CN116215555A - 车辆重心偏移检测方法、系统和装置、存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及车辆重心偏移检测方法、系统和装置、存储介质，所述方法包括如下步骤：确定车身倾角；根据所述倾角确定车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况；以及根据所述偏移情况确定补偿方案，以改善所述车辆重心相对于所述预定位置的偏移程度。该方法可以在车辆中心偏移较为严重时提醒驾乘人员并给出解决方案，防止因偏移导致行车姿态不稳或者倾覆。

Description

车辆重心偏移检测方法、系统和装置、存储介质

技术领域

本申请涉及车辆安全控制领域，具体而言，涉及车辆重心偏移检测方法、系统和装置、存储介质。

背景技术

车辆作为家庭出行或者货物运输的交通工具可以用于承担不超过法律法规规定的货物等的运输。一般而言，车辆工程师为了保证车辆的动态稳定性都是考虑车辆的负载是尽可能平衡分布的，尽管有时候预留了一定程度的冗余。因此，当前设计的车辆还是需要保证承载物尽量均匀分布在车辆的承载平面(例如，轿车的地板平面、火车的货箱地板)上，如果承载物在承载平面上分布不平衡则可能导致车辆在运动过程中会失去平衡。这种不平衡的布置方式轻则会导致车辆操控性变差，重则会导致车辆倾覆。

因此，有必要提出一种车辆重心偏移检测的机制。

发明内容

本申请的实施例提供了一种车辆重心偏移检测方法、系统和装置、存储介质，用于在车辆中心偏移较为严重时提醒驾乘人员并可以给出解决方案，防止因偏移导致行车姿态不稳或者倾覆。

根据本申请的一方面，提供一种车辆重心偏移检测方法，包括如下步骤：确定车身倾角；根据所述倾角确定车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况；以及根据所述偏移情况确定补偿方案，以改善所述车辆重心相对于所述预定位置的偏移程度。

在本申请的一些实施例中，可选地，所述倾角包括车辆承载平面与垂直于地面方向之间的夹角，并且所述倾角根据固定地耦合到所述承载平面的陀螺仪来确定。

在本申请的一些实施例中，可选地，所述陀螺仪包括固定地耦合到所述承载平面的多个陀螺仪，并且根据所述多个陀螺仪的读数确定所述倾角。

在本申请的一些实施例中，可选地，确定车身倾角包括：根据所述多个陀螺仪的读数确定车辆是否处于水平路面上；以及在车辆处于水平路面上的情况下确定所述倾角。

在本申请的一些实施例中，可选地，所述多个陀螺仪包括分别以靠近车辆的轮胎位置的方式布置的四个陀螺仪。

在本申请的一些实施例中，可选地，所述倾角为车辆承载平面与垂直于地面方向之间的夹角，并且根据固定地耦合到所述承载平面的液面传感器确定所述倾角。

在本申请的一些实施例中，可选地，所述液面传感器包括水箱液面传感器和/或油箱液面传感器。

在本申请的一些实施例中，可选地，在所述偏移情况指示车辆有倾覆风险的情况下确定所述补偿方案，并且所述补偿方案包括：减少载重；调整载重的放置位置；和/或调整轮胎的胎压。

在本申请的一些实施例中，可选地，确定车身倾角包括：确定车辆载重是否发生变化；以及在车辆载重发生变化的情况下确定所述倾角。

在本申请的一些实施例中，可选地，所述方法还包括：根据所述偏移情况生成报警信息。

根据本申请的另一方面，提供一种车辆重心偏移检测系统，包括：监测单元，其配置成确定车身倾角；确定单元，其配置成根据所述倾角确定车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况；以及补偿单元，其配置成根据所述偏移情况确定补偿方案，其中，所述补偿方案用于改善所述车辆重心相对于所述预定位置的偏移程度。

在本申请的一些实施例中，可选地，所述补偿单元被配置成在所述偏移情况指示车辆有倾覆风险的情况下确定所述补偿方案，并且所述补偿方案包括：减少载重；调整载重的放置位置；和/或调整轮胎的胎压。

根据本申请的另一方面，提供一种车辆重心偏移检测装置，包括：存储器，其配置成存储指令；和处理器，其配置成执行所述指令以执行如上文所述的任意一种方法。

根据本申请的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，其特征在于，当所述指令由处理器执行时，使得所述处理器执行如上文所述的任意一种方法。

本申请的一些实施例提供的车辆重心偏移检测方法、系统和装置、存储介质可以在车辆中心偏移程度较大时提醒驾乘人员注意，并且可以给出一种或多种解决方案，防止因偏移导致行车姿态不稳或者倾覆。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本申请的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1示出了根据本申请的一个实施例的车辆重心偏移检测方法；

