CN102616222A - 路面识别方法及系统，车辆防抱死制动方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种路面识别方法，首先在安装有ABS系统的车辆制动时间段T内，实时采集车辆轮速；接着根据车辆轮速计算滑移率λ、滑移率的变化率dλ/dt、减速度a和减速度的变化率da/dt计算路面因子Ω，并每一时间常数ΔT内，将该时间内求得的Ω进行一次平均计算得到Ω₀；最后将Ω₀与预存的所有路面名义因子分别作一次减法运算，取与Ω₀差值的绝对值最小的路面名义因子对应的路面作为当前时刻车辆所处的路面。克服了现有路面识别方法采用参数单一，造成识别准确度较低的缺点，本发明不仅提高了识别精度，也充分利用了车辆的制动时间。

Description

路面识别方法及系统,车辆防抱死制动方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆防抱死制动方法领域，具体涉及一种路面识别方法及系统，以及车辆防抱死制动方法及系统。

背景技术

众所周知，路面识别方法对车辆的制动（例如防抱死制动系统）来说起着非常重要的作用。目前的防抱死制动系统（简称ABS）普遍采用的制动方法是逻辑门限值方法+路面识别方法，其中路面识别方法主要是识别当前路面；逻辑门限值方法主要是根据路面识别的当前路面控制制动，从而提高车辆的制动效果。上述ABS系统制动方法虽然实现制动的作用，但存在以下不足：

（1）传统的路面识别方法中仅以滑移率作为路面识别参数，由于在低附路面上缓慢踩刹车与在高附路面上紧急踩刹车，这两种工况下滑移率变化规律比较相近，因此单从滑移率的变化规律很难得知车辆当前处于哪一种路面。同样的，若以单一的车轮减速度判定路面，在低附路面上缓慢踩刹车和在高附路面上紧急刹车这种工况下其表现出来的车轮减速度变化规律也比较相近。因此，用单一参数判断车辆制动时所处的路面不仅精度不够，而且出错率很大，容易引起程序的跳变。

（2）传统的路面识别方法中也有利用双参数的方法，即把车轮的滑移率和车轮的减速度一起作为判定路面的参数，这种方法具体实施思路通常是对滑移率和减速度分别设置门限值，比如滑移率设置（0-a），（a-b），（b-1）3个区间，减速度设置（-c-0），（0-d），（d-e）3个区间，这样滑移率和减速度区间就一共有9种组合，每一种组合代表了一种路面。该方法最主要的问题是区间设置要正确合理，否则很容易引起程序异常突变。而事实上正确的设置滑移率和车轮减速度的区间对于不同的车辆载荷、轮胎转动惯量来说，其实验任务量庞大，这种方法很难普及。

（3）传统路面识别方法中也有直接利用“滑移率-附着系数关系曲线”的方法进行路面识别。该方法是在无ABS的车上由实验得到“滑移率-附着系数关系曲线”，然后把实验曲线经过公式拟合，存储在程序中调用。此方法的缺点在于，在实验求得“滑移率-附着系数关系曲线”时，轮胎未抱死之前其曲线是正确的，一旦轮胎抱死其曲线就只能线性化估算处理，精度要求很难控制。

（4）传统路面识别方法几乎都是从ABS正式介入制动系统后才开始起作用，即从踩刹车（制动信号）开始到ABS启动这个过程几百毫秒中采用默认某种路面的方式，实际上是浪费了紧急制动时的宝贵时间，延长了制动距离，影响制动效果。

发明内容

本发明为解决传统路面识别方法采用参数单一，造成准确度低的技术问题，提供了一种准确度高的路面识别方法及系统。

本发明的技术方案为：

一种路面识别方法，包括以下步骤：

步骤一：在安装有ABS系统的车辆制动时间段T内，实时采集车辆轮速；

步骤二：根据上一步骤实时采集得到的车辆轮速分别计算滑移率λ、滑移率的变化率dλ/dt、减速度a和减速度的变化率da/dt，并将λ、dλ/dt、a和da/dt代入公式

