1.检测和响应一个或多个车辆部件的故障的方法,所述方法包括:
在故障检测模块处接收关于所述一个或多个车辆部件的系统输入;
通过使用一个或多个车载车辆传感器来确定系统状态,其中所述系统状态与所述一个或多个车辆部件有关;
获得标称状态变换矩阵和标称状态输入矩阵;
基于所述标称状态变换矩阵、所述标称状态输入矩阵、所述系统输入和采样状态导数来计算当前状态变换矩阵估计值和当前状态输入矩阵估计值;
基于所述当前状态变换矩阵估计值和/或所述当前状态输入矩阵估计值的一个或多个部件参数来检测所述车辆部件中的至少一个车辆部件的故障,其中所述一个或多个部件参数与所述至少一个车辆部件有关;以及
响应于检测到所述故障而执行车辆动作。
2.如权利要求1所述的方法,其中,所述检测步骤还包括:将用于第一车辆部件的所述当前状态变换矩阵估计值和/或所述当前状态输入矩阵估计值的所述一个或多个部件参数与所述第一车辆部件的公差范围进行比较。
3.如权利要求2所述的方法,其中,所述检测步骤还包括:检测所述故障是现时故障还是渐进故障。
4.如权利要求3所述的方法,其中,所述执行步骤还包括:
当检测到所述故障是现时故障时,向车辆操作者发出即时警报,使得所述即时警报的所述发出构成所述车辆动作;并且
当检测到所述故障是渐进故障时,估计故障前时间(ttf)并且将所述ttf报告给所述车辆操作者或车辆服务设施,使得所述ttf的估计和报告构成所述车辆动作。
5.如权利要求1所述的方法,其中,使用状态变量模型表示所述一个或多个部件,其中所述状态变量模型由下式给出:
其中,xk是时间k的所述系统状态,uk是时间k的所述系统输入,ai是当前状态变换矩阵,bi是当前状态输入矩阵,并且
6.如权利要求5所述的方法,其中,所述当前状态变换矩阵的估计值
经由所述车载车辆传感器中的至少一些基于所述系统状态xk的测量值来估计所述采样状态导数
使用以下公式来计算当前状态变换矩阵偏差δa和当前状态输入矩阵偏差δb:
其中,as是所述标称状态变换矩阵,并且bs是所述标称状态输入矩阵,其中
7.如权利要求6所述的方法,其中,所述估计步骤包括使用以下公式来估计所述采样状态导数
其中,xk+1是在时间样本k+1处的所述系统状态,xk-1是在时间样本k-1处的所述系统状态,tk是在时间样本k处的所述时间,tk+1是在时间样本k+1处的所述时间,并且tk-1是在时间样本k-1处的所述时间。
8.如权利要求1所述的方法,其中,所述车载车辆传感器包括至少一个车辆系统传感器和至少一个辅助传感器,其中所述系统状态由一个或多个系统状态变量表示,并且其中所述一个或多个系统状态变量中的每一个由所述车载车辆传感器中的至少一个提供。
9.如权利要求8所述的方法,还包括以下步骤:使所述至少一个车辆系统传感器与所述至少一个辅助传感器同步,使得与所述至少一个车辆系统传感器和所述至少一个辅助传感器相关联的传感器值相对于时间同步,其中所述同步步骤包括:针对所述至少一个车辆系统传感器中的一个或多个执行时间同步过程。
10.如权利要求9所述的方法,其中,所述时间同步过程包括:针对一个或多个所述车辆系统传感器中的每一个执行以下步骤中的每一个:
获得一组传感器值,其中所述一组传感器值包括各自在采样时间间隔内的不同时间处获得的多个传感器值;
使用多项式建模技术来获得所述采样时间间隔内的所述一组传感器值的多项式模型;并且
从所述多项式模型中导出在时间上对应于与所述至少一个辅助传感器相关联的所述传感器值的一个或多个调整的传感器值。
