CN110386143B - 道路横坡角检测方法和装置、车辆控制方法和装置、车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种道路横坡角检测方法和装置、车辆控制方法和装置、车辆。所述检测方法包括：获取车辆的行驶数据；根据所获取的行驶数据确定车辆的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速；根据所确定的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速，应用单纯形算法从存储有横摆角速度、侧向加速度、纵向车速和横坡角四者对应数据的数据库中确定出系统辨识误差最小的道路横坡角，作为车辆所在道路的横坡角。这样，能够准确地确定出车辆所在路面的横坡角，从而能够更精确地对车辆进行防侧滑控制，增加了车辆控制的准确性，提高了车辆行驶的安全性。

Description

道路横坡角检测方法和装置、车辆控制方法和装置、车辆

技术领域

本公开涉及车辆检测技术领域，具体地，涉及一种道路横坡角检测方法和装置、车辆控制方法和装置、车辆。

背景技术

随着车辆制造以及自动控制技术的不断提高，技术人员开发出了各种辅助驾驶的系统。例如，车道保持辅助系统、自动泊车辅助系统、倒车辅助系统等。

在车辆行驶的过程中，道路上有可能存在左右两侧高低不平的情况。这种高低不等产生了一定的道路横坡角。当道路横坡角超过一定角度时，容易使车辆自身重力的分力超过车辆所受到的路面摩擦力，此时车辆容易出现向道路较低一侧滑移的趋势，尤其是路面比较光滑时，更容易造成车辆的侧滑。这给车辆的行驶安全性造成了一定的隐患，并为驾驶员的驾驶舒适性造成一定的困扰。

消除因道路横坡角较大造成的侧滑隐患是优化驾驶舒适性的一个重要研究方向，而道路横坡角的准确测量可为车辆控制提供准确的参考。目前可以通过相关仪器直接测量的方法来确定道路横坡角。

发明内容

本公开的目的是提供一种能够快速准确地检测道路横坡角的方法和装置，一种能够简单有效地防止车辆侧滑车辆控制方法和装置，以及一种车辆。

为了实现上述目的，本公开提供一种道路横坡角检测方法。所述方法包括：获取车辆的行驶数据；根据所获取的行驶数据确定所述车辆的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速；根据所确定的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速，应用单纯形算法从存储有横摆角速度、侧向加速度、纵向车速和横坡角四者对应数据的数据库中确定出系统辨识误差最小的道路横坡角，作为所述车辆所在道路的横坡角。

可选地，在所述获取车辆的行驶数据的步骤之前，所述方法还包括：检测车辆行驶的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速；根据以下公式计算所述车辆所在道路的道路横坡角：

其中，φ_B为道路横坡角，v_x为纵向车速，a_y为车辆的侧向加速度，r为车辆的横摆角速度，g为重力加速度；根据所检测的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速，以及计算得到的道路横坡角生成所述数据库。

可选地，根据所获取的行驶数据确定所述车辆的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速的步骤包括：根据以下公式确定纵向车速：

其中，u_ij为ij表示的车轮的轮速，r为车辆的横摆角速度，a_y为车辆的侧向加速度，b_j为同一轴上的两个车轮之间的距离的一半，δ为前轮的转角，Vx(ij)为根据ij表示的车轮计算的纵向车速，v_x为车辆的纵向车速，i＝0,1分别表示车辆的左轮和右轮，j＝0,1分别表示车辆的前轮和后轮。

可选地，所述系统辨识误差通过以下公式确定：

其中，f(x)为所述系统辨识误差，φ_B为道路横坡角，a_y为所确定的侧向加速度，a_ym为所述数据库中的侧向加速度，r为所确定的横摆角速度，r_m为所述数据库中的横摆角速度，φ_Bmin为预定的最小道路横坡角，φ_Bmax为预定的最大道路横坡角。

