CN117068184A - 车身侧偏角的确定方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种车身侧偏角的确定方法、装置及设备。该方法包括:获取车辆在第一时刻的运动状态参数,其中,运动状态参数包括车辆的行驶速度、横向加速度、纵向加速度以及横摆角速度,根据车辆在第二时刻的侧偏角最终值和第一时刻的运动状态参数确定车辆在第一时刻的车轮力,其中,第二时刻为第一时刻一个采样步长之前的时刻,车轮力包括车辆的前轴横向力、后轴横向力、前轴纵向力和后轴纵向力,根据车辆在第一时刻的车轮力确定车辆在第一时刻的侧偏角最终值。根据本申请实施例,能够提升车身侧偏角测量的准确性。
Description
技术领域
本申请属于车辆技术领域,尤其涉及一种车身侧偏角的确定方法、装置及设备。
背景技术
车身侧偏角是车辆坐标系下车辆质心处的速度与车身纵轴线间的夹角,是评估车辆稳定性的重要指标。一般来说,车身侧偏角无法直接进行测量,通常采用估计的方式获得。主要的估计方式为运动学估计法和常规动力学估计法。其中,运动学估计法忽略了车辆的动力学特性,忽略了车轮打滑和轮胎侧偏的情况,只能对车身侧偏角在低速、小角度转向的情况下进行粗略的估计;而常规动力学估计法需要先利用特定设备和传感器,对车辆进行一系列的测试标定,估计的结果过于依赖标定结果,因此,相关技术中车身侧偏角的估计方法的准确性较差。
发明内容
本申请实施例提供了一种车身侧偏角的确定方法、装置及设备,能够解决现有的车身侧偏角的估计准确性较差的问题。
第一方面,本申请实施例提供一种车身侧偏角的确定方法,方法包括:
获取车辆在第一时刻的运动状态参数,其中,所述运动状态参数包括所述车辆的行驶速度、横向加速度、纵向加速度以及横摆角速度,
根据所述车辆在第二时刻的侧偏角最终值和所述第一时刻的运动状态参数确定所述车辆在第一时刻的车轮力,其中,所述第二时刻为所述第一时刻一个采样步长之前的时刻,所述车轮力包括所述车辆的前轴横向力、后轴横向力、前轴纵向力和后轴纵向力,
根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
在一些实施例中,所述根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值,包括:
获取所述车辆在第二时刻的侧偏角最终值,
根据所述第二时刻的侧偏角最终值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角估计值,
根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角测量值,
根据所述第一时刻的侧偏角测量值和所述第一时刻的侧偏角估计值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
在一些实施例中,所述根据所述第二时刻的侧偏角最终值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角估计值,包括:
获取所述车辆在第二时刻的侧偏刚度变化量,
获取所述车辆在第一时长的侧偏角变化量,其中,第一时长为所述第二时刻到所述第一时刻的间隔时长,
根据所述第二时刻的侧偏刚度变化量,所述第一时刻的前轮转角以及所述第二时刻的侧偏角最终值、所述第一时长的侧偏角变化量确定所述车辆在第一时刻的侧偏角估计值。
在一些实施例中,所述根据所述第二时刻的侧偏刚度变化量,所述第一时刻的前轮转角以及所述第二时刻的侧偏角最终值、所述第一时长的侧偏角变化量确定所述车辆在第一时刻的侧偏角估计值,包括:
根据所述第二时刻的侧偏角最终值、所述第二时刻的侧偏刚度变化量生成第一矩阵,
根据所述第一时长的侧偏角变化量生成第二矩阵,
根据所述第一矩阵和所述第二矩阵生成第三矩阵,其中,所述第三矩阵包括所述第一时刻的侧偏角估计值。
在一些实施例中,所述获取所述车辆在第一时长的侧偏角变化量,包括:
获取所述车辆在第一时刻的前轮转角以及所述第一时刻的横摆角速度,
根据所述第一时刻的前轮转角、所述第一时刻的横摆角速度、所述前轴横向力目标值以及所述后轴横向力目标值确定所述车辆在第一时长的侧偏角变化量。
在一些实施例中,所述根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角测量值,包括:
根据所述第一时刻的车轮力确定前轴横向力目标值以及所述后轴横向力目标值,
根据所述前轴横向力目标值以及所述后轴横向力目标值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角测量值。
在一些实施例中,所述根据所述第一时刻的侧偏角测量值和所述第一时刻的侧偏角估计值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值,包括:
根据所述第一时刻的车轮力生成第四矩阵,其中,所述第四矩阵包括第一时刻的车轮力以及所述车辆在第一时刻的横向加速度,
