CN110239554B - 一种车载路面纵向坡度实时识别方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车载路面纵向坡度实时识别方法及其装置，属于汽车技术领域。它解决了现有的无法在全工况下进行坡度值精确计算的问题。本车载路面纵向坡度实时识别方法包括以下步骤：稳态坡度计算模块根据车载纵向加速度信号和实际加速度的差值进行查表获得稳态坡度值；动态坡度计算模块根据车载纵向加速度信号和实际加速度计算动态坡度值；坡度修正模块根据稳态坡度计算模块计算的稳态坡度值对动态计算模块计算的动态坡度值进行修正，获得修正后的坡度值；控制模块根据驾驶工况判断模块输送的当前所处工况信息，判断是采信稳态坡度计算模块计算的稳态坡度值还是采信坡度修正模块修正后的坡度值。本发明能够实现全工况下坡度值计算的精确性。

Description

一种车载路面纵向坡度实时识别方法及其装置
技术领域
本发明属于汽车技术领域，涉及一种车载路面纵向坡度实时识别方法及其装置。
背景技术
坡度是新能源汽车整车控制系统和变速器控制系统的重要参数，被用于坡道起步、蠕行的扭矩修正，滑行能量电机回馈扭矩控制和爬坡工况的换挡线修正等，要求计算量小、准确性高、实时性好。
针对坡度问题，专利201210177067.3公开了一种车辆行驶过程中路面坡度的实时估计方法，包括以下步骤:整车控制器控制驱动力传感器、车速传感器和加速度传感器将信号分别发送到坡度估算系统；车辆加速度计算模块计算车辆加速度，并将其发送到坡度估算系统；基于纵向动力学坡度估计模块计算路面坡度估计值，并将其发送到多方法融合坡度估计模块；基于加速度偏差坡度估计模块计算路面坡度估计值，并将其发送到多方法融合坡度估计模块；多方法融合坡度估计模块分别对两个路面坡度估计值进行滤波处理，得到路面坡度的实时估计值；完成路面坡度值估计后，重复上述步骤对各采样时刻的路面坡度进行实时估算，直到车辆熄火，该方法适用于各种车辆在行驶过程中各工况的路面坡度的实时估计中，但是该方法在驻车时的坡度无法计算。专利CN201711032149.8公开了一种基于加速度信号的坡度识别方法，根据车速和加速度识别道路坡度值，实时性好，但准确度不够高。综上，该两种算法的工况适应性都不够好，无法在全工况下对坡度值进行精确计算。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种车载路面纵向坡度实时识别方法及其装置，该一种车载路面纵向坡度实时识别方法及其装置所要解决的技术问题是：如何提高全工况下坡度值计算的精确性。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种车载路面纵向坡度实时识别方法，包括以下步骤：
通过加速度传感器采集车载纵向加速度信号；
通过轮速传感器采集轮速信号，并根据轮速信号计算车辆的实际加速度，其特征在于，所述车载路面纵向坡度实时识别方法还包括以下步骤：
稳态坡度计算模块接收加速度传感器和轮速传感器输送的信号，根据车载纵向加速度信号和实际加速度的差值进行查表获得稳态坡度值；
动态坡度计算模块接收加速度传感器和轮速传感器输送的信号，根据车载纵向加速度信号和实际加速度计算动态坡度值；
坡度修正模块根据稳态坡度值对动态坡度值进行修正，获得修正后的坡度值；
通过驾驶工况判断模块判断车辆当前所处工况；
控制模块根据驾驶工况判断模块输送的当前所处工况信息，判断是采信稳态坡度计算模块计算的稳态坡度值还是采信坡度修正模块修正后的坡度值作为路面纵向坡度值。
