用于确定车辆倾角的方法和系统的制作方法

用于确定车辆倾角的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种倾角传感器(11)和方法，该倾角传感器包括用于测量与车辆的第一轴线相关联的第一加速度水平的第一加速度计(10)，测量与车辆的大致垂直于第一轴线的第二轴线相关联的第二加速度水平的第二加速度计(12)。数据处理器(30)能够基于反正弦方程和所确定的第一加速度水平来确定反正弦导出倾角。数据处理器(30)能够基于反余弦方程和确定的第二加速度水平来确定反余弦导出倾角。数据处理器(30)包括选择器(如24)，选择器用于在所确定的反正弦导出倾角小于所确定的反余弦导出倾角时选择反正弦导出倾角作为车辆的最终倾角，使得最终倾角补偿与在车辆的行驶方向上的倾斜坡地形的变化相关联的垂直加速度。
【专利说明】用于确定车辆倾角的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于确定车辆的倾角的倾角传感器和方法。
【背景技术】
[0002]某些现有技术的倾角传感器可能由于以下因素中的一个或多个无法充分解决倾角测量中的误差:与向心力相关联的加速度、在行驶方向上的加速度、或与爬升或下降倾斜地形相关联的垂 直加速度。例如，由于用于估计倾角的偏斜加速度计测量中的瞬态向心力(例如转向)和在行驶方向上的加速度(例如，启动或停止)，一些现有倾角传感器可能为车辆确定错误的倾斜角。因此，存在对用于确定车辆的倾角以补偿上述因素以实现准确和可靠的倾角估计的传感器或感测方法的需求。

【发明内容】

[0003]根据一个实施例，倾角传感器和方法包括:用于测量与车辆的第一轴线相关联的第一加速度水平的第一加速度计。第二加速度计测量与车辆的第二轴线相关联的第二加速度水平，第二轴线大致垂直于第一轴线。第二轴线与车辆的垂直轴线大致对齐或重合。数据处理器能够基于反正弦方程和所确定的第一加速度确定反正弦导出倾角。数据处理器能够基于反余弦方程和所确定的第二加速度水平确定反余弦导出倾角。数据处理器包括选择器，该选择器用在所确定的反正弦导出倾角小于所确定的反余弦导出倾角时，选择反正弦导出倾角作为车辆的最终倾角，使得最终倾角补偿与在车辆的行驶方向上的地形(例如，地形坡度)的变化相关的垂直加速度。
【专利附图】

【附图说明】
[0004]图1示出具有倾角传感器的车辆的侧视图，显示与车辆相关联的相应轴线。
[0005]图2是用于感测车辆的倾角的传感器或数据处理系统的方块图。
[0006]图3是用于确定车辆的倾角的方法的实施例的流程图。
[0007]图4是用于确定车辆的倾角的方法的另一个实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0008]图1是配备有倾角传感器11或倾角数据处理系统的说明性车辆95的侧视图，其由虚线指示为参考轴线(100，101，103)被安装在车辆上。如本文中使用的那样，在一个实施例中，倾角传感器11包括倾角数据处理系统。如在后面详细描述，倾角传感器I具有它的沿所述轴线定向或与所述轴线对准的加速度计(多个)或加速度传感器(例如，陀螺仪)。如图所示，所述轴基于直角坐标系，并包括X轴100，Y轴103和Z轴101。X轴100、Υ轴103和Z轴101彼此是相互正交的。在如图1所示的一个实施例中，X轴100主要与车辆95的正向(和反向)行驶方向重合，Y轴103主要与车辆95的横向移动方向重合，和Z轴101主要是与车辆95的垂直运动方向重合。在没有图1的图示示例提出的任何限制的情况下，X轴100、Y轴103与Z轴101相对于车辆95的其它定向落在权利要求的范围内。