获取侧偏角的估计值均值矩阵,
获取侧偏角的测量值均值矩阵,
根据第三矩阵、第四矩阵、所述估计值均值矩阵以及所述测量值均值矩阵确定增益系数,
根据所述增益系数、所述第一时刻的侧偏角测量值和所述第一时刻的侧偏角估计值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
在一些实施例中,所述根据所述车辆在第二时刻的侧偏角最终值和所述第一时刻的运动状态参数确定所述车辆在第一时刻的车轮力,包括:
获取所述车辆在第一时刻的前轮转角,以及所述车辆在第一时刻的车轮力,
根据所述第一时刻的前轮转角和所述第一时刻的车轮力确定所述车辆在在第一时刻的车轮力。
第二方面,本申请实施例提供一种车身侧偏角的确定装置,装置包括:
获取模块,用于获取车辆在第一时刻的运动状态参数,其中,所述运动状态参数包括所述车辆的行驶速度、横向加速度、纵向加速度以及横摆角速度,
第一确定模块,用于根据所述车辆在第二时刻的侧偏角最终值和所述第一时刻的运动状态参数确定所述车辆在第一时刻的车轮力,其中,所述第二时刻为所述第一时刻一个采样步长之前的时刻,所述车轮力包括所述车辆的前轴横向力、后轴横向力、前轴纵向力和后轴纵向力,
第二确定模块,用于根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
第三方面,本申请实施例提供了一种车身侧偏角的确定设备,设备包括:处理器以及存储有计算机程序指令的存储器,
处理器执行计算机程序指令时实现如上的车身侧偏角的确定方法。
第四方面,本申请实施例提供了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如上的车身侧偏角的确定方法。
第五方面,本申请实施例提供了一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括计算机程序指令,所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上的车身侧偏角的确定方法。
在本申请中,通过获取车辆在第一时刻的运动状态参数,根据车辆在第二时刻的侧偏角最终值和第一时刻的运动状态参数确定车辆在第一时刻的车轮力,其中,第二时刻为第一时刻一个采样步长之前的时刻,根据车辆在第一时刻的车轮力确定车辆在第一时刻的侧偏角最终值。由于本申请基于车辆的运动状态参数以及车轮力对侧偏角进行估计,因此与相关技术相比既考虑了车辆的动力学特性,又无需依赖标定结果,因此提升了车身侧偏角估计的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅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是本申请一实施例提供的车身侧偏角的确定方法的流程示意图,
图2是本申请另一实施例提供的车身侧偏角的确定方法的流程示意图,
图3是本申请一实施例提供的车身侧偏角的确定设备的硬件结构示意图,
图4是本申请一实施例提供的车身侧偏角的确定装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例,为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施例,对本申请进行进一步详细描述。应理解,此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请,而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,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……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。
具体地,为了解决现有技术问题,本申请实施例提供了一种车身侧偏角的确定方法、装置及设备。下面首先对本申请实施例所提供的车身侧偏角的确定方法进行介绍。
图1示出了本申请一个实施例提供的车身侧偏角的确定方法的流程示意图。该方法包括以下步骤:
S110,获取车辆在第一时刻的运动状态参数,其中,所述运动状态参数包括所述车辆的行驶速度、横向加速度、纵向加速度以及横摆角速度。
在本实施例中,车辆的行驶速度指的是车辆在运动中沿着运动方向的速度大小,横向加速度是指车辆在横向方向上的加速度大小,用于表征车辆在转弯或横向运动时受到的向心力大小,纵向加速度是指车辆在纵向方向上的加速度大小,用于表征车辆在加速或刹车过程中产生的纵向动力大小,横摆角速度是指车辆围绕垂直于地面的轴线旋转的角速度大小。可以通过安装在车辆上的传感器直接获取车辆的行驶速度、横向加速度、纵向加速度以及横摆角速度。
S120,根据所述车辆在第二时刻的侧偏角最终值和所述第一时刻的运动状态参数确定所述车辆在第一时刻的车轮力,其中,所述第二时刻为所述第一时刻一个采样步长之前的时刻,所述车轮力包括所述车辆的前轴横向力、后轴横向力、前轴纵向力和后轴纵向力。
