CN113859357B - 车轮转角的估算方法、终端及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车轮转角的估算方法、终端及计算机存储介质，车轮转角的估算方法包括：获取车辆在转向行驶过程中的横摆角速度和至少一侧后轮的轮速；根据后轮及与其对应的前轮之间的中心连接线、后轮所在轴线的垂线、以及前轮所在轴线的垂线建立三角形，其中，中心连接线对应的角度与前轮的转角角度相等；根据横摆角速度和后轮的轮速之间的三角形关系得到前轮的转角角度。通过上述方式，本申请能在车辆实际驾驶场景下计算前轮的转角角度，提高对前轮转角估算的准确度。

Description

车轮转角的估算方法、终端及计算机存储介质

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种车轮转角的估算方法、终端及计算机存储介质。

背景技术

现有技术中，一般利用整车厂提供的方向盘与前轮转角的预设比值(转向比)和方向盘转角确定车辆前轮转角角度，通过方向盘转角传感器读取的方向盘转角除以转向比来估算前轮的转角度数。此外，现有技术对前轮转角的估算还可以通过四轮定位仪器进行前轮转角的测量，记录在不同前轮转角下，方向盘转角数值。但是，由于车辆实际行驶中方向盘转角和前轮转角的比值并非一个固定值，并且轮胎和地面存在力的相互作用，估算的前轮转角与实际产生的前轮转角存在误差，导致计算的车流转角的精确性不够。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种车轮转角的估算方法、终端及计算机存储介质，能在车辆实际驾驶场景下计算前轮的转角角度，提高对前轮转角估算的准确度。

第一方面，本发明提供了一种车轮转角的估算方法，包括：

获取车辆在转向行驶过程中的横摆角速度和至少一侧后轮的轮速；

根据所述后轮及与其对应的前轮之间的中心连接线、所述后轮所在轴线的垂线、以及所述前轮所在轴线的垂线建立三角形，其中，所述中心连接线对应的角度与所述前轮的转角角度相等；

根据所述横摆角速度和所述后轮的轮速之间的三角形关系得到所述前轮的转角角度。

进一步地，所述获取车辆转向行驶过程中的横摆角速度和至少一侧后轮的轮速，包括：

采集车辆进行左转向回正和/或右转向回正过程中在多个时间点的横摆角速度与后轮的轮速，所述横摆角速度与后轮的轮速一一对应。

进一步地，所述根据所述横摆角速度和所述后轮的轮速之间的三角形关系得到所述前轮的转角角度之后，还包括：

分别计算车辆进行左转向回正和右转向回正过程中的两侧前轮的转角角度；

对左转向回正过程中的内侧前轮的转角角度和右转向回正过程中的内侧前轮的转角角度进行加权平均，得到内侧前轮的转角角度；

对左转向回正过程中的外侧前轮的转角角度和右转向回正过程中的外侧前轮的转角角度进行加权平均，得到外侧前轮的转角角度。

进一步地，所述根据所述后轮及与其对应的前轮之间的中心连接线、所述后轮所在轴线的垂线、以及所述前轮所在轴线的垂线建立三角形之前，还包括：

将所述车辆简化为包括位于同一轴线的一个虚拟前轮和一个虚拟后轮的二轮车辆模型。

进一步地，所述根据所述横摆角速度和所述后轮的轮速之间的三角形关系得到所述前轮的转角角度，计算公式为：

α＝arctan(yawrate*L/V_rear)

式中，ɑ为车辆前轮转角角度；yawrate为车辆横摆角；L为车辆轴距，与所述中心连接线的长度相等；Vrear为后轮轮速。

进一步地，所述方法，还包括：

获取车辆行驶过程中方向盘由转向状态至回正状态过程中多个时间点对应的方向盘转角；

根据时间轴建立所述方向盘转角与所述前轮的转角度数的对应关系。

进一步地，所述获取车辆行驶过程中方向盘由转向状态至回正状态过程中多个时间点对应的方向盘转角，包括：

所述方向盘在由转向状态至回正状态过程中匀速转动。

进一步地，所述车辆在转向行驶过程中车速不大于10kph。

第二方面，本发明还提供了一种终端，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，所述至少一个存储器被耦合到所述至少一个处理器并且存储用于由所述至少一个处理器执行的指令，所述指令当由所述至少一个处理器执行时，使得所述终端执行如上所述的车轮转角的估算方法。