[0009]车辆的倾斜可以被表示为参考一个或多个轴线的空间定向角、角度或复合角度。例如，空间定向角(atti tude)可以统称地限定为俯仰角(pitch)、滚转角(roll)和偏航角(yaw)。如果在两个或两个以上的维度或参照两个或更多个轴线来考虑车辆95的空间定向角或倾斜，可以在以下一个或多个方面限定倾斜:俯仰、滚转、偏航、俯仰角，滚转角、偏航角。每个俯仰、滚转或偏航角可以参考相应的轴线(X，Y或Z轴)测量。
[0010]虽然可以基于加速度计的一个轴线测量值(例如，X轴或Y轴)确定倾斜、滚转或俯仰，沿着不同的轴线定向的多个加速度计的多轴线测量值(例如，X轴和Y轴)通常在更大的角度范围内提供倾斜的更准确的估计，并且不存在否则可能源自参照一个轴线从正弦函数确定的倾斜的任何角度模糊。此外，相对于多维度空间定向角或倾斜，加速度计的一个轴线测量可能仅仅提供滚动、俯仰或一个维度倾斜。
[0011]车辆95可以包括任何拖拉机、卡车、汽车、联合收割机、割草机、农用设备、建筑设备、林业设备、草坪护理设备或采矿设备，无论车辆是否配备履带或车轮。在替代实施例中，车辆可以包括船舶、驳船、船只、船舶、航空器、飞机、直升机、或运输物品或人的其他运输工具。
[0012]图2的倾斜传感器或系统11包括至少第一加速度计10和第二加速度计12。在另一个实施例中，倾角传感器11可以包括三个加速度计(10，12和13)，每个加速度计沿着车辆95的相应的轴线(例如，X轴，Y轴和Z轴)被对准以测量加速度。如在图2中所示，替代实施例的可选的第三加速度计13和相应的模数转换器15被以虚线示出。
[0013]在图2的示例中，第一加速度计10被连接到模数转换器14，第二加速度计12被连接到模数转换器16。依次，模数转换器(14，16)被连接到数据端口 26。数据处理器30、数据存储装置18和数据端口(26，32)被连接到数据总线28。数据处理器30能够通过数据总线28与一个或多个数据端口(26，32)或数据存储装置18通信。
[0014]数据存储装置18包含用于控制数据处理器30的操作的程序指令或软件模块。如图2所示，数据存储装置18包括滤波器20、平均模块21、倾角计算器22和选择器24。滤波器20包括下述部件中的一个或多个:(I)低通滤波器，用于衰减样品中的高频率噪声(例如，大约两倍采样频率)，(2)低通滤波器，用于衰减在输出的或选定的最终倾角中的高频噪声，(3)数字滤波器，(4)指数滤波器及(5)无限冲激响应滤波器。平均模块21包括用于随着时间推移的平均加速度测量值(如第一加速度水平和第二加速度水平)的统计分析模块、加权模块或软件指令。倾角计算器22包括用于根据反正弦倾角方程或反余弦倾角方程来确定最终倾角的指令或软件模块。
[0015]数据端口 26被连接到数据总线28和车辆数据总线34。依次，车辆数据总线34被连接到车辆控制器36。车辆数据总线34和车辆控制器36如虚线所示，因为它们是可选的；可能不存在于其上使用倾角传感器11的所有车辆上。数据总线28和车辆控制器36可以接收和处理由倾角传感器I或倾角数据处理系统确定的倾角或最终倾角。
[0016]数据处理器30通常包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路、逻辑电路、算术逻辑单元、可编程逻辑阵列或其他数据处理装置。
[0017]数据存储装置18通常包括:电子存储器、随机存取存储器、非易失性随机存取存储器、电子数据存储器、光学数据存储装置、磁数据存储装置或用于存储数字或模拟数据的其他装置。数据存储装置18可以存储用于由数据处理器30执行的程序指令或软件模块。例如，数据存储装置18可以存储滤波器20、倾角计算器22和选择器24作为程序指令或软件模块。数据存储装置18有利于以下的任何存储和检索:测量的第一加速度、测量的第二加速度水平、(例如，沿轴线在两个或更多维度中测量的)加速度数据、与相应的加速度数据相关联的时间戳、与所测量的第一加速水平相关联的相应时间戳、与测量的第二加速度水平相关联的相应时间戳、倾角方程、反正弦导出倾角方程、反余弦导出倾角方程。
