CN113830091A - 车辆行驶时路面不平度识别方法、车辆以及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆行驶时路面不平度识别方法、车辆以及计算机可读存储介质。所述车辆行驶时路面不平度识别方法，其特征在于，包括步骤：A.获取车辆在当前路面上的行驶速度；B.判断所获取的行驶速度是否不大于预设阈值：如果是，则基于预设时间间隔获取车辆的运行数据；C.根据所获取的运行数据的变化特征，确定车辆的当前路面不平度。应用本发明能快速、精确且高效地检测到车辆行驶时的路面不平度，识别出诸如上坡、下坡、能通过或不能通过的各种障碍物等不同路面情况，从而可以提高车辆低速控制能力，增强车辆安全性能。

Description

车辆行驶时路面不平度识别方法、车辆以及存储介质

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及车辆行驶时路面不平度识别方法和系统、车辆以及计算机可读存储介质。

背景技术

对于车辆处于低速工况下的速度控制问题，这一直是汽车工业界面对的难题之一。目前已在许多车辆上配置了智能辅助驾驶、自动驾驶等先进功能，它们在车辆低速行驶控制等方面具有更严格或更全面的要求，以便提升车辆在经过不平路面时的速度稳定性，避免造成车辆与人员的损害。例如，当车辆正在上下坡或者翻越通过一般障碍物（如减速带、小石子等）时，此时应当能够及时检测到并且对车辆速度进行相应调节；当车辆遇到不能翻越通过的障碍物（如尺寸较大的石块等）时，也应当能对此及时识别并且刹停车辆。

在现有技术中已经提供了一些方案用来检测在行车时的路面不平度，这主要包括以下两大类技术方案：

第一类方案是采用断面类平整度检测技术，其以路面的纵向截面形状为基础，通过激光测距传感器和倾角仪用来采集路面的坐标值以生成路面云图。虽然采用此类方案可以使得路面平整度的检测精度较高，但是不足之处在于其效率低下，并且不能对路面在实际使用过程中的损坏情况做出及时的更新。

第二类方案是采用响应类检测技术，其以多自由度的车辆模型为基础，通过仿真和计算车辆质心的垂向加速度和俯仰角加速度之间的关系来识别路面的平整度。尽管借助于以上方案能够实时检测获得当前路面的不平度，但是由于存在着车辆垂向振动的噪音多且频率不同的情况，因此识别的精确度不够高，难以对路面不平度做出客观和精确的判断。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了车辆行驶时路面不平度识别方法和系统、车辆以及计算机可读存储介质，从而解决或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题中的一个或多个。

首先，根据本发明的第一方面，它提供了一种车辆行驶时路面不平度识别方法，包括步骤：

A. 获取车辆在当前路面上的行驶速度；

B. 判断所获取的行驶速度是否不大于预设阈值：如果是，则基于预设时间间隔获取车辆的运行数据；以及

C. 根据所获取的运行数据的变化特征，确定车辆的当前路面不平度。

在根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法，可选地，还包括步骤：在步骤C之前，对在步骤B中的基于所述预设时间间隔所获取的运行数据进行滤波处理。

在根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法，可选地，根据所述车辆的样本运行数据，对基于所述预设时间间隔所获取的运行数据进行滤波处理，所述样本运行数据包括在所述车辆行驶于至少两种不同路面上时所对应获取的运行数据，所述至少两种不同路面均为基本上水平路面，且所述车辆在其中一种路面上行驶时的摩擦系数大于在另一种路面上行驶时的摩擦系数。

在根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法，可选地，还包括步骤：对所述车辆行驶于至少两种不同路面上时所对应获取的运行数据进行数值处理之后，再将其作为所述样本运行数据。

在根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法，可选地，所述滤波处理包括：将基于所述预设时间间隔所获取的运行数据当中位于所述样本运行数据范围内的部分去除掉。

在根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法，可选地，在步骤B中，基于所述预设时间间隔，周期性地或非周期性地获取车辆的运行数据至少两次。

在根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法，可选地，所述预设时间间隔的范围为5-300ms，并且/或者所述预设阈值不大于5m/s。

在根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法，可选地，所述运行数据包括行驶速度、车辆纵向加速度、车辆输出扭矩。

在根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法，可选地，所述行驶速度是通过设置在所述车辆上的车速传感器和/或轮速传感器来获得，所述车辆纵向加速度是通过设置在所述车辆上的加速度传感器和/或通过对所获得的行驶速度进行数值处理来获得。

