CN107933564B - 道路坡度估算方法、道路坡度估算装置、终端设备以及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种道路坡度估算方法、道路坡度估算装置、终端设备以及计算机可读存储介质，道路坡度估算方法包括：通过陀螺仪角速度传感器测量出车辆当前时刻的纵向角速度变化率；将当前时刻的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值。本申请能够使得估算道路坡度值比较简单、快捷，并且不需要额外的传感器，也不限制使用场景，应用范围更广。

Description

道路坡度估算方法、道路坡度估算装置、终端设备以及计算机 可读存储介质

技术领域

本申请涉及测算领域，尤其涉及道路坡度估算方法、道路坡度估算装置、终端设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

目前估计道路坡度的方法一般为使用驱动转矩或者使用重力加速度传感器进行估算。使用驱动转矩估算道路坡度的方法，是因为车辆的负荷会根据道路坡度而改变，根据道路坡度改变获得与驱动转矩有关的车速的增长率，再使用车速的增长率的差值来估算道路坡度。使用驱动转矩估算道路坡度还需要很多其它传感器配合才能正常工作，比如测试车辆速度、车辆加速度、车辆轮速、车辆转向角等，非常繁琐。

重力加速度传感器可以测量车辆前进方向加速度和垂直方向加速度，通过将垂直方向加速度与车速的增长率进行比较来计算车辆的俯仰斜度，该俯仰角度可近似作为道路坡度。而使用重力加速度传感器估算道路坡度的方法，限制条件很多，比如车辆不能倒退行驶、不能在换挡、转向角要小于预定角等，会过滤掉很多场景，并不实用。

发明内容

本申请提供一种道路坡度估算方法、道路坡度估算装置、终端设备以及计算机可读存储介质，能够解决现在估算道路坡度时使用驱动转矩方法需要很多传感器配合才能工作导致比较繁琐以及使用重力加速度传感器限制条件多不实用的问题。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种道路坡度估算方法，道路坡度估算方法包括：通过陀螺仪角速度传感器测量出车辆当前时刻的纵向角速度变化率；将当前时刻的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值。

优选地，在将纵向角速度变化率积分即可得到道路坡度值的步骤前，还包括步骤：将纵向角速度变化率进行消除误差的校正处理；将经过校正处理的当前时刻的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值。

优选地，在将纵向角速度变化率进行消除误差的校正处理的步骤中，包括消除零点漂移的步骤，消除零点漂移的步骤包括：通过陀螺仪角速度传感器获取车辆处于静止状态时设定时间内，车辆的纵向角速度平均变化率；将当前时刻的纵向角速度变化率减去纵向角速度平均变化率，即可得到校正后的纵向角速度变化率作为当前时刻的纵向角速度变化率。

优选地，在将纵向角速度变化率进行消除误差的校正处理的步骤中，包括消除随机噪声的步骤，消除随机噪声的步骤包括：通过滤波器将纵向角速度变化率进行滤波处理，即可得到校正后的纵向角速度变化率作为当前时刻的纵向角速度变化率。

根据本申请的第二方面，本申请提供一种道路坡度估算装置，道路坡度估算装置包括：纵向角速度变化率测量模块，用于通过陀螺仪角速度传感器测量出车辆当前时刻的纵向角速度变化率；道路坡度计算模块，用于将当前时刻的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值。

优选地，道路坡度估算装置还包括：校正处理模块，用于将纵向角速度变化率进行消除误差的校正处理；道路坡度计算模块，还用于将当前时刻经过校正处理的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值。

优选地，校正处理模块包括：纵向角速度平均变化率计算单元，用于通过陀螺仪角速度传感器获取车辆处于静止状态时设定时间内，车辆的纵向角速度平均变化率；校正单元，用于将当前时刻的纵向角速度变化率减去纵向角速度平均变化率，即可得到校正后的纵向角速度变化率作为当前时刻的纵向角速度变化率。