[0018]图3是用于确定车辆95的倾斜(例如，倾角)的方法的一个实施例的流程图。图3的方法在步骤S300中开始。
[0019]在步骤S300中，第一加速度计10测量与车辆95的第一轴线相关的第一加速度水平。例如，第一加速度计10可以被对准来表示与车辆95的作为第一轴线的X轴100或Y轴103相关联的加速度(例如，大小和方向)。例如，所述第一轴线包括车辆95的X轴100或Y轴103。在示于图1中的一个实施例中，第一轴线包括沿X轴100，其中X轴100主要与车辆95的正向行驶方向重合，并且其中Y轴103主要与车辆95的横向运动方向重合。
[0020]在步骤S300的替代实施例中，第一加速度计10测量与车辆95的第一轴线相关联的第一加速度水平，第二加速度计13测量与车辆95的第三轴线相关联的第三加速度。第三轴线大致垂直于第一轴线和第二轴线。例如，第一加速度计10可以被对准来指示与X轴100相关联的加速度(例如，大小和方向)，和第三加速度计13可以被对准来指示与Y轴103相关联的加速度，或反之亦然。如果第一轴线包括X轴100，那么第三轴线包括Y轴103，反之亦然。在如图1所示的一个实施例中，X轴100主要与车辆95的正向行驶方向重合，并且Y轴103主要与车辆95的横向运动方向重合。
[0021]根据用于执行步骤S300的一种可行技术，在以后的步骤中确定反正弦导出倾角之前，数据处理器30或平均模块21在平均周期或滑动窗口内对第一加速度水平进行滤波或平均。
[0022]在步骤S302中，第二加速度计12测量与车辆95的通常垂直于第一轴线的第二轴线相关联的第二加速度水平。例如，第二加速度计12可以被对准以指示沿第二轴线的加速度(例如，大小和方向)，第二轴线与车辆95的Z轴101或垂直轴线大致对齐或重合。例如，第二轴线包括Z轴101，其中第一轴线包括车辆95的X轴100或Y轴103。在实践中，第一加速度计10和第二加速度计12被容纳在共同的壳体或外壳中，使得第一轴线和第二轴线以相对于彼此大致垂直的定向被固定。此外，所述壳体沿着车辆95的适当的轴线定向，使得第二加速度计12与车辆95的垂直轴线或Z轴101大致对准。
[0023]根据用于执行步骤S302的一种可行技术，在以后的步骤中确定反余弦导出倾角之前，数据处理器30或平均模块21在平均周期或滑动窗口内对第二加速度水平进行滤波或平均。
[0024]在步骤S304中，数据处理器30、算术逻辑单元或倾角计算器22基于反正弦方程和所确定的第一加速度来确定反正弦导出倾角。在一个配置中，反正弦导出倾角对零度左右或零度±5度的倾角的变化的灵敏度比反余弦导出倾角的灵敏度大。也可以通过可以交替或累积地应用的各种技术执行步骤S304。根据第一种技术，反正弦导出倾角或反正弦方程包括:TASY=arCSine(AY)，其中Tas是反正弦导出倾角，Ay是测量的Y轴103加速度(例如，测量的加速度水平或第三加速度水平)。根据第一种技术，第一加速度计10被对准以沿着或者在Y轴103的方向上测量或检测加速度(例如，线性加速度)。
[0025]根据第二种技术，反正弦导出倾角或反正弦方程包括:TASX=arCSine(Ax)，其中Tas是反正弦导出倾角，Ax是测量的X轴100加速度或测量的第一加速度水平。根据第一种技术，第一加速度计10被对准以沿着或在X轴100的方向上测量或检测加速度(例如，线性加速度)。