本车载路面纵向坡度实时识别方法能够根据驾驶工况判断模块输送的当前所处工况信息判断是采信稳态坡度计算模块计算的稳态坡度值还是采信坡度修正模块修正后的坡度值，比如在所处工况为车辆处于静止或平直路面稳速行驶，平直路面稳速行驶即指没有减速带、没有转弯、没有加速减速和没有颠簸路面的行驶工况，采用稳态坡度计算模块对坡度值进行计算，根据稳态坡度计算模块计算的稳态坡度值作为路面纵向坡度值即可，计算简单，获取坡度值的实时性好，准确性高；在上述工况之外的其它行驶工况下，即过减速带、转弯、加速减速或颠簸路面的行驶工况时，采用坡度修正模块对路面纵向坡度值进行计算，则根据稳态坡度计算模块计算的稳态坡度值对动态计算模块计算的动态坡度值进行修正的方式获取修正后的坡度值作为路面纵向坡度值，解决了在复杂路况比如过减速带或颠簸路面时，传感器质量较差，导致加速度信号和轮速信号不准确的问题，通过本车载路面纵向坡度实时识别方法能够更好地适应不同驾驶工况，能够有效提高坡度值获取的实时性和精确性。
在上述的车载路面纵向坡度实时识别方法中，所述车载路面纵向坡度实时识别方法还包括如下步骤：
通过方向盘转角传感器获取方向盘转角信号；通过油门踏板位置传感器获取油门开度信号；通过制动主缸油压传感器获取制动信号；通过换挡杆位置传感器获取换挡信号；
根据实时接收的油门开度信号、制动信号、换挡信号、方向盘转角信号和轮速信号判断车辆当前所处工况。根据油门开度信号、制动信号、换挡信号和轮速信号可有效区分车辆行驶工况，进而可以根据不同工况对路面纵向坡度值进行计算，保证坡度值的实时性和精确性。
在上述的车载路面纵向坡度实时识别方法中，根据实时接收的油门开度信号、制动信号、换挡信号和方向盘转角信号确定路面纵向坡度值计算的更新频率。根据各传感器输送的信号确定坡度计算的更新频率，比如在踩松制动或踩松油门，D、R挡切换，打方向盘转弯等情况时，适当延长坡度更新时间，避免在上述情况下造成前后采样时刻坡度变化率过大，影响路面纵向坡度值获取的精确性的问题。
在上述的车载路面纵向坡度实时识别方法中，车辆的实际加速度的计算步骤包括：
判断两个非驱动轮轮速信号是否均有效，在两个非驱动轮轮速信号均有效时，采用非驱动轮的轮速平均值作为轮速信号发送给车速估算模块，进行车速计算；在判断有一个非驱动轮轮速信号失效时，判断两个驱动轮轮速信号是否均有效，在两个驱动轮轮速信号均有效时，采用驱动轮的轮速平均值作为轮速信号发送给车速估算模块，进行车速计算；在判断有一个驱动轮的轮速信号失效时，采用变速箱输出轴的转速作为轮速信号发送给车速估算模块，进行车速计算；
根据计算的车速，采用离散微分算法计算车辆的实际加速度。
对非驱动轮和驱动轮的轮速信号的有效性进行判断来确定是采信哪个轮速信号来进行车速计算，可确保最终计算的车辆的实际加速度的可信度。
在上述的车载路面纵向坡度实时识别方法中，动态坡度计算的步骤包括：在车辆处于上坡或下坡时，加速度传感器测到的车载纵向加速度信号是车辆的实际加速度加上平行于路面的重力加速度分量，其关系式为：
asen＝a+g*sinθ；
式中，asen为加速度传感器测到的加速度值；g为重力加速度；a为车辆的实际加速度；θ为道路坡度角；
道路坡度角θ可用下式计算：
Figure BDA0002087466430000041
路面纵向坡度值计算：
RoadGradient＝tgθ*100(％)
其中，RoadGradient为坡度。
在上述的车载路面纵向坡度实时识别方法中，坡度修正模块的修正步骤包括：设定稳态修正加权系数为K1，设定动态修正加权系数为K2，K1+K2＝1，且K1和K2的取值范围均为[0,1]；将采样时刻获得的轮速信号和车载纵向加速度信号通过动态坡度计算模块计算得到坡度值B，通过稳态坡度计算模块计算得到坡度值A，则路面纵向坡度值为K1*A+K2*B。通过查表的稳态坡度计算和实时计算的动态坡度计算相结合的方法，确保纵向坡度的准确性和实时性。
在上述的车载路面纵向坡度实时识别方法中，坡度修正模块的修正步骤还包括：将前后采样时刻计算获得的坡度值B进行比较获取坡度变化率ΔB，根据坡度变化率ΔB确定K1和K2的取值大小，在坡度变化率ΔB大于预设值一时，K1的取值大于K2的取值；在坡度变化率ΔB小于预设值一时，K1的取值小于K2的取值。根据坡度变化率ΔB确定K1和K2的取值大小，在动态坡度变化率小于预设值一时，表示动态计算的坡度值的可信度较高，将K2的取值选取为大于K1的取值，可确保最终获取的路面纵向坡度值的准确性。