本申请还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上所述的车轮转角的估算方法。

综上所述，本发明提供了一种车轮转角的估算方法、终端及计算机存储介质，车轮转角的估算方法包括：获取车辆在转向行驶过程中的横摆角速度和至少一侧后轮的轮速；根据后轮及与其对应的前轮之间的中心连接线、后轮所在轴线的垂线、以及前轮所在轴线的垂线建立三角形，其中，中心连接线对应的角度与前轮的转角角度相等；根据横摆角速度和后轮的轮速之间的三角形关系得到前轮的转角角度。通过上述方式，本申请能在车辆实际驾驶场景下计算前轮的转角角度，提高对前轮转角估算的准确度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例示出的车轮转角的估算方法的流程示意图；

图2为本发明实施例示出的车轮转角的估算方法的场景示意图；

图3为本发明实施例示出的终端的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。

图1为本发明实施例示出的一种车轮转角的估算方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例提供了一种车轮转角的估算方法，包括：

步骤S101：获取车辆在转向行驶过程中的横摆角速度和至少一侧后轮的轮速；

步骤S102：根据后轮及与其对应的前轮之间的中心连接线、后轮所在轴线的垂线、以及前轮所在轴线的垂线建立三角形，其中，中心连接线对应的角度与前轮的转角角度相等；

步骤S103：根据横摆角速度和后轮的轮速之间的三角形关系得到前轮的转角角度。

本实施例涉及对ESC电子稳定器控制下的车辆的前轮转角估算，首先获取车辆在转向行驶过程中的横摆角速度和后轮的轮速，然后根据后轮及与其对应的前轮之间的中心连接线、后轮所在轴线的垂线、以及前轮所在轴线的垂线建立三角形。根据横摆角速度和后轮的轮速之间的三角形关系进行相似三角形换算得到前轮的转角角度。本实施例通过车辆轴距、方向盘转角(steering angle)、横摆角速度(yawrate)和后轮轮速(rearwheelspeed)等信号对车辆进行前轮转角估算，实现了在车辆实际行驶状态下对前轮转角高效方便地估算，解决了仅使用VDC控制器进行车轮转角计算的准确度低的问题。

在一实施方式中，获取车辆转向行驶过程中的横摆角速度和至少一侧后轮的轮速，包括：

采集车辆进行左转向回正和/或右转向回正过程中在多个时间点的横摆角速度与后轮的轮速，横摆角速度与后轮的轮速一一对应。

本实施例中，沿时间轴获取车辆的多组横摆角速度和后轮轮速时，可在车辆由左转向回正的行驶过程中进行数据采集，或者在车辆由右转向回正的行驶过程中进行数据采集，还可以在车辆由左转向回正和右转向回正过程中均进行数据采集。其中，横摆角速度由横摆角传感器采集，后轮轮速由轮速传感器采集。

在一实施方式中，在根据后轮及与其对应的前轮之间的中心连接线、后轮所在轴线的垂线、以及前轮所在轴线的垂线建立三角形之前，还包括：

将车辆简化为包括位于同一轴线的一个虚拟前轮和一个虚拟后轮的二轮车辆模型。

图2为本发明实施例示出的车轮转角的估算方法的场景示意图。如图2所示，将左前轮FL和右前轮FR简化为位于两个前轮中间的一个虚拟前轮，将左后轮RL和右后轮RR简化为位于两个后轮中间的一个虚拟后轮。由图2可知，虚拟前轮与虚拟后轮的中心连接线与车辆轴距L平行且等长。其中，虚拟前轮发生偏转的角度ɑ，即为虚拟前轮所在轴线与中心连接线所成的角度。分别对虚拟前轮所在轴线和虚拟后轮所在轴线作垂线。由于虚拟后轮未发生偏转，则虚拟后轮所在轴线即为虚拟前轮与虚拟后轮的中心连接线。这样得到了一个以虚拟前轮中心和虚拟后轮中心作为两个顶点的直角三角形。该直角三角形中中心连接线对应的角度与前轮的转角ɑ角度相等，R为该直角三角形中与ɑ角相邻的直角边。

接着，对该二轮车辆模型进行公式推导：

V_rear＝yawrate*R (1)

式中，V_rear为后轮轮速；yawrate为车辆横摆角；R为车辆线速度半径。

根据该直角三角形中横摆角速度和后轮的轮速之间的三角形关系得到前轮的转角角度，计算公式为：

tanα＝L/R (2)

