JP2022541082A - マルチセンサ情報融合に基づくモデル適応横方向速度推定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
工程1:車両の横方向加速度、ヨーレート、縦方向速度、ステアリングホイール偏向角、横方向加速度センサ測定結果を含むセンサデータを入力して、車両動力学モデルと運動学モデルを作成し、動力学モデルでマジックフォーミュラタイヤモデルを採用してタイヤ縦方向力と横方向力を計算することと、
工程3:車両動力学モデルと運動学モデルを融合して観測システムモデルを作成し、そして観測システムモデル重み適応項により、観測システムモデル適応を実現し、観測システムモデルの適応方法として、観測システムモデル重み適応項係数の調節により動力学モデルと運動学モデルとの重み比を調整し、観測システムモデル重み適応項係数の具体的な数値が、横方向加速度とヨーレートセンサ情報を参照してDempster-Shafer証拠理論に準じて計算されてなり、ここで、観測システムモデル重み適応項の決定方法として、車両の横方向加速度センサとヨーレートセンサの測定情報から、車両の横方向加速度センサの測定情報と動力学モデルにおける横方向力との偏差値を計算し、並びに、ヨーレートセンサの測定情報と動力学モデルにおけるヨーレートとの偏差値を計算し、2つの偏差値を動力学モデルの誤差判定統計量とし、誤差判定統計量により車両の横方向加速度センサ及びヨーレートセンサ信頼度の基本確率関数を定義し、そしてDempster-Shafer証拠理論に準じて横方向加速度センサ及びヨーレートセンサの情報値を融合することにより、横方向加速度センサとヨーレートセンサの観測値から動力学モデルの精度と横方向加速度センサ及びヨーレートセンサの不確定性を定量的に計算評価し、観測システムモデルにおける重み適応項係数の係数値を得て、最終的に観測システムモデルの適応調節を実現することであることと、
工程4:ノイズ行列と観測システムモデルをSR-UKFアルゴリズムに代入して、適応SR-UKFアルゴリズム(ASR-UKF)を構成して、横方向速度推定を行い、ここで、SR-UKFアルゴリズム(ASR-UKF)工程が、重みの計算とSigma点の生成、Sigma点の伝播、状態値と共分散値の更新/時間の更新、推定値と測定値の更新/計測の更新、カルマンフィルターゲインの更新工程を含むことと、
を含む、方法。
前記運動学モデルを作成することは、即ち、式(4.27)であり、
前記タイヤ縦方向力と横方向力は、マジックフォーミュラを採用して計算され、マジックフォーミュラタイヤモデルには、三角関数の組み合わせを使用してタイヤ実験データをフィッティングし、同じ形式の一つの式を使用してタイヤ縦方向力、横方向力と戻しトルクの運転状態を完全に表記でき、タイヤの横・縦方向力が合わせて作用する場合でも同様に適用し、そしてフィッティング精度があり、そのため、マジックタイヤフォーミュラを採用してタイヤモデルを作成し、縦方向力と横方向力の計算式が、式2.8であり、
ここでBが剛性因子であり、関数曲線原点での傾きを決定するとともに、線形タイヤモデルの剛性係数にも近似することができ、Cが曲線形状因子であり、関数曲線の形状を決定し、Dがピーク因子であり、関数曲線の最大値を決定し、Eが曲線曲率因子であり、関数曲線最大値付近の曲線形状を示し、が車輪の縦方向スリップ率であり、がタイヤ側スリップ角であり、車両の旋回走行の途中において、タイヤの縦方向力と横方向力に一定のカップリング関係が存在し、その場合、マジックタイヤフォーミュラ計算結果が以下の通り補正する。
式2.13
上記式5.17により当該係数の作用をより直感的に示し、当該適応項係数がゼロである場合、式5.16における第2の項が完全にマジックタイヤフォーミュラに基づく動力学モデルであり、一方、係数が1である場合、式5.16における第2の項が完全に加速度センサに基づく運動学モデルとなり、式5.18で示されるように、そのため、動力学モデルとセンサの偏差値を参照し、当該適応項係数の具体的な数値を計算することにより、動力学モデルと運動学モデルの重み適応調節を実現することができ、
式5.18
同じように、車体ヨーレートセンサにより観測される動力学モデル精度の基本確率分配関数が、式5.29であり、
センサ情報の精度kの組み合わせmass関数が、式5.32であり、
ここでμが標定パラメータであり、シミュレーションと実際の実験により定義される。
Claims (4)
- マルチセンサ情報融合に基づくモデル適応横方向速度推定方法であって、