可选地，所述根据所确定的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速，应用单纯形算法从存储有横摆角速度、侧向加速度、纵向车速和横坡角四者对应数据的数据库中确定出系统辨识误差最小的道路横坡角，作为所述车辆所在道路的横坡角的步骤包括：根据所确定的侧向加速度、横摆角速度和纵向车速建立初始单纯形；计算所述初始单纯形各顶点的系统辨识误差；对所述初始单纯形的各个顶点中的最差点进行单点反射，确定下一轮迭代的起始单纯形，直至获得最小的系统辨识误差；将所述最小的系统辨识误差所对应的道路横坡角确定为所述车辆所在道路的横坡角。

本公开还提供一种道路横坡角检测装置。所述装置包括：获取模块，用于获取车辆的行驶数据；第一确定模块，与所述获取模块连接，用于根据所获取的行驶数据确定所述车辆的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速；第二确定模块，与所述第一确定模块连接，用于根据所确定的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速，应用单纯形算法从存储有横摆角速度、侧向加速度、纵向车速和横坡角四者对应数据的数据库中确定出系统辨识误差最小的道路横坡角，作为所述车辆所在道路的横坡角。

本公开还提供一种车辆控制方法所述方法包括：根据本公开提供的上述方法检测道路横坡角；根据所检测的横坡角对车辆进行防侧滑控制。

可选地，所述根据所检测的横坡角对车辆进行防侧滑控制的步骤包括：当所述车辆的车速大于预定的第一车速阈值小于预定的第二车速阈值，且所确定的横坡角大于预定的第一角度阈值时，控制向所述车辆较高一侧的后轮施加制动力；当所述车辆的车速大于所述第二车速阈值，且所确定的横坡角大于预定的第二角度阈值时，控制向所述车辆较高一侧的前轮和后轮施加制动力，其中，所述第一车速阈值小于所述第二车速阈值，所述第一角度阈值小于所述第二角度阈值。

本公开还提供一种车辆控制装置。所述装置包括：根据本公开提供的上述道路横坡角检测装置；控制器，与所述道路横坡角检测装置连接，用于根据所检测的横坡角对车辆进行防侧滑控制。

本公开还提供一种车辆，包括根据本公开提供的上述车辆控制装置。

通过上述技术方案，在车辆行驶过程中，通过计算出车辆的侧向加速度、横摆角速度和车辆纵向车速，利用单纯形算法准确地确定出车辆所在路面的横坡角，从而能够精确地对车辆进行防侧滑控制，增加了车辆控制的准确性，提高了车辆行驶的安全性。由于本公开的方案中，道路横坡角的确定不需要使用专用仪器来测量，因此节约了硬件成本。并且，本公开的方案中，通过单纯形算法查找获得的道路横坡角，因此可避免计算浮点数导致的运算过程缓慢、控制周期延长、系统辅助控制滞后、控制器资源占用而影响其他功能的检测运行的问题。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是一示例性实施例提供的道路横坡角检测方法的流程图；

图2是另一示例性实施例提供的道路横坡角检测方法的流程图；

图3是一示例性实施例提供的道路横坡角检测装置的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“左、右”通常是指相对于驾驶员的方向。

图1是一示例性实施例提供的道路横坡角检测方法的流程图。如图1所示，所述方法可以包括以下步骤。

在步骤S11中，获取车辆的行驶数据。

在步骤S12中，根据所获取的行驶数据确定车辆的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速。

在步骤S13中，根据所确定的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速，应用单纯形算法从存储有横摆角速度、侧向加速度、纵向车速和横坡角四者对应数据的数据库中确定出系统辨识误差最小的道路横坡角，作为车辆所在道路的横坡角。

其中，行驶数据可以包括车速、前轮转向角、车轮受力等。例如可以在每个车轮上配置轮速传感器，通过轮速传感器检测值来确定车速，可以检测转向盘的转角，通过转向系统传动比来确定前轮转向角。

