[发明专利]一种汽车行驶过程中的状态估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车行驶过程中的状态估计方法。

背景技术

由于车辆在售出并行驶一段时间后，前轮转向角度会由于剧烈的颠簸、底盘零件磨损、更换底盘零件、更换轮胎等原因而产生变化。一旦转向角度由于任何一种原因产生变化，就可能产生诸如轮胎异常磨损、车辆跑偏、油耗增加、方向盘发沉、车辆发飘等安全隐患。此外，汽车行驶中侧偏角的估计对于汽车横向稳态控制具有重要的意义，侧偏角过大而轮胎不能提供足够的摩擦力，会导致汽车在大转弯环境中发生横向甩尾甚至侧翻的事故。因此，前轮转向角的检测和汽车行驶过程中横向车速和侧偏角的准确估计对于汽车行驶过程中的故障预警和稳定控制、实现主动安全至关重要。当前汽车四轮定位和转向角的检测大多采用通过将专用器具固定在转向轴壳和转向盘上，属于静止检测的方式。然而汽车往往是在高速行驶过程中，由于不可预知的情况而发生了故障，这种静止检测的方式明显不能满足实现汽车主动安全的需要，容错性得不到保障，增加了汽车行驶的危险性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种汽车行驶过程中的状态估计方法，该汽车行驶过程中的状态估计方法能实时计算并监控汽车行驶过程中的状态参数，为汽车安全行驶提供数据参考。

本发明的技术解决方案如下：

一种汽车行驶过程中的状态估计方法，包括以下步骤：

步骤1：建立汽车运动模型：

建立汽车载体坐标系X_RY_RZ_R，选择后轴中点M_r作为载体坐标系的原点O；

选择指向汽车的右手方向为X_R轴，沿着汽车纵轴并指向汽车前进的方向为Y_R轴，Z_R轴指向汽车天顶方向；定义二维坐标系X_IO_IY_I，令该坐标系与导航坐标系ENU的EO′N平面重合，X_I指向东，Y_I指向北，X_IO_IY_I平面即为汽车运动的二维全局坐标系，导航坐标系ENU为汽车运动的三维全局坐标系；

汽车运动模型由下式来表达：

为汽车后轮在全局坐标系中的位姿矢量，v_y为汽车后轮速率，l为轴距，为整车的虚拟转向角，通过方向盘转向参数测试仪测定，θ为汽车的方向角即航向角；

步骤2：对汽车行驶过程中的状态参数进行估计

所述的状态参数包括估计速度值v′_y，

汽车在导航坐标系ENU即X_IY_IZ_I系中的速度矢量表示为V_I＝[v_e，v_n，v_u]^T，其中v_e、v_n和v_u分别代表了载体的东向、北向和天向速度；

v′_y＝sinθcosψv_e+cosθcosψv_n+sinψv_u，其中ψ为俯仰角，其中v_e、v_n和v_u、ψ和θ变量通过GPS组合导航仪测量求得；

评判估计的精度为其中v_y为汽车实际速度。

步骤2中的状态参数还包括汽车横向误差估计值η_x和垂向误差估计值η_z：