CN112959997B - 一种道路坡度计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种道路坡度计算方法和装置，包括：实时获取车辆的三轴加速度。根据车辆的三轴加速度实时计算车辆的实时重力加速度。获取车辆的重力加速度估计值。若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，基于车辆的实时重力加速度和车辆的重力加速度估计值获取当前时刻对应的三轴加速度组。对三轴加速度组进行数据清理，获得当前时刻对应的目标三轴加速度组。基于目标三轴加速度组，计算当前时刻的车辆所在道路坡度。在车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0时，选取噪声振动小的三轴加速度组，并对三轴加速度组中的异常加速度数据进行清洗，利用清洗之后得到的目标三轴加速度组计算得到的当前时刻的车辆所在道路坡度更加准确。

Description

一种道路坡度计算方法及装置

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种道路坡度计算方法及装置。

背景技术

车辆通常会在复杂多变的路况下行驶，快速准确获知车辆所在道路的坡度，对混合动力系统中自动变速器的平顺换挡控制具有重要的指导意义。

目前，在采用加速度传感器来估算道路坡度时，由于混合动力车辆的发动机运转引起的车辆本身的震动和道路的颠簸不平产生的噪声会使得加速度传感器采集到的加速度信号不准确，进而估算的坡度值存在误差。

而且，现有技术方案多是将采集到的加速度数据进行离线分析得到估算的道路坡度值，其不具有实时性和适用性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种道路坡度计算方法及装置，用于基于车辆工况实时计算车辆所在道路的坡度，且能使获得的道路坡度更加准确。

为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：

本申请实施例提供一种道路坡度计算方法，所述方法包括：

实时获取车辆的三轴加速度；所述车辆的三轴加速度为前向加速度、侧向加速度和垂直加速度；

根据所述车辆的三轴加速度实时计算所述车辆的实时重力加速度；

获取所述车辆的重力加速度估计值；

若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，基于所述车辆的实时重力加速度和所述车辆的重力加速度估计值获取所述当前时刻对应的三轴加速度组；

对所述当前时刻的三轴加速度组进行数据清理，获得所述当前时刻对应的目标三轴加速度组；

基于所述当前时刻对应的目标三轴加速度组，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度。

可选的，所述方法还包括：

若当前时刻的车辆工况为车辆发动机未启动且车速为0，选取第一连续时间段，基于所述第一连续时间段的三轴加速度，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度；所述第一连续时间段为包含当前时刻的当前时刻之前的连续时间段；

若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速为0，选取第二连续时间段，基于所述第二连续时间段的三轴加速度，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度；所述第二连续时间段为包含当前时刻的当前时刻之前的连续时间段。

可选的，所述获取所述车辆的重力加速度估计值，包括：

获取第一重力加速度；

获取第二重力加速度；

基于所述第一重力加速度和所述第二重力加速度计算重力加速度估计值。

可选的，所述获取第一重力加速度，包括：

将所述车辆发动机未启动且车速为0的最终时刻确定为第一最终时刻；

选取包含第一最终时刻的第一最终时刻之前的第三连续时间段；

计算所述第三连续时间段内的所述车辆的实时重力加速度的均值，并将所述均值作为第一重力加速度。

可选的，所述获取第二重力加速度，包括：

将所述车辆发动机启动且车速为0的最终时刻确定为第二最终时刻；

选取包含所述第二最终时刻的第二最终时刻之前的第四连续时间段；

基于所述第四连续时间段内的所述车辆的三轴加速度，计算第二重力加速度。

可选的，所述若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，基于所述车辆的实时重力加速度和所述车辆的重力加速度估计值获取所述当前时刻对应的三轴加速度组，包括：

若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，获取所述当前时刻之前的所述车辆的各个实时重力加速度和所述重力加速度估计值的差值的绝对值；

将小于第一预设值的各个所述绝对值确定为第一组绝对值；

将所述第一组绝对值中的各个绝对值所对应的各个实时重力加速度确定为第一目标实时重力加速度；

获取所述第一目标实时重力加速度所对应的各个目标时刻；

从各个所述目标时刻中选取第一目标时刻和第二目标时刻；所述第一目标时刻和所述第二目标时刻之间包含预设数量个目标时刻；所述第一目标时刻在所述第二目标时刻之前；所述第二目标时刻为所述目标时刻中距离所述当前时刻最近的一个目标时刻；

将在对象时刻获取的所述车辆的三轴加速度作为所述当前时刻对应的三轴加速度组；所述预选时刻包括所述第一目标时刻、所述第二目标时刻，以及所述第一目标时刻和所述第二目标时刻之间的各个时刻。