图2示出了根据本申请的一个实施例的车辆重心偏移检测方法；

图3示出了根据本申请的一个实施例的车辆重心偏移检测系统；

图4示出了根据本申请的一个实施例的车辆重心偏移检测方法。

具体实施方式

出于简洁和说明性目的，本文主要参考其示范实施例来描述本申请的原理。但是，本领域技术人员将容易地认识到相同的原理可等效地应用于所有类型的车辆重心偏移检测方法、系统和装置、存储介质，并且可以在其中实施这些相同或相似的原理，任何此类变化不背离本申请的真实精神和范围。

根据本申请的一方面，提供一种车辆重心偏移检测方法。如图1所示，车辆重心偏移检测方法10(以下简称方法10)包括如下步骤：在步骤S102中确定车身倾角；在步骤S104中根据倾角确定车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况；以及在步骤S106中根据偏移情况确定补偿方案，以改善车辆重心相对于预定位置的偏移程度。方法10可以在车辆因其载重等原因导致车辆重心偏离预定位置较远的情况下向驾乘人员提供改善重心偏移程度的方案，防止因偏移导致行车姿态不稳或者倾覆。

方法10在步骤S102中确定车身倾角。这里的倾角包括各种能够体现载重在承载平面上的布置使得承载平面偏离车辆设计时应处位置(例如，平行于水平面)的角度，例如，倾角可以为车辆承载平面与垂直于地面方向之间的夹角。图2示出了车辆的承载平面20与垂直于地面方向(业界称之为车辆的Z轴方向，车辆的另外两个方向为如图所示的X轴、Y轴方向)的角度情况。其中，图2的上方示出了承载平面20与Z轴垂直的情况，此时载重在承载平面上的布置没有使得承载平面偏离其应处位置。图2的下方示出了承载平面20与Z轴呈现角度α的情况，此时载重在承载平面上的布置使得承载平面偏离其应处位置，且偏离角度为α。应当理解，角度α的最大值为90度(为90度时不偏离)，并且角度α越小，载重导致的承载平面的偏移将越严重。若角度小到一定程度则表明承载平面严重偏斜，此时将导致车辆存在失控或者倾覆风险。尽管这里没有说明载重导致承载平面20偏斜的方向性(例如，向右后轮偏斜)，但是这也是根据角度α可以推测出来的。

在其他一些示例中，还可以通过利用承载平面20与X轴、Y轴的角度或者与之结合来确定车身倾角。下文中将主要介绍根据承载平面20与Z轴的夹角来确定车身倾角。

方法10在步骤S104中根据倾角确定车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况。如上文所述，倾角可以用于表征承载平面的偏移情况。另一方面，承载平面的偏移也将导致车辆重心相对于车辆预定位置的偏移。这里的车辆预定位置可以是车辆设计之初车辆重心所在位置，例如，可以是车辆的承载平面的几何中心，或者靠近车辆的承载平面的几何中心。继续图2的示例，当角度α越小时，车辆重心偏离预定位置将越严重，此时将导致车辆存在失控或者倾覆风险；当角度α越大时，车辆重心偏离预定位置的情况越不明显，此时车辆将处在可靠状态下。

在一些示例中，可以设置若干判断阈值α₁、α₂、……、α₅，其中，α₁<α₂<……<α₅，对应的车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况分别处于状态S₁、S₂、……、S₅中。按车辆所处状态的危险等级自高向低排序：处于状态S₁下表明偏移很严重，车辆有倾覆风险；处于状态S₂下表明偏移较为严重，车辆有失控风险(例如，轮胎可能会离地导致车辆失去部分抓地力)；……；处于状态S₅下表明偏移处于设计范围内，车辆处于可控状态。

方法10在步骤S106中根据偏移情况确定补偿方案，以改善车辆重心相对于预定位置的偏移程度。为了缓解乃至消除因车辆重心相对于车辆预定位置的偏移给车辆造成的风险，在步骤S106中可以根据偏移情况制定与之相应的补偿方案。例如，在偏移情况越严重的情况下可以选择越“强力”的补偿机制；反之亦然。在一些示例中，若车辆承载平面向右后轮塌陷，那么可以通过补偿方案将载重向左前方移动，从而可以缓解乃至消除向右后轮塌陷所造成的失控风险。可以理解，若承载平面向右后轮塌陷的程度越大，则车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况可能越严重，此时可能需要载重向左前方移动较大距离来缓解/消除向右后轮塌陷所造成的失控风险。