11.如权利要求1所述的方法,其中,所述接收、确定、获得和计算步骤包括参数估计过程,其中使用故障检测滤波器(fdf)执行所述检测步骤,并且其中所述fdf使用从所述参数估计过程获得的所述当前状态变换矩阵估计值和所述当前状态输入矩阵估计值来执行所述检测步骤。
12.将车辆配置成检测并响应一个或多个车辆部件的故障的方法,所述方法包括:
为受监测系统(sum)构造状态变量分析模型;
识别可以用于测量所述状态变量分析模型的至少一些状态变量的系统传感器;
开发专用于所识别的系统传感器的时间同步过程,其中所述时间同步过程使得能够调节由所述系统传感器获得的传感器值以便获得调节的传感器值,其中经调节的传感器值遵从统一的采样时间;
开发可以用于获得当前状态变换矩阵估计值和当前状态输入矩阵估计值的参数估计过程,其中基于所构造的状态变量分析模型来开发所述参数估计过程;以及
配置所述车辆的车辆电子器件以所述执行所述参数估计过程和所述时间同步过程。
13.如权利要求12所述的方法,还包括以下步骤:将所述参数估计过程和所述时间同步过程编译到计算机程序中。
14.如权利要求13所述的方法,其中,所述配置步骤包括:将所述计算机程序安装到所述车辆的车辆电子器件中。
15.如权利要求14所述的方法,还包括以下步骤:
识别所述状态变量分析模型的一个或多个状态变量,其中所述车辆无法使用所述系统传感器测量所述一个或多个状态变量;并且
提供一个或多个辅助传感器以测量所识别的状态变量,其中所述一个或多个辅助传感器配置成向所述参数估计过程提供包含与所识别的状态变量有关的信息的传感器值。
16.如权利要求12所述的方法,其中,开发所述参数估计过程包括:构造标称状态变换矩阵和标称状态输入矩阵。
17.车辆故障检测系统,包括:
受监测系统(sum),所述受监测系统包括一个或多个车辆电子系统部件;
一个或多个车载车辆传感器;
故障检测模块,所述故障检测模块包括:
故障检测系统(fds)信号处理器;以及
包含计算机程序的存储器;以及
通信链路,处于所述故障检测模块与所述受监测系统之间;
其中,所述故障检测模块配置成使用所述故障检测系统信号处理器执行存储在所述车辆故障检测系统的存储器中的计算机程序,并且其中由所述故障检测信号处理器执行所述计算机程序引起所述故障检测模块:
接收关于所述一个或多个车辆电子系统部件的系统输入;
通过使用所述一个或多个车载车辆传感器来确定系统状态,其中所述系统状态与所述一个或多个状态变量有关;
获得标称状态变换矩阵和标称状态输入矩阵;
基于所述标称状态变换矩阵、所述标称状态输入矩阵、所述系统输入和采样状态导数来计算当前状态变换矩阵估计值和当前状态输入矩阵估计值;
基于所述当前状态变换矩阵估计值和/或所述当前状态输入矩阵估计值的一个或多个部件参数来检测所述车辆电子系统部件中的至少一个车辆电子系统部件的故障,其中所述一个或多个部件参数与所述至少一个车辆电子系统部件有关;以及
响应于检测到所述故障而执行车辆动作。
18.如权利要求17所述的车辆故障检测系统,其中,所述一个或多个车载车辆传感器是系统传感器或辅助传感器中的一者或两者,所述辅助传感器是所述故障检测模块的一部分,所述系统传感器是作为所述受监测系统的一部分而被包括的传感器或者其他系统传感器中的一者或两者。
19.如权利要求17所述的车辆故障检测系统,其中,所述通信链路是所述故障检测模块与所述受监测系统之间的直接、硬接线连接。
20.如权利要求17所述的车辆故障检测系统,其中所述通信链路是车辆通信总线。