存储有横摆角速度、侧向加速度、纵向车速和横坡角四者对应数据的数据库可以预先制作并进行存储。可以通过车辆试验的方法获得对应的数据。例如，当车辆在稳态工况下行驶时，检测出车辆的横摆角速度、侧向加速度、纵向车速和道路横坡角，并将相对应的数据进行关联，生成数据库。例如，数据库可以是横摆角速度、侧向加速度、纵向车速和横坡角四个变量的四维表。其中，横摆角速度、侧向加速度、纵向车速和道路横坡角都可以通过专用检测装置检测得到或通过计算得到。数据库中存储的数据量越大，数据分布越均匀，最后确定的道路横坡角越准确。

在车辆实际行驶当中，可以通过计算得到实时的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速三个变量。具体计算方法可以通过常用的方法，也可以通过下文中描述的方法。应用单纯形算法，可以从数据库中找到一个道路横坡角，该道路横坡角使得系统辨识误差最小。也就是，应用单纯形算法计算时，可以将系统辨识误差作为目标函数，找到能够使得与实时的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速三个变量对应的、目标函数最小的道路横坡角。找到的该道路横坡角可以将其作为实时的道路横坡角。

通过上述技术方案，在车辆行驶过程中，通过计算出车辆的侧向加速度、横摆角速度和车辆纵向车速，利用单纯形算法准确地确定出车辆所在路面的横坡角，从而能够精确地对车辆进行防侧滑控制，增加了车辆控制的准确性，提高了车辆行驶的安全性。由于本公开的方案中，道路横坡角的确定不需要使用专用仪器来测量，因此节约了硬件成本。并且，本公开的方案中，通过单纯形算法查找获得的道路横坡角，因此可避免计算浮点数导致的运算过程缓慢、控制周期延长、系统辅助控制滞后、控制器资源占用而影响其他功能的检测运行的问题。

如上所述，可以预先制作并存储数据库。图2是另一示例性实施例提供的道路横坡角检测方法的流程图。如图2所示，在图1的基础上，在获取车辆的行驶数据的步骤(步骤S11)之前，所述方法还可以包括以下步骤。

在步骤S01中，检测车辆行驶的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速。

在步骤S02中，根据以下公式计算车辆所在道路的道路横坡角：

其中，φ_B为道路横坡角，v_x为纵向车速，a_y为车辆的侧向加速度，r为车辆的横摆角速度，g为重力加速度。

在步骤S03中，根据所检测的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速，以及计算得到的道路横坡角生成所述数据库。

其中，根据动力学方程，在考虑道路横坡时，车辆的侧向加速度a_y可以表示为：

由此，当车辆运行在稳态工况下，即

(

为车辆的侧向车速的导数)时，可推导得上述公式(1)。

该实施例中，数据库中的数据可以是通过分别检测横摆角速度、侧向加速度和纵向车速这三个变量后，根据这三个变量计算得到对应的道路横坡角而生成的。该实施例中，不需要道路横坡角的专用检测工具，计算量小，计算处理速度快，节省了检测道路横坡角的专用硬件设施。

在车辆的行驶过程中，横摆角速度可以由以下公式计算得到：

式中r为车辆的横摆角速度，L为同一轴的两个车轮的距离，Δv为外侧车轮和内侧车轮的轮速差。

上述公式(2)是鉴于以下考虑而得到的：当车辆转向时，由于在弯道外侧车轮的转弯半径R₁要大于弯道内侧车轮的转弯半径R₂，所以外侧车轮的轮速u₁要比内侧车轮的轮速u₂大，因此可以通过计算外侧车轮和内侧车轮的轮速差Δv，来估算横摆角速度r的大小。如下式：