可选的，所述对所述三轴加速度组进行数据清理，获得所述当前时刻对应的目标三轴加速度组，包括：

将在所述对象时刻的所述车辆的实时重力加速度分别和所述重力加速度估计值作差，将得到的各个差值的绝对值确定为目标绝对值；

将小于第二预设值的各个所述目标绝对值确定为第二组绝对值；

将所述第二组绝对值中的各个绝对值所对应的各个实时重力加速度确定为第二目标实时重力加速度；

将各个所述第二目标实时重力加速度对应的各个所述车辆的三轴加速度作为所述当前时刻对应的目标三轴加速度组。

本申请实施例还提供了一种道路坡度计算装置，所述装置包括：

第一获取单元，用于实时获取车辆的三轴加速度；所述车辆的三轴加速度为前向加速度、侧向加速度和垂直加速度；

第一计算单元，用于根据所述车辆的三轴加速度实时计算所述车辆的实时重力加速度；

第二获取单元，用于获取所述车辆的重力加速度估计值；

第三获取单元，用于若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，基于所述车辆的实时重力加速度和所述车辆的重力加速度估计值获取所述当前时刻对应的三轴加速度组；

数据清理单元，用于对所述当前时刻的三轴加速度组进行数据清理，获得所述当前时刻对应的目标三轴加速度组；

第二计算单元，用于基于所述当前时刻对应的目标三轴加速度组，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度。

可选的，所述装置还包括：

第三计算单元，用于若当前时刻的车辆工况为车辆发动机未启动且车速为0，选取第一连续时间段，基于所述第一连续时间段的三轴加速度，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度；所述第一连续时间段为包含当前时刻的当前时刻之前的连续时间段；

第四计算单元，用于若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速为0，选取第二连续时间段，基于所述第二连续时间段的三轴加速度，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度；所述第二连续时间段为包含当前时刻的当前时刻之前的连续时间段。

可选的，所述第二获取单元，包括：

第一获取子单元，用于获取第一重力加速度；

第二获取子单元，用于获取第二重力加速度；

第一计算子单元，用于基于所述第一重力加速度和所述第二重力加速度计算重力加速度估计值。

通过上述技术方案可知，本申请具有以下有益效果：

本申请实施例提供了一种道路坡度计算方法和装置，该方法包括：实时获取车辆的三轴加速度；车辆的三轴加速度为前向加速度、侧向加速度和垂直加速度。根据车辆的三轴加速度实时计算车辆的实时重力加速度。获取车辆的重力加速度估计值。若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，基于车辆的实时重力加速度和车辆的重力加速度估计值获取当前时刻对应的三轴加速度组。对三轴加速度组进行数据清理，获得当前时刻对应的目标三轴加速度组。基于目标三轴加速度组，计算当前时刻的车辆所在道路坡度。在车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0时，选取噪声振动小的三轴加速度组，并对三轴加速度组中的异常加速度数据进行清洗，利用清洗之后得到的目标三轴加速度组计算得到的当前时刻的车辆所在道路坡度更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种道路坡度计算方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种获取当前时刻对应的三轴加速度组的流程图；

图3为本申请实施例提供的一种数据清洗的流程图；

图4a为本申请实施例提供的另一种道路坡度计算方法的流程图；

图4b为本申请实施例提供的另一种道路坡度计算方法的流程图；

图4c为本申请实施例提供的另一种获取当前时刻对应的三轴加速度组的流程图；

图4d为本申请实施例提供的另一种数据清洗的流程图；

图5为本申请实施例提供的一种道路坡度计算装置的示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。

为了便于理解和解释本申请实施例提供的技术方案，现先对本申请实施例的背景技术进行说明。

车辆通常会在复杂多变的路况下行驶，快速准确获知车辆所在道路的坡度，对混合动力系统中自动变速器的平顺换挡控制具有重要的指导意义。目前，在采用加速度传感器来估算道路坡度时，由于混合动力车辆的发动机运转引起的车辆本身的震动和道路的颠簸不平产生的噪声会使得加速度传感器采集到的加速度信号不准确，进而估算的坡度值存在误差。

而现有技术方案多是将采集到的加速度数据进行离线分析得到估算的道路坡度值。例如，利用保存的采集到的加速度数据在离线的情况下计算路谱，获得的路谱可用于后续的仿真计算，其获得的道路坡度实时性差，不能实时作为调节自动变速箱换挡规律的输入。

基于此，本申请实施例提供了一种道路坡度计算方法，该方法包括：实时获取车辆的三轴加速度。其中，车辆的三轴加速度为前向加速度、侧向加速度和垂直加速度。根据车辆的三轴加速度可以实时计算车辆的实时重力加速度。另外，获取车辆的重力加速度估计值。若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，基于车辆的实时重力加速度和车辆的重力加速度估计值获取当前时刻对应的三轴加速度组。该三轴加速度组为在噪声振动小的情况下的三轴加速度组。对获得的三轴加速度组进行异常数据清理，获得当前时刻对应的目标三轴加速度组。基于目标三轴加速度组，计算得到的当前时刻的车辆所在道路坡度是更加准确的。

参见图1，图1为本申请实施例提供的一种道路坡度计算方法的流程图。该方法可应用于车载终端。如图1所示，该方法包括S101-S106：

S101：实时获取车辆的三轴加速度；车辆的三轴加速度为前向加速度、侧向加速度和垂直加速度。

实时获取车辆的三轴加速度。具体的，实时的车辆三轴加速度可按照车辆的不同工况来获取。例如，车辆发动机未启动且车速为0的车辆工况、车辆发动机启动且车速为0的车辆工况和车辆发动机启动且车速不为0的车辆工况。其中，车速为车辆的速度。

