CN107310551B - 使用行驶信息以供优化的车辆侧翻感测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种使用行驶信息以供优化的车辆侧翻感测系统，包括：纵向速度估计器，使用车轮速度、转向角和GPS车辆速度信息来确定车辆的纵向速度；横向速度估计器，使用纵向速度、偏航速率、转向角、横向加速度和GPS车辆前进方向信息来确定车辆的横向速度；侧翻类型确定器，使用车辆的纵向速度和横向速度判定车辆的侧翻类型；以及限制装置部署确定器，根据通过侧翻类型确定器的判定来确定是否部署车辆限制装置。

Description

使用行驶信息以供优化的车辆侧翻感测系统
相关申请的交叉引证
本申请要求于2016年4月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0050532号的优先权的权益，其全部内容通过引证结合于本文中。
技术领域
本公开内容涉及当存在潜在车辆侧翻时用于感测车辆的方位和移动的系统，并且更具体地，涉及通过更准确地感测车辆的横向行为来展现改善的车辆侧翻感测性能的系统，从而通过在合适的时间进行车辆限制装置的部署来增加安全性。
背景技术
增加车辆行驶时的稳定性的装置包括防止制动时滑动的防锁死制动系统(ABS)、以及用于防止突然加速度时滑动的牵引力控制系统(TCS)。
此外，当前开发和使用了电子稳定性程序(ESP)，该程序协助车辆在行驶期间稳定保持车辆的姿势，以便增加车辆的行驶稳定性。
即，ABS是用于保证制动稳定性的系统，TCS是用于保证加速稳定性的系统，并且ESP是在控制发动机的扭矩或者当车辆假定危险姿势时与ABS协作控制制动器时稳定保持车辆的姿势的系统。
例如，用于提高行驶稳定性的前述系统需要使用多个传感器(诸如，车轮速度传感器、制动压力传感器、转向角传感器、偏航速率传感器和横向加速度传感器)来判定车辆的纵向速度和横向速度以及道路条件，并且基于这些结果控制各种限制装置，以便保证车辆的安全性。
然而，用于提高行驶稳定性的常规系统在估计车辆的纵向速度的情况时经由车轮速度的测量得出期望值。因为在车辆侧翻的状态下轮胎与地面分离，所以车辆速度的测量误差增加，这使得难以准确地测量车辆的纵向速度。
此外，尽管常规系统在估计车辆的横向速度的情况下仅使用偏航速率和转向角已经得出期望值，但是由于在车辆出现侧翻的情况下车辆的滑动，不可能估计出车辆行驶的实际方向。
因此，存在需要即使在车辆侧翻的情况下，也能够准确地估计车辆的纵向速度和横向速度的系统，从而当感测到侧翻情况时，保证车辆限制装置的合适部署。
发明内容
考虑到以上问题做出了本公开内容，并且本公开内容的目标是提供通过更准确地感测由于苛刻环境或者极端行驶导致可能出现的车辆的横向行为，来完成改善的车辆侧翻感测性能的系统，从而保证限制装置的可信赖的部署。
通过本公开内容实现的技术目标不局限于上述这些，并且从以下给出的描述中本领域技术人员可清晰理解其他目标。
根据本公开内容，通过提供使用行驶信息以供优化的车辆侧翻感测系统可以实现上述及其他目标，该系统包括：纵向速度估计器，使用车轮速度、转向角和GPS车辆速度信息来确定车辆的纵向速度；横向速度估计器，使用纵向速度、偏航速率、转向角、横向加速度和GPS车辆前进方向信息来确定车辆的横向速度；侧翻类型确定器，使用车辆的纵向速度和横向速度判定车辆的侧翻类型；以及限制装置部署确定器，根据通过侧翻类型确定器的判定来确定是否部署车辆限制装置。
车轮速度可通过车轮速度传感器来测量，并且车轮速度传感器可包括：第一车轮速度传感器，用于测量车辆的左前车轮的速度；第二车轮速度传感器，用于测量车辆的右前车轮的速度；第三车轮速度传感器，用于测量车辆的左后车轮的速度；以及第四车轮速度传感器，用于测量车辆的右后车轮的速度。
侧翻类型确定器通过另外使用车辆的侧倾角速度(roll rate)、横向加速度和垂直加速度中的一个或多个可判定车辆的侧翻类型。