Δv＝u₁-u₂＝rR₁-rR₂＝r(R₁-R₂)＝rL

由此可以推导出上述公式(2)。

在车辆的行驶过程中，侧向加速度a_y可以由以下公式计算得到：

其中，v_y为车辆的侧向速度，R为车辆在转弯时的轨迹所在圆半径，r为车辆的横摆角速度。

上述公式(3)是鉴于以下考虑而得到的：侧向加速度a_y实际上就是车辆在转弯时所受到的向心加速度，因此由向心加速度的公式可计算出侧向加速度a_y：

根据横摆角速度r的计算公式

则有公式(3)。

根据质心侧偏角β的定义可得：

v_x为纵向车速。

对于纵向车速，根据所获取的行驶数据确定所述车辆的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速的步骤(步骤S12)可以包括：根据以下公式确定纵向车速v_x：

其中，u_ij为ij表示的车轮的轮速，r为车辆的横摆角速度，a_y为车辆的侧向加速度，b_j为同一轴上的两个车轮之间的距离的一半，δ为前轮的转角，Vx(ij)为根据ij表示的车轮计算的纵向车速，v_x为车辆的纵向车速，i＝0,1分别表示车辆的左轮和右轮，j＝0,1分别表示车辆的前轮和后轮。

例如，u₀₀为车辆左前轮的轮速，u₀₁为车辆左后轮的轮速，u₁₀为车辆右前轮的轮速，u₁₁为车辆右后轮的轮速，Vx(00)为根据左前轮计算的纵向车速，Vx(01)为根据左后轮计算的纵向车速，Vx(10)为根据右前轮计算的纵向车速，Vx(11)为根据右后轮计算的纵向车速。

上述公式(4)是鉴于以下考虑而得到的：

在车辆转向时，车身运动包括车辆绕着转弯中心作圆周运动和车辆绕着自身回转中心的转动两种情况。

对于绕着转弯中心作圆周运动的情况，当车辆绕着转弯中心作圆周运动时，车辆上每个质点沿圆周运动的角速度是相同的，不同的是车辆上每个质点的转弯半径。

假设整车中心点沿转弯中心点的转弯半径为R，当车辆右转弯时，对于左前轮和左后轮来说，转弯半径R′可以表示为：R′≈R+b_j，对于右前轮和右后轮来说，转弯半径R′可以表示为：R′≈R-b_j。

左前轮绕着转弯中心进行圆周运动，绕着车辆自身回转中心的转动产生的车速为ω(R+b_j)cosδ；

左后轮绕着转弯中心进行圆周运动，绕着车辆自身回转中心的转动产生的车速为ω(R+b_j)cosδ；

右前轮绕着转弯中心进行圆周运动，绕着车辆自身回转中心的转动产生的车速为ω(R-b_j)cosδ；

右后轮绕着转弯中心进行圆周运动，绕着车辆自身回转中心的转动产生的车速为ω(R-b_j)cosδ，其中，(j＝0,1)，ω为整车绕转弯中心进行圆周运动的角速度。

对于车辆绕着自身回转中心的转动的情况来说：

左前轮绕着车辆自身回转中心转动产生的车速为rb_j；

左后轮绕着车辆自身回转中心转动产生的车速为rb_j；

右前轮绕着车辆自身回转中心转动产生的车速为-rb_j；

右后轮绕着车辆自身回转中心转动产生的车速为-rb_j，其中，r为车辆的横摆角速度。

因此，当车辆右转弯时，车速为：

该公式中，Vx(ij)＝ω(R+b_j)cosδ+rb_j代表基于外侧车轮速度的车速，Vx(ij)＝ω(R-b_j)cosδ-rb_j代表基于内侧车轮速度的车速。

同理，当车辆左转弯时，车速为：

该公式中，Vx(ij)＝ω(R+b_j)cosδ+rb_j代表基于外侧车轮速度的车速，Vx(ij)＝ω(R-b_j)cosδ-rb_j代表基于内侧车轮速度的车速。

综合可得，当车辆转弯时，车速为：

该公式中，Vx(ij)＝ω(R+b_j)cosδ+rb_j代表基于外侧车轮速度的车速，Vx(ij)＝ω(R-b_j)cosδ-rb_j代表基于内侧车轮速度的车速。

