[发明专利]时变交互式卡尔曼滤波的重载货车分级式侧翻预警系统

说明书

本发明涉及重载货车侧翻预警技术领域，公开的一种时变交互式卡尔曼滤波的重载货车分级式侧翻预警系统，包括车况检测装置，车况监测装置，包括：红外测速模块、陀螺仪、湿度信号采集传感器、蓝牙数据传输模块、主控芯片，红外测速模块、陀螺仪、湿度信号采集传感器分别通过控制线与主控芯片的输入端相连，主控芯片的视频输出端通过视频信号线与液晶显示器相连，主控芯片的蓝牙端通过蓝牙模块与手机无线相连。本发明能够提高重型车辆行驶安全性及进行稳定性，能够对货车的行驶情况实现分级预警管理。能够为货车系统的安全优化设计提供更多可靠数据，并能够显著提高货车司机的安全意识，减少交通安全事故的发生。

技术领域

本发明涉及重载货车侧翻预警技术领域，尤其涉及一种时变交互式卡尔曼滤波的重载货车分级式侧翻预警系统。

背景技术

随着高速公路的发展，以多样式重型车辆为载体的道路运输业迎来了蓬勃发展。与此同时，重型车辆在高速行驶时，特别是载重过大时，极易容易发生侧翻等危险工况，交通事故数目一直居高不下，重型车辆的稳定性和安全性问题已经成为制约道路交通运输事业发展的瓶颈。

在汽车行驶的过程中，侧翻是其中一种最为严重并且威胁成员安全的事故。根据美国高速公路安全管理局NHTSA研究发现，车辆在使用过程中侧翻的造成的危害仅次于碰撞。

统计数据表明：2014年美国有561.5万车次交通事故，汽车侧翻事故占2.0%，但汽车侧翻伤亡人数占交通事故伤亡人数的20.3%。在我国，据公安部统计，2015年发生的特大交通事故16起，造成伤亡人数高达219人，其中由于侧翻引起的交通事故5起，造成的人员伤亡人数为77人。统计显示，由于汽车侧翻引起的人员伤亡比例高达35%。因此，汽车侧翻及防侧翻控制的研究逐渐受到人们的重视。

车辆侧翻是一个工况复杂的多种因素综合作用的过程，车辆发生侧翻时，驾驶员往往不能采取有效措施，而侧翻事故的危害是致命的，为使驾驶员能提前感知重载货车潜在侧翻风险，确保驾驶员有足够时间采取相应措施，避免交通事故发生。因此，研发重载货车分级式侧翻预警系统，对道路交通安全具有较大的理论意义和实用价值。据2015年卡车致命事故类型分布，如：私车占20%，侧翻占57%，碰撞占12%，其他占31%。

国内外研究现状

国外诸多国家对侧翻预警展开了广泛的研究。2003年Chen首先提出了基于车辆侧翻模型预测侧翻时间TTR的车辆侧翻预警方法，该算法力求精度的提高，但该算法运行速度缺制约其实用性。Tarko设计遗传算法评估轮胎极限变形量，进而判断车辆偏移程度，预测事故发生概率，但由于遗传算法自身缺陷致使该预测存在实时性较差缺陷。Islam基于车辆质心计算侧翻加速度阈值，并以此作为判断侧翻的条件，但该方法未考虑重心位置的扰动影响，当车辆状态参数变化较大，预警门限值会产生较大波动。

国内方面，夏晶晶等提出基于模型预测的侧翻主动控制方法，该方法通过控制空气悬架的充放气来实现对空气悬架的刚度调节，从而实现车辆侧翻的主动控制，提高重型车辆的侧倾稳定性；朱天军等提出基于改进TTR和卡尔曼滤波技术的侧翻预警方法，试验结果表明，该方法能实时预警；金智林等以运动汽车为研究对象，基于动态定因子提出了车辆侧翻预警方法，实验表明，该算法能够精确地判断车辆侧翻状况。

表1现有技术方案特点与缺陷

综上所述，现阶段国内外多数侧翻警示算法未考虑数据的时变性，且数据之间存在交互影响，而现有专利在物理结构、数据分析等方面也存在诸多缺陷，故而难以准确预测车辆在未来时刻发生侧翻的风险。

发明内容