优选地，校正处理模块包括：滤波处理模块，用于通过滤波器将纵向角速度变化率进行滤波处理，即可得到校正后的纵向角速度变化率作为当前时刻的纵向角速度变化率。

根据本申请的第三方面，本申请提供一种存储设备，视频存储设备存储有多条指令，指令适于由处理器加载并且执行；指令包括：通过陀螺仪角速度传感器测量出车辆当前时刻的纵向角速度变化率；将当前时刻的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值。

根据本申请的第四方面，本申请提供一种终端，包括：处理器，适于实现各指令；以及存储设备，适于存储有多条指令，指令适于由处理器加载并且执行；指令包括：通过陀螺仪角速度传感器测量出车辆当前时刻的纵向角速度变化率；将当前时刻的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值。

本申请的有益效果在于：通过陀螺仪角速度传感器测量出车辆当前时刻的纵向角速度变化率，再通过对纵向角速度变化率进行运算即可得到当前时刻的道路坡度值，这样估算道路坡度值比较简单、快捷，并且不需要额外的传感器，也不限制使用场景，应用范围更广。

附图说明

图1是本申请道路坡度估算方法的流程图；

图2是本申请道路坡度估算装置的原理图；

图3是本申请小车经过的路面示意图；

图4是本申请小车经过图3的路面时经过校准处理后的纵向角速度变化率的示意图；

图5是本申请小车经过图3的路面时对校准处理后的坡度角度的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

请参阅图1，本申请提出一种道路坡度估算方法，包括：

步骤S101：通过陀螺仪角速度传感器测量出车辆的纵向角速度变化率GyroY_i。

步骤S102：将当前时刻的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值Pitch_i，亦既是，Pitch_i＝∫GyroY_i。

进一步地，在将纵向角速度变化率积分即可得到道路坡度值的步骤前，还包括步骤：将纵向角速度变化率进行消除误差的校正处理。

将当前时刻经过校正处理的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值。

由于陀螺仪角速度传感器本身的灵敏度问题，导致其在静止时采集到的三轴数据可能都不为零，即零点偏移，故需要对其进行校准，本申请的校准处理方法为采集一段时间陀螺仪角速度传感器静止时的纵向角速度数据，求出设定时间内的平均纵向角速度变化率，然后将当前时刻的纵向角速度变化率减去这个平均纵向角速度变化率。

因此，进一步地，在将纵向角速度变化率进行消除误差的校正处理的步骤中，包括消除零点漂移的步骤，消除零点漂移的步骤包括：

通过陀螺仪角速度传感器获取车辆处于静止状态时设定时间内的纵向角速度变化率，求出该设定时间内的纵向角速度平均变化率

本实施例中，设定时间可以为30秒。

将当前时刻的纵向角速度变化率减去纵向角速度平均变化率，即可得到校正后的纵向角速度变化率作为当前时刻的纵向角速度变化率，亦既是，

将当前时刻经过校正处理的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值的步骤中，亦既是，Pitch_i＝∫GyroY_ifix。

进一步地，陀螺仪角速度传感器的随机噪声会导致计算角度的随机波动，这种波动使得角度以与时间的平方根成正比的速度漂移。这样也会影响陀螺仪角速度传感器的测量精确度。

因此，在将纵向角速度变化率进行消除误差的校正处理的步骤中，包括消除随机噪声的步骤，消除随机噪声的步骤包括：通过滤波器将纵向角速度变化率进行滤波处理，即可得到校正后的纵向角速度变化率作为当前时刻的纵向角速度变化率GyroY'_ifix。

将当前时刻经过校正处理的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值，亦既是，Pitch_i＝∫GyroY'_ifix。

相应的，依据计算机软件的功能模块化思维，请参阅图2，本申请还提供了一种道路坡度估算装置包括：

纵向角速度变化率测量模块201，用于通过陀螺仪角速度传感器测量出车辆当前时刻的纵向角速度变化率；

道路坡度计算模块202，用于将当前时刻的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值，亦既是，Pitch_i＝∫GyroY_i。

