CN102470873B - 用于确定车辆在异常行驶情况下的横向速度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方法，其用于确定在受控的侧面冲击或侧翻碰撞测试期间的车辆异常行驶情况下的车辆的横向速度，所述测试包括将车辆横向牵引到一物体。对高分辨率的、小范围的横向加速度计进行积分，以确定横向速度。此外，所公开的是对加速度信号的积分进行初始化的方法，以及停止和重置该积分的方法。该方法识别与异常的行驶情况(如受控的碰撞试验)相联系的特定条件，因此，在正常工作条件期间，它是不激活的。该方法还包括一手段，其通过寻找车辆静止时传感器的零g点，对与加速度计相关联的偏移容限进行处理。

Description

用于确定车辆在异常行驶情况下的横向速度的方法

背景技术

众所周知，在汽车安全行业里，通过允许更快的和更强大的调度决策，在侧面冲击或侧翻事件发生前就获悉车辆的横向速度可大大提供车辆乘员约束系统的性能，这也是大家都明白的。

许多现代的车辆具备电子车辆稳定系统。这些系统由各种传感器组成，包括小范围的横向和纵向加速度计、偏航率传感器、转向角传感器和车轮转速传感器。使用物理原理和模型，可根据这些传感器来计算车辆的横向速度。在侧面冲击和侧翻碰撞事件中，碰撞传感系统可使用这些信息来增强性能。在真实世界的碰撞情况中，使用这些方法的传感系统将具有良好的性能。

然而，在受控测试的情况下，需要用来计算车辆的横向速度那些传感器并未感受那些通常在碰撞事件之前的物理力。举例来说，如果车辆被横向牵引入一物体，那就没有偏航率，没有车轮转速，也没有转向角。感受该车辆正在移动的任何物理特征的传感器只有横向加速度计。在理论上，只要对横向加速度进行积分就可计算出横向速度。然而，最先进的加速度计也并非理想的传感设备。它们倾向于补偿漂移和移位，其同样在用于使车辆向着冲击物体加速的牵引力的范围内。因此，在碰撞测试中，车辆的传感系统的性能不会象真实世界中的那样好，除非使用特殊的测试机构来人为地引入计算它所需要的横向速度或传感器信号。

发明内容

目前，联邦政府授权的测试并不允许特殊的测试机构。这里所描述的方法允许车辆传感器系统在受控碰撞测试中计算和使用横向速度，而没有任何特殊的测试机构。

附图说明

图1示出本发明的类似的第二实施例的其它方式的可视化。

图2示出图表3a中在以大约15公里/时进行的地面绊翻(soil trip)台车测试期间汽车侧面的横向加速度，以及图表3b中障壁的横向速度计算如此处所述。

具体实施方式

用于确定车辆横向速度的常规方法是基于驱动动力模型和运动的动力学方程，典型地，由各种情况的检测方法对其进行修改。对于受控的障壁碰撞测试来说，这些常规方法并不充分，这是因为：为了使并入重力影响或传感器偏移的真实世界的风险最小化，要求特殊情况检测。在受控的障壁碰撞测试期间，小范围的横向加速度计是在物理上感测车辆的横向运动的唯一传感器。在冲击之前，车辆从静止一直加速到它的目标速度。当沿着道路牵引车辆时，车辆的加速水平是非常低的(典型范围是0.05到0.5g)，而且甚至可以在小范围加速度计的典型偏移容限范围内，其大约为+7-0.1g。

由此，对横向加速度计进行简单的积分不会给出横向速度的精确测量，除非该传感器的绝对零点是已知的。因此，一种确定车辆静止时加速度计的绝对零点的方法是必要的。

在工业界，有几个众所周知的加速度计的指零法。挑战是，一旦开始牵引车辆就必须停止加速度计的指零，否则，指零法也将开始除去牵引力所引起的加速，从而导致产生的横向速度被大大低估。

既然测试期间的横向加速度是非常低的且将出现在一个相当长的时段内，那么加速度的积分就不能出现任何阻尼因素。非阻尼积分倾向于数学上的溢出条件。因此，一定有一个手段来开始，结束该积分，并且，有更可取的手段来限制和重置该积分。所建议的横向加速度计的积分本身已经包含在用于确定车辆的横向速度的常规方法内(运动的运动学方程)。本发明集中在新情况检测方法上，其使这个积分得以实现，出于场的鲁棒性，该积分通常被禁止或抑制。

图1示出这个方法的实施例的逻辑流程图。在这个方法中，出现特定测试条件且车辆处于静止，对横向加速度进行长期平均(典型的时间长度是0.5到1秒，且可校准之)，以建立初始的零g点。在建立初始的零g点之后，可在滑动窗内执行加速度的第二长期平均。该长期平均的结果可以与初始的零g点进行比较，以确定传感器是否正感受正常的漂移。如果正出现正常的传感器漂移，那么，可用有限的校正因数来调整该零g点。如果与正常出现的漂移相比，该长期平均和该初始的零g点相差很大(可由参数来选择阈值)，那么该车辆要么是正被沿着跑道牵引，要么正被放置在斜坡上。对相应的改变来说，可核对小范围的垂直加速度计，以确定该车辆是否已经被置于斜坡上。

如果该车辆没有倾斜且正被沿着跑道牵引，那么该零g点校正应该中止，并应允许横向加速度计的积分。

通过对当前的横向加速度与加速度计的零g点之间的差别进行积分，来计算横向速度。只要积分计时器没有期满而且零g点与长期平均之间存在着显著的差异，该积分就将一直持续。应该剪取该积分的结果到最大值(可由参数来选择)，以避免溢出。