在上述的车载路面纵向坡度实时识别方法中，坡度修正模块的修正步骤还包括：将前后采样时刻计算获得的实际加速度进行比较获取加速度变化率，根据加速度变化率确定K1和K2的取值范围；在加速度变化率大于预设值二时，K1的取值大于K2的取值；在加速度变化率小于预设值二时，K1的取值小于K2的取值。根据加速度变化率确定K1和K2的取值范围，可进一步确保最终获取的路面纵向坡度值的准确性。
一种车载路面纵向坡度实时识别装置，包括用于检测车辆行驶状态的传感器模块，所述传感器模块包括轮速传感器和加速度传感器，其特征在于，所述车载路面纵向坡度实时识别装置还包括：
驾驶工况判断模块，用于判断车辆当前所处工况；
加速度估算模块，用于根据轮速信号计算车辆实际加速度；
动态坡度计算模块，用于根据加速度传感器和加速度估算模块输送的信号对动态坡度值进行计算；
稳态坡度计算模块，用于根据加速度传感器和加速度估算模块输送的信号进行差值查表获取稳态坡度值；
坡度修正模块，用于用稳态坡度计算模块计算的稳态坡度值对动态坡度计算模块计算的动态坡度值进行修正；
控制模块，用于根据驾驶工况判断模块输送的信号判断是采信稳态坡度计算模块计算的稳态坡度值还是采信坡度修正模块计算的坡度值。
本车载路面纵向坡度实时识别装置的工作原理为：驾驶工况判断模块根据传感器模块输送的信号判断车辆的当前所处工况并输送给控制模块，轮速传感器将采集的轮速信号发送给加速度估算模块，加速度估算模块根据轮速信号计算车辆的实际加速度稳态坡度计算模块根据车载纵向加速度信号与实际加速度的差值进行查表计算稳态坡度值，并将该稳态坡度值作为路面纵向坡度值发送给控制模块，该表为预存的坡度表；动态坡度计算模块根据车载纵向加速度信号与实际加速度的差值计算动态坡度值，坡度修正模块则将稳态坡度计算模块计算的坡度值对动态坡度计算模块计算的坡度值进行修正，并将修正后的坡度值作为路面纵向坡度值输送给控制模块，控制模块根据驾驶工况判断是采信稳态坡度计算模块计算的稳态坡度值还是采信坡度修正模块计算的坡度值。本车载路面纵向坡度实时识别装置能够根据车辆的实时工况采用相应地算法进行坡度值计算，工况实用性更强且精确性更好。
在上述的车载路面纵向坡度实时识别装置中，所述车载路面纵向坡度实时识别装置还包括：
车速估算模块，用于根据轮速信号计算车速并输送给加速度估算模块；
加速度比较模块，用于将加速度传感器和加速度估算模块输送的信号进行比较获取差值；
所述加速度估算模块和加速度传感器均与加速度比较模块连接，所述加速度比较模块分别与稳态坡度计算模块和动态坡度计算模块连接。
在上述的车载路面纵向坡度实时识别装置中，所述动态坡度计算模块和坡度修正模块之间还连接有动态坡度比较模块，所述动态坡度比较模块用于将前后采样时刻计算获得的坡度值进行比较获取坡度变化率并输送给坡度修正模块，所述坡度修正模块用于根据坡度变化率确定稳态修正加权系数和动态修正加权系数的取值大小。根据坡度变化率确定稳态修正加权系数和动态修正加权系数的取值大小，如在动态坡度变化率比较小时，表示动态计算的坡度值的可信度较高，则将动态修正加权系数的取值设定为大于稳态修正加权系数，通过这样的方式，可确保最终获取的路面纵向坡度值的准确性。
在上述的车载路面纵向坡度实时识别装置中，所述传感器模块还包括用于获取方向盘转角信号的方向盘转角传感器、用于获取油门开度信号的油门踏板位置传感器、用于获取制动信号的制动主缸油压传感器和用于获取换挡信号的换挡杆位置传感器，所述方向盘转角传感器、油门踏板位置传感器、制动主缸油压传感器、换挡杆位置传感器和轮速传感器均与驾驶工况判断模块连接。通过上述传感器对驾驶工况进行判断，可保证在不同工况能采用相应地坡度算法，提高纵向坡度计算的精确性。