[0026]根据第三种技术，反正弦方程使用加权平均值、相等加权平均或复合测量值，其中tCAS= (Wyarcsine (Ay) +ffxarcsine (Ax)) / 2,其中Tcas是复合的反正弦导出倾角；AY是测量的Y轴103加速度；AX是测量的X轴100加速度；WY是用于Y轴103加速度的加权因子，Wx是用于X轴100加速度的加权因子，其中Wy+Wx=l。第三种技术在倾斜传感器(例如，11)中需要至少两个加速计，其中主加速度计专用于X轴，辅助加速度计专用于于Y轴，并且其中第三加速度计可选地专用于Z轴。复合反正弦导出倾角Iffls基于沿不同轴线(例如，X轴和Y轴)定向的加速度计(10，13)的测量值(例如，第一加速度水平和第三加速度水平)。
[0027]根据第四技术，反正弦方程包括:Txy = arcsin^Aj +A^其中Txy是两轴线反
正弦导出倾角角；AY是测量的Y轴103加速度；AX是测量的X轴100加速度。两轴线反正弦导出倾角Txy基于沿不同的轴线(如X轴和Y轴)定向的加速度计(10，13)的测量值(例如，第一加速度水平和第三加速度水平)。Txy在更大的角度范围内提供比Tasy (例如，第一种技术)或Tasx(例如，第二种技术)更准确的倾角估计，并且不存在否则可能源于参照一个轴线从正弦函数确定的倾角的任何角度模糊性。
[0028]在步骤S306中，数据处理装置30、算术逻辑单元或倾角计算器22被配置为基于反余弦方程和所确定的第二加速度水平来确定反余弦导出倾角。步骤S306可以通过可以交替或累积地应用的各种方法执行。根据第一过程，数据处理器30使用如下的反余弦方程:TAC=arccosine(Az),其中ΤΑ。是反余弦导出倾角，Az是Z轴101加速度或测量的第二加速度水平。根据第二过程，数据处理器30或倾角计算器22基于反余弦方程确定反余弦导出倾角，并且所确定的第二加速度水平还包括在反余弦分子大于IG的加速度时将反余弦设置为零。根据第一种技术和第二种技术，第二加速度计12被对准以沿着或在X轴100的方向上测量或检测加速度(例如，线性加速度)。
[0029]在步骤S308中，如果所确定的反正弦导出倾角小于所确定的反余弦导出倾角，数据处理器30或选择器24选择反正弦导出倾角作为车辆95的最终倾角，使得最终倾角补偿与在车辆95的行驶方向上的倾斜地形的变化相关联的垂直加速度。例如，反正弦导出倾角可以包括与上面所引用的方程相一致的TASY、Tasx, Tcas或Txy，而反余弦导出倾角可以包括Taco数据处理器30或选择器24可以选择反正弦导出倾角以减轻在其中可能出现垂直加速度的瞬态波动的倾斜地形、崎岖地形或颠簸地形上行驶的影响。
[0030]在步骤S310中，如果所确定的反正弦导出倾角不小于所确定的反余弦导出倾角，数据处理器30或选择器24选择反余弦导出倾角作为车辆95的最终倾角，使得最终倾角补偿车辆95的横向加速度变化。数据处理器30或选择器24可以选择反余弦导出倾角以减少诸如车辆95的制动、停止或转向的横向加速度的影响。虽然在步骤S300和步骤S302中的第一加速度水平和第二加速度水平的测量在采样间隔期间以一采样速率(例如，大约5到40毫秒)完成，在步骤S310中，数据处理器30或选择器24选择最终倾角，使得最终倾角在相邻的计算间隔之间可以变化，其中每个计算间隔具有比采样间隔大的持续时间。
[0031]有利地，对于每个采样间隔或较长计算周期，选择器24从根据反正弦导出倾角和反余弦导出倾角动态地和连续地选择最终倾角，以补偿车辆95在采样间隔或(例如，持续时间比采样间隔大的)计算间隔期间主要经历的瞬态横向和纵向加速度。在车辆95的运行期间，倾角传感器11可以在反正弦导出倾角和反余弦导出倾角之间交替，以在转向、制动、穿越颠簸的路面或穿越倾斜地形的过程中或在其后立即地实现准确的倾角。如果同时经历垂直和横向瞬态加速度两者(例如，在沿着倾斜地形下降的同时制动)，数据处理器30、平均模块21或选择器24可以应用一个或多个以下操作:(I)时间平均或加权平均以增加和保持最终倾角的准确性和可靠性，和(2)实证检验或倾斜测量以校准用于反正弦导出倾角和反余弦导出倾角的贡献的加权系数，以在存在垂直的和横向的瞬时加速度时实现精确的倾角。