在本实施例中,车辆的前轴横向力、后轴横向力、前轴纵向力和后轴纵向力是轮胎与地面之间的相互作用力。前轴横向力是指作用在车辆前轮横向方向上的力,其方向垂直于车辆前进方向,后轴横向力是指作用在车辆后轮横向方向上的力,其方向垂直于车辆前进方向,前轴纵向力是指作用在车辆前轮纵向方向上的力,其方向与车辆前进方向重合,后轴纵向力是指作用在车辆后轮纵向方向上的力,其方向同样与车辆前进方向重合。
可以通过车辆中的力观测器来确定第一时刻的车轮力。示例地,可以获取第二时刻的侧偏角最终值,将第二时刻的侧偏角最终值以及第一时刻的运动状态参数作为力观测器的输入,第一时刻的车轮力即为力观测器的输出。由此可以得到第一时刻的车轮力。其中,第一时刻和第二时刻间隔一个采样步长。
力观测器是一种通过测量车辆悬架系统的动态响应来估计轮胎横向和纵向力的传感器系统,当车辆行驶时,悬架系统会受到轮胎横向和纵向力的作用,这些力会导致悬架系统发生振动。力观测器通过测量悬架系统振动的频率、幅值和相位等参数,结合车辆动力学模型,可以估计出轮胎横向和纵向力的大小和方向。
S130,根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
在本实施例中,车辆的侧偏角最终值指的是车辆在平直路面上行驶时,车身左右两侧所形成的垂直线与路面之间的夹角。可以通过车辆中的角观测器来确定第一时刻的侧偏角最终值。
示例地,如图2所示,将第二时刻的侧偏角最终值以及第一时刻的运动状态参数作为力观测器的输入,第一时刻的车轮力即为力观测器的输出,可以将第一时刻的车轮力作为角观测器的输入,第一时刻的侧偏角最终值即为角观测器的输出。角观测器是一种通过测量车辆的姿态和转向角来估计车身侧偏角和轮胎侧偏刚度的传感器系统,当车辆行驶时,角观测器通过测量车辆的姿态和转向角变化,可以推算出车身的侧偏角和轮胎侧偏刚度的变化量。
本申请中,通过获取车辆在第一时刻的运动状态参数,根据车辆在第二时刻的侧偏角最终值和第一时刻的运动状态参数确定车辆在第一时刻的车轮力,其中,第二时刻为第一时刻一个采样步长之前的时刻,根据车辆在第一时刻的车轮力确定车辆在第一时刻的侧偏角最终值。由于本申请基于车辆的运动状态参数以及车轮力对侧偏角进行估计,因此与相关技术相比既考虑了车辆的动力学特性,又无需依赖标定结果,因此提升了车身侧偏角估计的准确性。
作为一个可选实施例,所述根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值,包括:
获取所述车辆在第二时刻的侧偏角最终值,
根据所述第二时刻的侧偏角最终值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角估计值,
根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角测量值,
根据所述第一时刻的侧偏角测量值和所述第一时刻的侧偏角估计值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
在本实施例中,在利用角观测器确定侧偏角最终值的过程中,可以利用第二时刻的侧偏角最终值,通过角观测器的状态空间方程确定第一时刻的侧偏角估计值,并利用角观测器的测量方程确定第一时刻的侧偏角测量值,并通过侧偏角测量值对侧偏角估计值进行更新,可以得到准确的车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
具体地,状态空间方程的用于描述系统的动态演化,可以由第二时刻的侧偏角最终值,以及输入的第一时刻的前轮转角、第一时刻的力观测器输出的车速估计值和横摆角速度估计值,动态演化得到对状态变量的估计,也就是对车辆的侧偏角估计值和轮胎侧偏刚度变化量的估计值。
此外,还可以由角观测器的测量方程确定车辆在第一时刻的侧偏角测量值,可以通过车辆上的传感器测量得到的第一时刻的车轮力,对车辆的状态变量进行估计,得到车辆的侧偏角测量值。
示例地,可以通过滤波算法来实现上述两种算法,状态空间方程描述了系统的动态演化,通过获取第二时刻的侧偏角最终值,并预测第二时刻到第一时刻的状态变量值,从而确定第二时刻的侧偏角估计值。测量方程则描述了传感器测量的第一时刻的车轮力与侧偏角测量值之间的关系。滤波算法使用侧偏角估计值和侧偏角测量值之间的差异来更新侧偏角估计值,以提供更准确的侧偏角最终值。
作为一个可选实施例,所述所述根据所述第二时刻的侧偏角最终值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角估计值,包括:
获取所述车辆在第二时刻的侧偏刚度变化量,
获取所述车辆在第一时长的侧偏角变化量,其中,第一时长为所述第二时刻到所述第一时刻的间隔时长,
根据所述第二时刻的侧偏刚度变化量,所述第一时刻的前轮转角以及所述第二时刻的侧偏角最终值、所述第一时长的侧偏角变化量确定所述车辆在第一时刻的侧偏角估计值。