Ω=k₁λ+k₂dλ/dt+k₃a+k₄da/dt求得所有路面因子Ω，并在每一时间常数ΔT内，分别求得所有路面因子Ω的平均值Ω₀，

其中k₁、k₂、k₃、k₄为路面试验参数，t为车辆轮速的采样周期，T等于N个ΔT，且

k₁∈[0，1]，k₂∈[0，0.012]， k₃∈[0，1]，k₄∈[0，0.02]，N为自然数；

步骤三：将Ω₀与预存的所有路面名义因子分别作一次减法运算，取与Ω₀差值的绝对值最小的路面名义因子对应的路面作为当前时刻车辆所处的路面，

其中所有路面名义因子是指车辆在不同路面制动时分别对应的路面名义因子，每一路面对应的路面名义因子由如下步骤求得：

未安装ABS系统的车辆在一路面的制动过程中，实时采集车辆轮速；

根据实时采集的车辆轮速分别计算滑移率λ、滑移率的变化率dλ/dt、减速度a和减速度的变化率da/dt，并将λ、dλ/dt、a和da/dt代入公式Ω₁=k₁λ+k₂dλ/dt+k₃a+k₄da/dt求得Ω₁，其中k₁、k₂、k₃、k₄为路面试验参数，t为车辆轮速的采样周期，且k₁∈[0，1]，

k₂∈[0，0.012]， k₃∈[0，1]，k₄∈[0，0.02]，并求得所有Ω₁的平均值作为该路面的路面名义因子。

一种路面识别系统，包括：

采集模块：用于在安装有ABS系统的车辆制动时间段T内，实时采集车辆轮速；

计算模块：用于根据采集模块中实时采集得到的车辆轮速分别计算滑移率λ、滑移率的变化率dλ/dt、减速度a和减速度的变化率da/dt，并将λ、dλ/dt、a和da/dt代入公式

Ω=k₁λ+k₂dλ/dt+k₃a+k₄da/dt求得所有路面因子Ω，并在每一时间常数ΔT内，分别求得所有路面因子Ω的平均值Ω₀，

其中k₁、k₂、k₃、k₄为路面试验参数，t为车辆轮速的采样周期，T等于N个ΔT，且k₁∈[0，1]，k₂∈[0，0.012]， k₃∈[0，1]，k₄∈[0，0.02]，N为自然数；

处理模块：用于将Ω₀与预存的所有路面名义因子分别作一次减法运算，取与Ω₀差值的绝对值最小的路面名义因子对应的路面作为当前时刻车辆所处的路面，其中所有路面名义因子是指车辆在不同路面制动时分别对应的路面名义因子，通过未安装ABS系统的车辆在某一路面的制动过程中，实时采集车辆轮速，并根据实时采集的车辆轮速分别计算滑移率λ、滑移率的变化率dλ/dt、减速度a和减速度的变化率da/dt，将λ、dλ/dt、a和da/dt代入公式

Ω₁=k₁λ+k₂dλ/dt+k₃a+k₄da/dt求得Ω₁，其中k₁、k₂、k₃、k₄为路面试验参数，t为车辆轮速的采样周期，且k₁∈[0，1]，k₂∈[0，0.012]， k₃∈[0，1]，k₄∈[0，0.02]，并求得所有Ω₁的平均值作为该路面对应的路面名义因子。

一种车辆防抱死制动方法，包括逻辑门限值控制方法和路面识别方法，其特征在于，所述路面识别方法为上述路面识别方法，该路面识别方法先于逻辑门限值方法执行，且该路面识别方法存在于整个ABS制动过程之中，为逻辑门限值方法提供路面识别结果。

一种车辆防抱死制动系统，包括逻辑门限值控制单元和路面识别单元，其特征在于，所述识别系统为上述路面识别系统，该路面识别单元先于逻辑门限值单元执行，且该路面识别单元执行于整个ABS制动过程之中，为逻辑门限值单元提供路面识别结果。

