[发明专利]强侧向风作用下的公路车辆行驶危险态势预警方法及系统

摘要

本发明公开了一种强侧向风作用下的公路车辆行驶危险态势预警方法及系统，属于交通安全领域。目的在于设计一种有效的公路车辆行驶危险态势预警系统，当车辆行驶于强侧向风环境中时，准确估计侧向风作用力和力矩，及时预测因侧向风作用而导致的行驶危险态势，并提前向驾驶员发出警示。基于卡尔曼滤波算法，提出强侧向风对车辆作用力和力矩的估计方法；从路面附着系数对车辆行驶的约束出发，建立强侧向风作用下公路车辆的危险态势评价指标体系；采用四级报警方式，设计强侧向风作用下的公路车辆行驶危险态势预警系统。本发明可充分保证强侧向风作用下公路车辆的行驶安全，系统具有可靠性好、精度高等优点。

主权项

强侧向风作用下的公路车辆行驶危险态势预警方法，其特征在于该方法通过建立强侧向风的风险评估策略，利用该策略对车辆强侧向风下的危险态势进行准确辨识，并进行危险态势预警，该方法包括：(1)建立的卡尔曼滤波器如下：x·=Ax+Bu+BWWy=Cx]]>其中：式中：状态向量x＝[β，ωr，yh，ΔΨ]T，β为质心侧偏角，ωr为横摆角速度，yh为横向位移，ΔΨ为横摆角增量；由侧向风引起的侧向风力、力矩作为系统的观测量W＝[Fw,Mw]T；A、B、BW、C为方程的系数矩阵；Fw为侧向风力；Mw为侧向风力矩；M为车辆质量；v为车辆速度；Iz为车辆绕垂向的转动惯量；Cf、Cr为前后轮的侧偏刚度；Lf、Lr为重心到前、后轴的距离；L为车辆轴距；(2)计算侧向风力Fw与力矩Mw的估计值：所述侧向风力Fw为：车辆在路面行驶时受到侧向风扰动的作用力，所述侧向风力矩Mw为：车辆在路面行驶时受到侧向风扰动的作用力矩，通过将卡尔曼滤波进行扩展，得到扩展方程为：X·=A^X+B^uY=C^X]]>式中：式中：A、B、BW、C为方程的系数矩阵，通过扩展矩阵M，状态估计量及系统方程如下：X^·=A^X^+B^u+M(Y^-Y)Y^=C^X^]]>定义误差其误差动力学方程为：为确保这个误差动力学方程趋于稳定，须使误差动力学方程的所有特征值都有负实数根，根据观测值和上述卡尔曼滤波算法，便可估计侧向风力与力矩参数；(3)建立风险评估策略：1)利用下述计算前后轮胎‑路面附着系数：式中：Mw为侧向风力矩；Fw为侧向风力；Lf、Lr为重心到前、后轴的距离；Fm为驱动力；M为车辆质量；g为重力加速度，2)构建风险评估值公式为：r＝f(μf,μr)风险评估值r的范围为0～1之间。