在本实施例中,侧偏刚度是指车辆在侧向受力时产生的横向位移与侧向力之间的比例关系,侧偏刚度可以分为常量部分和变量部分,其中常量部分为一个大致匹配的侧偏刚度值,可设定为车辆轮胎对应类型的常见值,而变量部分为估计值,侧偏角与侧偏刚度变化量之间存在一种反比关系,较大的侧偏刚度变化量通常会对应较小的侧偏角,而较小的侧偏刚度变化量则可能导致较大的侧偏角。
因此,可以首先确定第二时刻车辆的侧偏刚度变化量,以及第二时刻的侧偏角最终值,并由第一时刻的前轮转角确定第一时长内侧偏角的变化量,从而对第一时刻的侧偏角进行估计,得到第一时刻的侧偏角估计值。
作为一个可选实施例,所述根据所述第二时刻的侧偏刚度变化量,所述第一时刻的前轮转角以及所述第二时刻的侧偏角最终值、所述第一时长的侧偏角变化量确定所述车辆在第一时刻的侧偏角估计值,包括:
根据所述第二时刻的侧偏角最终值、所述第二时刻的侧偏刚度变化量生成第一矩阵,
根据所述第一时长的侧偏角变化量生成第二矩阵,
根据所述第一矩阵和所述第二矩阵生成第三矩阵,其中,所述第三矩阵包括所述第一时刻的侧偏角估计值。
在本实施例中,可以通过状态空间方程生成第一矩阵和第二矩阵,并由第一矩阵和第二矩阵生成第三矩阵,第三矩阵中包括第一时长的侧偏刚度变化量、第一时刻的侧偏角估计值:
具体地,第三矩阵的生成过程如下所示:
其中,k+1时刻为第一时刻,k时刻为第二时刻,β(k)为第二时刻的侧偏角最终值,β1(k+1)为第一时刻的侧偏角估计值,Δt为一个采样步长,为第一时长的侧偏角变化量,Δcf(k)为第二时刻的前轮侧偏刚度变化量,Δcr(k)为第二时刻的后轮侧偏刚度变化量,Δcf(k+1)为第一时刻的前轮侧偏刚度变化量,Δcr(k+1)为第一时刻的后轮侧偏刚度变化量。
此外,为第一矩阵,/>为第二矩阵,/>为第三矩阵。
作为一个可选实施例,所述获取所述车辆在第一时长的侧偏角变化量,包括:
获取所述车辆在第一时刻的前轮转角以及所述第一时刻的横摆角速度,
根据所述第一时刻的前轮转角、所述第一时刻的横摆角速度、所述前轴横向力目标值以及所述后轴横向力目标值确定所述车辆在第一时长的侧偏角变化量。
在本实施例中,上述第二矩阵中第一时长的侧偏角变化量的计算公式为:
其中,β(k)为第二时刻的侧偏角最终值,为第一时刻的横摆角速度,m为车辆质量,v为第一时刻的车辆速度,Fxf为前轴纵向力目标值,δ为第一时刻的前轮转角,/>为第一时长的侧偏角变化量,Fyf为前轴横向力目标值,Fxr为后轴纵向力目标值,Fyr为后轴横向力目标值。
通过上述方式,即能够在获得的第三矩阵当中确定第一时刻的侧偏角估计值。
作为一个可选实施例,所述根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角测量值,包括:
根据所述第一时刻的车轮力确定前轴横向力目标值以及所述后轴横向力目标值,
根据所述前轴横向力目标值以及所述后轴横向力目标值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角测量值。
在本实施例中,由第一时刻的车轮力确定前轴横向力目标值以及所述后轴横向力目标值的方程如下所示:
其中,Fyf(k+1)为第一时刻的前轴横向力,Fyr(k+1)为第一时刻的后轴横向力,aym(k+1)为第一时刻的横向加速度,Fyf为前轴横向力目标值,Fyr为后轴横向力目标值,m为车辆质量,Fxr为后轴纵向力目标值,Fxf为前轴纵向力目标值。
进一步的,前轴横向力目标值和后轴横向力目标值和第一时刻的侧偏角测量值存在函数关系,公式如下所示:
其中,Fyf为前轴横向力目标值,Fyr为后轴横向力目标值,cf、cr为侧偏刚度常量,Δcf(k+1)为第一时刻的前轮侧偏刚度变化量,Δcr(k+1)为第一时刻的后轮侧偏刚度变化量,δ为前轮转角,v为第一时刻的车辆速度,为横摆角速度,β2(k+1)为第一时刻的侧偏角测量值。
作为一个可选实施例,所述根据所述第一时刻的侧偏角测量值和所述第一时刻的侧偏角估计值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值,包括:
所述根据所述第一时刻的侧偏角测量值和所述第一时刻的侧偏角估计值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值,包括:
根据所述第一时刻的车轮力生成第四矩阵,其中,所述第四矩阵包括第一时刻的车轮力以及所述车辆在第一时刻的横向加速度,
获取侧偏角的估计值均值矩阵,
获取侧偏角的测量值均值矩阵,
根据第三矩阵、第四矩阵、所述估计值均值矩阵以及所述测量值均值矩阵确定增益系数,
根据所述增益系数、所述第一时刻的侧偏角测量值和所述第一时刻的侧偏角估计值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
在本实施例中,第三矩阵即为角观测器对应的状态空间方程中的矩阵:
第四矩阵即为角观测器对应的测量方程中的矩阵:
在确定第三矩阵和第四矩阵之后,可以由第三矩阵和第四矩阵进行无迹卡尔曼滤波算法,确定增益系数。