车辆侧翻感测系统可进一步包括GPS使用判定器，当GPS车辆速度信息或GPS车辆前进方向信息不准确时或者当系统没有接收到GPS车辆速度信息或GPS车辆前进方向信息时，GPS使用判定器防止来自GPS的信息用于估计速度。
GPS使用判定器可包括计数器，并且当GPS车辆速度信息或GPS车辆前进方向信息不准确时或者当该系统没有接收到GPS车辆速度信息或GPS车辆前进方向信息时，计数器可增加计数值，从而当计数值达到预定值或以上时，防止来自GPS的信息被用于估计速度。
纵向速度估计器可判定转向角是否超过临界值，并且此后，可将每个车轮速度与第一平均值进行比较，以致当每个车轮速度与第一平均值之间的差值在容许范围内时，纵向速度被确定为第一纵向速度。当每个车轮速度与第一平均值之间的差值超过容许范围时，纵向速度估计器可将每个车轮速度与第二平均值进行再次比较，以致当每个车轮速度与第二平均值之间的差值在容许范围内时，纵向速度被确定为第二纵向速度。当每个车轮速度与第二平均值之间的差值超过容许范围时，纵向速度估计器可将GPS车辆速度信息与第三平均值进行再次比较，以致当GPS车辆速度信息与第三平均值之间的差值在容许范围内时，纵向速度被确定为第三纵向速度，并且以致当GPS车辆速度信息与第三平均值之间的差值超过容许范围时，纵向速度被确定为第四纵向速度。在此，第一平均值可以是通过第一车轮速度传感器至第四车轮速度传感器测量的车轮速度的平均值，第二平均值可以是通过第一车轮速度传感器至第四车轮速度传感器测量的车轮速度的平均值，不包括与第一平均值具有最大差值的车轮速度传感器的测量值，并且第三平均值可以是用于计算第二平均值的车轮速度传感器的测量值的平均值，不包括与第二平均值具有最大差值的车轮速度传感器的测量值。
当转向角超过临界值时，第一纵向速度可以是(第一平均值+GPS车辆速度信息)/2，第二纵向速度可以是(第二平均值+GPS车辆速度信息)/2，第三纵向速度可以是(第三平均值+GPS车辆速度信息)/2，并且第四纵向速度可以是GPS车辆速度信息。
当转向角不超过临界值时，第一纵向速度可以是第一平均值，第二纵向速度可以是第二平均值，第三纵向速度可以是第三平均值，并且第四纵向速度可以是GPS车辆速度信息。
横向速度估计器可使用以下等式确定车辆的横向速度：
vy＝Σ(ay+vxwx)，
其中，vy是车辆的横向速度值，ay是车辆的横向加速度值，vx是车辆的纵向速度值，并且wx是偏航速率值。
附图说明
通过以下结合附图进行的详细描述，将更明确地理解本公开内容的以上和其他目标、特征和其他优点，其中：
图1是示出了根据本公开内容中的示例性实施方式的使用行驶信息以供优化的车辆侧翻感测系统的构造的视图；
图2是示出了根据本公开内容中的示例性实施方式的通过纵向速度估计器确定车辆的纵向速度的操作的流程图；以及
图3是示出了根据本公开内容中的示例性实施方式的通过横向速度估计器确定车辆的横向速度的操作的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。此外，本发明的说明书和权利要求中使用的术语和单词不使用一般或字典限制含义进行解释，并且基于发明人可适当地定义术语的概念以便以最佳方式说明本发明的原理被构造为遵守本发明的技术精神的含义和概念。因此，应当理解的是，与附图一起公开的详细说明旨在描述本发明的示例性实施方式并且不旨在表示本公开内容中的所有技术理念。因此，应当理解，可以存在各种等价物和修改，它们可取代该申请的时间内描述的实施方式。
本文中使用的术语仅为了描述具体示例性实施方式的目的，并非旨在限制。如本文中使用的，单数形式也旨在包括复数形式，除非上下文另有清晰指示。
呈现的本公开内容致力于通过更准确地感测车辆的横向行为来提高车辆侧翻感测性能并且增加车辆的稳定性。为此，根据本公开内容中的示例性实施方式的一种车辆侧翻感测系统包括：纵向速度估计器100，使用车轮速度、转向角和GPS车辆速度信息来确定车辆的纵向速度；横向速度估计器200，使用纵向速度、偏航速率、转向角、横向加速度和GPS车辆前进方向信息来确定车辆的横向速度；侧翻类型确定器300，使用车辆的纵向速度和横向速度判定车辆的侧翻类型；以及限制装置部署确定器400，根据侧翻类型确定器300的判定来确定是否部署车辆限制装置。