其中，车辆的三轴加速度为前向加速度、侧向加速度和垂直加速度。作为一种示例，可通过三轴加速度传感器采集车辆的三轴加速度，所获取的三轴加速度可用a_x、a_y和a_z表示。a_x、a_y和a_z分别用来表示车辆的前向加速度、侧向加速度和垂直加速度，x轴、y轴、z轴分别表示车辆的前向加速度、侧向加速度和垂直加速度所在的方向。

S102：根据车辆的三轴加速度实时计算车辆的实时重力加速度。

根据获取的三轴加速度可以计算车辆的实时重力加速度。

具体的，当车辆所在道路无坡度，且车辆总加速度为0时，车辆的实时重力加速度等于车辆的三轴加速度中的a_z。当车辆所在道路有坡度，车辆总加速度为0时，车辆的实时重力加速度和车辆的三轴加速度的平方和的根近似相等，即可认为车辆的实时重力加速度

当车辆所在道路有坡度，且车辆总加速度不为0时，车辆的总加速度总是和x轴、y轴、z轴中的一个轴的方向相同。则若车辆的加速度朝向x轴时，车辆的实时重力加速度

其中，a为车辆的总加速度。当车辆的加速度朝向y轴时，车辆的实时重力加速度为

当车辆的加速度朝向z轴时，车辆的实时重力加速度为

S103：获取车辆的重力加速度估计值。

在本申请实施例中，获取车辆的重力加速度估计值，包括：

获取第一重力加速度；

获取第二重力加速度；

基于第一重力加速度和第二重力加速度计算重力加速度估计值。

在本步骤中，获取第一重力加速度，包括：

将车辆发动机未启动且车速为0的最终时刻确定为第一最终时刻；

选取包含第一最终时刻的第一最终时刻之前的第三连续时间段；

计算第三连续时间段内的车辆的实时重力加速度的均值，并将均值作为第一重力加速度。

需要说明的是，若当前时刻的车辆工况为车辆发动机未启动且车速为0时，车载终端在该车辆工况下会实时计算、保存并更新车辆的预选第一重力加速度。当计算得到新的预选第一重力加速度时，控制器便会更新、覆盖掉原来的预选第一重力加速度，保存新得到的预选第一重力加速度。具体的，计算当前时刻的预选第一重力加速度，包括：

选取包含当前时刻的当前时刻之前的一个连续时间段；

计算该连续时间段内的车辆的实时重力加速度的均值，并将均值作为当前时刻的预选第一重力加速度。

例如，预选第一重力加速度

其中，

为连续时间段内的所有时刻对应的车辆的实时重力加速度的均值，i为非负数。

当车辆工况发生变化时，车载终端计算并保存的最新的预选第一重力加速度为前述的第一重力加速度。即第一重力加速度是在车辆工况为车辆发动机未启动且车速为0时的最终时刻所计算并保存的预选第一重力加速度。

在本步骤中，获取第二重力加速度，包括：

将车辆发动机启动且车速为0的最终时刻确定为第二最终时刻；

选取包含第二最终时刻的第二最终时刻之前的第四连续时间段；

基于第四连续时间段内的车辆的三轴加速度，计算第二重力加速度。

需要说明的是，若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速为0时，车载终端在该车辆工况下会实时计算、保存并更新车辆的预选第二重力加速度。当计算得到新的预选第二重力加速度时，控制器便会更新、覆盖掉原来的预选第二重力加速度，保存新得到的预选第二重力加速度。具体的，计算当前时刻的预选第二重力加速度，包括：

选取包含当前时刻的当前时刻之前的一个连续时间段；

基于该连续时间段内的车辆的三轴加速度，计算预选第二重力加速度。

具体的，可以根据第二重力加速度计算公式计算预选第二重力加速度。第二重力加速度计算公式为连续时间段内的前向加速度的均值的平方、连续时间段内的侧向加速度的均值的平方、连续时间段内的垂直加速度的均值的平方这三者之和的算术平方根，用公式表示为：

其中，在车辆工况为车辆发动机启动且车速为0时，

为连续时间段内的采集到的各个前向加速度的均值，

为连续时间段内的采集到的各个侧向加速度的均值，

为连续时间段内的采集到的各个垂直加速度的均值。

当车辆工况发生变化时，车载终端计算并保存的最新的预选第二重力加速度为前述的第二重力加速度。即第二重力加速度是在车辆工况为车辆发动机启动且车速为0时的最终时刻所计算并保存的预选第二重力加速度。

在本步骤中，基于第一重力加速度和第二重力加速度计算重力加速度估计值，具体为：计算第一重力加速度和第二重力加速度的平均值，将该平均值作为车辆的重力加速度估计值。重力加速度估计值用公式表示为(g_ini+g₁)/2。

需要说明的是，计算得到的车辆的重力加速度估计值可作为车辆的重力加速度的一个准确估值。

S104：若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，基于车辆的实时重力加速度和车辆的重力加速度估计值获取当前时刻对应的三轴加速度组。