在本申请的一些实施例中，在步骤S102中可以通过固定地耦合到承载平面的陀螺仪来确定倾角。陀螺仪可以直接测量承载平面相对于图2所示的X轴、Y轴和Z轴的转动情况，因而可以直接确定车身倾角。在一些示例中，一个陀螺仪即可完成角度测量。在其他示例中，为了提供测量的准确性也可以通过多个陀螺仪进行测量。例如，可以通过固定地耦合到承载平面的多个陀螺仪测量，并且根据多个陀螺仪的读数确定倾角。理论上，在承载平面是绝对刚性的情况下，固定地耦合到承载平面的陀螺仪的读数应当是一致的。但是，承载平面在各个尺度上总会存在形变，因而陀螺仪的读数可能存在差异。特别是受重物压载时，承载平面的受压位置将可能比其他位置存在更大的形变，因而越靠近此处的陀螺仪读数可能显示产生了更大的形变。尽管如此，陀螺仪之间的读数差异应当在合理范围内，因此可以从多个陀螺仪中排除明显不合理的数值，并且可以对剩余的合理数值执行取平均值等处理。

此外，多个陀螺仪的读数还可以用于确定当前车辆位置是否适于用于确定车身倾角。例如，当车辆处于坡道或者坑洼路面时不适于确定车身倾角，此时的测量值会受到路面状况影响。而坡道或者坑洼路面本身就会改变车辆的重心位置，因而这种情况下测量值是不能用于确定在一般路况下(例如，平直公路)车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况的。此时的测得值也不宜用于形成补偿方案。

在本申请的一些实施例中，在步骤S102中确定车身倾角具体包括如下过程：首先，可以根据多个陀螺仪的读数确定车辆是否处于水平路面上，随后可以在车辆处于水平路面上的情况下确定倾角。例如，若多个陀螺仪都显示与Z轴存在30度左右的夹角，而一般的重物压在是不会造成如此大角度的车身倾角的，因而可以确定车辆处于坡道路面上。此时的读数不能直接用于确定车身倾角，并进一步用于确定车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况。在一些简化的方案中，例如，只有当每一个陀螺仪的读数都处于15度之下(包括15度，也可以为其他角度阈值)时才将当前的读数用于进一步确定车身倾角。

在本申请的一些实施例中，上文中的多个陀螺仪可以包括分别以靠近车辆的轮胎位置的方式布置的四个陀螺仪。一般而言，车轮的布置位置将在车辆的垂直方向上呈现更大的伸缩量，因而将陀螺仪布置在轮胎附近将有利于确定车身倾角。除此之外，还可以在承载平面的其他位置上布置若干陀螺仪。

在本申请的其他一些实施例中，在步骤S102中也可以通过固定地耦合到承载平面的液面传感器来确定倾角。作为陀螺仪的替代或者补充，还可以通过液面传感器来测算车身倾角。液面传感器可以用于测量当前液面与水平面之间的偏差值，并且这一读数可以进一步用于确定车身倾角。在本申请的一些实施例中，这里的液面传感器可以是布设在车辆水箱中的水箱液面传感器、车辆油箱中的油箱液面传感器。由于水箱液面传感器、油箱液面传感器是车辆本身就具备的，因而这一方案仅需要若干算法、外围硬件电路的配合即能实现车身倾角的估算。相比于利用陀螺仪等其他需要额外布设的方案，利用液面传感器可以降低开发成本。

在本申请的一些实施例中，在步骤S106中可以在偏移情况指示车辆有倾覆风险的情况(例如，偏移情况达到上文中的状态S₁)下确定补偿方案，并且补偿方案可以是减少载重、调整载重的放置位置、调整轮胎的胎压等。这些补偿方案可以通过座舱系统的大屏显示器呈现出来，驾乘人员可以根据这些补偿方案调整车辆。例如，若载重量过多导致车辆重心偏移，此时可以在大屏幕弹出信息提醒驾乘人员驳载。若是因为载重的位置放置过于靠近车辆一侧，则可以在大屏幕弹出信息提醒驾乘人员将载重向相对侧移动。此外，在本申请的一些实施例中，方法10还包括如下步骤：根据偏移情况生成报警信息。例如，在偏移超过预设值的情况下，可以在呈现补偿方案的同时通过车辆的灯光、喇叭等设备输出报警信息。

