CN103868523A

CN103868523A - 获取车辆的偏航率传感器的偏差的系统和方法

Info

Publication number: CN103868523A
Application number: CN201310154304.9A
Authority: CN
Inventors: 徐海珍; 刘钟日
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2013-04-28
Publication date: 2014-06-18
Also published as: KR20140073977A; US20140163808A1; KR101417456B1

Abstract

本发明公开获取车辆的偏航率传感器的偏差的系统和方法。该方法包括，通过处理器基于全球定位系统（GPS）信息和车辆速度信息匹配地图信息并确定道路的曲率。该方法还包括通过处理器基于道路的曲率利用转向角信息和车辆速度信息来计算基于地图的偏航度。此外，该方法包括由处理器通过比较偏航率传感器的测量值和基于地图的偏航度，来获取偏航率传感器的偏差。

Description

获取车辆的偏航率传感器的偏差的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请基于35U.S.C.§119(a)要求于2012年12月7日提交的韩国专利申请第10-2012-0142057号的权益，其全部内容并入本文以作参考。

技术领域

本发明涉及获取车辆的偏航率传感器的偏差的系统和方法，当车辆在弯曲或崎岖不平的道路上行驶时其能够准确地检测偏航率传感器的偏差，由此减少车辆偏航度的运算误差。

背景技术

尽管已经利用全球定位系统（GPS）运算车辆的偏航度，但是利用GPS还不能进行实时运算，因为偏航度每秒接收一次，因此使阴影区（shadow region）的错误操作出现率增加。因此，已经开发出利用偏航率传感器进行补充计算的方法。

在许多传统方法中，由于成本和尺寸的限制，使用微电子机械系统（MEM）传感器作为车辆的偏航率传感器。由于热噪声和地球公转的影响，这些MEM陀螺速率传感器具有固有偏差，这些偏差在偏航度获取中引起误差。特别地，由于偏航率偏差对周围环境敏感，并且难以估计，所以已经研究了多种估计偏航率偏差的方法。

目前商业化车辆采用利用偏航率传感器作为全球定位系统演示接收器（GPSDR）的部分的偏航度估计算法。用于提高算法准确性的偏航率偏差估计方法配置为确定车辆是否正在运行，并在车辆静止时或者车辆在基本上线性的道路上行驶时对偏航率取平均值。

然而，当车辆在偏航率偏差变化的大体弯曲的道路上行驶时该方法不能用于估计偏航率偏差，因而在偏航度估计中引起潜在误差。

设置陀螺仪的零参考值的传统方法包括：配置为输出旋转角速度作为电压的陀螺仪；配置为接收GPS信号的GPS接收器；配置为将陀螺仪输出的电压数字化的模拟/数字转换器；以及控制器，其配置为根据GPS信号的接收结果检测车辆的速度和偏航度，确定车辆是否在大体平直的道路上行驶，并在确定车辆在大体平直的道路上行驶时通过对陀螺仪输出的电压进行滤波来获得陀螺仪零参考值。然而，以上描述的技术不能克服偏航率传感器的误差。

提供以上技术描述仅仅是为了帮助理解本发明的背景。然而，以上技术描述不应被理解为承认这些技术对应于具有本技术领域一般知识的人员已经知晓的现有技术。

发明内容

因此，本发明提供获取车辆的偏航率传感器的偏差的系统和方法，其即使是在偏航率连续变化的环境中（例如大体弯曲的道路）也能够基本准确地检测偏航率传感器的偏差，从而运算出更准确的偏航度。

本发明的一个方面提供获取车辆的偏航率传感器的偏差的方法，包括：基于GPS信息和车辆速度信息匹配地图信息，并确定道路的曲率；基于道路的曲率利用转向角信息和车辆速度信息来计算基于地图的偏航度；以及通过比较偏航率传感器的测量值和基于地图的偏航度来获取偏航率传感器的偏差。GPS信息可以包括位置、速度、和偏航度中的一种或多种。

获取过程可以包括：通过对基于地图的偏航度求微分来获取基于地图的角速度，以及根据基于地图的角速度与偏航率传感器的测量值之间的差值来获取偏航率传感器的偏差。该获取过程还可包括通过对基于地图的角速度和偏航率传感器的测量值之间的差值求平均值，来获取偏航率传感器的偏差。此外，获取过程可以包括通过从偏航率传感器的测量值中去除偏航率传感器的偏差，来计算偏航率传感器的补偿值。该计算过程还可包括通过利用基于地图的偏航度对偏航率传感器的补偿值进行滤波，从而获取偏航率传感器的滤波后的补偿值。