需要说明的是，S104-S106为计算当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0情况下的车辆所在道路的坡度。S104为首先获取当前时刻对应的三轴加速度组。三轴加速度组为计算当前时刻车辆所在道路的坡度所需的三轴加速度数据。

具体的，若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，基于车辆的实时重力加速度和车辆的重力加速度估计值获取当前时刻对应的三轴加速度组的过程如图2所示，包括S201-S206：

S201：若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，获取当前时刻之前的车辆的各个实时重力加速度和重力加速度估计值的差值的绝对值。

具体的，在车辆工况由其它工况变成车辆发动机启动且车速不为0时，实时计算车辆的实时重力加速度和重力加速度估计值的差值的绝对值。当需要获取当前时刻对应的三轴加速度组时，需要先获取当前时刻之前的各个实时重力加速度和重力加速度估计值的差值的绝对值。

S202：将小于第一预设值的各个绝对值确定为第一组绝对值。

将S201中获取的各个绝对值和第一预设值进行比较，将小于第一预设值的各个绝对值确定为第一组绝对值。其中，计算得到的绝对值小于第一预设值表示噪声振动为极小值的情况，即认为是无噪声的情况。例如，第一预设值可以为3，量纲为加速度量纲。

S203：将第一组绝对值中的各个绝对值所对应的各个实时重力加速度确定为第一目标实时重力加速度。

可以理解的是，每一时刻对应有该时刻的实时重力加速度，相应的，对应有该时刻的实时重力加速度和重力加速度估计值的差值的绝对值。

S204：获取第一目标实时重力加速度所对应的各个目标时刻。

当获取第一目标实时重力加速度时，记录下第一目标实时重力加速度中的各个实时重力加速度所对应的各个目标时刻。

S205：从各个目标时刻中选取第一目标时刻和第二目标时刻；第一目标时刻和第二目标时刻之间包含预设数量个目标时刻；第一目标时刻在第二目标时刻之前；第二目标时刻为目标时刻中距离当前时刻最近的一个目标时刻。

需要说明的是，由于存在噪声振动的三轴加速度的曲线类似于正弦波，目标时刻对应的三轴加速度点可认为为无噪声的点。当预设数量为奇数时，S206中获取的当前时刻对应的三轴加速度组可以涵盖整数倍个振动周期。由此保证了后续利用当前时刻的三轴加速度组计算得到的当前时刻的道路坡度值会更加准确。具体的，预设数量根据实际情况进行标定调整。作为一种示例，预设数量为5。

S206：将在对象时刻获取的车辆的三轴加速度作为当前时刻对应的三轴加速度组；预选时刻包括第一目标时刻、第二目标时刻，以及第一目标时刻和第二目标时刻之间的各个时刻。

可以理解的是，当前时刻对应的三轴加速度组为后续计算当前时刻的车辆所在道路坡度的加速度数据。通过当前时刻的三轴加速度组计算得到的当前时刻的道路坡度值会更加准确。

S105：对当前时刻的三轴加速度组进行数据清理，获得当前时刻对应的目标三轴加速度组。

当车辆启动且车速不为0时，发动机的转速不再稳定在怠速附近。而且电机、变速箱等传动系统的振动以及道路颠簸等因素，加速度传感器的噪声成分更为复杂。在采用当前时刻的三轴加速度组计算道路坡度时，需对其进行清洗，将异常数据从中清理出去，获得的当前时刻对应的目标三轴加速度组会更加准确。

具体的，对三轴加速度组进行数据清理，获得当前时刻对应的目标三轴加速度组的过程可参见图3，包括S301-S304：

S301：将在对象时刻的车辆的实时重力加速度分别和重力加速度估计值作差，将得到的各个差值的绝对值确定为目标绝对值。

获取对象时刻的车辆的实时重力加速度和重力加速度估计值的差值的绝对值，将得到的各个差值的绝对值确定为目标绝对值。

S302：将小于第二预设值的各个目标绝对值确定为第二组绝对值。

将目标绝对值和第二预设值进行比较，将小于第二预设值的各个目标绝对值确定为第二组绝对值。其中，目标绝对值大于第二预设值的情况为异常情况，异常情况下的数据需要清理。目标绝对值小于第二预设值的情况为非异常情况，其对应的实时重力加速度为非异常情况下计算得到的重力加速度。

作为一种示例，第二预设值取200，量纲为加速度量纲。

S303：将第二组绝对值中的各个绝对值所对应的各个实时重力加速度确定为第二目标实时重力加速度。

S304：将第二目标实时重力加速度对应的各个车辆的三轴加速度作为当前时刻对应的目标三轴加速度组。

将第二目标实时重力加速度中的各个实时重力加速度对应的各个车辆的三轴加速度作为当前时刻对应的目标三轴加速度组。可以理解的是，当前时刻的目标三轴加速度组为剔除异常三轴加速度值后的正常可用数据，通过目标三轴加速度计算的当前时刻的车辆所在道路坡度将会更加准确。