在本申请的一些实施例中，在步骤S102中确定车身倾角具体还包括了以下的步骤：(1)确定车辆载重是否发生变化；(2)在车辆载重发生变化的情况下确定倾角。根据这一设置，每当载重发生变化时将可以重新评估车身倾角。例如，当车辆载重增加时可以重新确定车身倾角，并可以进一步评估车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况。此外，当驾乘人员根据补偿方案调整车辆时也可能会载重变化，此时也能重新评估重心相对于车辆预定位置的偏移情况，从而可以验证补偿方案是否起作用。以此方式，可以在车辆载重大于预设的固定阈值的情况下开启全程检测，从而可以更好的预警因行驶颠簸导致载重物品位置发生而变化导致的车辆重心偏移。

为了更全面地说明本申请的基本原理，图4示出了根据本申请的一个实施例的车辆重心偏移检测方法。图4中示出的车辆重心偏移检测方法40(以下简称方法40)不应视为对本申请的其他实施例构成额外的限制。如图所示，方法40在步骤401中确定车辆的载重发生变化的情况下触发下面的步骤，并且在步骤S402中通过重心检测模块检测车辆的重心位置。具体而言，在步骤S402中可以通过检测车辆的车身倾角来确定重心位置。方法40在步骤S403中将判断车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况，若没有发生偏移或者偏移微不足道(例如，在设定的预置之下)则转回步骤S402继续检测车辆的重心位置。若在步骤S403中确定发生了偏移，则可以转入步骤S404并通过CAN总线向车辆座舱系统上报偏移情况。座舱系统在步骤S405中将分析偏移情况，并在步骤S406中将偏移情况与预设情况进行比较，判断偏移情况是否已经影响行车安全。若座舱系统确定偏移情况会影响行车安全，则在步骤S407中匹配解决方案；若不会影响行车安全，则返回步骤S405继续分析偏移情况。进一步地，若在步骤S408中确定座舱系统匹配到了解决方案，那么转入步骤S409，此时可以报警并在座舱系统的大屏幕上弹出解决方案；若没有匹配到解决方案则转入步骤S410，此时可以只产生报警信息。

根据本申请的另一方面，提供一种车辆重心偏移检测系统。图3示出了根据本发明的一个实施例的重心偏移检测系统30(以下简称系统30)，如图所示，系统30包括监测单元301、确定单元302和补偿单元303。据此构造的系统30可以在车辆因其载重等原因导致车辆重心偏离预定位置较远的情况下向驾乘人员提供改善重心偏移程度的方案，防止因偏移导致行车姿态不稳或者倾覆。系统30的各部分工作原理将在下文中详细描述。

系统30的监测单元301被配置成确定车身倾角。这里的倾角包括各种能够体现载重在承载平面上的布置使得承载平面偏离车辆设计时应处位置(例如，平行于水平面)的角度，例如，倾角可以为车辆承载平面与垂直于地面方向之间的夹角。图2示出了车辆的承载平面20与垂直于地面方向(业界称之为Z轴)的角度情况。其中，图2的上方示出了承载平面20与Z轴垂直的情况，此时载重在承载平面上的布置没有使得承载平面偏离其应处位置；图2的上方示出了承载平面20与Z轴呈现角度α的情况，此时载重在承载平面上的布置使得承载平面偏离其应处位置。应当理解，角度α越小，载重导致的承载平面的偏移越严重。若角度小到一定程度则表明承载平面严重偏斜，此时将导致车辆存在失控或者倾覆风险。

在其他一些示例中，还可以通过利用承载平面20与X轴、Y轴的角度或者与之结合来确定车身倾角。下文中将主要介绍根据承载平面20与Z轴的夹角来确定车身倾角。

系统30的确定单元302被配置成根据倾角确定车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况。如上文所述，倾角可以用于表征承载平面的偏移情况。另一方面，承载平面的偏移也将导致车辆重心相对于车辆预定位置的偏移。这里的车辆预定位置可以是车辆设计之初车辆重心所在位置，例如，可以靠近车辆的承载平面的几何中心。继续图2的示例，当角度α越小时，车辆重心偏离预定位置将越严重，此时将导致车辆存在失控或者倾覆风险；当角度α越大时，车辆重心偏离预定位置的情况越不明显，此时车辆将处在可靠状态下。

在一些示例中，可以设置若干判断阈值α₁、α₂、……、α₅，其中，α₁<α₂<……<α₅，对应的车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况分别处于状态S₁、S₂、……、S₅中。按车辆所处状态的危险等级自高向低排序：处于状态S₁下表明偏移很严重，车辆有倾覆风险；处于状态S₂下表明偏移较为严重，车辆有失控风险(例如，轮胎可能会离地导致车辆失去部分抓地力)；……；处于状态S₅下表明偏移处于设计范围内，车辆处于可控状态。

