[发明专利]用于在车辆中确定道路特性的方法和系统

说明书

提供了一种用于在车辆中确定道路特性的方法，所述方法包括：获得沿x、y和z方向的车辆加速度；获得齿条力；获得用于所有四个车轮中每个的车轮速度；基于车轮速度确定车轮速度能量；基于车轮的相应车轮速度确定所有四个车轮的车轮滑移；基于车辆加速度和车速确定沿x、y和z方向中每个的加速能量；基于检测的齿条力确定齿条力能量；并且基于车轮速度能量、齿条力能量和车速确定道路特性。还提供了执行所述方法的系统。

技术领域

本发明涉及在车辆中用于检测和分类路面粗糙性和干扰的方法和系统。

背景技术

现代车辆包含更多数量的传感器以便检测一系列的环境和车辆参数。特别地，利用用于自驾驶和主动安全的传感器的车辆严重依赖不同类型的各种传感器来控制车辆性能。

但是，在车辆驶过可能包括坑洼、粗糙沥青、未铺砌道路、碎石路、雪、鹅卵石等等的粗糙路面时，为车辆和传感器带来了干扰。这种干扰可能又会导致来自传感器的错误读数。

通过利用现有的车辆动态传感器连同软件和算法检测这种路面，车辆系统能弥补所述干扰并且提供更好的功能。例如能够向车辆悬架系统提供道路粗糙性信息。此外，有关道路干扰例如冻胀和坑洼的信息可能是养护工所关注的，以提高道路质量和避免事故。

US 9108640公开了一种系统，其中四个竖直位移传感器(分别用于每个车轮)可被添加于冲击并藉此用于检测车轮的竖直移动，并且以该种方式利用车辆GPS确定和报告道路质量。

但是，仍然期望用于识别道路特性的改进系统和方法。

发明内容

鉴于上述以及现有技术的其它缺陷，本发明的一个目的是提供一种在车辆中用于确定道路特性的改进方法和系统。

根据本发明的第一方面，提供了在车辆中用于确定道路特性的方法，所述方法包括：检测沿x、y和z方向的车辆加速度；检测齿条力(rack force)；检测用于所有四个车轮中每个的车轮速度；基于车轮速度确定车轮速度能量；基于车轮的相应车轮速度确定所有四个车轮的车轮滑移(wheel slip)；基于车辆加速度和车速确定沿x、y和z方向中每个的加速能量；基于检测的齿条力确定齿条力能量；并且基于车轮速度能量、齿条力能量和车速确定道路特性。

本发明基于这样的认识：利用车辆中现有的传感器和设备通过组合来自车轮速度传感器、加速度传感器和齿条力传感器的信息获得道路特性的精确确定。特别地，利用有关齿条力的信息使得可能得到道路特性的更详细信息，在下文中将进一步详述。

齿条力此处被限定为作用于车辆转向齿条上的力。因为齿条力提供有关作用于车辆转向轮上的力的信息，藉此可利用检测到的或确定的齿条力来得到路面特性。

通过对取决于时间的输入信号进行积分得到用于确定道路特性的相应能量，其中输入信号可为时间连续的或时间离散的。典型地，移除静态能量水平。与如何基于各种输入信号确定信号能量相关的其它细节是信号处理领域众所周知的并且不再赘述。

根据本发明的一个实施例，确定道路特性可进一步包括确定在适合频带中沿x、y和z方向的车辆加速度。车速增加可能导致获得的加速能量的频率增加。藉此，加速度的频带能够适应当前车速。实际上，频带的选择可被视为在确定加速能量之前(即积分之前)施加于加速度信号的带通滤波器。适合频带因而可与速度成比例从而更高的车速导致更高频率下的频带。

此外，更高车速可能产生具有更高幅度的加速能量。因此，根据车速换算加速能量以利于在不同车速下检测不同类型的表面。还应当注意，车速与加速度幅度之间的关系可为线性或非线性的，并且可根据经验或分析地获得用于不同车速或速度区间的适宜定标因数或定标函数。

根据本发明的一个实施例，车轮速度能量可被确定为适合频带中的单独车轮速度能量。通过单独确定用于各个车轮的车轮速度，可能识别仅影响四个车轮的子集合的路面特性，例如可能仅影响右或左侧车轮的洞或凸起。