在上述的车载路面纵向坡度实时识别装置中，所述车载路面纵向坡度实时识别装置还包括坡度更新频率设定模块，所述方向盘转角传感器、油门踏板位置传感器、制动主缸油压传感器和换挡杆位置传感器均与坡度更新频率设定模块连接，所述坡度更新频率设定模块用于根据方向盘转角传感器、油门踏板位置传感器、制动主缸油压传感器和换挡杆位置传感器输送的信号实时调整路面纵向坡度计算的更新频率。通过坡度更新频率设定模块对路面纵向坡度的更新频率进行实时调整，比如在踩松制动或踩松油门，D、R挡切换，打方向盘转弯等情况时，适当延长坡度更新频率，避免在上述情况下造成前后采样时刻坡度变化率过大，影响路面纵向坡度值获取的精确性的问题。
与现有技术相比，本车载路面纵向坡度实时识别方法及其装置具有以下优点：
1、本发明根据传感器模块采集的信息判断车辆运行状态和所处工况，不同工况下采用相应地计算方法进行路面纵向坡度值计算，在复杂路况比如过减速带或颠簸路面的工况下，采用稳态和动态坡度计算相结合的方法计算路面纵向坡度，这样的方式，很好地解决了传感器信号含大量噪声，信号值不可信带来的坡度值计算不准确的问题，保证了坡度值计算的实时性和精确性。
2、本发明还能够根据不同工况设计不同的坡度值更新频率，比如在踩松油门或踩松制动、打方向盘等情况下，能够自动延长坡度值计算的更新频率，避免此时输出坡度值，存在较大误差的情况，有效保证了坡度值输出的精确性。
附图说明
图1是本发明的坡度计算示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图中，1、传感器模块；1a、加速度传感器；1b、轮速传感器；1c、方向盘转角传感器；1d、油门踏板位置传感器；1e、制动主缸油压传感器；1f、换挡杆位置传感器；2、车速估算模块；3、加速度估算模块；4、加速度比较模块；5、动态坡度计算模块；6、稳态坡度计算模块；7、动态坡度比较模块；8、坡度修正模块；9、驾驶工况判断模块；10、坡度更新频率设定模块；11、控制模块。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本车载路面纵向坡度实时识别方法包括以下步骤：
通过加速度传感器1a采集车载纵向加速度信号；
通过轮速传感器1b采集轮速信号，并根据轮速信号计算车辆的实际加速度；
稳态坡度计算模块6接收加速度传感器1a和轮速传感器1b输送的信号，根据车载纵向加速度信号和实际加速度的差值进行查表获得稳态坡度值；
动态坡度计算模块5接收加速度传感器1a和轮速传感器1b输送的信号，根据车载纵向加速度信号和实际加速度计算动态坡度值；
坡度修正模块8根据稳态坡度计算模块6计算的稳态坡度值对动态计算模块计算的动态坡度值进行修正，获得修正后的坡度值；
通过驾驶工况判断模块9判断车辆当前所处工况；
控制模块11根据驾驶工况判断模块9输送的当前所处工况信息，判断是采信稳态坡度计算模块6计算的稳态坡度值还是采信坡度修正模块8修正后的坡度值作为路面纵向坡度值。
作为优选方案，本车载路面纵向坡度实时识别方法还包括如下步骤：
通过方向盘转角传感器1c获取方向盘转角信号；通过油门踏板位置传感器1d获取油门开度信号；通过制动主缸油压传感器1e获取制动信号；通过换挡杆位置传感器1f获取换挡信号；
根据实时接收的油门开度信号、制动信号、换挡信号、方向盘转角信号和轮速信号判断车辆当前所处工况。根据油门开度信号、制动信号、换挡信号和轮速信号可有效区分车辆行驶工况，进而可以根据不同工况对路面纵向坡度值进行计算，保证坡度值的实时性和精确性。
作为优选方案，根据实时接收的油门开度信号、制动信号、换挡信号和方向盘转角信号确定路面纵向坡度值计算的更新频率。根据各传感器输送的信号确定坡度计算的更新频率，比如在踩松制动或踩松油门，D、R挡切换，打方向盘转弯等情况时，适当延长坡度更新时间，避免在上述情况下造成前后采样时刻坡度变化率过大，影响路面纵向坡度值获取的精确性的问题。
作为优选方案，车辆的实际加速度的计算步骤包括：
判断两个非驱动轮轮速信号是否均有效，在两个非驱动轮轮速信号均有效时，采用非驱动轮的轮速平均值作为轮速信号发送给车速估算模块2，进行车速计算；在判断有一个非驱动轮轮速信号失效时，判断两个驱动轮轮速信号是否均有效，在两个驱动轮轮速信号均有效时，采用驱动轮的轮速平均值作为轮速信号发送给车速估算模块2，进行车速计算；在判断有一个驱动轮的轮速信号失效时，采用变速箱输出轴的转速作为轮速信号发送给车速估算模块2，进行车速计算；