[0032]图4是用于确定车辆95的倾角的方法的另一个实施例的流程图。图4的方法开始在块401中。
[0033]一个或多个加速度计提供三维加速度数据作为到块401的转换过程的输入。参考三个正交轴线(X轴100，Y轴103和Z轴101)，多个加速度计被对准来测量加速度。例如，测量的加速度数据是关于X轴100的Ax，关于Y轴103的Ay和关于Z轴101的Az。可以以任何加速度单位提供加速度数据。例如，可以以毫伽单位或者伽单位提供加速度数据。伽(Gal)可以被称为伽利略，并且是加速度的单位，其被定位为I厘米/平方秒(1cm / S2)。
[0034]在块401中，数据处理器30或滤波器20将加速度数据从伽单位或毫伽单位转换到G单位并滤波20s。加速度的G单位相当于约9.81米/平方秒(9.81m / s2) ,980.66Gal或980660毫伽。在步骤S401中，例如，滤波器20可以包括低通数字滤波器，其减少来自第一加速度计10和第二加速度计12的测量的加速度数据中的高频噪声。
[0035]除了低通滤波，在采样周期或可以包括滑动窗口的其他时间间隔内，平均模块21 (例如，积分器)可以将输入的加速度数据转换、积分或统计地处理成输出的平均加速度数据。
[0036]在块402中，数据处理器30或倾角计算器22使用块401的反正弦方程和平均的或滤波过的加速度数据确定反正弦导出倾角。
[0037]在块403中，数据处理器30检查关于Z轴101平均或滤波过的加速度数据或Az。数据处理器30确定Az是否大于1G、伽或重力。Az也可以被称为下面方程的反余弦分子:TAC=arccosine(Az / 1G),其中ΤΑ。是反余弦导出倾角，Az是沿车辆95的Z轴101或垂直轴线的加速度，IG是单位伽或伽利略。如果Z大于1G，方法继续进行块404。然而，如果Z小于或等于1G，那么方法继续进行块405。
[0038]在块404中，数据处理器30或倾角计算器22设置Tac等于零度倾角。例如，Tac或反余弦值被设置等于零度倾角，并且滤波器20的滤波器系数被设置为小的滤波系数。当车辆穿越在大致水平地面(例如，通常平面区域，没有材料倾斜)上的凸点或者例如接近山谷时，垂直加速度可以变得大于1G。当车辆在大致水平地形上运行或接近山谷时，可以设置反余弦值等于零。
[0039]在块405中，数据处理器30或倾角计算器22基于如下方程的执行确定反余弦导出倾角:TAe=arCC0Sine(Az / 1G)，其中，Ta。是反余弦导出倾角，Az是沿着车辆95的Z轴101或垂直轴线的加速度，IG是单位伽或伽利略。例如，Ta。被存储在数据存储装置18中或存储在数据处理器30的寄存器中，滤波器20的滤波器系数被设置为大。
[0040]在块406中，数据处理器30或选择器24比较反正弦导出倾角和反余弦导出倾角。如果数据处理器30或选择器24确定反正弦导出倾角小于反余弦导出倾角，方法在块407中继续。但是，如果数据处理器30确定反正弦值的结果不小于反余弦导出倾角，方法继续进行块408。
[0041 ] 在块407中，数据处理器30或选择器24选择、识别或指定反正弦导出倾角(例如，Txy)作为最终倾角。在一个示例中，最终倾角作为用于数据处理器30的相应的采样间隔或数据处理间隔的倾角被存储在数据存储装置18中。在另一个例子中，最终倾角通过车辆数据总线34被发送到车辆控制器36，用于进一步行动。