系统30的补偿单元303被配置成根据偏移情况确定补偿方案，其中，补偿方案用于改善车辆重心相对于预定位置的偏移程度。具体而言，为了缓解乃至消除因车辆重心相对于车辆预定位置的偏移给车辆造成的风险，补偿单元303可以根据偏移情况制定与之相应的补偿方案。例如，在偏移情况越严重的情况下可以选择越“强力”的补偿机制；反之亦然。若车辆承载平面向右后轮塌陷，那么可以通过补偿方案将载重向左前方移动，从而可以缓解乃至消除向右后轮塌陷所造成的失控风险。可以理解，若承载平面向右后轮塌陷的程度越大，则车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况可能越严重，此时可能需要载重向左前方移动较大距离来缓解/消除向右后轮塌陷所造成的失控风险。

在本申请的一些实施例中，补偿单元303被配置成在偏移情况指示车辆有倾覆风险的情况(例如，偏移情况达到上文中的状态S₁)下确定补偿方案，并且补偿方案可以是减少载重、调整载重的放置位置、调整轮胎的胎压等。这些补偿方案可以通过座舱系统的大屏显示器呈现出来，驾乘人员可以根据这些补偿方案调整车辆。

系统30的各个部分的其他工作原理可以参考上文中描述的方法10的具体步骤开展，相关内容一并引用于此，限于篇幅本文在此不作赘述。

根据本申请的另一方面，提供一种车辆重心偏移检测装置，其包括：存储器，其配置成存储指令；和处理器，其配置成执行所述指令以执行如上文所述的任意一种方法。

根据本申请的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，其中存储有指令，当所述指令由处理器执行时，使得所述处理器执行如上文所述的任意一种车辆重心偏移检测方法。本申请中所称的计算机可读介质包括各种类型的计算机存储介质，可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。举例而言，计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、E²PROM、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码单元并能够由通用或专用计算机、或者通用或专用处理器进行存取的任何其他临时性或者非临时性介质。如本文所使用的盘通常磁性地复制数据，而碟则用激光来光学地复制数据。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的保护范围之内。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此。本领域的技术人员可以根据本申请所披露的技术范围想到其他可行的变化或替换，此等变化或替换皆涵盖于本申请的保护范围之中。在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征还可以相互组合。本申请的保护范围以权利要求的记载为准。

Claims (14)

1.一种车辆重心偏移检测方法，其特征在于，所述方法包括：

确定车身倾角；

根据所述倾角确定车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况；以及

根据所述偏移情况确定补偿方案，以改善所述车辆重心相对于所述预定位置的偏移程度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述倾角包括车辆承载平面与垂直于地面方向之间的夹角，并且所述倾角根据固定地耦合到所述承载平面的陀螺仪来确定。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述陀螺仪包括固定地耦合到所述承载平面的多个陀螺仪，并且根据所述多个陀螺仪的读数确定所述倾角。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定车身倾角包括：

根据所述多个陀螺仪的读数确定车辆是否处于水平路面上；以及

在车辆处于水平路面上的情况下确定所述倾角。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个陀螺仪包括分别以靠近车辆的轮胎位置的方式布置的四个陀螺仪。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述倾角为车辆承载平面与垂直于地面方向之间的夹角，并且根据固定地耦合到所述承载平面的液面传感器确定所述倾角。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述液面传感器包括水箱液面传感器和/或油箱液面传感器。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述偏移情况指示车辆有倾覆风险的情况下确定所述补偿方案，并且所述补偿方案包括：减少载重；调整载重的放置位置；和/或调整轮胎的胎压。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定车身倾角包括：

确定车辆载重是否发生变化；以及

在车辆载重发生变化的情况下确定所述倾角。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括：根据所述偏移情况生成报警信息。

11.一种车辆重心偏移检测系统，其特征在于，所述系统包括：

监测单元，其配置成确定车身倾角；

确定单元，其配置成根据所述倾角确定车辆重心相对于车辆预定位置的偏移情况；以及

补偿单元，其配置成根据所述偏移情况确定补偿方案，其中，所述补偿方案用于改善所述车辆重心相对于所述预定位置的偏移程度。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述补偿单元被配置成在所述偏移情况指示车辆有倾覆风险的情况下确定所述补偿方案，并且所述补偿方案包括：减少载重；调整载重的放置位置；和/或调整轮胎的胎压。

13.一种车辆重心偏移检测装置，其特征在于，所述装置包括：

存储器，其配置成存储指令；和

处理器，其配置成执行所述指令以执行如权利要求1-10中任一项所述的方法。

14.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，其特征在于，当所述指令由处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-10中任一项所述的方法。

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