式中，ɑ为车辆前轮转角角度；L为车辆轴距，与中心连接线的长度相等；R为直接三角形中ɑ角的相邻直角边，即车辆线速度半径。

对公式(1)和公式(2)联立，得到前轮转角ɑ的计算公式为：

α＝arctan(yawrate*L/V_rear) (3)

需要说明的是，为保证联立公式符合车辆的实际驾驶情况，车辆在转向行驶过程中的车速不大于10kph。

在一实施方式中，根据横摆角速度和后轮的轮速之间的三角形关系得到前轮的转角角度之后，还包括：

分别计算车辆进行左转向回正和右转向回正过程中的两侧前轮的转角角度；

对左转向回正过程中的内侧前轮的转角角度和右转向回正过程中的内侧前轮的转角角度进行加权平均，得到内侧前轮的转角角度；

对左转向回正过程中的外侧前轮的转角角度和右转向回正过程中的外侧前轮的转角角度进行加权平均，得到外侧前轮的转角角度。

需要说明的是，实际实现时，首先选取一水平干沥青路面，车辆静止，方向盘向左侧打满。接着，采集车辆从方向盘向左侧打满到回正的整个过程方向盘转角信号steeringangle、横摆角加速度信号yawrate、后轮轮速V_{rear_RL}、V_{rear_RR}和轴距L。车辆静止，方向盘向右侧打满，采集车辆从方向盘向右侧打满到回正的整个过程方向盘转角信号steeringangle、横摆角加速度信号yawrate、后轮轮速V_{rear_RL}、V_{rear_RR}和轴距L。左侧打满到回正的过程和右侧打满到回正的过程各进行三次，以保证采集到足够的数据，能反应车辆行驶的真实过程。

然后，根据上文中得出的前轮转角ɑ的计算公式，可分别得出两侧前轮的转角角度为：

ɑ_FL＝arctan(yawrate*L/V_{rear_RL}) (4)

ɑ_FR＝arctan(yawrate*L/V_{rear_RR}) (5)

式中，ɑ_FL为车辆左前轮转角角度；ɑ_FR为车辆右前轮转角角度；yawrate为车辆横摆角；L为车辆轴距；V_{rear_RL}为左后轮轮速；V_{rear_RR}为右后轮轮速。

在公式(4)和公式(5)中分别输入采集到的相关数据，可得出左转向回正过程中以及右转向回正过程中不同方向盘转角对应的内外侧车轮转角。具体地，规定方向盘左打时，左侧为内侧车轮inside，右侧为外侧车轮outside；规定方向盘右打时，右侧为内侧车轮inside，左侧为外侧车轮outside。然后，对左转向回正过程中以及右转向回正过程中的内侧车辆转角进行加权平均，得到内侧前轮转角角度；对左转向回正过程中以及右转向回正过程中的外侧车辆转角进行加权平均，得到外侧前轮转角角度。

在一实施方式中，获取车辆行驶过程中方向盘由转向状态至回正状态过程中多个时间点对应的方向盘转角；

根据时间轴建立方向盘转角与前轮的转角度数的对应关系。

需要说明的是，方向盘在由转向状态至回正状态过程中匀速转动，使横摆角和后轮轮速保持均匀变化，提高采集到的数据准确度。然后，对内侧前轮转角角度、外侧前轮转角角度和方向盘转角的数据进行处理，整理出不同方向盘转角对应的内外侧前轮转角平均值如下表所示(表中角度的度量单位为弧度)。

建立方向盘转角与前轮的转角度数的对应关系之后，通过VDC控制器计算目标横摆角速度时，可直接调用上文表格中的数据。VDC控制器根据方向盘转角信号的输入查找到此时车辆前轮的转角角度，准确高效。本发明实施例能解决目前车辆行驶过程中前轮转角的估算不准确问题，实施成本低，技术简单，准确性高，为整车在正常行驶和VDC控制激活中提供准确的前轮转角的电子稳定控制。

本发明实施例提供了一种车轮转角的估算方法，获取车辆在转向行驶过程中的横摆角速度和至少一侧后轮的轮速；根据后轮及与其对应的前轮之间的中心连接线、后轮所在轴线的垂线、以及前轮所在轴线的垂线建立三角形，其中，中心连接线对应的角度与前轮的转角角度相等；根据横摆角速度和后轮的轮速之间的三角形关系得到前轮的转角角度。通过上述方式，本申请能在车辆实际驾驶场景下计算前轮的转角角度，提高对前轮转角估算的准确度。