[0042]在块408中，数据处理器30或选择器24选择、识别或指定反余弦导出倾角作为最终倾角。在一个示例中，最终倾角作为用于数据处理器30的相应采样间隔或数据处理间隔的倾角被存储在数据存储装置18中。
[0043]在块409中，滤波器20或数据处理器30可以以低通滤波响应对最终倾角进行滤波，以去除与数据处理器30中的处理相关联的高频噪声或来自电磁干扰的高频噪声，所述电磁干扰否则将被引入最终倾角中。平均模块21平均、积分或统计学地处理最终倾角，以平滑或者消除瞬态加速度测量值对最终倾角的影响，否则瞬态加速度测量值可能会有损于最终倾角的可靠性或准确性。在执行块409之前、期间或之后，在一个实施例中，数据端口26或数据处理装置30通过车辆数据总线34发送最终倾角到车辆控制器36用于进一步行动。车辆控制器36可以使用最终倾角以做出关于悬架控制(例如，添加压缩空气或氮气以填充车辆95的一侧上的减震器，以增强稳定性)、制动控制(例如，应用防锁或牵引控制制动系统到车辆95的一侧或一个或多个车轮，以提高稳定性)或安全系统部署(例如，在为翻转准备中关闭割草机的发动机或叶片或拖拉机的动力输出轴(PTO))的决定。
[0044]在块410中，在收集用于根据如前面所述的块401和后续的块进行处理的额外的加速数据之前，数据处理器30可以等待一间隔或采样周期。在继续410块之前或在块410中，数据处理器30可以被编程有监视程序或其他监控软件指示以中断、继续、结束或复位图4的过程，用于车辆95及其数据处理和控制系统和软件的任何逻辑上的理由或正确的操作。
[0045]本文中描述的倾角传感器11和方法是非常适合于在车辆95穿过倾斜地形时(例如，在大于10度的连续斜坡上向下行驶)提高所测量的倾角的测量精确度和可靠性。在本文中描述的倾角传感器11和方法能够补偿测量的加速度的源自重力的失真；因此，补偿例如在穿过倾斜地形时车辆95的确定的倾角的失真。
[0046]在本文中描述的倾角传感器11和方法非常适合于在车辆95穿过粗糙、颠簸越野路面或在道路地形时提高所测量的倾角的测量精确度和可靠性。在本文中描述的倾角传感器11和方法能够补偿测量加速度的源自重力和与粗糙或颠簸地面相互作用的失真；因此，补偿例如在穿越粗糙、崎岖不平的地形时车辆95的确定的倾角。
[0047]在本文中描述的倾角传感器11和方法是非常适合于在车辆95越野操作用于矿山、建筑、农业、林业和其他类似的应用时提高被测量的倾角的测量精确度和可靠性。
[0048]本文中描述的倾角传感器11和方法能够补偿测量的加速度的源自快速制动、突然停止或者接近或超过约I伽或伽利略的任何减速的失真；因此例如，不成在减慢或停止车辆95时车辆95的被确定的倾角。
[0049]本文中描述的倾角传感器11和方法非常适合于在车辆95在一时间周期内急剧转向或翻转大于阈值转向角或方位角范围(例如，在田地或工作区域的行端处执行U形转弯、钥匙孔转弯模式、回转路径或使车辆95的行进方向反向的任何转弯)时，提高被测量的倾角的测量精确度和可靠性。在本文中描述的倾斜传感器11和方法能够补偿被测量的加速度的源自急转弯、U形转弯或反转方向或任何转弯的接近或超过约I伽或伽利略的失真；因此例如，补偿在转弯或转向时车辆95的确定的倾角。
[0050]已经描述了优选实施例，将变得明显的是，在不脱离本发明的如在所附权利要求中限定的范围的情况下，可以进行各种修改。
【权利要求】