此时，车辆的车速可以表述如下：

V_x＝ωR'

其中：R'为车辆绕自身回转的半径。

根据圆周运动的运动学方程，车辆的侧向加速度a_y为：

因此,计算车辆纵向车速v_x的方程为下列方程(即公式(4)和(5))：

该公式中，

代表基于外侧车轮速度的车速，

代表基于内侧车轮速度的车速。

对于公式(5)，可以认为车辆纵向车速v_x为基于四轮中的每个车轮计算出的四个纵向车速的平均值。

在一实施例中，对于所述系统辨识误差，可以通过以下公式确定：

其中，f(x)为系统辨识误差，φ_B为道路横坡角，a_y为所确定的(实时确定的)侧向加速度，a_ym为数据库中的侧向加速度，r为所确定的(实时确定的)横摆角速度，r_m为数据库中的横摆角速度，φ_Bmin为预定的最小道路横坡角，φ_Bmax为预定的最大道路横坡角。[·]^T为转置的符号。

该实施例中，由上述公式(6)，将实时确定的侧向加速度、横摆角速度与数据库中的对应数据的误差的平方和作为系统辨识误差(目标函数)。其中，若侧向加速度和横摆角速度这两个变量的估计误差越小，则数据库中的该侧向加速度值和横摆角速度值(a_ym、r_m)将越接近于各自的实时确定值(a_y、r)。

该目标函数中，φ_B被限制在φ_Bmin和φ_Bmax之间，φ_Bmin和φ_Bmax可以是预定的值。

对于单纯形算法，也可以采用以下方法运算。在一实施例中，根据所确定的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速，应用单纯形算法从存储有横摆角速度、侧向加速度、纵向车速和横坡角四者对应数据的数据库中确定出系统辨识误差最小的道路横坡角，作为所述车辆所在道路的横坡角的步骤(步骤S13)可以包括以下步骤。

步骤S131，根据所确定的侧向加速度、横摆角速度和纵向车速建立初始单纯形。

例如，在某一时刻，当计算确定的侧向加速度为a_y0、横摆角速度为r₀、纵向车速为V_x0时，以这三个量为坐标，确立第一个点z₀(a_y0,r₀,V_x0)。以该坐标点为基础，找到使|a_y-a_y0|最小的点，并以该点的侧向加速度值为a_y1、横摆角速度r₀和估算的纵向车速V_x0值为坐标，确立第二个点z₁(a_y1,r₀,V_x0)。以第一个点为基础，找到使|r-r₀|最小的点，并以该点的侧向加速度a_y1和横摆角速度r₁值为坐标确立第三个点z₂(a_y1,r₁,V_x0)；以第一个点为基础，找到使|V_x-V_x0|最小的点，并以该点的侧向加速度a_y1和横摆角速度r₁值为坐标确立第四个点z₃(a_y1,r₁,V_x1)。建立以上述第一个点、第二个点、第三个点和第四个点为顶点的初始单纯形S₀。

步骤S132，计算初始单纯形各顶点的系统辨识误差。

分别计算上述四个点的系统辨识误差f(z₀)、f(z₁)、f(z₂)、f(z₃)，并按照系统辨识误差的大小对各顶点进行排序和编号，使得他们满足如下的要求：f₀≥f₁≥f₂≥f₃，其中，f_i＝f(z_i)，i＝0,1,2,3。因为优化的目的是使系统的辨识误差f最小，因此，将f₃为最好点，f₂和f₀为次差点和最差点。