在根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法，可选地，在步骤C中，根据所获取的车辆纵向加速度和车辆输出扭矩的变化特征，确定车辆的当前路面不平度的状况对应于上坡工况、下坡工况、受阻于障碍物工况或越过障碍物工况。

在根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法，可选地，在所获取的车辆纵向加速度基本上持续减小，并且所获取的车辆输出扭矩基本上不减小时，确定车辆的当前路面不平度的状况对应于上坡工况；

在所获取的车辆纵向加速度基本上持续增大，并且所获取的车辆输出扭矩基本上不增大时，确定车辆的当前路面不平度的状况对应于下坡工况；

在所获取的车辆纵向加速度基本上持续减小，并且所获取的车辆输出扭矩经历增大后再减小时，确定车辆的当前路面不平度的状况对应于受阻于障碍物；或者

在所获取的车辆纵向加速度基本上持续减小，并且所获取的车辆输出扭矩基本上持续增大时，确定车辆的当前路面不平度的状况对应于越过障碍物工况。

此外，根据本发明的第二方面，它提供了一种车辆行驶时路面不平度识别系统，其包括处理器与用于存储指令的存储器，在所述指令被执行时，所述处理器实现如以上任一项所述的车辆行驶时路面不平度识别方法。

另外，根据本发明的第三方面，它提供了一种车辆，所述车辆包括如以上所述的车辆行驶时路面不平度识别系统，或者在所述车辆上使用如以上任一项所述的车辆行驶时路面不平度识别方法。

根据本发明的第四方面，它提供了一种计算机可读存储介质，其用于存储指令，所述指令在被执行时实现如以上任一项所述的车辆行驶时路面不平度识别方法。

采用根据本发明的技术方案，能够快速、精确且高效地检测到车辆行驶时的路面不平度，识别出诸如上坡、下坡、能通过或不能通过的各种障碍物等不同路面情况，从而可以提高车辆低速控制能力，尤其能够增加车辆经过不平路面时的速度稳定性，提高车辆的安全性能，避免发生不期望的行车安全事故。本发明具有鲁棒性好、实用性强、应用成本低等优点，能够对路面不平度进行客观、精确且迅速的判断并用作车辆低速控制的可靠依据，从而有助于提升行车安全性能。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图只是出于解释目的而设计的，仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法的第一实施例的流程示意图。

图2是根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法的第二实施例的流程示意图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来说明根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法和系统、车辆以及计算机可读存储介质的步骤、组成、工作原理、特点和优点等，然而所有的描述不应用于对本发明形成任何限制。在本文中，技术术语“基本上”旨在包括与特定量相关联的非实质性偏差，例如可包括对于特定的数值、形状或位置关系等的±8%、±5%或±2%等的偏差范围。

此外，对于在本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本发明仍然允许在这些技术特征（或其等同物）之间继续进行任意组合或者删减而不存在任何的技术障碍，从而应当认为这些根据本发明的更多实施例也是在本文的记载范围之内。另外，在本文中不多赘述例如可用于采集车辆运行数据的各类传感器等元器件的工作原理、使用及数据处理等本领域技术人员已经公知的一般事项。

根据本发明的设计思想，首先提供了一种车辆行驶时路面不平度识别方法，它可以依据车辆的纵向动力学和垂向动力学的特征，及时、准确地识别出路面情况，以便能够为车辆在优化低速控制等方面（例如增加扭矩输出、刹停车辆等）提供稳定可靠的依据，进而增强车辆的安全控制水平。作为举例说明，在图1中首先展示了一个根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法实施例的基本流程，下面就通过这个示范性实施例来介绍本发明方案。

如图1所示，在这个给出的实施例中，该车辆行驶时路面不平度识别方法可以包括以下步骤：

首先，在步骤S11中，可以在车辆行驶时，获取其在当前路面上的行驶速度。作为可选情形，在实际应用时，可以通过装设在车辆上的一个或多个车速传感器采集车速信号并作为上述行驶速度，当然也可以将安装在车辆的前轮和/或后轮上的一个或多个轮速传感器所采集到的轮速信号作为上述行驶速度，由此可提供更多的实施方式。