为了帮助理解本公开内容，图1示出了根据示例性实施方式的使用行驶信息以供优化的车辆侧翻感测系统的构造。
首先，纵向速度估计器100估计车辆的纵向速度，并且使用车轮速度、转向角和GPS车辆速度信息确定车辆的纵向速度。
换言之，使用从转向角传感器20获取的转向角以及从车轮速度传感器10获取的车轮速度来确定车辆的纵向速度，并且使用从GPS 30获取的GPS车辆速度信息补偿所确定的纵向速度，以便更准确地确定该速度。
车轮速度传感器10包括：第一车轮速度传感器11，用于测量车辆的左前车轮的速度；第二车轮速度传感器12，用于测量车辆的右前车轮的速度；第三车轮速度传感器13，用于测量车辆的左后车轮的速度；以及第四车轮速度传感器14，用于测量车辆的右后车轮的速度。车轮速度传感器10的构造可以根据安装至车辆的车轮的数量进行改变。
更详细地，图2是示出了根据本公开内容中的示例性实施方式的通过纵向速度估计器100确定车辆的纵向速度的操作的流程图，并且随后将是与图2相关的描述。
纵向速度估计器100首先判断当前转向角是否超过临界值，并且根据每种情况顺序地执行纵向速度判定操作。
当转向角超过临界值时，纵向速度估计器100将每个车轮的速度与第一平均值进行比较。当每个车轮速度与第一平均值之间的差值在容许范围内时，纵向速度被计算为等于(第一平均值+GPS车辆速度信息)/2。当每个车轮速度与第一平均值之间的差值超过容许范围时，纵向速度估计器100将每个车轮的速度与第二平均值进行再次比较。当每个车轮速度与第二平均值之间的差值在容许范围内时，纵向速度被计算为等于(第二平均值+GPS车辆速度信息)/2。当每个车轮速度与第二平均值之间的差值超过容许范围时，纵向速度估计器100将GPS车辆速度信息与第三平均值进行再次比较。当GPS车辆速度信息与第三平均值之间的差值在容许范围内时，纵向速度被计算为等于(第三平均值+GPS车辆速度信息)/2。当每个车轮速度与第三平均值之间的差值超过容许范围时，纵向速度被计算为等于GPS车辆速度信息。
与以上描述相反，当转向角不超过临界值时，纵向速度估计器100将每个车轮的速度与第一平均值进行比较。当每个车轮速度与第一平均值的差值在容许范围内时，纵向速度被计算为等于第一平均值。当每个车轮速度与第一平均值之间的差值超过容许范围时，纵向速度估计器100将每个车轮的速度与第二平均值进行再次比较。当每个车轮速度与第二平均值的差值在容许范围内时，纵向速度被计算为等于第二平均值。当每个车轮速度与第二平均值之间的差值超过容许范围时，纵向速度估计器100再次将GPS车辆速度信息与第三平均值进行比较。当GPS车辆速度信息与第三平均值之间的差值在容许范围内时，纵向速度被计算为等于第三平均值。当每个车轮速度与第三平均值之间的差值超过容许范围时，纵向速度被计算为等于GPS车辆速度信息。
第一平均值被定义为通过第一车轮速度传感器11至第四车轮速度传感器14所测量的车轮速度的平均值。第二平均值被定义为通过第一车轮速度传感器11至第四车轮速度传感器14测量的车轮速度的、不包括具有与第一平均值最大差值的车轮速度传感器的测量值的平均值。第三平均值被定义为用于计算第二平均值的车轮速度传感器的测量值的、不包括具有与第二平均值最大差值的车轮速度传感器的测量值的平均值。
即，在只有转向角和车轮速度用于确定车辆的纵向速度的情况下，使用车轮速度确定的车辆的纵向速度可能是错误的，因为在车辆出现侧翻的情况下轮胎与地面分离。
因此，本公开内容中的示例性实施方式可使用从GPS 30获取的GPS车辆速度信息来补偿错误的纵向速度，以便更准确地估计车辆的纵向速度。
此外，横向速度估计器200用作估计车辆的横向速度(行为)，并且使用纵向速度、偏航速率、转向角、横向加速度和GPS车辆前进方向信息来确定车辆的横向速度。