S106：基于当前时刻的对应的目标三轴加速度组，计算当前时刻的车辆所在道路坡度。

具体的，基于当前时刻的对应的目标三轴加速度组和第一坡度计算公式，计算当前时刻的车辆所在道路坡度。其中，第一坡度计算公式为第一公式和第二公式的比值的反正切。其中，第一公式为目标三轴加速度组中的各个前向加速度的均值。第二公式为目标三轴加速度组中的各个侧向加速度的平方的均值和目标三轴加速度组中的各个垂直加速度的平方的均值之和的算数平方根，用公式表示为：

其中，在当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0时，slp₁为当前时刻的车辆所在道路坡度，

为目标三轴加速度组中的各个前向加速度的均值，

为目标三轴加速度组中的各个侧向加速度的平方的均值，

为目标三轴加速度组中的各个垂直加速度的平方的均值。

以上S104-S106为计算当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0情况下的车辆所在道路的坡度。而车辆工况还包括另外两种，如下所示：

其一、若当前时刻的车辆工况为车辆发动机未启动且车速为0，选取第一连续时间段，基于第一连续时间段的三轴加速度，计算当前时刻的车辆所在道路坡度。其中，第一连续时间段为包含当前时刻的当前时刻之前的连续时间段。

在车辆在上电瞬间，发动机尚未启动且车辆未启动，对加速度传感器的零漂进行处理。

具体实施时，基于第一连续时间段的三轴加速度和第二坡度计算公式，计算当前时刻的车辆所在道路坡度。第二坡度计算公式为第三公式和第四公式的比值的反正切。其中，第三公式为第一连续时间段内采集到的各个前向加速度的均值。第四公式为第一连续时间段内采集到的各个侧向加速度的平方的均值和第一连续时间段内采集到的各个垂直加速度的平方的均值之和的算数平方根，用公式表示为：

需要注意的是，在当前时刻的车辆工况为车辆发动机未启动且车速为0时，第一坡度计算公式中的slp₂为该工况下当前时刻的车辆所在道路坡度，

为第一连续时间段内采集到的各个前向加速度的均值，

为第一连续时间段内采集到的各个侧向加速度的平方的均值，

为第一连续时间段内采集到的各个垂直加速度的平方的均值。

通常选取第一连续时间段和第三连续时间段相同。

其二、若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速为0，选取第二连续时间段，基于第二连续时间段的三轴加速度，计算当前时刻的车辆所在道路坡度；第二连续时间段为包含当前时刻的当前时刻之前的连续时间段。

当发动机启动，但车辆还未启动时，此时发动机的转速也基本稳定在怠速，可认为三轴加速度传感器的噪声只来自于发动机的振动，噪声的影响是周期性的。在该情况下采取针对某一段固定时间内的传感器信号求均值的方法来消除噪声。

具体实施时，基于第二连续时间段的三轴加速度和第三坡度计算公式，计算当前时刻的车辆所在道路坡度。其中，第三坡度计算公式为第五公式和第六公式的比值的反正切。其中，第五公式为第二连续时间段内采集到的各个前向加速度的均值。第六公式为第二连续时间段内采集到的各个侧向加速度的均值和第二连续时间段内采集到的各个垂直加速度的均值之和的算数平方根，用公式表示为：

其中，slp₃为当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速为0时的道路所在坡度。

为第二连续时间段内采集到的各个前向加速度的均值，

为第二连续时间段内采集到的各个侧向加速度的均值，

为第二连续时间段内采集到的各个垂直加速度的均值。

通常选取第二连续时间段和第四连续时间段相同。

最终，在上述三种车辆工况下实时计算出来坡度后，再采用移动平均滤波方法对实时计算得到的坡度值进行平滑处理，即可得到一条光滑的坡度曲线，可作为自动变速箱换挡策略调的依据。

通过本申请实施例提供的一种道路坡度计算方法和装置，实时获取车辆的三轴加速度；车辆的三轴加速度为前向加速度、侧向加速度和垂直加速度。根据车辆的三轴加速度实时计算车辆的实时重力加速度。获取车辆的重力加速度估计值。若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，基于车辆的实时重力加速度和车辆的重力加速度估计值获取当前时刻对应的三轴加速度组。对三轴加速度组进行数据清理，获得当前时刻对应的目标三轴加速度组。基于目标三轴加速度组，计算当前时刻的车辆所在道路坡度。在车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0时，选取噪声振动小的三轴加速度组，并对三轴加速度组中的异常加速度数据进行清洗，利用清洗之后得到目标三轴加速度组计算得到的当前时刻的车辆所在道路坡度更加准确。

为了便于理解本申请所提供的一种道路坡度计算方法，本申请实施例提供了实时计算道路坡度的完整过程，具体过程如下：

首先，如图4a所示，图4a表示的是当前时刻的车辆工况为车辆发动机未启动且车速为0时，获取车辆所在道路的坡度值的流程图。如图4a所示，设定初始重力加速度g₀和初始坡度值slp₀。

初始重力加速度和初始坡度值取值为经验值，一般分别取值为9.8mm/s²和0。若当前时刻的重力加速度值和坡度值有更新时，则更新重力加速度值和坡度值。初始重力加速度和初始坡度值为起始条件，当达到该起始条件时，便进行后续的流程。具体应用时，车载终端通过调用程序实时计算车辆所在道路坡度，该起始条件即为程序执行的初始条件。