在步骤S12中，可以将在以上步骤S11中获取的行驶速度与预设阈值（可以设置为3m/s、4m/s、5m/s或任何其他适宜数值，这可以按照应用需求情况来进行灵活设定或调整，即由此限定车辆的低速工况）进行比较。如果发现所获取的行驶速度小于或等于该预设阈值，即表明车辆此时已经处于低速工况下，那么就可以在步骤S13中，基于预设时间间隔来进一步获取车辆的运行数据，此类运行数据可以包括但不限于例如行驶速度、车辆纵向加速度、车辆输出扭矩等，其将在后续步骤中用于分析确定车辆当前行使路面的平整度情况；反之，如果发现所获取的行驶速度大于该预设阈值，那么表明车辆当前还未处于低速工况下，因此可以返回步骤S11继续获取车辆的当前行驶速度，直到该车辆进入了低速工况。

关于上述的预设时间间隔，本发明允许按照不同的应用需求情况进行各种可能的设定，例如可以根据车辆硬件配置情况、用户要求、驾车区域或气候条件等方面将其可选地设置为5-300ms中的任何一个合适数值，比如在考虑到车辆硬件配置允许并且安全性需要较高的情况下，可以选择相对较小的时间间隔数值，以便能迅速采集到更多的车辆运行数据用来进行分析判断。

还应理解，根据本发明方法，可以按需将上述的预设时间间隔设置成以周期性方式连续获取车辆的运行数据两次或更多次，例如可以基于完全相同的时间间隔10ms连续获取车辆的运行数据达到5次后即可；或者，也可以将预设时间间隔设置成以非周期性方式连续获取车辆的运行数据两次或更多次，例如可以基于不尽相同的8ms和5ms这两种不同的时间间隔先后连续获取车辆的运行数据达到3次即可（即在首次获取运行数据之后，间隔8ms后第2次获取运行数据，然后再间隔5ms后第3次获取运行数据，从而可以前后总共获得3组运行数据），这种方式在根据本发明方法的一些实施方式中也是可行的。在不同应用场合下，可以灵活选择使用以上这些示例方式或更多的其他具体实施方式，本发明对此不做出任何的限制。

继续参考图1，在步骤S14中，根据以上所述的基于预设时间间隔获得的车辆运行数据，通过对这些运行数据的变化特征进行分析判断，可以确定车辆的当前路面不平度，例如可将当前路面不平度的状况确定为对应于上坡工况、下坡工况、受阻于障碍物工况、越过障碍物工况或其他可能类型的工况。

举例而言，作为可选情形，可以根据获取的车辆纵向加速度和车辆输出扭矩作为车辆运行数据，其中的车辆纵向加速度例如可以通过车辆上的一个或多个加速度传感器来获得，并且/或者通过对在步骤S11中获得的行驶速度进行数值处理（如求导处理）来获得，车辆输出扭矩可以从车辆上的控制装置（如VCU(Vehicle Control Unit)、ECU(ElectronicControl Unit)等）处获得，并且/或者通过计算车辆上的动力装置（如发动机、电动机等）的输出参数来获得。如此，例如根据所获取的车辆纵向加速度和车辆输出扭矩的以下不同的变化特征，就可以对车辆当前行驶路面不平度的实际情况做出相应的分析判定：

a) 如果车辆纵向加速度基本上持续减小并且车辆输出扭矩基本上不减小（即增大或维持状态），那么就表明路面上存在着坡道并且车辆此时正在向上爬坡行驶中，因此确定当前路面不平度的状况对应于上坡工况；

b) 如果车辆纵向加速度基本上持续增大并且所获取的车辆输出扭矩基本上不增大（即减小或维持状态），那么就表明路面上存在着坡道并且车辆此时正在路面坡道上向下行驶中，因此可以确定当前路面不平度的状况对应于下坡工况；

c) 如果车辆纵向加速度基本上持续减小并且车辆输出扭矩经历增大后再减小，那么就表明路面上存在着较大的障碍物（例如尺寸较大的石块、木料或金属块等杂物）而导致车辆此时无法正常通过，因此可以确定当前路面不平度的状况对应于受阻于障碍物；

d) 如果车辆纵向加速度基本上持续减小并且车辆输出扭矩基本上持续增大，那么就表明路面上存在着一般障碍物（例如减速带、尺寸较小的石块、杂物等）但不会影响到车辆翻越这类一般障碍物后正常通过，因此可以确定当前路面不平度的状况对应于越过障碍物工况。