根据计算的车速，采用离散微分算法计算车辆的实际加速度。
对非驱动轮和驱动轮的轮速信号的有效性进行判断来确定是采信哪个轮速信号来进行车速计算，可确保最终计算的车辆的实际加速度的可信度。
作为优选方案，动态坡度计算的步骤包括：在车辆处于上坡或下坡时，加速度传感器1a测到的车载纵向加速度信号是车辆的实际加速度加上平行于路面的重力加速度分量，其关系式为：
asen＝a+g*sinθ；
式中，asen为加速度传感器1a测到的加速度值；g为重力加速度；a为车辆的实际加速度；θ为道路坡度角；
道路坡度角θ可用下式计算：
Figure BDA0002087466430000111
路面纵向坡度值计算：
RoadGradient＝tgθ*100(％)
其中，RoadGradient为坡度。
作为优选方案，坡度修正模块8的修正步骤包括：设定稳态修正加权系数为K1，设定动态修正加权系数为K2，K1+K2＝1，且K1和K2的取值范围均为[0,1]；将采样时刻获得的轮速信号和车载纵向加速度信号通过动态坡度计算模块5计算得到坡度值B，通过稳态坡度计算模块6计算得到坡度值A，则路面纵向坡度值为K1*A+K2*B。通过查表的稳态坡度计算和实时计算的动态坡度计算相结合的方法，确保纵向坡度的准确性和实时性。
作为优选方案，坡度修正模块8的修正步骤还包括：将前后采样时刻计算获得的坡度值B进行比较获取坡度变化率ΔB，根据坡度变化率ΔB确定K1和K2的取值大小，在坡度变化率ΔB大于预设值一时，K1的取值大于K2的取值；在坡度变化率ΔB小于预设值一时，K1的取值小于K2的取值。根据坡度变化率ΔB确定K1和K2的取值大小，在动态坡度变化率小于预设值一时，表示动态计算的坡度值的可信度较高，将K2的取值选取为大于K1的取值，可确保最终获取的路面纵向坡度值的准确性。
作为优选方案，坡度修正模块8的修正步骤还包括：将前后采样时刻计算获得的实际加速度进行比较获取加速度变化率，根据加速度变化率确定K1和K2的取值范围；在加速度变化率大于预设值二时，K1的取值大于K2的取值；在加速度变化率小于预设值二时，K1的取值小于K2的取值。根据加速度变化率确定K1和K2的取值范围，可进一步确保最终获取的路面纵向坡度值的准确性。
如图2所示，本车载路面纵向坡度实时识别装置包括用于检测车辆行驶状态的传感器模块1，传感器模块1包括轮速传感器1b和加速度传感器1a，还包括：
驾驶工况判断模块9，用于判断车辆当前所处工况；
加速度估算模块3，用于根据轮速信号计算车辆实际加速度；
动态坡度计算模块5，用于根据加速度传感器1a和加速度估算模块3输送的信号对动态坡度值进行计算；
稳态坡度计算模块6，用于根据加速度传感器1a和加速度估算模块3输送的信号进行差值查表获取稳态坡度值；
坡度修正模块8，用于用稳态坡度计算模块6计算的稳态坡度值对动态坡度计算模块5计算的动态坡度值进行修正；
控制模块11，用于根据驾驶工况判断模块9输送的信号判断是采信稳态坡度计算模块6计算的稳态坡度值还是采信坡度修正模块8计算的坡度值。
作为优选方案，本车载路面纵向坡度实时识别装置还包括：
车速估算模块2，用于根据轮速信号计算车速并输送给加速度估算模块3；
加速度比较模块4，用于将加速度传感器1a和加速度估算模块3输送的信号进行比较获取差值；
加速度估算模块3和加速度传感器1a均与加速度比较模块4连接，加速度比较模块4分别与稳态坡度计算模块6和动态坡度计算模块5连接。
作为优选方案，动态坡度计算模块5和坡度修正模块8之间还连接有动态坡度比较模块7，动态坡度比较模块7用于将前后采样时刻计算获得的坡度值进行比较获取坡度变化率并输送给坡度修正模块8，坡度修正模块8用于根据坡度变化率确定稳态修正加权系数和动态修正加权系数的取值大小。根据坡度变化率确定稳态修正加权系数和动态修正加权系数的取值大小，如在动态坡度变化率比较小时，表示动态计算的坡度值的可信度较高，则将动态修正加权系数的取值设定为大于稳态修正加权系数，通过这样的方式，可确保最终获取的路面纵向坡度值的准确性。