若当前时刻的车辆工况为发动机未启动且车速为0，计算每一时刻的实时重力加速度g。具体的，通过三轴加速度传感器采集到的三轴加速度实时计算实时重力加速度g。当车辆工况不为发动机未启动且车速为0时，循环执行设定初始重力加速度g₀和初始坡度值slp₀。根据计算的实时重力加速度g实时计算车辆的第一重力加速度g_ini，该值为实时重力加速度g的一个估算值。具体的，选取包含当前时刻的当前时刻之前的第三连续时间段，基于第三连续时间段内的重力加速度计算车辆的第一重力加速度。第一重力加速度在该车辆工况下进行实时更新。

根据三轴加速度传感器实时采集到的三轴加速度实时计算当前道路的坡度值slp₂。具体的，选取包含当前时刻的当前时刻之前的第一连续时间段，基于第一连续时间段内的三轴加速度和第二坡度计算公式计算当前时刻的车辆所在道路坡度。

通常，选取的第一连续时间段和第三连续时间段相同。

其次，如图4b所示，图4b表示的是当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速为0时，获取车辆所在道路的坡度值的流程图。如图4b所示，设定此时的初始重力加速度和初始坡度值分别为g_ini和slp_ini。若当前时刻的车辆工况为发动机启动且车速为0，此时，认为三轴加速度传感器的噪声只来自于发动机的振动，认为噪声的影响是周期性的。因此，采取针对某一段固定时间内的传感器信号求均值的方法来消除噪声。

具体的，选取包含当前时刻的当前时刻之前的第四连续时间段，第四连续时间段的时间长度为t。通过第四连续时间段内的车辆的三轴加速度计算此时的第二重力加速度

第二重力加速度是实时重力加速度g的一个估计值。第二重力加速度在该车辆工况下进行实时更新。

根据三轴加速度传感器实时采集到的三轴加速度实时计算当前道路的坡度值slp₃。具体的，选取包含当前时刻的当前时刻之前的第二连续时间段，基于第二连续时间段内的三轴加速度和第三坡度计算公式计算当前时刻的车辆所在道路坡度。

通常，选取的第二连续时间段和第四连续时间段相同。

最后，如图4c所示，图4c表示的是当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0时，获取车辆所在道路的坡度值的流程图。如图4c所示，若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，通过采集得到的三轴加速度组实时计算车辆的实时重力加速度g。

通过计算得到的车辆的实时重力加速度，实时计算重力加速度和重力加速度估计值的差值的绝对值|g-(g_ini+g₁)/2|。其中，重力加速度估计值为第一重力加速度和第二重力加速度的均值，即(g_ini+g₁)/2。需要说明的是，计算重力加速度估计值所需的第一重力加速度和第二重力加速度均为最后更新的第一重力加速度和第二重力加速度。初始计算重力加速度和重力加速度估计值的差值的绝对值时，令i＝0。

实时判断|g-(g_ini+g₁)/2|是否小于3。若是，则表明此时的重力加速度所对应的三轴加速度的噪声较小，令i＝i+1。并从第一次满足|g-(g_ini+g₁)/2|<3的时刻开始，将三轴加速度传感器所采集到的三轴加速度值存到数组data0中。即通过实时重力加速度g判断此时采集的三轴加速度是否能够存到数组data0中。直到i＝5，获取data0数组(data0数组即为前述实施例中的当前时刻对应的三轴加速度组)，并将data0数组进行后续的数据清理后，获得目标三轴加速度组。再利用目标三轴加速度组计算车辆所在道路坡度，并将该坡度值作为i＝5时对应时刻的车辆所在道路的坡度值。另外，若当前时刻计算得到的g-(g_ini+g₁)/2|并非小于3，则当前时刻的车辆所在道路的坡度值可通过第一时刻和第二时刻之间的所有三轴加速度值来计算，第一时刻和第二时刻之间的所有三轴加速度值可认为是当前时刻对应的data0数组。其中，第一时刻为离当前时刻最近的满足|g-(g_ini+g₁)/2|<3的时刻，第二时刻为第一时刻之前的第5次满足|g-(g_ini+g₁)/2|<3的时刻。

具体的，在获取到data0数组之后，通过如图4d所示的数据清理流程为data0数据进行异常数据的清理。如图4d所示，通过判断data0数组中三轴加速度所对应的实时重力加速度g是否满足不等式|g-(g_ini+g₁)/2|>200，来进行异常三轴加速度数据的清理。

当满足时，说明该实时重力加速度g对应的三轴加速度数据需要被清理掉。最终清理之后得到的数组即为目标三轴加速度组，目标三轴加速度组中的三轴加速度用来计算车辆所在道路坡度。

通过本申请实施例所提供的道路坡度计算方法，通过实时获取的三轴加速度值和实时计算的重力加速度值，可实施计算得到车辆所在道路坡度。通过分析不同车辆工况下的三轴加速度传感器的噪声震动规律，将传感器的噪声尽可能的剥离，进而得到准确的加速度值用以坡度计算。