进一步地，道路坡度估算装置还包括：校正处理模块，用于将纵向角速度变化率进行消除误差的校正处理；

道路坡度计算模块，还用于将当前时刻经过校正处理的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值。

由于陀螺仪角速度传感器本身的灵敏度问题，导致其在静止时采集到的三轴数据可能都不为零，即零点偏移，故需要对其进行校准，本申请的校准处理方法为采集一段时间陀螺仪角速度传感器静止时的纵向角速度数据，求出设定时间内的平均纵向角速度变化率，然后将当前时刻的纵向角速度变化率减去这个平均纵向角速度变化率。

因此，进一步地，校正处理模块包括：

纵向角速度平均变化率计算单元，用于通过陀螺仪角速度传感器获取车辆处于静止状态时设定时间内的纵向角速度变化率，求出该设定时间内的纵向角速度平均变化率

本实施例中，设定时间可以为30秒。

校正单元，用于将当前时刻的纵向角速度变化率减去纵向角速度平均变化率，即可得到校正后的纵向角速度变化率作为当前时刻的纵向角速度变化率，亦既是，

进一步地，陀螺仪角速度传感器的随机噪声会导致计算角度的随机波动，这种波动使得角度以与时间的平方根成正比的速度漂移。这样也会影响陀螺仪角速度传感器的测量精确度。

因此，校正处理模块还包括：滤波处理模块，用于通过滤波器将纵向角速度变化率进行滤波处理，即可得到校正后的纵向角速度变化率作为当前时刻的纵向角速度变化率GyroY'_ifix。

将当前时刻经过校正处理的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值，亦既是，Pitch_i＝∫GyroY'_ifix。

下面结合图1至图5来对本申请的工作原理进行说明。

请参阅图3，装有陀螺仪角速度传感器的小车经过如图3所示的路面，该路面两边的坡度分别约为16°以及-16°。当该小车驶过图3所示的路面时，陀螺仪角速度传感器采集车辆纵向角速度变化率，经过校准处理后，得到如图4所示的纵向角速度变化率随着小车的位移而发生对应变化的示意图，其中，横轴为时间，纵轴为纵向角速度变化率。我们可以看到，在A段到B段时，小车在水平方向上行驶，纵向角速度变化率没有变化，则纵向角速度变化率为0；当小车在B点时，因为从水平方向往斜坡方向向上行驶，则纵向角速度变化率是逐渐变大的；在B段到C段时，因为小车行驶的过程中，纵向角速度没有变化，亦既是纵向角速度的变化率为0；当小车在C点时，小车的行驶方向从斜坡向水平方向变化，则纵向角速度变化率是负数的；当在C段到D段时，因为小车行驶的过程中，纵向角速度没有变化，亦既是纵向角速度的变化率为0；当小车在D点时，小车的行驶方向从向水平方向往斜坡方向变化，则纵向角速度变化率是负数的；在D段到E段时，因为小车行驶的过程中，纵向角速度没有变化，亦既是纵向角速度的变化率为0；当小车在E点时，因为从斜坡方向往水平方向向上行驶，则纵向角速度变化率是逐渐变大的；在E段到F段时，因为小车行驶的过程中，纵向角速度没有变化，亦既是纵向角速度的变化率为0。

请参阅图5，对校准后的纵向角速度变化率进行积分，即可得到小车在经过图3所示的路边时，每时刻与水平面的夹角，可以看到，在A段到B段时，小车在水平方向上行驶，纵向角速度变化率没有变化，则坡度为0；当小车在B点时，因为从水平方向往斜坡方向向上行驶，则纵向角速度变化率是逐渐变大的，坡度也逐渐从0°增大至16°左右；在B段到C段时，因为小车行驶的过程中，纵向角速度没有变化，坡度值保持在16°；当小车在C点时，小车的行驶方向从斜坡向水平方向变化，则纵向角速度变化率是负数的，坡度也从16°变化为0°；当在C段到D段时，因为小车行驶的过程中，纵向角速度没有变化，亦既是纵向角速度的变化率为0，坡度保持在0°；当小车在D点时，小车的行驶方向从向水平方向往斜坡方向变化，则纵向角速度变化率是负数的，则坡度也从0°变化为-16°；在D段到E段时，因为小车行驶的过程中，纵向角速度没有变化，亦既是坡度值保持在-16°；当小车在E点时，因为从斜坡方向往水平方向向上行驶，则纵向角速度变化率是逐渐变大的，坡度值从-16°变化到0°；在E段到F段时，因为小车行驶的过程中，纵向角速度没有变化，坡度值保持在0°。