步骤S133，对初始单纯形的各个顶点中的最差点进行单点反射，确定下一轮迭代的起始单纯形，直至获得最小的系统辨识误差。

可用反射、扩张和压缩三种中的任意一种方式选择一个新的且较好的点来替换最差点，构成一个新的单纯形。可以采用单点反射的方法，具体如下：

对单纯形S₀的第一点(也是最差点)z₀进行单点反射，映像点z₄的坐标为

获取z₄的响应(也就是函数值或测量值)f₄＝f(z₄)。这样，形成一个新的单纯形

该单纯形S₁中的点包括{z₁,z₂,z₃,z₄}。对单纯形S₁的第一点(即序号最小的顶点，但它不一定是最差点)z₂进行单点反射，得到新的映像点

求出该新的映像点的响应f₅＝f(z₅)。如此便得到第二个新的单纯形

该单纯形S₂中的点包括{z₂,z₃,z₄,z₅}。对单纯形S₂的第一点(序号最小的顶点)z₃进行单点反射，得到新的映像点

求出新映像点的响应f₆＝f(z₆)。

对于本轮中生成的单纯形S₀、S₁、S₂、S₃，可以按照下式计算各单纯形的平均函数值：

(p代表第p个单纯形)

然后找出平均函数值最小的单纯形S_min，它应当满足

其中，

即为平均函数值最小的单纯形的平均函数值。

重新获取S_min的顶点z_j处的响应，并将S_min的第一点(最差点)确定为下一轮迭代单纯形的起始点，直至无论从哪个方向的单点映射都无法找到响应值更小的点为止，这样就获了对应最小系统辨识误差的点。

步骤S134，将最小的系统辨识误差所对应的道路横坡角确定为车辆所在道路的横坡角。

该实施例中，通过单纯形法快速准确地找到数据库中最接近实际的道路横坡角，使得道路横坡角的检测更加准确。

本公开还提供一种道路横坡角检测装置。图3是一示例性实施例提供的道路横坡角检测装置的框图。如图3所示，所述道路横坡角检测装置10包括获取模块11、第一确定模块12和第二确定模块13。

获取模块11用于获取车辆的行驶数据。

第一确定模块12与获取模块11连接，用于根据所获取的行驶数据确定车辆的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速。

第二确定模块13与第一确定模块12连接，用于根据所确定的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速，应用单纯形算法从存储有横摆角速度、侧向加速度、纵向车速和横坡角四者对应数据的数据库中确定出系统辨识误差最小的道路横坡角，作为车辆所在道路的横坡角。

可选地，所述道路横坡角检测装置10还可以包括检测模块、计算模块和生成模块。

检测模块用于检测车辆行驶的横摆角速度、侧向加速度和车速。

计算模块与检测模块连接，用于根据以下公式计算所述车辆所在道路的道路横坡角：

其中，φ_B为道路横坡角，v_x为纵向车速，a_y为车辆的侧向加速度，r为车辆的横摆角速度，g为重力加速度。

生成模块与计算模块连接，用于根据所检测的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速，以及计算得到的道路横坡角生成所述数据库。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

通过上述技术方案，在车辆行驶过程中，通过计算出车辆的侧向加速度、横摆角速度和车辆纵向车速，利用单纯形算法准确地确定出车辆所在路面的横坡角，从而能够精确地对车辆进行防侧滑控制，增加了车辆控制的准确性，提高了车辆行驶的安全性。由于本公开的方案中，道路横坡角的确定不需要使用专用仪器来测量，因此节约了硬件成本。并且，本公开的方案中，通过单纯形算法查找获得的道路横坡角，因此可避免计算浮点数导致的运算过程缓慢、控制周期延长、系统辅助控制滞后、控制器资源占用而影响其他功能的检测运行的问题。

本公开还提供一种车辆控制方法。所述方法可以包括以下步骤：

步骤S21，根据本公开的上述方法检测道路横坡角。

步骤S22，根据所检测的横坡角对车辆进行防侧滑控制。

在一实施例中，该步骤S22中的防侧滑控制可以包括以下策略：

当车辆的车速大于预定的第一车速阈值小于预定的第二车速阈值，且所确定的横坡角大于预定的第一角度阈值时，控制向车辆较高一侧的后轮施加制动力；当所述车辆的车速大于第二车速阈值，且所确定的横坡角大于预定的第二角度阈值时，控制向车辆较高一侧的前轮和后轮施加制动力。其中，第一车速阈值小于第二车速阈值，第一角度阈值小于第二角度阈值。