同样，使用从纵向速度估计器200、偏航速率传感器40、转向角传感器20和横向加速度传感器50获取的纵向速度、偏航速率、转向角和横向加速度来确定车辆的横向速度。此外，依据横向速度的确定，车辆行驶的实际方向使用从GPS 30获取的GPS车辆前进方向信息被更准确地确定。
为了帮助理解，图3是示出了根据本公开内容中的示例性实施方式的通过横向速度估计器200确定车辆的横向速度的操作的视图。
尽管可以从车辆的转向角知道值δ(预期的车辆前进方向)，但是当车辆在侧翻情况下出现滑动时，难以估计值α(实际的车辆前进方向)。
因此，当使用从GPS车辆前进方向信息获取的值α时，使用从等式(7)中获取的ay可以更准确地估计Vy。
may＝Fyfcos(δ)+Fyr (1)
Ir＝aFyf cos(δ)-bFyr (2)
Figure BDA0001147698690000091
Figure BDA0001147698690000092
Figure BDA0001147698690000093
Figure BDA0001147698690000094
Figure BDA0001147698690000095
即，横向速度估计器200使用以下等式具有更准确地确定车辆的横向速度的性能：
vy＝Σ(ay+vxwx)，
其中，vy是车辆的横向速度值，ay是车辆的横向加速度值，vx是车辆的纵向速度值，并且wx是偏航速率值。
然后，侧翻类型确定器300使用通过纵向速度估计器100确定的车辆的纵向速度以及通过横向速度估计器200确定的车辆的横向速度来判定车辆的侧翻类型。
然而，为了更准确地判定侧翻类型，侧翻类型确定器300可通过另外使用从侧倾角速度传感器60获取的侧倾角速度、从横向加速度传感器50获取的横向加速度以及从垂直加速度传感器70获取的垂直加速度中的一个或多个判定车辆的侧翻类型。
基于通过侧翻类型确定器300所判定的结果，限制装置部署确定器400确定是否部署车辆的限制装置。当基于预置类型，侧倾角速度和侧翻角度超过临界值但是最小安全条件被满足时，可以部署限制装置。
此外，本公开内容中的车辆侧翻感测系统进一步包括GPS使用判定器500，当GPS车辆速度信息或GPS车辆前进方向信息不准确时或者当该系统没有接收到GPS车辆速度信息或GPS车辆前进方向信息时，GPS使用判定器500防止来自GPS 30的信息用于估计速度。
因为来自GPS 30的信息是从车辆外部发送并且被车辆接收的数据，所以可能出现车辆接收不准确信息或没有接收信息的情况，这是由于系统异常或者当车辆位于通信盲区时(诸如，隧道)或者当车辆位于深山时。
因此，GPS使用判定器500包括计数器510。当GPS车辆速度信息或GPS车辆前进方向信息不准确时或者当该系统没有接收到GPS车辆速度信息或GPS车辆前进方向信息时，计数器510增加计数值。从而，当计数值达到预定值以上时，GPS使用判定器500防止来自GPS 30的信息用于估计纵向速度或者横向速度。
纵向速度估计器100、横向速度估计器200、侧翻类型确定器300、GPS使用判定器500和限制装置部署确定器400可利用硬件处理器或执行软件指令以执行其功能的硬件处理器来实现。
总之，本公开内容中的示例性实施方式具有通过更准确地感测车辆的异常横向行为来清晰地判定是否出现车辆的侧翻的优势，由于车辆行驶期间的各种情况可出现该异常横向行为(更具体地，车辆侧翻情况)。
以此方式，通过清晰判定是否出现车辆的侧翻，可以在合适的时间部署车辆限制装置，这可保证驾驶员和乘客的安全。此外，因为不需要额外的传感器组件用于实现本示例性实施方式，因此具有包括就成本而言高效的额外优势。
尽管出于说明性目的公开了本公开内容的示例性实施方式，然而本领域技术人员将认识到，在不背离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的前提下，可以进行各种修改、添加以及替换。

Claims (7)

1.一种使用行驶信息以供优化的车辆侧翻感测系统，包括：
纵向速度估计器，使用车轮速度、转向角和GPS车辆速度信息来确定车辆的纵向速度；