工程1:車両の横方向加速度、ヨーレート、縦方向速度、ステアリングホイール偏向角、横方向加速度センサ測定結果を含むセンサデータを入力して、車両動力学モデルと運動学モデルを作成し、動力学モデルでマジックフォーミュラタイヤモデルを採用してタイヤ縦方向力と横方向力を計算することと、
工程3:車両動力学モデルと運動学モデルを融合して観測システムモデルを作成し、そして観測システムモデル重み適応項により、観測システムモデル適応を実現し、観測システムモデルの適応方法として、観測システムモデル重み適応項係数の調節により動力学モデルと運動学モデルとの重み比を調整し、観測システムモデル重み適応項係数の具体的な数値が、横方向加速度とヨーレートセンサ情報を参照してDempster-Shafer証拠理論に準じて計算されてなり、ここで、観測システムモデル重み適応項の決定方法として、車両の横方向加速度センサとヨーレートセンサの測定情報から、車両の横方向加速度センサの測定情報と動力学モデルにおける横方向力との偏差値を計算し、並びに、ヨーレートセンサの測定情報と動力学モデルにおけるヨーレートとの偏差値を計算し、2つの偏差値を動力学モデルの誤差判定統計量とし、誤差判定統計量により車両の横方向加速度センサ及びヨーレートセンサ信頼度の基本確率関数を定義し、そしてDempster-Shafer証拠理論に準じて横方向加速度センサ及びヨーレートセンサの情報値を融合することにより、横方向加速度センサとヨーレートセンサの観測値から動力学モデルの精度と横方向加速度センサ及びヨーレートセンサの不確定性を定量的に計算評価し、観測システムモデルにおける重み適応項係数の係数値を得て、最終的に観測システムモデルの適応調節を実現することであることと、
工程4:ノイズ行列と観測システムモデルをSR-UKFアルゴリズムに代入して、適応SR-UKFアルゴリズム(ASR-UKF)を構成して、横方向速度推定を行い、ここで、SR-UKFアルゴリズム(ASR-UKF)工程が、重みの計算とSigma点の生成、Sigma点の伝播、状態値と共分散値の更新/時間の更新、推定値と測定値の更新/計測の更新、カルマンフィルターゲインの更新工程を含むことと、
を含む、ことを特徴とする、推定方法。 - 請求項1記載の推定方法であって、
前記工程1において、前記車両動力学モデルを作成することは、
前記タイヤ縦方向力と横方向力は、マジックフォーミュラを採用して計算され、
マジックフォーミュラタイヤモデルには、三角関数の組み合わせを使用してタイヤ実験データをフィッティングし、同じ形式の一つの式を使用してタイヤ縦方向力、横方向力と戻しトルクの運転状態を完全に表記でき、タイヤの横・縦方向力が合わせて作用する場合でも同様に適用し、そしてフィッティング精度があり、そのため、マジックタイヤフォーミュラを採用してタイヤモデルを作成し、縦方向力と横方向力の計算式が、式2.8であり、
ここでBが剛性因子であり、関数曲線原点での傾きを決定するとともに、線形タイヤモデルの剛性係数にも近似することができ、Cが曲線形状因子であり、関数曲線の形状を決定し、Dがピーク因子であり、関数曲線の最大値を決定し、Eが曲線曲率因子であり、関数曲線最大値付近の曲線形状を示し、が車輪の縦方向スリップ率であり、がタイヤ側スリップ角であり、
車両の旋回走行の途中において、タイヤの縦方向力と横方向力に一定のカップリング関係が存在し、その場合、マジックタイヤフォーミュラ計算結果が以下の通り補正し、式2.13のとおりである、
ことを特徴とする、推定方法。 - 請求項1記載の推定方法であって、
前記工程3の具体的な方法は、
上記式5.17により当該係数の作用をより直感的に示し、当該適応項係数がゼロである場合、式5.16における第2の項が完全にマジックタイヤフォーミュラに基づく動力学モデルであり、一方、係数が1である場合、式5.16における第2の項が完全に加速度センサに基づく運動学モデルとなり、式5.18で示されるため、動力学モデルとセンサの偏差値を参照し、当該適応項係数の具体的な数値を計算することにより、動力学モデルと運動学モデルの重み適応調節を実現することができ、式5.18のとおりであり、
車体のヨーレートはヨーモーメントと車体のz軸回転慣性モーメントとの比の積分に等しく、以下の式5.26で示されるとおりであり、
同じように、車体ヨーレートセンサにより観測される動力学モデル精度の基本確率分配関数が、式5.29であり、
その後、動力学モデル精度dの組み合わせmass関数を計算し、
式5.31
センサ情報の精度kの組み合わせmass関数が、式5.32であり、
ここでμが標定パラメータであり、シミュレーションと実際の実験により標定される、
ことを特徴とする、推定方法。
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