其中，制动车轮可以通过液压控制单元来对车轮进行液压控制。制动车轮的制动力的大小可以为预定的数值，该预定的数值可以根据试验或经验得到。制动车轮的制动力的大小也可以与车速为正相关关系并预先关联存储。

这样，结合横坡角和车速的大小，控制对车辆较高一侧的车轮进行制动，能够避免因道路倾斜造成的车辆侧偏，改善了因道路左右两侧倾斜造成的驾驶不适感。并且，当横坡角和车速较小时，可以认为仅制动较高一侧的后轮就能够达到防溜坡的目的。随着横坡角和车速的增大，车辆侧滑的可能性增大，此时，对较高一侧的前轮和后轮都施加制动力，以防止侧滑。该实施例中，针对不同行驶状态采取了不同的控制策略，使得对车辆的控制更加准确。

通过上述技术方案，在车辆行驶过程中，通过计算出车辆的侧向加速度、横摆角速度和车辆纵向车速，利用单纯形算法准确地确定出车辆所在路面的横坡角，从而能够精确地对车辆进行防侧滑控制，增加了车辆控制的准确性，提高了车辆行驶的安全性。由于本公开的方案中，道路横坡角的确定不需要使用专用仪器来测量，因此节约了硬件成本。并且，本公开的方案中，通过单纯形算法查找获得的道路横坡角，因此可避免计算浮点数导致的运算过程缓慢、控制周期延长、系统辅助控制滞后、控制器资源占用而影响其他功能的检测运行的问题。

本公开还提供一种车辆控制装置。所述车辆控制装置包括道路横坡角检测装置10和控制器。

道路横坡角检测装置10用于本公开的上述方法检测道路横坡角。

控制器与道路横坡角检测装置10连接，用于根据所检测的横坡角对车辆进行防侧滑控制。

可选地，控制器可以包括第一控制模块和第二控制模块。

第一控制模块用于当车辆的车速大于预定的第一车速阈值小于预定的第二车速阈值，且所确定的横坡角大于预定的第一角度阈值时，控制向车辆较高一侧的后轮施加制动力。

第二控制模块用于当车辆的车速大于第二车速阈值，且所确定的横坡角大于预定的第二角度阈值时，控制向车辆较高一侧的前轮和后轮施加制动力。其中，第一车速阈值小于第二车速阈值，第一角度阈值小于第二角度阈值。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

通过上述技术方案，在车辆行驶过程中，通过计算出车辆的侧向加速度、横摆角速度和车辆纵向车速，利用单纯形算法准确地确定出车辆所在路面的横坡角，从而能够精确地对车辆进行防侧滑控制，增加了车辆控制的准确性，提高了车辆行驶的安全性。由于本公开的方案中，道路横坡角的确定不需要使用专用仪器来测量，因此节约了硬件成本。并且，本公开的方案中，通过单纯形算法查找获得的道路横坡角，因此可避免计算浮点数导致的运算过程缓慢、控制周期延长、系统辅助控制滞后、控制器资源占用而影响其他功能的检测运行的问题。

本公开还提供一种车辆，该车辆包括本公开提供的上述车辆控制装置。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (9)

1.一种道路横坡角检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取车辆的行驶数据；

根据所获取的行驶数据确定所述车辆的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速；

根据所确定的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速，应用单纯形算法从存储有横摆角速度、侧向加速度、纵向车速和横坡角四者对应数据的数据库中确定出系统辨识误差最小的道路横坡角，作为所述车辆所在道路的横坡角，