作为优选方案，传感器模块1还包括用于获取方向盘转角信号的方向盘转角传感器1c、用于获取油门开度信号的油门踏板位置传感器1d、用于获取制动信号的制动主缸油压传感器1e和用于获取换挡信号的换挡杆位置传感器1f，方向盘转角传感器1c、油门踏板位置传感器1d、制动主缸油压传感器1e、换挡杆位置传感器1f和轮速传感器1b均与驾驶工况判断模块9连接。通过上述传感器对驾驶工况进行判断，可保证在不同工况能采用相应地坡度算法，提高纵向坡度计算的精确性。
作为优选方案，车载路面纵向坡度实时识别装置还包括坡度更新频率设定模块10，方向盘转角传感器1c、油门踏板位置传感器1d、制动主缸油压传感器1e和换挡杆位置传感器1f均与坡度更新频率设定模块10连接，坡度更新频率设定模块10用于根据方向盘转角传感器1c、油门踏板位置传感器1d、制动主缸油压传感器1e和换挡杆位置传感器1f输送的信号实时调整路面纵向坡度计算的更新频率。通过坡度更新频率设定模块10对路面纵向坡度的更新频率进行实时调整，比如在踩松制动或踩松油门，D、R挡切换，打方向盘转弯等情况时，适当延长坡度更新频率，避免在上述情况下造成前后采样时刻坡度变化率过大，影响路面纵向坡度值获取的精确性的问题。
作为优选方案，控制模块11、驾驶工况判断模块9、加速度比较模块4、稳态坡度计算模块6、动态坡度计算模块5、坡度修正模块8、动态坡度比较模块7、坡度更新频率设定模块10和加速度估算模块3均集成于控制器内，控制器可采用车身控制器。
本车载路面纵向坡度实时识别方法及装置的工作原理为：首先判断车辆当前所处工况，通过传感器模块1采集车辆的当前运行状态信息并输送给驾驶工况判断模块9，其中传感器模块1包括方向盘转角传感器1c、油门踏板位置传感器1d、制动主缸油压传感器1e、轮速传感器1b、加速度传感器1a和换挡杆位置传感器1f，驾驶工况判断模块9根据传感器模块1输送的信号判断车辆的当前所处工况并输送给控制模块11，坡度更新频率设定模块10根据传感器模块1输送的信号设定坡度值更新频率，如在没有突然加速减速、打转向盘或D挡和R挡转换时，设定采样周期为10ms或20ms，每隔10ms或20ms进行一次动态坡度计算，即进行10ms或20ms更新一次坡度值，在有突然加速减速、打转向盘或D挡和R挡转换时，延长采样周期为40-50ms，即进行40-50ms更新一次坡度值；传感器模块1中的轮速传感器1b将采集的轮速信号发送给车速估算模块2，车速估算模块2根据轮速信号进行车速计算，具体为：首先判断两个非驱动轮轮速信号是否均有效，在两个非驱动轮轮速信号均有效时，采用非驱动轮的轮速平均值作为轮速信号发送给车速估算模块2，进行车速计算；在判断有一个非驱动轮轮速信号失效时，判断两个驱动轮轮速信号是否均有效，在两个驱动轮轮速信号均有效时，采用驱动轮的轮速平均值作为轮速信号发送给车速估算模块2，进行车速计算；在判断有一个驱动轮的轮速信号失效时，采用变速箱输出轴的转速作为轮速信号发送给车速估算模块2，进行车速计算；车速估算模块2将计算的车速发送给加速度估算模块3，加速度估算模块3根据计算的车速，采用离散微分算法计算车辆的实际加速度；
控制模块11根据驾驶工况判断模块9输送的信号，在工况为车辆处于静止或平直路面稳速行驶时，平直路面稳速行驶即指没有减速带、没有转弯、没有加速减速和没有颠簸路面的行驶工况，此工况下采用稳态坡度计算模块6，将根据轮速计算的实际加速度和车载纵向加速度信号分别通过一阶低通滤波后均发送给加速度比较模块4，加速度比较模块4将车载纵向加速度信号与实际加速度进行比较并将获取的差值进行一阶低通滤波后，与预存的坡度表进行比对，通过查表获取对应的稳态坡度值，稳态坡度计算模块6将计算的稳态坡度值发送给控制模块11，控制模块11根据驾驶工况判断模块9输送的为车辆处于静止或平直路面稳速行驶的工况时，则采信稳态坡度计算模块6计算的稳态坡度值作为路面纵向坡度值输出。