具体地,可以通过第一矩阵和第二矩阵获得协方差矩阵,并确定车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
其中,第一协方差矩阵为:
Pxz=∑W[X1k-μXk][Zk-μZk]T
第二协方差矩阵为:
Pzz=∑W[Zk-μZk][Zk-μZk]T
其中,Pxz为第一协方差矩阵,Pzz为第二协方差矩阵,W为无迹变换计算的权重,X1k为第三矩阵,Zk为第四矩阵,μXk为通过对历史每一时刻的侧偏角估计值进行无际变换得到的估计值均值矩阵,μZk为历史上每一时刻产生的每一时刻的侧偏角测量值进行通过无际变换得到的测量值均值矩阵。
在得到第一协方差矩阵和第二协方差矩阵之后,可以计算角侧偏的卡尔曼增益,并利用卡尔曼增益确定增益系数。
具体地,计算公式如下所示,
K=PxzPzz -1
其中,K为增益系数,Pxz为第一协方差矩阵,Pzz为第二协方差矩阵,K为卡尔曼增益。
在确定卡尔曼增益之后,可以计算第一时刻的侧偏角最终值:
Xk+1=X1k+K[Zk-(h(X2k,uk)+vk)]
其中,X1k为第一时刻的第一矩阵,X2k为第六矩阵,第六矩阵中包括第一时刻的侧偏角测量值,,Zk为第四矩阵,K为增益系数,h为第一系数,uk为第二系数,vk为第三系数,Xk+1为第五矩阵,第五矩阵中包括第一时刻的侧偏角最终值。
作为一个可选实施例,所述根据所述车辆在第二时刻的侧偏角最终值和所述第一时刻的运动状态参数确定所述车辆在第一时刻的车轮力,包括:
获取所述车辆在第一时刻的前轮转角,以及所述车辆在第一时刻的车轮力,
根据所述第一时刻的前轮转角和所述第一时刻的车轮力确定所述车辆在在第一时刻的车轮力。
在本实施例中,可以利用力观测器来确定第一时刻的车轮力,
可以首先由力观测器的状态空间方程确定第一时刻的车轮力,力观测器的状态空间方程用于获取车辆在第一时刻的车轮力估计值,具体地,力观测器的状态空间方程为:
其中,v(k+1)为第一时刻的车辆速度,为第一时刻的横摆角速度,Fyf(k+1)为第一时刻的前轴横向力,Fyr(k+1)为第一时刻的后轴横向力,Fxf(k+1)为第一时刻的前轴纵向力,Fxr(k+1)为第一时刻的后纵横向力,
v(k)为第二时刻的车辆速度,为第二时刻的横摆角速度,Fyf(k)为第二时刻的前轴横向力,Fyr(k)为第二时刻的后轴横向力,Fxf(k)为第二时刻的前轴纵向力,Fxr(k)为第二时刻的后纵横向力,Δt为采样步长,/>为第一时长内的加速度,/>为第一时长内横摆角速度的变化量。
其中,第一时长内的加速度和第一时长内横摆角速度的变化量的计算公式如下所示:
其中,m为车辆的质量,为第二时刻的侧偏角最终值,δ为第一时刻的前轮转角,Fyf(k)为第二时刻的前轴横向力,Fyr(k)为第二时刻的后轴横向力,Fxf(k)为第二时刻的前轴纵向力,Fxr(k)为第二时刻的后纵横向力,/>为第一时长内的加速度,/>为第一时长内横摆角速度的变化量,Jz为车辆绕z轴的转动惯量,lf为前轴中心距离车辆质心的距离,lr为后轴中心距离车辆质心的距离。
在此之后,可以通过安装在车辆上的传感器测量车辆的纵向车速、横摆角速度、纵向加速度和横向加速度,并以此确定车辆的力观测器的测量方程,力观测器的测量方程如下所示:
其中,vm(k+1)为第一时刻的车辆速度、为第一时刻的横摆角速度、axm(k+1)为第一时刻车辆的纵向加速度,以及aym(k+1)为第一时刻车辆的横向加速度,可以由测量方程得到的第四矩阵无际变换第三矩阵,得到最终的第一时刻的车轮力。
基于上述实施例提供的车身侧偏角的确定方法,相应地,本申请还提供了车身侧偏角的确定装置的具体实现方式。请参见以下实施例。
首先参见图3,本申请实施例提供的车身侧偏角的确定装置700包括以下模块:
获取模块301,用于获取车辆在第一时刻的运动状态参数,其中,所述运动状态参数包括所述车辆的行驶速度、横向加速度、纵向加速度以及横摆角速度,
第一确定模块302,用于根据所述车辆在第二时刻的侧偏角最终值和所述第一时刻的运动状态参数确定所述车辆在第一时刻的车轮力,其中,所述第二时刻为所述第一时刻一个采样步长之前的时刻,所述车轮力包括所述车辆的前轴横向力、后轴横向力、前轴纵向力和后轴纵向力,
第二确定模块303,用于根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
设备可以通过获取车辆在第一时刻的运动状态参数,根据车辆在第二时刻的侧偏角最终值和第一时刻的运动状态参数确定车辆在第一时刻的车轮力,其中,第二时刻为第一时刻一个采样步长之前的时刻,根据车辆在第一时刻的车轮力确定车辆在第一时刻的侧偏角最终值。由于本申请基于车辆的运动状态参数以及车轮力对侧偏角进行估计,因此与相关技术相比既考虑了车辆的动力学特性,又无需依赖标定结果,因此提升了车身侧偏角估计的准确性。
作为本申请的一种实现方式,上述第二确定模块303还可以包括:
获取单元,用于获取所述车辆在第二时刻的侧偏角最终值,
