CN115626166A - 一种车辆自动驾驶中爬坡能力预估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种车辆自动驾驶中爬坡能力预估方法,根据车辆规划的运动路径确定前方道路信息获取预估车辆爬坡能力所需数据信息;根据车辆时载人数据对车辆重心位置进行预估,得到车辆实时重心位置,车辆重心到前、后轮中心在车身水平方向上的距离预估值;结合车辆行驶里程以及所处环境对车辆附着力因子和滚动摩擦因子进行修正,计算得到爬坡能力。通过上述方法,提升了爬坡能力预估精确度。
Description
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域,具体涉及一种车辆自动驾驶中爬坡能力预估方法。
背景技术
车辆的前后轮对地面的压力分别为:
由以上各式,可求出前驱动汽车受到附着条件限制时的最大爬坡度为:
同理,可求出后驱动汽车受到附着条件时的最大爬坡度为:
在现有技术中的爬坡能力预估方法存在以下问题:
1)车辆重心位置随着载员人员不同而变化的问题,重心变化又会导致爬坡能力的变化,较难提供爬坡能力预测精度;
2)车辆前后轮附着力因子和滚动摩擦因子,缺乏对相关影响因素对摩擦因子的影响,获得的结果与实际存在区别。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题,提供一种车辆自动驾驶中爬坡能力预估方法,用来实现提高爬坡能力的预测精度,包括:
步骤S1:根据车辆规划的运动路径确定前方道路信息;
步骤S2:获取预估车辆爬坡能力所需数据信息;
步骤S3:根据车辆时载人数据对车辆重心位置进行预估,得到车辆实时重心位置;
步骤S4:结合车辆行驶里程以及所处环境对车辆附着力因子和滚动摩擦因子进行修正;
步骤S5:结合修正后的车辆附着力因子和修正后的滚动摩擦因子、所述车辆实时重心位置得到车辆爬坡度;
步骤S6:根据所述车辆爬坡度预测所述车辆爬坡能力,结合所述车辆爬坡能力、车辆状态对车辆进行控制。
优选的,所述步骤S3具体方法如下:
优选的,所述步骤S4具体包括:
步骤S4.1,结合所述车辆行驶里程对所述车辆附着力因子和所述滚动摩擦因子标准值进行修正;
优选的,所述步骤S4.1之后还包括如下步骤:
步骤S4.2,结合路面状况对所述车辆附着力因子和所述滚动摩擦因子标准值进行
修正;利用车载图像和雷达传感器,获取前方斜坡的路面特征进行分类,获得不同的修正值和,其中i为路面类型,为考虑路面状况的车轮附着力因子修正值、为考虑路面
状况的滚动摩擦修正值,
优选的,所述步骤S4.2之后还包括如下步骤:
步骤S4.3,结合环境信息对所述车辆附着力因子和所述滚动摩擦因子标准值进行
修正,利用气候信息和车载图像、雷达传感器、联网获取的实时天气情况,判断天气对前方
路面的影响,根据天气类型对路面状态进行分类,获得修正值、,其中k为天气影响的
路面状态,为考虑天气状况的车轮附着力因子修正值、为考虑天气状况的滚动摩擦
修正值,
优选的,所述步骤S4.3之后还包括如下步骤:
其中i为路面类型,k为天气影响的路面状态。
优选的,在所述步骤S5具体包括如下步骤:
前驱动汽车最大爬坡度为
后驱动汽车最大爬坡度为
与现有技术相比,本发明的有益效果是:一是通过对车辆重心进行实时估计,解决了车辆重心位置随着载员人员不同而变化的问题,在预测车辆爬坡能力时结合了重心位置变化情况,提升了预测爬坡能力的精度。二是利用车辆采集的有效信息,结合车辆载员信息、路面信息、天气信息,对其进行修正,修正后的爬坡能力结合了车辆形成情况,与实际相一致。
附图说明
图1为现有技术中的爬坡能力计算参数示意图;
图2为本发明实施例的车辆爬坡能力预估方法流程;
图3为本发明的车辆爬坡能力预估参数获取方法;
图4为本发明实施例的爬坡能力计算参数示意图;
图5为本发明实施例的参数修正方法流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述:
为了更好地理解本发明,下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。
图2示出了本发明的爬坡能力预估方法流程。
步骤S1:根据车辆规划的运动路径确定前方道路信息。
如果车辆行驶的道路有地图数据,利用地图获取车辆前方路段的坡道情况。如果当前道路无地图数据,则利用车辆自带的图像传感器和雷达传感器以及车辆自身姿态传感器,判断前方路段的坡道情况。
结合道路信息,如果存在上坡道路,则启动爬坡能力预估计算。
步骤S2:获取预估爬坡能力所需数据。
进行爬坡能力预估需要获取如附图3所示的数据信息。
获取车辆发动机或电动机转矩信息,用于计算轮端最大输出力矩;
