如通过利用电位计或回转式编码器等）车辆车轮的角度的传感器来测量。陀螺测量和GNSS测量利用陀螺仪来测量横摆率并且利用GNSS来测量速度以估计转向角。最后，车辆转向回路中的液压流量传感器将液压流体的流动结合到转向油缸以估计车辆车轮的角度。

对于自动液压转向成套工具，并且较小程度上对于在制造期间自动液压转向装置的安装，易于装配和系统的精确度是至关重要的。在上述已知的测量系统中，易于装配从最好到最差是：陀螺和GNSS系统、液压流量感测系统，然后是机械角测量系统。相反，精确度从最好到最差是：机械角测量系统、液压流量感测系统，然后是陀螺和GNSS系统。这在下表中概括出：

从上述明显的是，易于装配性和系统的精确度通常成反比（即，最大的精确度最难以装配而最易于装配精确度却最小）。

对于精确度和易于装配性而居中的液压流量系统可能似乎是精确度参数和易于装配参数之间的适当平衡。然而，液压流量系统也具有安全性缺点。关于这一点，如果液压流量传感器在阻塞状态下失效，那么车辆的转向由于转向回路中缺少液压流体流而受损。当流量传感器装配在实际的转向回路中时这影响自动和手动转向。

为了减小该相当大的安全性危险，与任何流量传感器并联地装配有安全阀，以允许即使当流量传感器处于这样的失效状态时操作者也能控制车辆的转向。然而，即使通过使安全阀就位，但当处于失效状态时也会减小转向响应。尽管优于不具有安全阀，但是车辆的安全性仍因操作者可能需要克服的减小的转向响应而受到一定程度的损害。

发明目的

本发明的目的在于提供一种用于确定车辆车轮的转向角的方法和系统，该方法和系统克服或减轻了上述的缺点或问题中的一个或更多个，或者至少提供有用的另选方案。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供有一种用于确定车辆的转向角的方法，所述方法包括以下步骤：

确定车辆的横摆率；

确定车辆的速度；

确定与所述车辆的手动液压转向回路并联连接的液压转向组件中的液压流量；以及

处理横摆率数据、速度数据和液压流量数据以确定所述车辆的所述转向角。

所述处理步骤优选地包括利用所述横摆率数据和所述速度数据来生成所述转向角的绝对估值（或精确先前估值），并且利用所述流量数据来生成所述转向角的相对估值。

在车辆的自动转向系统被接合时优选地启用所述方法。优选地，所述自动转向系统由操作者接合。在启用自动转向系统时，优选地首先执行确定所述车辆的所述横摆率和所述速度的步骤，然后所述处理步骤优选地利用最初确定的所述横摆率数据和所述速度数据来生成所述转向角的初始估值。

一旦确定了所述车辆车轮的所述转向角的所述初始估值，所述车辆的所述横摆率和所述速度的随后确定值优选地被处理以精确所述转向角的所述估值。然后利用所述流量数据来提供来自所述液压转向组件的转向角变化的相对估值（例如，从自动转向系统被接合后的变化）。

所述方法还可包括确定所述车辆相对于一区域（例如，场、地区、国家、世界等）的位置。所述位置优选地利用GNSS或RTK等来确定。所述车辆相对于所述区域的至少一部分的位置可以在显示器上显示。优选地所述显示器位于所述车辆的驾驶室中。