[发明专利]一种车辆行驶坡度与相对高度动态估计方法

摘要

本发明公开了一种车辆行驶坡度与相对高度动态估计方法，该方法是在单轴加速度计和里程仪硬件基础上运用算法计算出道路坡度及车辆行驶相对高度信息。单轴加速度计传感器测量车辆纵轴方向上的加速度accy；里程仪可精确测量车辆行驶速度，这样就可以提供车辆加速度信息a_车，由accy和a_车两者之间的几何关系，可得到坡度值及高度变化值，然后由高度变化和限制规则判断出车辆上下坡。在具体实施过程中要考虑单轴加速度计安装误差、加速度数据的噪声处理、两种传感器数据的对准以及上下坡的判断规则问题。该方法测量精度高；提高了系统的稳定可靠性；实现了实时检测车辆坡度和高度，很高的灵敏度和响应速度；功耗小，启动快，简单易行。

主权项

1、一种车辆行驶坡度与相对高度动态估计方法，其特征在于：步骤一、粗标设备安装角α；(1)根据装定的安装角初始化安装角α；(2)测量安装角α；若无法提供安装信息，设备的安装角α通过如下公式获得：α=θ=sin-1(accyG0),]]>其中G0为车辆的重力加速度，accy为单轴加速度计感应的加速度信息，θ为坡度；步骤二、对单轴加速度计传感器输出的数据accy进行中位值滤波处理；对加速度计数据进行窗口宽度为n的中位值滤波处理，得到滤波后的结果记为accy_filted，n为自然数；步骤三、对单轴加速度计传感器和里程仪传感器传输的信息进行时间对准；若系统具有GPS，以GPS时间为基准，对应GPS当前时间n秒的加速度输出处理是这样的：对加速度传感器的时间在n和n+1之间的所有加速度数据取均值，把这个均值作为与GPS时间n秒对应的加速度数据accy_filted_AVG，这样就实现了在时间对准原则下加速度计和里程仪数据的融合；若系统无GPS，以加速度计采集次数作为与里程仪脉冲对准依据；步骤四、计算车辆的加速度a_车；由里程仪传感器每秒输出的脉冲数odopulse和里程仪的刻度因数K_od求得车辆每秒行驶的距离Dis_ODM＝odopulse×K_od，然后计算出车辆每秒的加速度a_车：a_车(t)＝Dis_ODM(t)-Dis_ODM(t-1)；步骤五、计算车辆坡度θ；计算每秒的坡度，并对安装角进行补偿，得到坡度如下：其中G0为车辆的重力加速度；步骤六、计算高度变化；由车辆每秒行驶的距离Dis_ODM和每秒坡度θ计算出每秒的高度差high：high＝Dis_ODM×sin(θ)；步骤七、上下坡判断；(1)分段计算高度：设置每段时间为3秒，即每3秒进行一次积分，每3秒计算出一个高度差high_step；(2)设置上下坡高度阈值：上坡阈值Delt_UP＝0.4，下坡阈值Delt_DOWN＝-0.4；当high_step＞Delt_UP时则认为是在上坡，并记录下满足此条件的时刻，构造满足上坡条件的时刻序列T1；当high_step＜Delt_DOWN则认为是在下坡，并记录下满足此条件的时刻，构造满足下坡条件的时刻序列T2；(3)若时刻序列T1中相邻元素T1(n)、T1(n+1)间的时刻差Δt＝T1(n+1)-T1(n)≤6s则认为此时间段[T1(n)，T1(n+1)]为上坡段，反之则不是；若时刻序列T2中相邻元素T2(n)、T2(n+1)间的时刻差Δt＝T2(n+1)-T2(n)≤6s则认为此时间段[T2(n)，T2(n+1)]为下坡段，反之则不是。