如以上示范性讨论的，根据本发明方法，通过对车辆运行数据的变化特征进行分析判断，能及时准确地确定车辆的当前路面不平度的现场实际情况，这可以为车辆低速控制提供可靠依据，从而有利于提高车辆经过不平路面时的车速稳定性和安全性，避免车辆出现例如在下坡时加速、上坡时溜坡、接触障碍物时侧倾等造成车辆损坏和人身伤害。

在图2中进一步给出了根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法的另一个实施例的处理流程。除非本文中特别说明以外，在图2所示的第二实施例中的步骤S21、S22、S23、S25分别与以上讨论的第一实施例中的步骤S11、S12、S13、S14基本上相同或相类似，因此不再重复描述。

如图2所示，在该车辆行驶时路面不平度识别方法实施例中，在步骤S23和步骤S25之间增设了步骤S24，用来对在步骤S23中基于预设时间间隔所获取的运行数据进行滤波处理，以此来优化数据，特别是可以将一些不必要数据直接去除掉，从而不仅有利于提高效率、缩减结果反馈时间，而且也有利于保证并提高检测识别结果的准确性，避免出现由于受到一些不必要数据的干扰而可能出现误判断、误操作的情况。

仅作为示范性的举例说明，可以预先建立车辆的样本运行数据，以此用来进行上述的滤波处理。对于样本运行数据，可以驱使车辆在两种或更多种的不同路面（即样本路面）上行驶以获取相应的车辆运行数据（例如行驶速度、车辆纵向加速度、车辆输出扭矩等），这些不同路面都是基本上水平的路面，但是各自具有不同的摩擦系数，即车辆在其中一种路面上行驶时的路面摩擦系数大于在另一种路面上行驶时的路面摩擦系数。

作为一种可选方式，可以选择水平的瓷砖路面和水平的石子路面同时作为样本路面，由于路面材料特性存在着明显差异，前者具有相对较小的路面摩擦系数，后者则具有相对较大的路面摩擦系数。对于车辆通常行驶的沥青或水泥路面，车辆此时的路面摩擦系数将基本上介于以上两种样本路面的较大的和较小的路面摩擦系数之间。基于这两种样本路面，可以构建得到车辆的样本运行数据，它可以包含基于以上两种路面各自获取到的全部的车辆运行数据。如此，在针对在步骤S23中获取到的车辆运行数据进行滤波处理时，就可以将这些数据当中位于上述样本运行数据范围内的部分直接去除掉，因此这些被过滤掉的数据基本上属于在常规水平路面上的正常范围的数据而具有相对较低或不必要的分析参考价值（即，对车辆运行数据的正常波动带宽进行了屏蔽处理，有效排除了车辆经过正常路面时的路面噪音以及驾驶员主动干预等方面影响），并且在过滤设置方面还已考虑到了具有相对较小的和较大的路面摩擦系数这两种极端的路面情况，从而能够尽可能较多地、合理地排除掉了不必要的多余数据，优化了数据处理的效率和精度。

再举例来讲，在一些实施方式下，还可以进一步考虑将所建立的样本运行数据进行数值处理，然后在将经过处理后的样本运行数据用于进行上述数据过滤处理。例如，简单来讲，可以将所建立的样本运行数据都直接乘以一个放大因子K（如1.05、1.2、2或任何按需设置的其他适宜数值），以便增大样本运行数据的数据覆盖范围，从而允许过滤掉相对更多的车辆运行数据，有助于进一步提高处理效率和精度。当然，本发明方法同样允许采用任何其他的数值处理方式来针对样本运行数据进行更多可能的优化处理。

还需要说明的是，在实际应用时，可以将样本运行数据存储在车辆上的任何适宜的元器件内，例如可以将其标定在车辆上的VCU、ECU或者为其单独设置的存储元器件内，本发明对此不做任何的具体限制。

根据本发明设计思想，还提供了一种车辆行驶时路面不平度识别系统，其中可以包括处理器和用于存储指令的存储器，在所述指令被执行时，上述系统中的处理器可以实现根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法，从而可以实现本发明方案具有的这些积极、显著且有益的技术优势，尤其能够优化提高车辆低速控制，从而为人员、车辆安全等提供有力保障，避免不期望事故的发生。在具体应用时，可将该减速控制系统集成设置在车辆的自动驾驶系统中，或者也可将其作为独立部分在车辆上进行单独设置或者设置到VCU、ECU等现有元器件中。