图3为本发明实施例示出的一种终端的结构示意图。图3示出的终端仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和适用范围带来任何限制。如图3所示，本申请还提供一种终端600包括处理单元601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行本公开实施例的方法。处理器601例如可以包括通用微处理器(例如CPU)、指令处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如专用集成电路(ASIC))，等等。处理器601还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器601可以包括用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。

在RAM603中，存储有终端600操作所需的各种程序和数据。处理器601、ROM602以及RAM603中通过总线604彼此相连。处理器601通过执行ROM602和/或RAM603中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。需要注意，上述程序也可以存储在除ROM602和RAM603以外的一个或多个存储器中。处理器601也可以通过执行存储在一个或多个存储器中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。

根据本公开的实施例，终端600还可以包括输入/输出(I/O)接口605，输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。终端600还可以包括连接至输入/输出(I/O)接口605的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。此外，驱动器，可拆卸介质。诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等可也根据需要连接至输入/输出(I/O)接口605上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。

根据本公开的实施例的方法流程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品。其包括承载在计算机可读存储介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被处理器601执行时，执行本公开实施例的终端中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的终端、设备、装置、模块和单元等可以通过计算机程序模块来实现。

本实施例执行上述步骤的具体过程，详见第一个实施例的相关描述，在此不再赘述。

本申请还提供一种计算机存储介质，计算机存储介质上存储有计算机程序指令；计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例的车轮转角的估算方法。

实际实现时，计算机存储介质应用于在图3所示的终端中。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种车轮转角的估算方法，其特征在于，所述方法，包括：

获取车辆在转向行驶过程中的横摆角速度和至少一侧后轮的轮速，所述车辆在转向行驶过程中的车速不大于10kph；

根据所述后轮及与其对应的前轮之间的中心连接线、所述后轮所在轴线的垂线、以及所述前轮所在轴线的垂线建立三角形，其中，所述中心连接线对应的角度与所述前轮的转角角度相等；

根据所述横摆角速度和所述后轮的轮速之间的三角形关系得到所述前轮的转角角度。

2.根据权利要求1所述的车轮转角的估算方法，其特征在于，所述获取车辆转向行驶过程中的横摆角速度和至少一侧后轮的轮速，包括：

采集车辆进行左转向回正和/或右转向回正过程中在多个时间点的横摆角速度与后轮的轮速，所述横摆角速度与后轮的轮速一一对应。

3.如权利要求2所述的车轮转角的估算方法，其特征在于，所述根据所述横摆角速度和所述后轮的轮速之间的三角形关系得到所述前轮的转角角度之后，还包括：

分别计算车辆进行左转向回正和右转向回正过程中的两侧前轮的转角角度；

对左转向回正过程中的内侧前轮的转角角度和右转向回正过程中的内侧前轮的转角角度进行加权平均，得到内侧前轮的转角角度；

对左转向回正过程中的外侧前轮的转角角度和右转向回正过程中的外侧前轮的转角角度进行加权平均，得到外侧前轮的转角角度。

4.根据权利要求1所述的车轮转角的估算方法，其特征在于，所述根据所述后轮及与其对应的前轮之间的中心连接线、所述后轮所在轴线的垂线、以及所述前轮所在轴线的垂线建立三角形之前，还包括：

将所述车辆简化为包括位于同一轴线的一个虚拟前轮和一个虚拟后轮的二轮车辆模型。

5.根据权利要求4所述的车轮转角的估算方法，其特征在于，所述根据所述横摆角速度和所述后轮的轮速之间的三角形关系得到所述前轮的转角角度，计算公式为：

α＝arctan(yawrate*L/V_rear)

式中，ɑ为车辆前轮转角角度；yawrate为车辆横摆角；L为车辆轴距，与所述中心连接线的长度相等；Vrear为后轮轮速。

6.根据权利要求1所述的车轮转角的估算方法，其特征在于，所述方法，还包括：

获取车辆行驶过程中方向盘由转向状态至回正状态过程中多个时间点对应的方向盘转角；

根据时间轴建立所述方向盘转角与所述前轮的转角度数的对应关系。

7.根据权利要求6所述的车轮转角的估算方法，其特征在于，所述获取车辆行驶过程中方向盘由转向状态至回正状态过程中多个时间点对应的方向盘转角，包括：

所述方向盘在由转向状态至回正状态过程中匀速转动。

8.一种终端，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述终端执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述车轮转角的估算方法的步骤。

9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述车轮转角的估算方法的步骤。

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