估计单元,用于根据所述第二时刻的侧偏角最终值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角估计值,
测量单元,用于根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角测量值,
修正单元,用于根据所述第一时刻的侧偏角测量值和所述第一时刻的侧偏角估计值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
作为本申请的一种实现方式,上述估计单元还可以用于:
获取所述车辆在第二时刻的侧偏刚度变化量,
获取所述车辆在第一时长的侧偏角变化量,其中,第一时长为所述第二时刻到所述第一时刻的间隔时长,
根据所述第二时刻的侧偏刚度变化量,所述第一时刻的前轮转角以及所述第二时刻的侧偏角最终值、所述第一时长的侧偏角变化量确定所述车辆在第一时刻的侧偏角估计值。
作为本申请的一种实现方式,上述估计单元还可以用于:
根据所述第二时刻的侧偏角最终值、所述第二时刻的侧偏刚度变化量生成第一矩阵,
根据所述第一时长的侧偏角变化量生成第二矩阵,
根据所述第一矩阵和所述第二矩阵生成第三矩阵,其中,所述第三矩阵包括所述第一时刻的侧偏角估计值。
作为本申请的一种实现方式,上述估计单元还可以用于:
获取所述车辆在第一时刻的前轮转角以及所述第一时刻的横摆角速度,
根据所述第一时刻的前轮转角、所述第一时刻的横摆角速度、所述前轴横向力目标值以及所述后轴横向力目标值确定所述车辆在第一时长的侧偏角变化量。
作为本申请的一种实现方式,上述测量单元还可以用于:
根据所述第一时刻的车轮力确定前轴横向力目标值以及所述后轴横向力目标值,
根据所述前轴横向力目标值以及所述后轴横向力目标值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角测量值。
作为本申请的一种实现方式,上述修正单元还可以用于:
根据所述第一时刻的车轮力生成第四矩阵,其中,所述第四矩阵包括第一时刻的车轮力以及所述车辆在第一时刻的横向加速度,
获取侧偏角的估计值均值矩阵,
获取侧偏角的测量值均值矩阵,
根据第三矩阵、第四矩阵、所述估计值均值矩阵以及所述测量值均值矩阵确定增益系数,
根据所述增益系数、所述第一时刻的侧偏角测量值和所述第一时刻的侧偏角估计值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
作为本申请的一种实现方式,上述第一确定模块302还可以用于:
获取所述车辆在第一时刻的前轮转角,以及所述车辆在第一时刻的车轮力,
根据所述第一时刻的前轮转角和所述第一时刻的车轮力确定所述车辆在在第一时刻的车轮力。
本发明实施例提供的车身侧偏角的确定装置能够实现上述的方法实施例中的各个步骤,为避免重复,这里不再赘述。
图4示出了本申请实施例提供的车身侧偏角的确定设备的硬件结构示意图。
在车身侧偏角的确定设备可以包括处理器401以及存储有计算机程序指令的存储器402。
具体地,上述处理器401可以包括中央处理器(CPU),或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC),或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
存储器402可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制,存储器402可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive,HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下,存储器402可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下,存储器402可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中,存储器402是非易失性固态存储器。
存储器可包括只读存储器(ROM),随机存取存储器(RAM),磁盘存储介质设备,光存储介质设备,闪存设备,电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此,通常,存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形(非暂态)计算机可读存储介质(例如,存储器设备),并且当该软件被执行(例如,由一个或多个处理器)时,其可操作来执行参考根据本公开的一方面的方法所描述的操作。
处理器401通过读取并执行存储器402中存储的计算机程序指令,以实现上述实施例中的任意一种车身侧偏角的确定方法。
在一个示例中,车身侧偏角的确定设备还可包括通信接口403和总线410。其中,如图4所示,处理器401、存储器402、通信接口403通过总线410连接并完成相互间的通信。
