[发明专利]一种基于加速度传感器的车辆倾斜状态检测方法

摘要

本发明涉及一种基于加速度传感器的车辆倾斜状态检测方法，属于车辆状态检测技术领域。该检测方法内容涉及加速度传感器的安装误差校正矩阵、基于车辆瞬时速度的加速度矢量、加速度数据预处理、基于重力加速度矢量投影的车辆倾斜姿态检测；本发明方法考虑到了在实际安装条件下安装加速度传感器时必然产生的安装误差，采用计算校准矩阵的办法对三轴加速度进行校正，并考虑到了车辆运动加速度以及重力加速度的影响，要求静止状态安装加速度传感器，通过坐标系校准，消除误差，对于获取车辆各方向上更加准确的加速度值、更加精确检测行驶车辆状态、更加准确地判断车辆行驶安全具有重要的意义。

主权项

1.一种基于加速度传感器的车辆倾斜状态检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)，定义A_V表示在车辆坐标系下的三轴加速度向量，表示为：A_V＝[A_VX A_VY A_VZ]^T其中，A_VX表示在车辆坐标系下X轴方向的加速度值，A_VY表示在车辆坐标系下Y轴方向的加速度值，A_VZ表示在车辆坐标系下Z轴方向的加速度值，其中，所述X轴与车辆前进方向一致，Y轴与车辆车身左右方向一致，Z轴与车辆车身上下方向一致；定义A_S表示在实际安装条件下加速度传感器的加速度测量值向量，表示为：A_S＝[A_SX A_SY A_SZ]^T其中，A_SX表示在实际安装条件下X轴方向的加速度值，A_SY表示在实际安装条件下Y轴方向的加速度值，A_SZ表示在实际安装条件下Z轴方向的加速度值；按照欧拉公式，A_V与A_S的关系为：其中，θ、γ分别是传感器坐标系X轴，Y轴和Z轴的安装误差角度；如果没有安装误差，则θ＝0、γ＝0；步骤(2)，实际安装时，要求传感器各个坐标轴都不能与在水平安装条件下车辆的坐标系完全重合；即：令加速度传感器的安装误差校正矩阵C，在θ、γ的取值范围内采用穷举法取值，计算加速度传感器的安装误差校正矩阵C，并将安装误差校正矩阵C与在实际安装条件下加速度传感器的加速度测量值向量A_S进行矩阵相乘运算，获得乘积A_w；将A_w与A_V相减并求模值e，e＝|A_w‑A_v|当模值最小时，所对应的θ、γ的值为最终的误差角，从而计算得到相应的最终的安装误差校正矩阵C；步骤(3)，设车辆行驶运行中，相对于路面X轴方向的瞬时速度为v_RX，Y轴方向的瞬时速度为v_RY，计算X轴方向的加速度A_RX＝v′_RX，Y轴方向的加速度A_RY＝v′_RY；从而获得车辆相对于路面的加速度向量A_R[i]＝[A_RX[i] A_RY[i] 0]^T；设i为采样时间点，则步骤(4)，通过加速度传感器采集车辆行驶中的加速度测量值序列A_S[i]，之后，根据步骤(2)得到的最终的安装误差校正矩阵C对车辆行驶中的加速度测量值序列A_S[i]进行坐标系校准，如下式：A_V[i]＝C·A_S[i]；采用递推平均滤波法对经校准后的加速度数据进行平滑滤波，得到平滑滤波后的矩阵A′_v[i]，之后通过下式计算消除运动加速度影响，得到步骤(5)，根据步骤(4)得到的求解倾斜姿态。