横向速度估计器，使用所述纵向速度、偏航速率、转向角、横向加速度和GPS车辆前进方向信息来确定所述车辆的横向速度；
侧翻类型确定器，使用所述车辆的所述纵向速度和所述横向速度判定所述车辆的侧翻类型；以及
限制装置部署确定器，根据由所述侧翻类型确定器的判定来确定是否部署车辆限制装置，
其中，所述车轮速度由车轮速度传感器测量，并且
所述车轮速度传感器包括：
第一车轮速度传感器，测量所述车辆的左前车轮的速度；
第二车轮速度传感器，测量所述车辆的右前车轮的速度；
第三车轮速度传感器，测量所述车辆的左后车轮的速度；以及
第四车轮速度传感器，测量所述车辆的右后车轮的速度，
其中，所述纵向速度估计器判定所述转向角是否超过临界值并且将每个车轮速度与第一平均值进行比较，从而当每个车轮速度与所述第一平均值之间的差值在第一容许范围内时，所述纵向速度被确定为第一纵向速度，
当每个车轮速度与所述第一平均值之间的差值超过所述第一容许范围时，所述纵向速度估计器将每个车轮速度与第二平均值进行比较，从而当每个车轮速度与所述第二平均值之间的差值在第二容许范围内时，所述纵向速度被确定为第二纵向速度，
当每个车轮速度与所述第二平均值之间的差值超过所述第二容许范围时，所述纵向速度估计器将所述GPS车辆速度信息与第三平均值进行比较，从而当所述GPS车辆速度信息与所述第三平均值之间的差值在第三容许范围内时，所述纵向速度被确定为第三纵向速度，并且以致当所述GPS车辆速度信息与所述第三平均值之间的所述差值超过所述第三容许范围时，所述纵向速度被确定为第四纵向速度，并且
所述第一平均值是所述第一车轮速度传感器至所述第四车轮速度传感器测量的车轮速度的平均值，所述第二平均值是所述第一车轮速度传感器至所述第四车轮速度传感器测量的车轮速度的、排除具有与所述第一平均值最大差值的车轮速度传感器的测量值以外的平均值，所述第三平均值是用于计算所述第二平均值的车轮速度传感器的测量值的、排除具有与所述第二平均值最大差值的车轮速度传感器的测量值以外的平均值。
2.根据权利要求1所述的车辆侧翻感测系统，其中，所述侧翻类型确定器通过附加使用所述车辆的侧倾角速度、横向加速度和垂直加速度中的一者或多者来判定所述车辆的侧翻类型。
3.根据权利要求1所述的车辆侧翻感测系统，进一步包括GPS使用判定器，当所述GPS车辆速度信息或所述GPS车辆前进方向信息不准确时或者当所述车辆侧翻感测系统没有接收到所述GPS车辆速度信息或所述GPS车辆前进方向信息时，所述GPS使用判定器防止来自GPS的信息用于估计速度。
4.根据权利要求3所述的车辆侧翻感测系统，其中，所述GPS使用判定器包括计数器，并且
当所述GPS车辆速度信息或所述GPS车辆前进方向信息不准确时或者当所述车辆侧翻感测系统没有接收到所述GPS车辆速度信息或所述GPS车辆前进方向信息时，所述计数器增加计数值，从而当所述计数值达到预定值以上时，阻止来自所述GPS的信息被用于估计速度。
5.根据权利要求1所述的车辆侧翻感测系统，其中，当所述转向角超过所述临界值时，所述第一纵向速度是(所述第一平均值+所述GPS车辆速度信息)/2，所述第二纵向速度是(所述第二平均值+所述GPS车辆速度信息)/2，所述第三纵向速度是(所述第三平均值+所述GPS车辆速度信息)/2，并且所述第四纵向速度是所述GPS车辆速度信息。
6.根据权利要求1所述的车辆侧翻感测系统，其中，当所述转向角未超过所述临界值时，所述第一纵向速度是所述第一平均值，所述第二纵向速度是所述第二平均值，所述第三纵向速度是所述第三平均值，并且所述第四纵向速度是所述GPS车辆速度信息。
7.根据权利要求1所述的车辆侧翻感测系统，其中，所述横向速度估计器使用以下等式来确定所述车辆的横向速度：
vy＝Σ(ay+vxwx)，
其中，vy是所述车辆的横向速度值，ay是所述车辆的横向加速度值，vx是所述车辆的纵向速度值，wx是偏航速率值。
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