通信接口403,主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。
总线410包括硬件、软件或两者,将车身侧偏角的确定设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制,总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下,总线410可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线,但本申请考虑任何合适的总线或互连。
该车身侧偏角的确定设备可以基于上述实施例,从而实现结合上述的车身侧偏角的确定方法和装置。
另外,结合上述实施例中的车身侧偏角的确定方法,本申请实施例可提供一种计算机存储介质来实现。该计算机存储介质上存储有计算机程序指令,该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种车身侧偏角的确定方法,且能达到相同的技术效果,为避免重复,这里不再赘述。其中,上述计算机可读存储介质可包括非暂态计算机可读存储介质,如只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,简称RAM)、磁碟或者光盘等,在此并不限定。
另外,本申请实施例还提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序指令,计算机程序指令被处理器执行时可实现前述方法实施例的步骤及相应内容。
需要明确的是,本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见,这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中,描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是,本申请的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤,本领域的技术人员可以在领会本申请的精神后,作出各种改变、修改和添加,或者改变步骤之间的顺序。
以上的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时,其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时,本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中,或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路,等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是,本申请中提及的示例性实施例,基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是,本申请不局限于上述步骤的顺序,也就是说,可以按照实施例中提及的顺序执行步骤,也可以不同于实施例中的顺序,或者若干步骤同时执行。
上面参考根据本公开的实施例的方法、装置和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各方面。应当理解,流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器,以产生一种机器,使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解,框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合,也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现,或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
以上,仅为本申请的具体实施方式,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。应理解,本申请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申请揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车身侧偏角的确定方法,其特征在于,所述方法包括:
获取车辆在第一时刻的运动状态参数,其中,所述运动状态参数包括所述车辆的行驶速度、横向加速度、纵向加速度以及横摆角速度,
根据所述车辆在第二时刻的侧偏角最终值和所述第一时刻的运动状态参数确定所述车辆在第一时刻的车轮力,其中,所述第二时刻为所述第一时刻一个采样步长之前的时刻,所述车轮力包括所述车辆的前轴横向力、后轴横向力、前轴纵向力和后轴纵向力,
