[发明专利]坡度检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及检测装置和方法，特别是涉及一种坡度检测方法。

背景技术

目前，机动车驾驶员一般都是依靠经验判断机动车是在上坡还是下坡，然后进行机动车变速操作，非常不方便。申请号为200910103424.x，申请日为2009年3月23日的发明专利申请《机动车用道路坡度检测装置》公开了一种使用霍尔元件与单摆结构的坡度检测装置，它采用霍尔元件以及与之相对并可沿机动车纵向摆动的单摆结构，在机动车上下坡时利用重力分力作用，使单摆结构的磁钢相对霍尔元件摆动，霍尔元件检测磁力变化并将信号传至一个控制单元，控制单元通过计算得出机动车所行驶道路的坡度以及机动车是在上坡还是下坡。但该技术存在以下不足：该装置在静止或平滑路面匀速行驶时检测到的坡度值很准确，在机动车加速或减速时，机动车纵向加速度和重力分量共同作用于单摆结构，造成检测输出的坡度值中包含纵向加速度作用的结果，不准确。在崎岖不平的道路上，机动车的振动对单摆的检测干扰很大，输出的坡度值不准确。另外，该装置没有实施坡度值校正，长时间使用后坡度值可行度低。

发明内容

基于此，有必要提供一种高精度坡度检测方法。

一种高精度坡度检测方法，包括步骤：利用加速度传感器得到加速度信号，利用速度信号模块得到速度信号；在所述速度信号的速度值达到预设速度时对所述加速度信号的校正值进行校正，该校正值代表机动车位于水平地面且静止时加速度传感器输出的信号值；根据所述速度信号获得机动车加速度值；根据经过校正的校正值、加速度信号、机动车加速度值和地球重力加速度获得坡度值；以及输出所述坡度值。

在优选的实施例中，所述对所述校正值进行校正的方法包括：设置一个初始值为0的校正程度指标，所述校正值每被校正一次，所述校正程度指标的值加1；计算设定时间片段的加速度传感器输出的均值                                                ；计算当前校正值与所述均值之间的偏差量；根据校正程度指标查询预设容差表获得一个预设容差，所述预设容差表为校正程度指标与预设容差的对应关系表；如果所述偏差量小于或等于所述预设容差，所述均值作为校准观测变量，否则丢弃该均值，重新计算另一个设定时间片段的加速度传感器输出的均值；以及利用一个校正卡尔曼滤波器根据所述校准观测变量和校准过程激励噪声协方差对所述校正值进行校正，其中所述校准过程激励噪声协方差受所述校正程度指标控制。

在优选的实施例中，在所述校正程度指标小于或等于预设值时，所述校准过程激励噪声协方差随校正程度指标值的增大降低。在所述校正程度指标大于预设值时，所述校准过程激励噪声协方差基本保持不变。

在优选的实施例中，在所述校正程度指标小于或等于预设值时，所述预设容差随校正程度指标值的增大降低。在所述校正程度指标大于预设值时，所述预设容差基本保持不变。

在优选的实施例中，利用滤波器对所述加速度传感器和速度信号模块输出的加速度信号和速度信号进行滤波去噪。

在优选的实施例中，所述坡度检测方法还包括步骤：根据加速度传感器水平放置时的信号量及经过校正的校正值获得所述加速度传感器的安装倾角；在所述获得坡度值的步骤中还要考虑所述安装倾角。

在优选的实施例中，所述安装倾角通过如下公式获得：，其中为当前校正值，为加速度传感器水平放置时的信号量。

在优选的实施例中，所述坡度值的获得步骤包括：

计算机动车加速度效应作用于所述加速度传感器上的信号分量: 

，其中，为所述机动车加速度，为经过滤波去噪处理的速度信号，为所述安装倾角，为加速度与加速器信号间的转换因子；

推算因加速度传感器的检测轴与水平面倾斜所产生的信号分量：

，其中为经过滤波去噪处理的加速度信号，为加速度传感器水平放置时的信号量；

计算机动车纵向倾斜角度值，即坡度值：

，其中为地球重力加速度。

在优选的实施例中，所述滤波器为离散卡尔曼滤波器。

在优选的实施例中，所述滤波器的滤波去噪方法包括：

向前推算第k（k为整数）次迭代的先验估计误差协方差：，其中Q为设定的过程激励噪声协方差，为第k-1次迭代后更新的误差协方差；

计算第k次迭代的卡尔曼增益：，其中R为设定的测量噪声协方差；

计算得到第k次滤波后的输出信号:，其中为第k次输入的校准观测变量，如所述加速度传感器输出的加速度信号或速度信号模块输出的速度信号；以及