[发明专利]车辆悬架姿态测量方法和测量系统

权利要求书

1.车辆悬架姿态测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.选取位于悬架弹簧上方的至少一个测量位置和位于悬架弹簧下方的至少一个测量位置，获取测量位置处的运动参数，所述运动参数包括测量位置处的角速度数据、加速度数据；

S2.根据获取的角速度数据得到方向余弦矩阵；

S3.根据获取的加速度数据对方向余弦矩阵进行修正；

S4.根据修正后的方向余弦矩阵，将测量得到的载体坐标系下的运动加速度转换为惯性坐标系下的运动加速度，对得到的惯性坐标系下的运动加速度进行处理，消除由重力所带来的影响；

S5.根据处理后的惯性坐标系下的运动加速度得到测量位置处的运动加速度，对得到的测量位置处的运动加速度积分得到测量位置处的运动速度；

S6.对测量位置处的运动速度进行误差修正，并对修正后的运动速度积分得到测量位置处的运动位移；

S7.对测量位置处的运动位移进行误差修正，得到修正后的运动位移；

测量得到车辆悬架对应测量位置处的运动数据，包括运动加速度、运动速度和运动位移；

所述步骤S2中，根据获取的角速度数据得到方向余弦矩阵，包括以下步骤：

将测量位置的角位置用四元数表示为q＝q₀+q₁i+q₂j+q₃k，用矩阵表示为得到其微分方程为

其中，q₀、q₁、q₂、q₃分别为四元数，w为该位置处的角速度数据，M′(w)为从四元数导出的旋转矩阵，w_x、w_y、w_z分别为绕x、y、z轴旋转的角速度；

将得到的微分方程进行离散化微分运算得到：

其中，I为单位矩阵，t+T为当前时刻，T为离散的时间周期，t为上一次计算的时刻；

得到方向余弦矩阵为：

所述步骤S3中，根据获取的加速度数据对方向余弦矩阵进行修正，包括以下步骤：

获取测量位置处测量的重力向量，将其转换为单位向量a_g，其中，a_x、a_y、a_z分别为测量得到的重力向量a_g分解到x、y、z方向上的加速度分量；

重力向量投影到方向余弦矩阵中，其值对应方向余弦矩阵的第3行，即得到根据方向余弦矩阵推算出的重力向量v_g为：

其中，v_x、v_y、v_z分别为重力向量v_g分解到x、y、z方向上的分量；

由于a_g与v_g为同一物理量，得到两者之间的误差为：

其中，e_x、e_y、e_z分别为误差e_g在x、y、z方向上的分量；

得到测量位置处修正后的角速度向量w^*为：w^*＝f(w，e_g)；

根据修正后的角速度向量w^*，通过龙格库塔法求解四元数微分方程求出q，得到修正后的方向余弦矩阵

所述步骤S4包括以下步骤：

将测量得到的载体坐标系下的运动加速度a_b转换为惯性坐标系下的运动加速度a_n，

其中，分别为惯性坐标系下的运动加速度a_n在x、y方向的加速度分量；

对惯性坐标系下的运动加速度进行处理，消除其中由重力所带来的影响，得到其中，为修正后的惯性坐标系下的运动加速度在重力方向的分量，为惯性坐标系下的运动加速度a_n在重力方向的加速度分量，g为重力加速度；

得到处理后的惯性坐标系下的运动加速度为

所述步骤S5包括以下步骤：

计算位于悬架弹簧下方测量位置处的运动加速度a_t为：

其中，为载体坐标系到悬架弹簧下方垂直于车身坐标系的方向余弦矩阵，为从惯性坐标系到载体坐标系的方向余弦矩阵，分别为运动加速度a_t中在x和y向的加速度分量，为加速度a_t中垂直于车身向上的加速度分量；

计算位于悬架弹簧上方测量位置处的运动加速度a_c为：

其中，为载体坐标系到悬架弹簧上方垂直于车身坐标系的方向余弦矩阵，为从惯性坐标系到载体坐标系的方向余弦矩阵，分别为运动加速度a_c中在x和y向的加速度分量，为加速度a_c中垂直于车身向上的加速度分量；

对得到的运动加速度a_t、a_c积分得到悬架弹簧下方测量位置与悬架弹簧上方测量位置处的运动速度v_t、v_c，其中：