本申请实施例还提供了一种道路坡度计算装置，参见图5，图5为本申请实施例提供的一种道路坡度计算装置的示意图。如图5所示，该装置包括：

第一获取单元501，用于实时获取车辆的三轴加速度；所述车辆的三轴加速度为前向加速度、侧向加速度和垂直加速度；

第一计算单元502，用于根据所述车辆的三轴加速度实时计算所述车辆的实时重力加速度；

第二获取单元503，用于获取所述车辆的重力加速度估计值；

第三获取单元504，用于若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，基于所述车辆的实时重力加速度和所述车辆的重力加速度估计值获取所述当前时刻对应的三轴加速度组；

数据清理单元505，用于对所述当前时刻的三轴加速度组进行数据清理，获得所述当前时刻对应的目标三轴加速度组；

第二计算单元506，用于基于所述当前时刻对应的目标三轴加速度组，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度。

可选的，在本申请实施例的一些实施方式中，所述装置还包括：

第三计算单元，用于若当前时刻的车辆工况为车辆发动机未启动且车速为0，选取第一连续时间段，基于所述第一连续时间段的三轴加速度，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度；所述第一连续时间段为包含当前时刻的当前时刻之前的连续时间段；

第四计算单元，用于若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速为0，选取第二连续时间段，基于所述第二连续时间段的三轴加速度，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度；所述第二连续时间段为包含当前时刻的当前时刻之前的连续时间段。

可选的，在本申请实施例的一些实施方式中，所述第二获取单元503，包括：

第一获取子单元，用于获取第一重力加速度；

第二获取子单元，用于获取第二重力加速度；

第一计算子单元，用于基于所述第一重力加速度和所述第二重力加速度计算重力加速度估计值。

可选的，在本申请实施例的一些实施方式中，所述第一获取子单元，包括：

第一确定子单元，用于将所述车辆发动机未启动且车速为0的最终时刻确定为第一最终时刻；

第一选取子单元，用于选取包含第一最终时刻的第一最终时刻之前的第三连续时间段；

第二计算子单元，用于计算所述第三连续时间段内的所述车辆的实时重力加速度的均值，并将所述均值作为第一重力加速度。

可选的，在本申请实施例的一些实施方式中，所述第二获取子单元，包括：

第二确定子单元，用于将所述车辆发动机启动且车速为0的最终时刻确定为第二最终时刻；

第二选取子单元，用于选取包含所述第二最终时刻的第二最终时刻之前的第四连续时间段；

第三计算子单元，用于基于所述第四连续时间段内的所述车辆的三轴加速度，计算第二重力加速度。

可选的，在本申请实施例的一些实施方式中，所述第三获取单元504，包括：

第三获取子单元，用于若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，获取所述当前时刻之前的所述车辆的各个实时重力加速度和所述重力加速度估计值的差值的绝对值；

第三确定子单元，用于将小于第一预设值的各个所述绝对值确定为第一组绝对值；

第四确定子单元，用于将所述第一组绝对值中的各个绝对值所对应的各个实时重力加速度确定为第一目标实时重力加速度；

第四获取子单元，用于获取所述第一目标实时重力加速度所对应的各个目标时刻；

第三选取子单元，用于从各个所述目标时刻中选取第一目标时刻和第二目标时刻；所述第一目标时刻和所述第二目标时刻之间包含预设数量个目标时刻；所述第一目标时刻在所述第二目标时刻之前；所述第二目标时刻为所述目标时刻中距离所述当前时刻最近的一个目标时刻；

第五确定子单元，用于将在对象时刻获取的所述车辆的三轴加速度作为所述当前时刻对应的三轴加速度组；所述预选时刻包括所述第一目标时刻、所述第二目标时刻，以及所述第一目标时刻和所述第二目标时刻之间的各个时刻。

可选的，在本申请实施例的一些实施方式中，所述数据清理单元505，包括：

第六确定子单元，用于将在所述对象时刻的所述车辆的实时重力加速度分别和所述重力加速度估计值作差，将得到的各个差值的绝对值确定为目标绝对值；

第七确定子单元，用于将小于第二预设值的各个所述目标绝对值确定为第二组绝对值；

第八确定子单元，用于将所述第二组绝对值中的各个绝对值所对应的各个实时重力加速度确定为第二目标实时重力加速度；

第九确定子单元，用于将各个所述第二目标实时重力加速度对应的各个所述车辆的三轴加速度作为所述当前时刻对应的目标三轴加速度组。

通过本申请实施例提供的一种道路坡度计算装置，实时获取车辆的三轴加速度；车辆的三轴加速度为前向加速度、侧向加速度和垂直加速度。根据车辆的三轴加速度实时计算车辆的实时重力加速度。获取车辆的重力加速度估计值。若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，基于车辆的实时重力加速度和车辆的重力加速度估计值获取当前时刻对应的三轴加速度组。对三轴加速度组进行数据清理，获得当前时刻对应的目标三轴加速度组。基于目标三轴加速度组，计算当前时刻的车辆所在道路坡度。在车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0时，选取噪声振动小的三轴加速度组，并对三轴加速度组中的异常加速度数据进行清洗，利用清洗之后得到的目标三轴加速度组计算得到的当前时刻的车辆所在道路坡度更加准确。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种道路坡度计算方法，其特征在于，所述方法包括：