从本发明的路面识别方法技术方案可以看出，首先在在安装有ABS系统的车辆制动时间段T内，实时采集车辆轮速；接着根据上一步骤实时采集得到的车辆轮速分别计算滑移率λ、滑移率的变化率dλ/dt、减速度a和减速度的变化率da/dt，并将λ、dλ/dt、a和da/dt代入公式Ω=k₁λ+k₂dλ/dt+k₃a+k₄da/dt求得所有路面因子Ω，并在每一时间常数ΔT内，分别求得所有路面因子Ω的平均值Ω₀；最后将Ω₀与预存的所有路面名义因子分别作一次减法运算，取与Ω₀差值的绝对值最小的路面名义因子对应的路面作为当前时刻车辆所处的路面。本发明的路面识别方法与传统路面识别方法相比，通过拟合出路面因子的计算公式Ω=k₁λ+k₂dλ/dt+k₃a+k₄da/dt，识别准确度高，避免了单一参数判定方法中出错率高的缺点，也避免了双参数判定方法中区间设置不合理导致程序跳变的缺点，同时，相对于传统的通过寻找“滑移率-附着系数曲线关系”的方式判定路面，试验工作量大幅度下降，减少了匹配人员的劳动强度。

从本发明的车辆防抱死制动方法技术方案可以看出，通过在逻辑门限值方法执行之前先于执行路面识别方法，该路面识别方法存在于整个ABS制动过程之中，且为逻辑门限值方法提供路面识别结果，该方法相避免了传统车辆防抱死制动方法，其路面识别方法几乎都是从ABS正式介入制动系统后才开始起作用，这样便使得从踩刹车（制动信号）开始到ABS启动这个过程几百毫秒中逻辑门限值控制方法只能采用默认某种路面的方式进行控制，这样便带来很大地随机性，从而影响了制动的准确性，即浪费了紧急制动时的宝贵时间，延长了制动距离，影响制动效果。

附图说明

图1为本发明路面识别方法提供的一实施例方法流程图。

图2为本发明路面识别方法提供的一实施例结构框图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明路面识别方法提供的一实施例方法流程图，参阅图1，路面识别方法，包括以下步骤：

步骤11：在安装有ABS系统的车辆制动时间段T内，实时采集车辆轮速，为了采集的车辆轮速更加准确，作为优选方案，可将该车辆轮速进行滤波处理；

步骤12：根据上一步骤实时采集得到的车辆轮速分别计算滑移率λ、滑移率的变化率dλ/dt、减速度a和减速度的变化率da/dt，并将λ、dλ/dt、a和da/dt代入公式

Ω=k₁λ+k₂dλ/dt+k₃a+k₄da/dt求得所有路面因子Ω，并在每一时间常数ΔT内，分别求得所有路面因子Ω的平均值Ω₀，

其中k₁、k₂、k₃、k₄为路面试验参数，t为车辆轮速的采样周期，T等于N个ΔT，且

k₁∈[0，1]，k₂∈[0，0.012]， k₃∈[0，1]，k₄∈[0，0.02]，N为自然数；

步骤13：将Ω₀与预存的所有路面名义因子分别作一次减法运算，取与Ω₀差值的绝对值最小的路面名义因子对应的路面作为当前时刻车辆所处的路面，

其中所有路面名义因子是指车辆在不同路面制动时分别对应的路面名义因子，每一路面对应的路面名义因子由如下步骤求得：

未安装ABS系统的车辆在一路面的制动过程中，实时采集车辆轮速；

根据实时采集的车辆轮速分别计算滑移率λ、滑移率的变化率dλ/dt、减速度a和减速度的变化率da/dt，并将λ、dλ/dt、a和da/dt代入公式Ω₁=k₁λ+k₂dλ/dt+k₃a+k₄da/dt求得Ω₁，其中k₁、k₂、k₃、k₄为路面试验参数，t为车辆轮速的采样周期，且k₁∈[0，1]，

k₂∈[0，0.012]， k₃∈[0，1]，k₄∈[0，0.02]，并求得所有Ω₁的平均值作为该路面的路面名义因子。

可以理解的是，上述步骤12中的时间常数ΔT由设计者任一设定，可以通过综合考虑计算的难度以及路面识别的准确性而定，作为一优选方案，ΔT可为100ms-200ms。

图2为本发明路面识别方法提供的一实例方法流程图，参阅图2 可知，路面识别系统包括：

采集模块21：用于在安装有ABS系统的车辆制动时间段T内，实时采集车辆轮速；

计算模块22：用于根据采集模块21中实时采集得到的车辆轮速计算滑移率λ、滑移率的变化率dλ/dt、减速度a和减速度的变化率da/dt，并将λ、dλ/dt、a和da/dt代入公式