1.一种用于确定车辆的倾角的方法，所述方法包括下述步骤: 测量与车辆的第一轴线相关联的第一加速度水平； 测量与车辆的第二轴线相关联的第二加速度水平，第二轴线大致垂直于第一轴线，第二轴线与车辆的垂直轴线大致对齐或重合； 基于反正弦方程和所确定的第一加速度水平确定反正弦导出倾角； 基于反余弦方程和所确定的第二加速度水平确定反余弦导出倾角；以及 在所确定的反正弦导出倾角小于所确定的反余弦导出倾角时，选择反正弦导出倾角作为车辆的最终倾角，使得最终倾角补偿与在车辆的行驶方向上的倾斜坡地形的变化相关联的垂直加速度。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括下述步骤: 如果所确定的反正弦导出倾角不小于所确定的反余弦导出倾角，选择反余弦导出倾角作为车辆的最终倾角，使得最终倾角补偿车辆的横向加速度变化。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一轴线包括车辆的X轴或Y轴，并且所述第二轴线包括车辆的Z轴。
4.根据权利要求1所述的方法，其中TASY=arcsine(AY),其中Tasy是反正弦导出倾角，以及Ay是测量的Y轴加速度或测量的第一加速度水平。
5.根据权利要求1所述的方法，其中TASX=arcsine(Ax),其中Tasx是反正弦导出倾角，以及Ax是测量的X轴加速度或测量的第一加速度水平。
6.根据权利要求1所述的方法，其中TAe=a;rccosine(Az),其中TFA。是反余弦导出倾角，以及Az是测量的Z轴加速度或测量的第二加速度水平。
7.根据权利要求1所述的方法，其中第一加速度水平和第二加速度水平的测量是在一采样速率下的采样间隔期间完成，使得最终倾角的选择能够在相邻的计算间隔之间改变，其中每个计算间隔具有比采样间隔大的持续时间。
8.根据权利要求1所述的方法，其中在确定反正弦导出倾角和反余弦导出倾角之前，第一加速度水平和第二加速度水平的测量在平均周期或滑动窗口内被滤波或平均。
9.根据权利要求1所述的方法，其中基于反正弦方程和所确定的第一加速度水平确定反正弦导出倾角的步骤进一步包括在反余弦分子大于IG的加速度时将反余弦设置为零。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括下述步骤: 测量与车辆的第三轴线相关联的第三加速度水平，第三轴线大致垂直于车辆的第一轴线和第二轴线；以及 基于反正弦方程以及所确定的第一加速度水平和所确定的第三加速度水平确定反正弦导出倾角。
11.根据权利要求10所述的方法，其中反正弦导出倾角包括Τ ，所述Txy是根据如下方程确定的两轴反正弦导出倾角:` Tjw = arcsin^+A^其中Ax是测量的X轴加速度或者第一加速度水平，其中Ay是测量的Y轴加速度或者第三加速度水平。
12.—种用于确定车辆的倾角的系统,所述系统包括: 第一加速度计，用于测量与车辆的第一轴线相关联的第一加速度水平；第二加速度计，用于测量与车辆的第二轴线相关联的第二加速度水平，第二轴线大致垂直于第一轴线，第二轴线与车辆的垂直轴线大致对齐或重合； 数据处理器，用于基于反正弦方程和所确定的第一加速度水平确定反正弦导出倾角，所述数据处理器被配置为基于反余弦方程和所确定的第二加速度水平确定反余弦导出倾角；并且 数据处理器包括选择器，该选择器用于在所确定的反正弦导出倾角小于所确定的反余弦导出倾角时，选择反正弦导出倾角作为车辆的最终倾角，使得最终倾角补偿与在车辆的行驶方向上的倾斜坡地形的变化相关联的垂直加速度。
13.根据权利要求12所述的系统，其中: 选择器被配置成在所确定的反正弦导出倾角不小于所确定的反余弦导出倾角时，选择反余弦导出倾角作为车辆的最终倾角，使得最终倾角补偿车辆的横向加速度变化。
14.根据权利要求12所述的系统，其中第一轴线包括车辆的X轴或Y轴，并且所述第二轴线包括车辆的Z轴。
15.根据权利要求12所述的系统，其中，反正弦导出倾角根据下面的方程确定: TASY=arcsine(AY),其中Tfas是反正弦导出倾角，以及Ay是测量的Y轴加速度或测量的第一加速度水平。