在其它行驶工况下，即过减速带、转弯、加速减速或颠簸路面的行驶工况时，坡度修正模块8对稳态修正加权系数K1进行设定，对动态修正加权系数K2进行设定，K1+K2＝1，且K1和K2的取值范围均为[0,1]；稳态坡度计算模块6得到坡度值A，动态坡度计算模块5根据车载纵向加速度信号与实际加速度的差值计算坡度值B，并输送给动态坡度比较模块7，动态坡度比较模块7将动态坡度计算模块5在前后采样时刻计算的坡度值B进行比较获得坡度变化率ΔB，并将坡度变化率ΔB发送给坡度修正模块8；坡度修正模块8对坡度变化率ΔB进行判断，在坡度变化率ΔB大于预设值一时，该预设值一可设定为4-6％/步长；优选为5％/步长，K1的取值大于K2的取值，K1的取值范围为(0.5,1],K2的取值范围为[0,0.5)；在坡度变化率ΔB小于预设值一时，K1的取值小于K2的取值；K1的取值范围为[0,0.5),K2的取值范围为(0.5,1]；作为优选，K1和K2的取值范围还根据加速度变化率来确定，在坡度变化率ΔB大于预设值一或加速度变化率大于预设值二时，K1的取值大于K2的取值；在坡度变化率ΔB小于预设值一或加速度变化率小于预设值二时，K1的取值小于K2的取值；坡度修正模块8将修正后的坡度值K1*A+K2*B输送给控制模块11，控制模块11在根据驾驶工况判断模块9输送的不为车辆处于静止或平直路面稳速行驶的工况时，采信坡度修正模块8输送的坡度值作为路面纵向坡度值。本车载路面纵向坡度实时识别装置能够根据车辆的实时工况采用相应地算法进行坡度值计算，工况实用性更强且精确性更好。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种车载路面纵向坡度实时识别方法，包括以下步骤：
通过加速度传感器(1a)采集车载纵向加速度信号；
通过轮速传感器(1b)采集轮速信号，并根据轮速信号计算车辆的实际加速度，其特征在于，所述车载路面纵向坡度实时识别方法还包括以下步骤：
稳态坡度计算模块(6)接收加速度传感器(1a)和轮速传感器(1b)输送的信号，根据车载纵向加速度和实际加速度的差值进行查表获得稳态坡度值；
动态坡度计算模块(5)接收加速度传感器(1a)和轮速传感器(1b)输送的信号，根据车载纵向加速度和实际加速度计算动态坡度值；
坡度修正模块(8)根据稳态坡度值对动态坡度值进行修正，获得修正后的坡度值；
通过驾驶工况判断模块(9)判断车辆当前所处工况；
控制模块(11)根据驾驶工况判断模块(9)输送的当前所处工况信息，判断是采信稳态坡度计算模块(6)计算的稳态坡度值还是采信坡度修正模块(8)修正后的坡度值作为路面纵向坡度值。
2.根据权利要求1所述的车载路面纵向坡度实时识别方法，其特征在于，坡度修正模块(8)的修正步骤包括：设定稳态修正加权系数为K1，设定动态修正加权系数为K2，K1+K2＝1，且K1和K2的取值范围均为[0,1]；将采样时刻获得的轮速信号和车载纵向加速度信号通过动态坡度计算模块(5)计算得到坡度值B，通过稳态坡度计算模块(6)计算得到坡度值A，则路面纵向坡度值为K1*A+K2*B。
3.根据权利要求2所述的车载路面纵向坡度实时识别方法，其特征在于，坡度修正模块(8)的修正步骤还包括：将前后采样时刻计算获得的坡度值B进行比较获取坡度变化率ΔB，根据坡度变化率ΔB确定K1和K2的取值大小，在坡度变化率ΔB大于预设值一时，K1的取值大于K2的取值；在坡度变化率ΔB小于预设值一时，K1的取值小于K2的取值。
4.根据权利要求3所述的车载路面纵向坡度实时识别方法，其特征在于，坡度修正模块(8)的修正步骤还包括：将前后采样时刻计算获得的实际加速度进行比较获取加速度变化率，根据加速度变化率确定K1和K2的取值范围；在加速度变化率大于预设值二时，K1的取值大于K2的取值；在加速度变化率小于预设值二时，K1的取值小于K2的取值。
5.根据权利要求1-4任一项所述的车载路面纵向坡度实时识别方法，其特征在于，所述车载路面纵向坡度实时识别方法还包括如下步骤：