所述系统辨识误差通过以下公式确定：

其中，f(x)为系统辨识误差，φ_B为道路横坡角，a_y为所确定的侧向加速度，a_ym为所述数据库中的侧向加速度，r为所确定的横摆角速度，r_m为所述数据库中的横摆角速度，φ_Bmin为预定的最小道路横坡角，φ_Bmax为预定的最大道路横坡角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取车辆的行驶数据的步骤之前，所述方法还包括：

检测车辆行驶的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速；

根据以下公式计算所述车辆所在道路的道路横坡角：

其中，φ_B为道路横坡角，v_x为纵向车速，a_y为车辆的侧向加速度，r为车辆的横摆角速度，g为重力加速度；

根据所检测的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速，以及计算得到的道路横坡角生成所述数据库。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所获取的行驶数据确定所述车辆的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速的步骤包括：

根据以下公式确定纵向车速：

其中，u_ij为ij表示的车轮的轮速，r为车辆的横摆角速度，a_y为车辆的侧向加速度，b_j为同一轴上的两个车轮之间的距离的一半，δ为前轮的转角，Vx(ij)为根据ij表示的车轮计算的纵向车速，v_x为车辆的纵向车速，i＝0,1分别表示车辆的左轮和右轮，j＝0,1分别表示车辆的前轮和后轮。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所确定的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速，应用单纯形算法从存储有横摆角速度、侧向加速度、纵向车速和横坡角四者对应数据的数据库中确定出系统辨识误差最小的道路横坡角，作为所述车辆所在道路的横坡角的步骤包括：

根据所确定的侧向加速度、横摆角速度和纵向车速建立初始单纯形；

计算所述初始单纯形各顶点的系统辨识误差；

对所述初始单纯形的各个顶点中的最差点进行单点反射，确定下一轮迭代的起始单纯形，直至获得最小的系统辨识误差；

将所述最小的系统辨识误差所对应的道路横坡角确定为所述车辆所在道路的横坡角。

5.一种道路横坡角检测装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取车辆的行驶数据；

第一确定模块，与所述获取模块连接，用于根据所获取的行驶数据确定所述车辆的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速；

第二确定模块，与所述第一确定模块连接，用于根据所确定的横摆角速度、侧向加速度和纵向车速，应用单纯形算法从存储有横摆角速度、侧向加速度、纵向车速和横坡角四者对应数据的数据库中确定出系统辨识误差最小的道路横坡角，作为所述车辆所在道路的横坡角，

所述系统辨识误差通过以下公式确定：

其中，f(x)为系统辨识误差，φ_B为道路横坡角，a_y为所确定的侧向加速度，a_ym为所述数据库中的侧向加速度，r为所确定的横摆角速度，r_m为所述数据库中的横摆角速度，φ_Bmin为预定的最小道路横坡角，φ_Bmax为预定的最大道路横坡角。

6.一种车辆控制方法，其特征在于，所述方法包括：

根据权利要求1-4中任一权利要求所述的方法检测道路横坡角；

根据所检测的横坡角对车辆进行防侧滑控制。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所检测的横坡角对车辆进行防侧滑控制的步骤包括：

当所述车辆的车速大于预定的第一车速阈值小于预定的第二车速阈值，且所确定的横坡角大于预定的第一角度阈值时，控制向所述车辆较高一侧的后轮施加制动力；

当所述车辆的车速大于所述第二车速阈值，且所确定的横坡角大于预定的第二角度阈值时，控制向所述车辆较高一侧的前轮和后轮施加制动力，其中，所述第一车速阈值小于所述第二车速阈值，所述第一角度阈值小于所述第二角度阈值。

8.一种车辆控制装置，其特征在于，所述装置包括：

根据权利要求5所述的道路横坡角检测装置；

控制器，与所述道路横坡角检测装置连接，用于根据所检测的横坡角对车辆进行防侧滑控制。

9.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求8所述的车辆控制装置。

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