获取车辆驱动方式信息,确定是前驱、后驱或是四驱;
获取车辆轴距L,直接使用轴距参数进行后续计算;
获取车辆前后轮标准附着力因子Φ1、Φ2;
获取车辆前后轮滚动摩擦因子f。
车辆发动机/电动机转矩、车辆驱动方式、车辆轴距为固定值,可直接代入公式进行计算。车辆重心位置、车辆前后轮标准附着力因子、车辆前后轮滚动摩擦因子需要根据实际路况信息和车辆实时状态信息进行估计。
步骤S3:根据车辆时载人数据对车辆重心位置进行预估。
附图4中示出了本发明实施例的车辆重心位置预估参数示意图。设车辆质量 ,
设前排、后排载员的总体重为、,前后排载员总质量为,根据近似
算法计算得到所述车辆实时重心位置,车辆重心到前、后轮中心在车身水平方向上的距
离预估值、,
步骤S4:结合车辆行驶里程、车辆环境对车辆附着力因子和滚动摩擦因子进行修正。
对于车辆前后轮附着力因子Φ(此时按Φ1=Φ2=Φ计算)和滚动摩擦因子标准值f,按照下列三个步骤进行修正:
步骤S4.1:结合轮胎行驶里程对车辆前后轮附着因子和滚动摩擦因子标准值进行修正。
步骤S4.2:结合路面状况对车辆前后轮附着因子和滚摩擦因子标准值进行修正。
步骤S4.3:结合环境信息对车辆前后轮附着因子和滚动摩擦因子标准值进行修正。
汽车所处环境对爬坡能力影响较大,尤其是天气情况,如下雨、下雪等会对路面状态带来影响,通过结合环境情况的参数修正,可以更加精准的预测车辆的爬坡能力。
利利用气候信息和车载图像、雷达传感器、联网获取的实时天气情况,判断天气对
前方路面的影响,根据天气类型对路面状态进行分类,获得修正值、,其中k为天气影
响的路面状态,为考虑天气状况的车轮附着力因子修正值、为考虑天气状况的滚动
摩擦修正值,
在本实施例中将前后轮附着力因子简化为相同值Φ,即Φ1=Φ2=Φ;在另一实施例中前后轮附着力因子不同,则按上述方法分别计算Φ1、Φ2。
步骤S5:结合修正后的所述车辆附着力因子和所述滚动摩擦因子、所述车辆实时的中心位置,所述车辆重心到前、后轮中心在车身水平方向上的距离预估值得到车辆爬坡度。
采用爬坡度对爬坡能力进行度量。可分为两种情况,一种是以车辆车轮的附着力
条件为限制,另一种为车辆发动机/电动车输出转矩限制。一般车辆发动机/电动机能够提
供足够的扭矩,爬坡时限制条件为车辆附着力,因此,可按下式进行计算最大爬坡度。
前驱动汽车最大爬坡度为:
后驱动汽车最大爬坡度为:
如果发动机/电动机提供扭矩不足,则将车辆驱动轮最大扭矩转换为最大牵引附着力进行计算。
步骤S6:根据爬坡度预测车辆爬坡能力,结合车辆爬坡能力、车辆状态、进行车辆自动控制。
车辆行驶过程中结合车辆爬坡能力,判断是会否存在溜坡等风险,如存在风险,则控制防溜车设备工作,解除风险隐患。
具体地,可以通过增大车辆附着力、主动制动等方式防止车辆溜坡。
具体地,在预估到车辆目前状态下无法实现爬坡时,提前进行提示,防止后续危险发生。
解决了自动驾驶车辆基于车辆载员信息、路面信息和天气信息的爬坡能力预测问题。使得车辆能够有效利用传感器进行信息采集与处理,提高对自身爬坡能力的预测精度。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中,除非另有说明,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是,上述技术方案只是本发明的一种实施方式,对于本领域内的技术人员而言,在本发明公开了应用方法和原理的基础上,很容易做出各种类型的改进或变形,而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法,因此前面描述的方式只是优选的,而并不具有限制性的意义。
Claims (7)
1.一种车辆自动驾驶中爬坡能力预估方法,其特征在于:
步骤S1:根据车辆规划的运动路径确定前方道路信息;
步骤S2:获取预估车辆爬坡能力所需数据信息;
步骤S3:根据车辆时载人数据对车辆重心位置进行预估,得到车辆实时重心位置;
步骤S4:结合车辆行驶里程以及所处环境对车辆附着力因子和滚动摩擦因子进行修正;
步骤S5:结合修正后的车辆附着力因子和修正后的滚动摩擦因子、所述车辆实时重心位置得到车辆爬坡度;
步骤S6:根据所述车辆爬坡度预测所述车辆爬坡能力,结合所述车辆爬坡能力、车辆状态对车辆进行控制。
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- 2022-12-19 CN CN202211629921.5A patent/CN115626166B/zh active Active
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