根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
2.根据权利要求1所述的车身侧偏角的确定方法,其特征在于,所述根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值,包括:
获取所述车辆在第二时刻的侧偏角最终值,
根据所述第二时刻的侧偏角最终值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角估计值,
根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角测量值,
根据所述第一时刻的侧偏角测量值和所述第一时刻的侧偏角估计值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
3.根据权利要求2所述的车身侧偏角的确定方法,其特征在于,所述根据所述第二时刻的侧偏角最终值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角估计值,包括:
获取所述车辆在第二时刻的侧偏刚度变化量,
获取所述车辆在第一时长的侧偏角变化量,其中,第一时长为所述第二时刻到所述第一时刻的间隔时长,
根据所述第二时刻的侧偏刚度变化量,所述第一时刻的前轮转角以及所述第二时刻的侧偏角最终值、所述第一时长的侧偏角变化量确定所述车辆在第一时刻的侧偏角估计值。
4.根据权利要求3所述的车身侧偏角的确定方法,其特征在于,所述根据所述第二时刻的侧偏刚度变化量,所述第一时刻的前轮转角以及所述第二时刻的侧偏角最终值、所述第一时长的侧偏角变化量确定所述车辆在第一时刻的侧偏角估计值,包括:
根据所述第二时刻的侧偏角最终值、所述第二时刻的侧偏刚度变化量生成第一矩阵,
根据所述第一时长的侧偏角变化量生成第二矩阵,
根据所述第一矩阵和所述第二矩阵生成第三矩阵,其中,所述第三矩阵包括所述第一时刻的侧偏角估计值。
5.根据权利要求3所述的车身侧偏角的确定方法,其特征在于,所述获取所述车辆在第一时长的侧偏角变化量,包括:
获取所述车辆在第一时刻的前轮转角以及所述第一时刻的横摆角速度,
根据所述第一时刻的前轮转角、所述第一时刻的横摆角速度、所述前轴横向力目标值以及所述后轴横向力目标值确定所述车辆在第一时长的侧偏角变化量。
6.根据权利要求2所述的车身侧偏角的确定方法,其特征在于,所述根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角测量值,包括:
根据所述第一时刻的车轮力确定前轴横向力目标值以及所述后轴横向力目标值,
根据所述前轴横向力目标值以及所述后轴横向力目标值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角测量值。
7.根据权利要求2所述的车身侧偏角的确定方法,其特征在于,所述根据所述第一时刻的侧偏角测量值和所述第一时刻的侧偏角估计值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值,包括:
根据所述第一时刻的车轮力生成第四矩阵,其中,所述第四矩阵包括第一时刻的车轮力以及所述车辆在第一时刻的横向加速度,
获取侧偏角的估计值均值矩阵,
获取侧偏角的测量值均值矩阵,
根据第三矩阵、第四矩阵、所述估计值均值矩阵以及所述测量值均值矩阵确定增益系数,
根据所述增益系数、所述第一时刻的侧偏角测量值和所述第一时刻的侧偏角估计值确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
8.根据权利要求1所述的车身侧偏角的确定方法,其特征在于,所述根据所述车辆在第二时刻的侧偏角最终值和所述第一时刻的运动状态参数确定所述车辆在第一时刻的车轮力,包括:
获取所述车辆在第一时刻的前轮转角,以及所述车辆在第一时刻的车轮力,
根据所述第一时刻的前轮转角和所述第一时刻的车轮力确定所述车辆在在第一时刻的车轮力。
9.一种车身侧偏角的确定装置,其特征在于,所述装置包括:
获取模块,用于获取车辆在第一时刻的运动状态参数,其中,所述运动状态参数包括所述车辆的行驶速度、横向加速度、纵向加速度以及横摆角速度,
第一确定模块,用于根据所述车辆在第二时刻的侧偏角最终值和所述第一时刻的运动状态参数确定所述车辆在第一时刻的车轮力,其中,所述第二时刻为所述第一时刻一个采样步长之前的时刻,所述车轮力包括所述车辆的前轴横向力、后轴横向力、前轴纵向力和后轴纵向力,
第二确定模块,用于根据所述车辆在第一时刻的车轮力确定所述车辆在第一时刻的侧偏角最终值。
10.一种车身侧偏角的确定设备,其特征在于,所述车身侧偏角的确定设备包括:处理器以及存储有计算机程序指令的存储器,
所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1-8中任一项所述的车身侧偏角的确定方法。
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