该获取过程还可包括存储偏航率传感器在各个区间（interval）的偏差。存储过程可以包括在基本相似的区间再次获取偏航率传感器的偏差，以及将获取的偏航率传感器偏差与先前存储的偏航率传感器偏差进行比较。而且，该过程可以包括通过与存储的偏航率传感器偏差相比较，来确定车辆的异常表现或道路的异常表面（例如，基本不平坦的道路表面）。

附图说明

根据下面的详细说明并结合附图，将更清晰地理解本发明的以上和其他目标、特征、和优势，在附图中：

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的获取车辆的偏航率传感器偏差的方法的示例性框图；

图2是示出根据本发明的示例性实施方式在图1所示的获取车辆的偏航率传感器偏差的方法中运算基于地图的偏航度的示例性框图；

图3是示出根据本发明的示例性实施方式在图1所示的获取车辆的偏航率传感器偏差的方法中获取偏差的示例性框图；

图4是示出根据本发明的示例性实施方式使用图1所示的获取车辆的偏航率传感器偏差的方法来获取偏航度的示例性框图；且

图5是示出根据本发明的示例性实施方式利用图1所示的获取车辆的偏航率传感器偏差的方法确定异常行为的步骤的示例性框图。

具体实施方式

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车（SUV）、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、燃烧、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车（例如，来源于石油以外的资源的燃料）。

此外，本发明的控制逻辑可以实现为包含可由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于，ROM、RAM、光盘（CD）-ROM、磁带、软盘、快闪驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可以分布在连接网络的计算机系统中，以便，例如通过远程信息处理（telematics）服务器或控制器局域网（CAN）以分布式模式存储和执行计算机可读介质。

本文使用的术语仅仅是出于描述具体实施方式的目的，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该（a、an、the）”也意在包括复数形式，除非上下文中另外清楚指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括（comprises和/或comprising）”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有组合。

现在将参考附图，贯穿附图，相同的附图标记用于指代相同或相似的部件。

将参考附图对根据本发明的示例性实施方式的获取车辆的偏航率传感器偏差的系统和方法进行描述。

图1是示出获取车辆的偏航率传感器偏差的方法的示例性框图，图2是示出在图1所示的获取车辆的偏航率传感器偏差的方法中运算基于地图的偏航度的示例性框图，图3是示出在图1所示的获取车辆的偏航率传感器偏差的方法中获取偏差的示例性框图，且图4是示出利用图1所示的获取车辆的偏航率传感器的偏差的方法来获取偏航度的示例性框图。

因此，根据本发明示例性实施方式的获取车辆的偏航率传感器的偏差的方法包括在偏航率持续变化的环境（例如大体弯曲的道路）中检测偏航率传感器的偏差，从而运算出更准确的偏航度。

获取车辆的偏航率传感器偏差的方法可包括：通过处理器基于GPS信息和车辆速度信息匹配地图信息，并确定道路的曲率；通过处理器基于道路的曲率利用转向角信息和车辆速度信息来计算基于地图的偏航度；以及由处理器通过比较偏航率传感器的测量值和基于地图的偏航度，来获取偏航率传感器的偏差。

换言之，该过程可以包括通过处理器基于地图信息确定道路的曲率。而且，计算的准确车辆偏航度可以基于道路的曲率利用转向角等等进行计算。此外，通过对偏航度求微分可以将偏航度转换成角速度，并且可以基于偏航率传感器的角速度和实时测量值之差来估计偏差。

更具体地，可以基于GPS信息和车辆速度信息进行地图信息的匹配，并且利用该匹配信息，可以确定道路的曲率。此外，GPS信息可以包括位置、速度、和偏航度中的一种或多种。

图2是示出在图1所示的获取车辆的偏航率传感器偏差的方法中运算基于地图的偏航度的示例性框图。参考图2，可以获得地图信息，并且利用该地图信息可以确定当前的车辆位置。换言之，该过程可以包括由处理器通过将利用GPS获得的位置、速度、和偏航度代入地图中，将车辆位置匹配到地图信息中。此外，该信息可以包括车辆速度信息，因此GPS信息可以基于车辆在预定时间内已经移动的距离。通过该过程，可以计算有关当前车辆所移行的道路的曲率的信息。