从图5可以看到，计算的坡度与图3中的路面的坡度真实情况非常接近，说明本申请的计算方法是比较准确的，并且计算也极为简单。

本公开还提出一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上所述道路坡度估算方法的步骤。

处理器执行所述计算机程序时实现上述各个方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图2的功能模块。

示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述视频显示装置中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成如图2所示的模块，各模块具体功能如上面的说明。

道路坡度估算装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备，也可以行车记录仪、运动相机等拍摄设备。所述道路坡度估算装置/终端可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是视频显示装置的示例，并不构成对视频显示装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述视频显示装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述视频显示装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个视频显示装置的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述道路坡度估算装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

本公开提出一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述道路坡度估算方法的步骤。

所述道路坡度估算装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

本申请的有益效果在于：通过陀螺仪角速度传感器测量出车辆当前时刻的纵向角速度变化率，再通过对纵向角速度变化率进行运算即可得到当前时刻的道路坡度值，这样估算道路坡度值比较简单、快捷，并且不需要额外的传感器，也不限制使用场景，应用范围更广。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘等。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (4)

1.一种道路坡度估算方法，其特征在于，所述道路坡度估算方法包括：

通过陀螺仪角速度传感器测量出车辆当前时刻的纵向角速度变化率；

将当前时刻的纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值；

在将纵向角速度变化率积分即可得到道路坡度值的步骤前，还包括步骤：

将所述纵向角速度变化率进行消除误差的校正处理；

将经过校正处理的当前时刻的所述纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值；

在所述将所述纵向角速度变化率进行消除误差的校正处理的步骤中，包括消除零点漂移的步骤，所述消除零点漂移的步骤包括：

通过所述陀螺仪角速度传感器获取车辆处于静止状态时设定时间内，车辆的纵向角速度平均变化率；

将当前时刻的纵向角速度变化率减去纵向角速度平均变化率，即可得到校正后的纵向角速度变化率作为当前时刻的所述纵向角速度变化率；

在所述将所述纵向角速度变化率进行消除误差的校正处理的步骤中，包括消除随机噪声的步骤，所述消除随机噪声的步骤包括：

通过滤波器将所述纵向角速度变化率进行滤波处理，即可得到校正后的纵向角速度变化率作为当前时刻的所述纵向角速度变化率。

2.一种道路坡度估算装置，其特征在于，所述道路坡度估算装置包括：

纵向角速度变化率测量模块，用于通过陀螺仪角速度传感器测量出车辆当前时刻的纵向角速度变化率；

道路坡度计算模块，用于将当前时刻的所述纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值；

所述道路坡度估算装置还包括：校正处理模块，用于将所述纵向角速度变化率进行消除误差的校正处理；

所述道路坡度计算模块，还用于将当前时刻经过校正处理的所述纵向角速度变化率积分即可得到当前时刻的道路坡度值；

所述校正处理模块包括：

纵向角速度平均变化率计算单元，用于通过所述陀螺仪角速度传感器获取车辆处于静止状态时设定时间内，车辆的纵向角速度平均变化率；

校正单元，用于将当前时刻的纵向角速度变化率减去纵向角速度平均变化率，即可得到校正后的纵向角速度变化率作为当前时刻的所述纵向角速度变化率；

所述校正处理模块包括：

滤波处理模块，用于通过滤波器将所述纵向角速度变化率进行滤波处理，即可得到校正后的纵向角速度变化率作为当前时刻的所述纵向角速度变化率。

3.一种终端设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如权利要求1所述的方法的步骤。

4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述的方法的步骤。

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