如果该长期平均与该初始的零g点之间的差别变得非常小，那么可中止该积分，并可允许重新开始零g点校正。期望的是，碰撞的冲击将出现在积分计时器期满之前，而且，所计算的横向速度可用来增强约束系统的性能。所计算的横向速度可在许多方面增强性能。举例来说，它可用于敏化阈值或者满足传感器的似然性条件。由于上述计算的敏感性质，期望限制它们，使它们只出现在识别了和出现某些测试条件的情况下。

这个方法至少提出下列条件中的一个，用以识别车辆处于障壁测试中：

1)来自CAN的车辆速度是非常低的，

2)发动机的每分钟转速是非常低的，

3)所有车轮转速都是非常低的，

4)变速齿轮与规定测试机构相符(通常，中间的用于自动变速，或第二齿轮用于手动变速)，

5)停车闸是啮合的。其它特定的测试条件也可同时适用。

因此，这个可能有助于检测障壁情况的其它条件

-在从CAN总线的当前的关键周期内，车辆未长距离移动

-对当前的关键周期来说，发动机并未运行

-没有轮胎处于低气压

-没有无线电讯号或HVAC活动

-在时间窗内没有窗变化

-未出现偏航率

应该可由参数选择用于各个条件的阈值。

图3示出图表3a中在以大约15公里/时进行的地面绊翻台车测试期间汽车侧面的横向加速度，以及图表中障壁的横向速度的计算如此处所述。在这个实施例中，使用了两个加速度缓冲区，其宽度为2秒。

第一缓冲区Gl当滑动窗-在初始的零g点值处，第二缓冲区将被冻结。在t1，所计算的第一缓冲区中的速度差别与所计算的第二缓冲区中的速度差别(DV)之间的差异大于唤醒阈值。该差异被用作横向速度计算的开始点。第二缓冲区的平均值被冻结，并被用作对将来的横向速度进行积分的零g参考点。现在G2是固定的。由于横向加速度的提高，移动的G1提高了积分的值。

在t2，真实的加速度变得如此之小，以至于第一缓冲区Gl中的DV和第二(G2)中的DV之间的差异现在小于重置的阈值。横向速度的当前值保留8秒，然后如果没有冲击事件发生就将其清除。

这个确定横向速度的方法用于在这种异常行驶条件下激活乘客安全装置，特别是在车辆碰撞测试中。由此所确定的这个横向速度是重要的，特别是对侧面碰撞或侧翻算法来说，以激活乘客安全装置，比如侧面气囊或侧翻条。因此，这个方法集成在用于乘客安全装置的控制单元的软件中，该软件保存在这种控制单元的存储器中。

Claims (11)

1.一种用于在车辆的异常行驶情况期间利用横向加速度信号确定横向速度的方法，所述方法包括：

由下列事件中的至少一个检测异常行驶情况；

a)从CAN传送的车辆速度信息低于预先描述的值，

b)发动机旋转的数目低于预先描述的值，

c)车轮旋转的数目低于预先描述的值，

d)变速齿轮符合规定的测试机构，

e)停车闸是啮合的，

f)在当前的关键周期期间，汽车行驶的距离低于预先描述的值；

如果检测到异常行驶的情况，则由横向加速度信号计算初始的零g点值；

检测大于最小阈值的横向加速度信号，启动加速度信号的积分，并将由该积分信号计算而来的平均值与所计算的初始的零g点值进行比较；和

如果该平均值与所计算的初始的零g点值的差别大于预定的阈值，则使用真实的积分信号作为有效的横向速度，并持续进行积分，直到达到预定的停止条件。

2.如权利要求1所述的方法，其中，车辆的异常行驶情况是受控的车辆碰撞测试。

3.如权利要求1所述的方法，其中，在达到预定的停止条件后，所到达的横向速度停留预定长的时间，然后，重置该横向速度或逐步减少之。

4.如权利要求1所述的方法，其中，加速度信号的积分是剪取到最大值中的至少一个，或由积分的最大时间所限定。

5.如权利要求1所述的方法，其中，如果在计算过程中，横向加速度信号增长大于预定的值，则停止初始的零g点值的计算，且不提交有效的横向速度。

6.如权利要求1所述的方法，其中，如果另一个碰撞算法变得激活，则停止这个方法。

7.如权利要求1所述的方法，其中，在停止条件之后，将该积分信号与预定的阈值进行比较，如果该积分信号小于这个阈值，那么重新计算或校正初始的零g点值。

8.如权利要求1所述的方法，其中，如果该平均值与所计算的初始的零g点的差别小于预定的阈值，则停止该积分。

9.如权利要求1所述的方法，其中，该方法用于激活乘客安全装置。

10.一种用于控制车辆的乘客安全装置的控制单元，其包括：

用于处理在车辆的异常行驶情况期间利用横向加速度信号确定横向速度的方法的处理器，所述方法包括：

由下列事件中的至少一个检测异常行驶情况；

a)从CAN传送的车辆速度信息低于预先描述的值，

b)发动机旋转的数目低于预先描述的值，

c)车轮旋转的数目低于预先描述的值，

d)变速齿轮符合规定的测试机构，

e)停车闸是啮合的，

f)在当前的关键周期期间，汽车行驶的距离低于预先描述的值；

如果检测到异常行驶的情况，则由横向加速度信号计算初始的零g点值；

检测大于最小阈值的横向加速度信号，启动加速度信号的积分，并将由该积分信号计算而来的平均值与所计算的初始的零g点值进行比较；和

如果该平均值与所计算的初始的零g点值的差别大于预定的阈值，则使用真实的积分信号作为有效的横向速度，并持续进行积分，直到达到预定的停止条件。

11.如权利要求10所述的控制单元，其中，车辆的异常行驶情况是受控的车辆碰撞测试。