而且，该过程可以包括由处理器基于道路的曲率利用转向角信息和车辆速度信息，计算基于地图的偏航度。换言之，当计算道路的曲率时，车辆的偏航度可随着曲率改变。因此，当基于道路的曲率计算车辆的估计轨迹时，可以通过将运算的估计轨迹与利用转向角和车辆速度获得的估计轨迹进行比较来计算估计偏航度。

而且，基于车辆当前所处的位置的道路曲率可以计算车辆的偏航度。例如，可以基于利用例如计算车辆的偏航度平均值的方法的车辆偏航度和当前转向角计算基本准确的车辆偏航度。偏航度可以是通过补偿获得的基于地图信息的值，因此可以认为该偏航度是基于地图的偏航度。

此后，该过程包括由处理器通过比较偏航率传感器的测量值和基于地图的偏航度来获取偏航率传感器的偏差。图3是示出在图1所示的获取车辆的偏航率传感器偏差的方法中获取偏差的示例性框图。参考图3，可以基于偏航率传感器的测量值和基于地图的偏航度之差来获得偏航率传感器的偏差。

具体地，可以通过对基于地图的偏航度求微分来计算基于地图的角速度，并且可以根据基于地图的角速度和偏航率传感器的测量值之差来计算偏航率传感器的偏差。

而且，可以通过对基于地图的角速度和偏航率传感器的测量值之差求平均值来获取偏航率传感器的偏差，因为基于地图的角速度和偏航率传感器的测量值是实时计算的值。

此外，图5是示出利用图1所示的获取车辆的偏航率传感器的偏差的方法来确定异常行驶行为（例如，车辆摇摆、急转弯、意料之外的颠簸等等）的步骤的示例图。该过程还可包括由处理器通过从偏航率传感器的测量值中去除偏航率传感器的偏差，来计算偏航率传感器的补偿值。可以通过代入在车辆实际行驶期间获得的偏差，来计算偏航率传感器的实际测量值的补偿值。

而且，该过程还可包括由处理器通过利用基于地图的偏航度对偏航率传感器的补偿值进行滤波，获取偏航率传感器的滤波后的补偿值。可以利用多种滤波器（包括卡尔曼滤波器和α-β滤波器）中的一种，获取更准确的偏航率传感器补偿值。最后，偏航率传感器的补偿值可以用于运算车辆的偏航度。

而且，该过程还可包括由处理器存储各个区间的偏航率传感器偏差。而且，该存储过程还可包括通过处理器在基本相同的区间获取偏航率传感器的偏差，以及通过处理器比较所获取的偏航率传感器偏差和先前存储的偏航率传感器偏差。而且，该过程还包括由处理器通过与存储的偏航率传感器偏差相比较，确定车辆的异常行为或道路的异常表面（例如，基本上不均匀的道路表面）。

换言之，当车辆在道路上行驶时可以对于每个速度或区间计算和存储偏航率传感器偏差，并且当车辆再次在基本相同的区间行驶时，可以利用存储的值再次计算偏航率传感器的偏差，从而提高准确性。

此外，当车辆再次在基本相同的区间行驶时，可以通过将存储值与再计算的偏航率传感器偏差进行比较，估计道路表面的状况或车辆的行驶状况。

以上描述的获取车辆的偏航率传感器的偏差的方法能够在偏航率连续变化的环境中（例如大体弯曲的道路）基本准确地检测偏航率传感器的偏差，从而运算出更准确的偏航度。该方法还能提高利用偏航率传感器确定偏航度的准确性，并且当车辆在大体弯曲的道路上行驶时在主动估计或计算变化的偏差时该方法能提高确定偏航度的准确性。而且，当地图信息包括有关道路的斜度和盘绕（roll）的信息时，该方法能够应用于估计斜度和盘绕方向上的陀螺速度传感器偏差。

而且，该方法能够通过图解（profile）特定区间的陀螺偏差并且当车辆再次在对应的区间行驶时应用陀螺偏差，从而提高偏差计算的准确性，并通过图解特定区间的陀螺偏差和分析图解出的偏差值与运算出的偏差值之间的差值来估计车辆的行驶状况或道路的表面状况。

尽管已经出于示例说明的目的公开了本发明的示例性实施方式，但本领域的技术人员能够理解，在不偏离权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可以作出各种修改、添加和替换。