通过方向盘转角传感器(1c)获取方向盘转角信号；通过油门踏板位置传感器(1d)获取油门开度信号；通过制动主缸油压传感器(1e)获取制动信号；通过换挡杆位置传感器(1f)获取换挡信号；
根据实时接收的油门开度信号、制动信号、换挡信号、方向盘转角信号和轮速信号判断车辆当前所处工况和确定路面纵向坡度值计算的更新频率。
6.根据权利要求1-4任一项所述的车载路面纵向坡度实时识别方法，其特征在于，车辆的实际加速度的计算步骤包括：
判断两个非驱动轮轮速信号是否均有效，在两个非驱动轮轮速信号均有效时，采用非驱动轮的轮速平均值作为轮速信号发送给车速估算模块(2)，进行车速计算；在判断有一个非驱动轮轮速信号失效时，判断两个驱动轮轮速信号是否均有效，在两个驱动轮轮速信号均有效时，采用驱动轮的轮速平均值作为轮速信号发送给车速估算模块(2)，进行车速计算；在判断有一个驱动轮的轮速信号失效时，采用变速箱输出轴的转速作为轮速信号发送给车速估算模块(2)，进行车速计算；
根据计算的车速，采用离散微分算法计算车辆的实际加速度。
7.一种车载路面纵向坡度实时识别装置，包括用于检测车辆行驶状态的传感器模块(1)，所述传感器模块(1)包括轮速传感器(1b)和加速度传感器(1a)，其特征在于，所述车载路面纵向坡度实时识别装置还包括：
驾驶工况判断模块(9)，用于判断车辆当前所处工况；
加速度估算模块(3)，用于根据轮速信号计算车辆实际加速度；
动态坡度计算模块(5)，用于根据加速度传感器(1a)和加速度估算模块(3)输送的信号对动态坡度值进行计算；
稳态坡度计算模块(6)，用于根据加速度传感器(1a)和加速度估算模块(3)输送的信号进行差值查表获取稳态坡度值；
坡度修正模块(8)，用于用稳态坡度计算模块(6)计算的稳态坡度值对动态坡度计算模块(5)计算的动态坡度值进行修正；
控制模块(11)，用于根据驾驶工况判断模块(9)输送的信号判断是采信稳态坡度计算模块(6)计算的稳态坡度值还是采信坡度修正模块(8)计算的坡度值。
8.根据权利要求7所述的车载路面纵向坡度实时识别装置，其特征在于，所述车载路面纵向坡度实时识别装置还包括：
车速估算模块(2)，用于根据轮速信号计算车速并输送给加速度估算模块(3)；
加速度比较模块(4)，用于将加速度传感器(1a)和加速度估算模块(3)输送的信号进行比较获取差值；
所述加速度估算模块(3)和加速度传感器(1a)均与加速度比较模块(4)连接，所述加速度比较模块(4)分别与稳态坡度计算模块(6)和动态坡度计算模块(5)连接。
9.根据权利要求7或8所述的车载路面纵向坡度实时识别装置，其特征在于，所述动态坡度计算模块(5)和坡度修正模块(8)之间还连接有动态坡度比较模块(7)，所述动态坡度比较模块(7)用于将前后采样时刻计算获得的坡度值进行比较获取坡度变化率并输送给坡度修正模块(8)，所述坡度修正模块(8)用于根据坡度变化率确定稳态修正加权系数和动态修正加权系数的取值大小。
10.根据权利要求7或8所述的车载路面纵向坡度实时识别装置，其特征在于，所述车载路面纵向坡度实时识别装置还包括坡度更新频率设定模块(9)，所述传感器模块(1)还包括均与坡度更新频率设定模块(9)连接的用于获取方向盘转角信号的方向盘转角传感器(1c)、用于获取油门开度信号的油门踏板位置传感器(1d)、用于获取制动信号的制动主缸油压传感器(1e)和用于获取换挡信号的换挡杆位置传感器(1f)，所述坡度更新频率设定模块(9)用于根据方向盘转角传感器(1c)、油门踏板位置传感器(1d)、制动主缸油压传感器(1e)和换挡杆位置传感器(1f)输送的信号实时调整路面纵向坡度计算的更新频率；所述方向盘转角传感器(1c)、油门踏板位置传感器(1d)、制动主缸油压传感器(1e)、换挡杆位置传感器(1f)和轮速传感器(1b)还均与驾驶工况判断模块(9)连接。
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