实时获取车辆的三轴加速度；所述车辆的三轴加速度为前向加速度、侧向加速度和垂直加速度；

根据所述车辆的三轴加速度实时计算所述车辆的实时重力加速度；

获取所述车辆的重力加速度估计值；

若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，基于所述车辆的实时重力加速度和所述车辆的重力加速度估计值获取所述当前时刻对应的三轴加速度组；

对所述当前时刻的三轴加速度组进行数据清理，获得所述当前时刻对应的目标三轴加速度组；

基于所述当前时刻对应的目标三轴加速度组，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若当前时刻的车辆工况为车辆发动机未启动且车速为0，选取第一连续时间段，基于所述第一连续时间段的三轴加速度，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度；所述第一连续时间段为包含当前时刻的当前时刻之前的连续时间段；

若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速为0，选取第二连续时间段，基于所述第二连续时间段的三轴加速度，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度；所述第二连续时间段为包含当前时刻的当前时刻之前的连续时间段。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述车辆的重力加速度估计值，包括：

获取第一重力加速度；

获取第二重力加速度；

基于所述第一重力加速度和所述第二重力加速度计算重力加速度估计值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取第一重力加速度，包括：

将所述车辆发动机未启动且车速为0的最终时刻确定为第一最终时刻；

选取包含第一最终时刻的第一最终时刻之前的第三连续时间段；

计算所述第三连续时间段内的所述车辆的实时重力加速度的均值，并将所述均值作为第一重力加速度。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取第二重力加速度，包括：

将所述车辆发动机启动且车速为0的最终时刻确定为第二最终时刻；

选取包含所述第二最终时刻的第二最终时刻之前的第四连续时间段；

基于所述第四连续时间段内的所述车辆的三轴加速度，计算第二重力加速度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，基于所述车辆的实时重力加速度和所述车辆的重力加速度估计值获取所述当前时刻对应的三轴加速度组，包括：

若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，获取所述当前时刻之前的所述车辆的各个实时重力加速度和所述重力加速度估计值的差值的绝对值；

将小于第一预设值的各个所述绝对值确定为第一组绝对值；

将所述第一组绝对值中的各个绝对值所对应的各个实时重力加速度确定为第一目标实时重力加速度；

获取所述第一目标实时重力加速度所对应的各个目标时刻；

从各个所述目标时刻中选取第一目标时刻和第二目标时刻；所述第一目标时刻和所述第二目标时刻之间包含预设数量个目标时刻；所述第一目标时刻在所述第二目标时刻之前；所述第二目标时刻为所述目标时刻中距离所述当前时刻最近的一个目标时刻；

将在对象时刻获取的所述车辆的三轴加速度作为所述当前时刻对应的三轴加速度组；所述对象时刻包括所述第一目标时刻、所述第二目标时刻，以及所述第一目标时刻和所述第二目标时刻之间包含的预设数量个目标时刻。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述当前时刻的三轴加速度组进行数据清理，获得所述当前时刻对应的目标三轴加速度组，包括：

将在所述对象时刻的所述车辆的实时重力加速度分别和所述重力加速度估计值作差，将得到的各个差值的绝对值确定为目标绝对值；

将小于第二预设值的各个所述目标绝对值确定为第二组绝对值；

将所述第二组绝对值中的各个绝对值所对应的各个实时重力加速度确定为第二目标实时重力加速度；

将各个所述第二目标实时重力加速度对应的各个所述车辆的三轴加速度作为所述当前时刻对应的目标三轴加速度组。

8.一种道路坡度计算装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取单元，用于实时获取车辆的三轴加速度；所述车辆的三轴加速度为前向加速度、侧向加速度和垂直加速度；

第一计算单元，用于根据所述车辆的三轴加速度实时计算所述车辆的实时重力加速度；

第二获取单元，用于获取所述车辆的重力加速度估计值；

第三获取单元，用于若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速不为0，基于所述车辆的实时重力加速度和所述车辆的重力加速度估计值获取所述当前时刻对应的三轴加速度组；

数据清理单元，用于对所述当前时刻的三轴加速度组进行数据清理，获得所述当前时刻对应的目标三轴加速度组；

第二计算单元，用于基于所述当前时刻对应的目标三轴加速度组，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第三计算单元，用于若当前时刻的车辆工况为车辆发动机未启动且车速为0，选取第一连续时间段，基于所述第一连续时间段的三轴加速度，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度；所述第一连续时间段为包含当前时刻的当前时刻之前的连续时间段；

第四计算单元，用于若当前时刻的车辆工况为车辆发动机启动且车速为0，选取第二连续时间段，基于所述第二连续时间段的三轴加速度，计算所述当前时刻的车辆所在道路坡度；所述第二连续时间段为包含当前时刻的当前时刻之前的连续时间段。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二获取单元，包括：

第一获取子单元，用于获取第一重力加速度；

第二获取子单元，用于获取第二重力加速度；

第一计算子单元，用于基于所述第一重力加速度和所述第二重力加速度计算重力加速度估计值。

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