Claims

1.一种获取车辆的偏航率传感器的偏差的方法，所述方法包括：

由处理器基于全球定位系统（GPS）信息和车辆速度信息匹配地图信息；

由所述处理器确定道路的曲率；

由所述处理器基于所述道路的曲率利用转向角信息和所述车辆速度信息计算基于地图的偏航度；以及

由所述处理器通过将所述偏航率传感器的测量值与所述基于地图的偏航度进行比较来获取所述偏航率传感器的偏差。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述GPS信息包括位置、速度和偏航度中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的方法，其中获取所述偏航率传感器的偏差的处理包括：

由所述处理器通过对所述基于地图的偏航度求微分来计算基于地图的角速度；和

由所述处理器基于所述基于地图的角速度和所述偏航率传感器的测量值之间的差值来计算所述偏航率传感器的偏差。

4.根据权利要求3所述的方法，其中获取所述偏航率传感器的偏差的处理包括：

由所述处理器对所述基于地图的角速度和所述偏航率传感器的测量值之间的差值求平均值。

5.根据权利要求1所述的方法，其中获取所述偏航率传感器的偏差的处理还包括：

由所述处理器通过从所述偏航率传感器的测量值中去除所述偏航率传感器的偏差来计算所述偏航率传感器的补偿值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中计算所述偏航率传感器的补偿值的处理还包括：

由所述处理器通过利用所述基于地图的偏航度对所述偏航率传感器的补偿值进行滤波来获取所述偏航率传感器的滤波后的补偿值。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：

由所述处理器存储所述偏航率传感器在多个区间的偏差。

8.根据权利要求7所述的方法，其中存储所述偏航率传感器的偏差的处理还包括：

由所述处理器在对应的区间再次获取所述偏航率传感器的偏差；和

由所述处理器将获得的所述偏航率传感器的偏差与先前存储的所述偏航率传感器的偏差进行比较。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法还包括：

由所述处理器通过与所存储的所述偏航率传感器的偏差相比较来确定所述车辆的行驶状况和所述道路的表面状况。

10.一种获取车辆的偏航率传感器的偏差的系统，所述系统包括：

处理器，其配置为：

基于全球定位系统（GPS）信息和车辆速度信息匹配地图信息；

确定道路的曲率；

基于所述道路的曲率利用转向角信息和所述车辆速度信息计算基于地图的偏航度；和

通过将所述偏航率传感器的测量值与所述基于地图的偏航度进行比较，来获取所述偏航率传感器的偏差。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述GPS信息包括位置、速度和偏航度中的一种或多种。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器还被配置为：

通过对所述基于地图的偏航度求微分来计算基于地图的角速度；和

基于所述基于地图的角速度和所述偏航率传感器的测量值之间的差值来计算所述偏航率传感器的偏差。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述处理器还被配置为：

对所述基于地图的角速度和所述偏航率传感器的测量值之间的差值求平均值。

14.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器还被配置为：

通过从所述偏航率传感器的测量值中去除所述偏航率传感器的偏差来计算所述偏航率传感器的补偿值。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述处理器还被配置为：

通过利用所述基于地图的偏航度对所述偏航率传感器的补偿值进行滤波来获取所述偏航率传感器的滤波后的补偿值。

16.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器还被配置为：

存储所述偏航率传感器在多个区间的偏差。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述处理器还被配置为：

在对应的区间再次获取所述偏航率传感器的偏差；和

将获得的所述偏航率传感器的偏差与先前存储的所述偏航率传感器的偏差进行比较。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述处理器还被配置为：

通过与所存储的所述偏航率传感器的偏差相比较来确定所述车辆的行驶状况和所述道路的表面状况。

19.一种包含由处理器或控制器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：

基于全球定位系统（GPS）信息和车辆速度信息匹配地图信息的程序指令；

确定道路的曲率的程序指令；

基于所述道路的曲率利用转向角信息和所述车辆速度信息计算基于地图的偏航度的程序指令；和

通过将所述偏航率传感器的测量值与所述基于地图的偏航度进行比较，来获取所述偏航率传感器的偏差的程序指令。

20.根据权利要求19所述的非暂时性计算机可读介质，还包括：

通过对所述基于地图的偏航度求微分来计算基于地图的角速度的程序指令；和

基于所述基于地图的角速度和所述偏航率传感器的测量值之间的差值来计算所述偏航率传感器的偏差的程序指令。