Ω=k₁λ+k₂dλ/dt+k₃a+k₄da/dt求得路面因子Ω，并在每一时间常数ΔT内，分别求得所有路面因子Ω的平均值Ω₀，

其中k₁、k₂、k₃、k₄为路面试验参数，t为车辆轮速的采样周期，T等于N个ΔT，且

k₁∈[0，1]，k₂∈[0，0.012]， k₃∈[0，1]，k₄∈[0，0.02]，N为自然数；

处理模块23：用于将Ω₀与预存的所有路面名义因子分别作一次减法运算，取与Ω₀差值的绝对值最小的路面名义因子对应的路面作为当前时刻车辆所处的路面，其中所有路面名义因子是指车辆在不同路面制动时分别对应的路面名义因子，通过未安装ABS系统的车辆在某一路面的制动过程中，实时采集车辆轮速，并根据实时采集的车辆轮速分别计算滑移率λ、滑移率的变化率dλ/dt、减速度a和减速度的变化率da/dt，将λ、dλ/dt、a和da/dt代入公式Ω₁=k₁λ+k₂dλ/dt+k₃a+k₄da/dt求得Ω₁，其中k₁、k₂、k₃、k₄为路面试验参数，t为车辆轮速的采样周期，且k₁∈[0，1]，k₂∈[0，0.012]， k₃∈[0，1]，k₄∈[0，0.02]，并求得所有Ω₁的平均值作为该路面对应的路面名义因子。

上述计算模块22中的ΔT优选取值在100ms-200ms之间。

作为本发明的优选方案，路面识别系统还包括滤波模块，用于对采集模块21的车辆轮速进行滤波，并将滤波后的车辆轮速传送给计算模块22，这样可避免车辆轮速采集过程中出现的干扰因素，因此可进一步提高路面识别的准确度。

本发明还提供了一种车辆防抱死制动方法，包括逻辑门限值控制方法和路面识别方法，其中，所述路面识别方法为上述路面识别方法（如图1所示），该路面识别方法先于逻辑门限值方法执行，且该路面识别方法存在于整个ABS制动过程之中，为逻辑门限值方法提供路面识别结果。

作为上述实施例的进一步优选方案，所述路面识别方法起于车辆制动的开始，止于车辆制动的结束，这样可充分利用车辆在发出制动信号到ABS启动的这一段时间，采集车辆轮速进行路面识别，从而为ABS系统中的逻辑门限值控制方法提供最佳滑移率，即可大大提高车辆防抱死的制动效果。

本发明还提供了一种车辆防抱死制动系统，包括逻辑门限值控制单元和路面识别单元，其中，所述识别系统为上述路面识别系统（如图2所示），该路面识别单元先于逻辑门限值单元执行，且该路面识别单元执行于整个ABS制动过程之中，为逻辑门限值单元提供路面识别结果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种路面识别方法，包括以下步骤：

步骤一：在安装有ABS系统的车辆制动时间段T内，实时采集车辆轮速；

步骤二：根据上一步骤实时采集得到的车辆轮速分别计算滑移率λ、滑移率的变化率dλ/dt、减速度a和减速度的变化率da/dt，并将λ、dλ/dt、a和da/dt代入公式