此外，根据本发明的一个技术方案还提供了一种车辆，可以在该车辆上配置上述的车辆行驶时路面不平度识别系统，或者在该车辆上使用上述的车辆行驶时路面不平度识别方法。应当理解的是，根据本发明的车辆可以包括但不限于例如燃油车辆、纯电动车辆、混合动力车辆等众多类型的车辆。

另外，本发明进一步提供了一种用于存储指令的计算机可读存储介质，所述指令在被执行时可以实现根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法，上述计算机可读存储介质可以是能存储指令的任何类型的元器件、模块或装置，可以包括但不限于例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦写可编程只读存储器(EPROM)等。

以上仅以举例方式来详细阐明根据本发明的车辆行驶时路面不平度识别方法和系统、车辆以及计算机可读存储介质，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员还可以做出各种变形和改进。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

Claims (12)

1.一种车辆行驶时路面不平度识别方法，其特征在于，包括步骤：

A. 获取车辆在当前路面上的行驶速度；

B. 判断所获取的行驶速度是否不大于预设阈值：如果是，则基于预设时间间隔获取车辆的运行数据；以及

C. 根据所获取的运行数据的变化特征，确定车辆的当前路面不平度。

2.根据权利要求1所述的车辆行驶时路面不平度识别方法，其中，还包括步骤：在步骤C之前，对在步骤B中的基于所述预设时间间隔所获取的运行数据进行滤波处理。

3.根据权利要求2所述的车辆行驶时路面不平度识别方法，其中，根据所述车辆的样本运行数据，对基于所述预设时间间隔所获取的运行数据进行滤波处理，所述样本运行数据包括在所述车辆行驶于至少两种不同路面上时所对应获取的运行数据，所述至少两种不同路面均为基本上水平路面，且所述车辆在其中一种路面上行驶时的摩擦系数大于在另一种路面上行驶时的摩擦系数。

4.根据权利要求3所述的车辆行驶时路面不平度识别方法，其中，还包括步骤：对所述车辆行驶于至少两种不同路面上时所对应获取的运行数据进行数值处理之后，再将其作为所述样本运行数据。

5.根据权利要求3所述的车辆行驶时路面不平度识别方法，其中，所述滤波处理包括：将基于所述预设时间间隔所获取的运行数据当中位于所述样本运行数据范围内的部分去除掉。

6.根据权利要求1所述的车辆行驶时路面不平度识别方法，其中，在步骤B中，基于所述预设时间间隔，周期性地或非周期性地获取车辆的运行数据至少两次。

7.根据权利要求1所述的车辆行驶时路面不平度识别方法，其中，所述预设时间间隔的范围为5-300ms，并且/或者所述预设阈值不大于5m/s。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的车辆行驶时路面不平度识别方法，其中，所述运行数据包括行驶速度、车辆纵向加速度、车辆输出扭矩。

9.根据权利要求8所述的车辆行驶时路面不平度识别方法，其中，在步骤C中，根据所获取的车辆纵向加速度和车辆输出扭矩的变化特征，确定车辆的当前路面不平度的状况对应于上坡工况、下坡工况、受阻于障碍物工况或越过障碍物工况。

10.根据权利要求9所述的车辆行驶时路面不平度识别方法，其中：

在所获取的车辆纵向加速度基本上持续减小，并且所获取的车辆输出扭矩基本上不减小时，确定车辆的当前路面不平度的状况对应于上坡工况；

在所获取的车辆纵向加速度基本上持续增大，并且所获取的车辆输出扭矩基本上不增大时，确定车辆的当前路面不平度的状况对应于下坡工况；

在所获取的车辆纵向加速度基本上持续减小，并且所获取的车辆输出扭矩经历增大后再减小时，确定车辆的当前路面不平度的状况对应于受阻于障碍物；或者

在所获取的车辆纵向加速度基本上持续减小，并且所获取的车辆输出扭矩基本上持续增大时，确定车辆的当前路面不平度的状况对应于越过障碍物工况。

11.一种车辆，其特征在于，所述车辆上使用如权利要求1-10中任一项所述的车辆行驶时路面不平度识别方法。

12.一种计算机可读存储介质，其用于存储指令，其特征在于，所述指令在被执行时实现如权利要求1-10中任一项所述的车辆行驶时路面不平度识别方法。

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