16.根据权利要求12所述的系统，其中，反正弦导出倾角根据下面的方程确定: TASX=arcsine(Ax),其中Tfas是反正弦导出倾角，以及Ax是测量的X轴加速度或测量的第一加速度水平。
17.根据权利要求12所述的系统，其中，反余弦导出倾角根据下面的方程确定: 其中TAe=a;rccosine(Az),其中TFA。是反余弦导出倾角，以及Az是Z轴加速度或测量的第二加速度水平。
18.根据权利要求12所述的系统，其中第一加速度计被配置成在一采样速率下的采样间隔期间测量第一加速度水平，并且第二加速度计被配置为在该采样速率下的采样间隔期间测量第二加速度水平，使得最终倾角的选择能够在数据处理器的相邻的计算间隔之间改变，其中每个计算间隔具有比采样间隔更长的持续时间。
19.根据权利要求12所述的系统，其中第一加速度计适于，在确定反正弦导出倾角和反余弦导出倾角之前，在平均周期或滑动窗口内对第一加速度水平和第二加速度水平进行滤波或平均。
20.根据权利要求12所述的系统，其中数据处理器通过在反余弦分子大于IG的加速度时将反余弦设置为零而确定反余弦导出倾角。
21.根据权利要求12所述的系统，还包括: 第三加速度计，用于测量与车辆的第三轴线相关联的第三加速度水平，第三轴线大致垂直于第一轴线和第二轴线； 其中反正弦导出倾角是根据下述方程确定的:
tCAS= (Wyarcsine (Ay) +ffxarcsine (Ax)) / 2,其中 Tcas 是反正弦导出倾角；AY 是测量的 Y轴加速度或第三加速度水平.Α是测量的X轴加速度或第一加速度水平；WY是用于Y轴加速度的加权因子-X是用于X轴加速度的加权因子；并且Wy+Wx=l。
22.根据权利要求12所述的系统，还包括:第三加速度计，用于测量与车辆的第三轴线相关联的第三加速度水平，第三轴线大致垂直于第一轴线和第二轴线； 其中反正弦导出倾角包括Txy，所述Txy是根据如下方程确定的两轴反正弦导出倾角:
23.一种用于确定车辆的倾角的方法，所述方法包括下述步骤: 测量与车辆的第一轴线相关联的第一加速度水平； 测量与车辆的第二轴线相关联的第二加速度水平，第二轴线大致垂直于第一轴线，第二轴线与车辆的垂直轴线大致对齐或重合； 测量与车辆的第三轴线相关联的第三加速度水平，第三轴线大致垂直于车辆的第一轴线和第二轴线；以及 基于反正弦方程以及所确定的第一加速度水平和所确定的第三加速度水平确定反正弦导出倾角； 基于反余弦方程和所确定的第二加速度水平确定反余弦导出倾角；以及在所确定的反正弦导出倾角小于所确定的反余弦导出倾角时，选择反正弦导出倾角作为车辆的最终倾角，使得最终倾角补偿与在车辆的行驶方向上的倾斜坡地形的变化相关联的垂直加速度。
24.根据权利要求23所述的方法，其中反正弦导出倾角包括Τχgamma，所述Txy是根据如下方程确定的两轴反正弦导出倾角:
25.根据权利要求23所述的方法，其中根据如下方程确定反正弦导出倾角:
Tcas= (ffYarcsine (Ay) +ffxarcsine (Ax)) / 2,其中 Tcas 是反正弦导出倾角;AY 是测量的 Y轴加速度或第三加速度水平.Α是测量的X轴加速度或第一加速度水平；WY是用于Y轴加速度的加权因子-X是用于X轴加速度的加权因子；并且WY+WX=1。
26.根据权利要求23所述的方法，其中根据如下方程确定反正弦导出倾角:
【文档编号】B60W40/112GK103702884SQ201280036101
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年8月8日 优先权日:2011年8月12日
【发明者】尼古拉·R·特乌斯, 杰弗里·S·普哈拉 申请人:迪尔公司