[发明专利]用于确定车速参数的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年6月3日提交的美国发明申请号14/294,535的优先权，还要求2013年6月3日提交的美国临时申请号61/830,368和2014年2月6日提交的美国临时申请号61/936,558的权益。上述引用的申请的全部内容通过引用纳入本文。

技术领域

本发明涉及用于确定车速参数的系统和方法。

背景技术

此处提供的背景技术描述出于大致呈现本发明的背景的目的。本背景技术部分中描述的范围中的本发明人的工作以及本描述中可能不具有作为提交时的现有技术的资格的方面并不明确承认或隐含承认其为相对于本发明的现有技术。

现代车辆动态控制系统(例如，牵引力控制系统(TCS)、防抱死制动系统(ABS)和电子稳定化程序(ESP))已经提高了车辆的安全。这些动态控制系统的性能在一定程度上与各种车辆参数(例如，车速)的精确度相关，其中车辆参数常常基于来自一个或多个车辆传感器的输入来估计或确定。

车速的确定已经是各种文章和专利申请的对象。径向车速的直接测量可能太昂贵和/或对于各种车辆应用不实际。因此，确定车速的传统方法分为两组：第一组使用轮速和车身加速度直接确定车速；第二组基于车辆模型估计车速以间接确定车速。

对于落入第一组的方法，已经知道，当车辆正制动时使用最大轮速进行速度估计，并且当车辆处于“牵引模式”时使用最小轮速。这些实践被称为“最佳车轮方法”并且能够用来非常迅速地确定车速。“最佳车轮方法”的一个缺点是要考虑测量轮速时可能存在的噪声。车速被确定的精确度将基于轮速信号中的噪声水平而变化。

落入第一组中的另外一种方法涉及识别可靠轮速、检查车身加速度以及使用轮速的加权平均值以及车身加速度的积分来获得车速的估计值。这种方法的精确度在一定程度上取决于用于感测车身加速度的加速度计的偏差和车轮半径测量。纵向加速度的时间积分累计传感器偏差，导致估计值偏移。另一个误差源是作用在道路坡度方向上的加速度的重力分量，使得加速度测量结果失真。

此外，加速度计偏差和车轮半径变化对车速的影响在不同驱动情形下会改变。提出的方案采用加权平均法，该方法使用来自加速度计偏差和车轮半径偏置的反馈或通过分析全球定位系统(GPS)信号获得的数据。这种方法确定车速的精确度将基于与轮速的导数相关的噪声。卡尔曼滤波器可以用于确定加权平均值，但是仍然不能实现，因为这种计算相对复杂和缓慢。

对于落入第二组中的方法，运动学模型能够用于使用车身加速度和车辆的四个车轮的转速的输入来估计车速。尽管这种方法在一些情况下能够良好执行，但是结果倾向于对信号噪声和传感器的位置敏感。

落入第二组内中的另外一种方法使用轮胎模型，其提供轮胎力估计。尽管这种方法通常对噪声不太敏感(或者甚至不敏感)，但该方法包括“非线性情形”，估计误差可能不合期望地大。

尽管速度估计依赖于轮速，但在一些驱动情况下，一些车轮的轮速测量结果不可靠，如在车辆相对于路面滑移时。已经使用一种自适应卡尔曼滤波器来尝试解决车轮滑移问题。然而，在一些具有挑战的状况下，如所有四个车轮都滑移的状况下，自适应卡尔曼滤波器可能不能提供满意的结果。

综上所述，每种方法都有缺点。使用轮速，由于车轮滑移、车轮半径变化以及车轮从车辆重心的偏置而产生误差。如果初速度值不精确，则加速度数据的积分成为问题，并且误差由于加速度计偏差和非零道路坡度而累计。车辆/轮胎模型容易导致建模误差，尤其是对于非线性模型。因此，本领域需要更精确可靠地确定车速。

发明内容

描述一种用于估计正在纵向延伸的路面上运行的车辆的纵向速度的方法。车辆具有多个车轮，多个车轮包括第一组车轮和第二组车轮。第一组车轮与第二组车轮沿着车辆的纵轴间隔开。车辆的纵向速度与车辆的纵轴平行。路面具有与路面的高程随车辆沿着路面行驶而发生的变化相关联的坡度。

该方法包括获得车辆加速度的测量值。当路面的坡度为非零时，车辆加速度的测量值基于：(i)车辆的纵向加速度和(ii)车辆的垂直加速度。车辆的纵向加速度是车辆在平行于车辆的纵轴的方向上的加速度。该方法包括确定路面的坡度的初始估计值。该方法包括确定路面的坡度的初始估计值与路面的坡度的在先估计值之间的差。