Ω=k₁λ+k₂dλ/dt+k₃a+k₄da/dt求得所有路面因子Ω，并在每一时间常数ΔT内，分别求得所有路面因子Ω的平均值Ω₀，

其中k₁、k₂、k₃、k₄为路面试验参数，t为车辆轮速的采样周期，T等于N个ΔT，且

k₁∈[0，1]，k₂∈[0，0.012]， k₃∈[0，1]，k₄∈[0，0.02]，N为自然数；

步骤三：将Ω₀与预存的所有路面名义因子分别作一次减法运算，取与Ω₀差值的绝对值最小的路面名义因子对应的路面作为当前时刻车辆所处的路面，

其中所有路面名义因子是指车辆在不同路面制动时分别对应的路面名义因子，每一路面对应的路面名义因子由如下步骤求得：

未安装ABS系统的车辆在一路面的制动过程中，实时采集车辆轮速；

根据实时采集的车辆轮速分别计算滑移率λ、滑移率的变化率dλ/dt、减速度a和减速度的变化率da/dt，并将λ、dλ/dt、a和da/dt代入公式Ω₁=k₁λ+k₂dλ/dt+k₃a+k₄da/dt求得Ω₁，其中k₁、k₂、k₃、k₄为路面试验参数，t为车辆轮速的采样周期，且k₁∈[0，1]，

k₂∈[0，0.012]， k₃∈[0，1]，k₄∈[0，0.02]，并求得所有Ω₁的平均值作为该路面的路面名义因子。

2.根据权利要求1所述的路面识别方法，其特征在于，在步骤一之后且步骤二之前进一步包括，将车辆轮速进行滤波处理。

3.根据权利要求1或2所述的路面识别方法，其特征在于，所述步骤二中的时间常数ΔT为100ms-200ms。

4.一种路面识别系统，包括：

采集模块：用于在安装有ABS系统的车辆制动时间段T内，实时采集车辆轮速；

计算模块：用于根据采集模块中实时采集得到的车辆轮速分别计算滑移率λ、滑移率的变化率dλ/dt、减速度a和减速度的变化率da/dt，并将λ、dλ/dt、a和da/dt代入公式

Ω=k₁λ+k₂dλ/dt+k₃a+k₄da/dt求得所有路面因子Ω，并在每一时间常数ΔT内，分别求得所有路面因子Ω的平均值Ω₀，

其中k₁、k₂、k₃、k₄为路面试验参数，t为车辆轮速的采样周期，T等于N个ΔT，且

k₁∈[0，1]，k₂∈[0，0.012]， k₃∈[0，1]，k₄∈[0，0.02]，N为自然数；

处理模块：用于将Ω₀与预存的所有路面名义因子分别作一次减法运算，取与Ω₀差值的绝对值最小的路面名义因子对应的路面作为当前时刻车辆所处的路面，其中所有路面名义因子是指车辆在不同路面制动时分别对应的路面名义因子，通过未安装ABS系统的车辆在某一路面的制动过程中，实时采集车辆轮速，并根据实时采集的车辆轮速分别计算滑移率λ、滑移率的变化率dλ/dt、减速度a和减速度的变化率da/dt，将λ、dλ/dt、a和da/dt代入公式

Ω₁=k₁λ+k₂dλ/dt+k₃a+k₄da/dt求得Ω₁，其中k₁、k₂、k₃、k₄为路面试验参数，t为车辆轮速的采样周期，且k₁∈[0，1]，k₂∈[0，0.012]， k₃∈[0，1]，k₄∈[0，0.02]，并求得所有Ω₁的平均值作为该路面对应的路面名义因子。

5.根据权利要求4所述的路面识别系统，其特征在于，所述路面识别系统还包括滤波模块，用于对采集模块中的车辆轮速进行滤波，并将滤波后的车辆轮速传送给计算模块。

6.根据权利要求4或5所述的路面识别系统，其特征在于，所述计算模块中的时间常数ΔT为100ms-200ms。

7.一种车辆防抱死制动方法，包括逻辑门限值控制方法和路面识别方法，其特征在于，所述路面识别方法为权利要求1至3中任一项所述的路面识别方法，该路面识别方法先于逻辑门限值方法执行，且该路面识别方法存在于整个ABS制动过程之中，为逻辑门限值方法提供路面识别结果。

8.根据权利要求7所述的车辆防抱死制动方法，其特征在于，所述路面识别方法起于车辆制动的开始，止于车辆制动的结束。

9.一种车辆防抱死制动系统，包括逻辑门限值控制单元和路面识别单元，其特征在于，所述识别系统为权利要求4至6中任一项所述的路面识别系统，该路面识别单元先于逻辑门限值单元执行，且该路面识别单元执行于整个ABS制动过程之中，为逻辑门限值单元提供路面识别结果。

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