图中：
[0033] 图1是车辆参数估计系统结构图。
[0034] 图2是空气弹黃悬架系统示意图。
[0035] 图3是道路坡度估计模块结构图。
[0036] 图4是质屯、位置估计模块结构图。
【具体实施方式】
[0037] 本实用新型的研究对象是重型汽车列车，尤其是装备电控气压制动系统和电控空 气悬架系统的车辆。通过加速度传感器测得纵向加速度;通过高度传感器测得弹黃高度;通 过压力传感器测得制动压力。车辆起步阶段，加速度较小时，波动较大，因而估计方法优选 在加速度大于最低阔值时进行质量估计。由于重型车辆在运行过程中质量变化小，因此将 整车质量视为常数;而制动减速度变化导致质屯、位置变化，因此本估计方法优选再制动减 速度大于最低阔值时，每间隔0.5m/s^ 2估计一次质屯、位置隔。
[0038] 参阅图1，环境感知装置，用于获取车辆位置;车辆状态传感器，用于获取空气弹黃 高度、制动压力;计算模块，包括道路坡度估计模块、质量估计模块和质屯、位置估计模块= 部分组成;各个模块之间、模块与车辆之间通过总线进行数据传输。
[0039] 根据本实用新型的一种优选实施方案，参数估计算法充分考虑了车辆俯仰角对道 路坡度估计的影响。由于车辆质屯、位置未知，GPS信号接收器安装位置与质屯、位置不重合 时，根据GPS的位置信息得到的道路坡度受车辆俯仰角影响较大。因此，本实用新型根据空 气弹黃高度变化估计车辆俯仰角，由GPS位置信息得到的道路坡度估计值减去车辆俯仰角 即为道路实际坡度。
[0040] 参阅图2,空气弹黃高度传感器将高度信息号输出至车辆俯仰角计算模块，车辆俯 仰角计算模块将俯仰角信息输出至道路坡度计算模块:其中a、b、c点空气弹黃坐标已知，d 点坐标未知，日(0,0,0化(0，-8,2"-2,1)。（1，-8,2"-2打）。其中1前后轴空气弹黃间距，8为空 气弹黃的左右间距，俯仰角记为0，侧倾角记为口，图中所示方向为0，口正方向。由几何关系 可W得到W下表达式：
[0041 ] Z" - Z" = -玄化打巧
[0042] Z* - Z,',= -左 t狙1々一公 tan巧
[0043] 由公式(1)和(2)即可计算出俯仰角记为0，侧倾角记为口
[0046]参阅图3，重型车辆GI^接收器接受GPS卫星信号，并将车辆位置信号传递给道路坡 度计算模块，道路坡度计算模块将道路坡度信号输出至快速原型控制单元，快速原型控制 单元将根据相应控制策略产生实时控制指令，车载传感器将车辆状态信息实时传递给快速 原型控制单元。水平位置计算装置得到道路坡度估计值?，实际道路坡度值(加减符号由GPS 接收器与质屯、相对位置决定）
[0047] i^i±0
[0048] 根据本实用新型的一种优选实施方案，重型车辆质量在加速过程中进行，当加速 度大于最低阔值时，质量估计算法开始工作。质量估计模块根据车载传感器信息估计整车 质量。首先，建立重型车辆纵向动力学模型；
[0049] Ti = Ttqigiom=Ftrd
[0050] 其中，为驱动力矩，为发动机输出转矩，为变速器传动比，为主减速器传动比，为驱 动力，为轮胎滚动半径。
[0052] 其中，为滚动阻力，为空气阻力，为坡度阻力，为加速阻力，为整车重量，为滚动阻 力系数，为空气阻力系数，为迎风面积，为车速，为坡度，为整车质量，为旋转质量换算系数。
[0053] 根据本实用新型的一种优选实施方案，道路坡度阻力可通过估计的道路坡度得 到，空气阻力和整车质量作为未知量，采用最小二乘法进行估算，保证算法的实时性和估计 精度。最小二乘法可W用下式描述
[0054] v(f) = 口了 (00 +占"）
[0055] 进而可W得到 [0化6].雌)=.}；約口的0.
[0057]引入变量
[005引 P(t) =[巫T(t)巫（t)]-i
[0059] 则未知量可W表示为
[0060] 如)=巧')护的7的 [0061 ]其中，
[0063]第步估计值为
[0067]估计误差为 [006引 雜).=WO -询幻:麵一 1):
[0069]当相邻两步的估计误差
时，计算停止，输出空气阻力和整车质 量信息。
[0070] 根据本实用新型的一种优化实施方案，在减速过程中估计质屯、位置，当制动减速 度大于最低阔值时算法开始工作。考虑到制动减速度变化导致质屯、位置估计变化，本实用 新型每间隔0. SmAT2重新对质屯、位置估计一次。
[0071] 参阅图4,根据本实用新型的一种优化实施方案，质屯、位置估计再用基于=级信息 融合技术的双无轨卡尔曼滤波器，其中一个卡尔曼滤波器校正估计整车质量，另一个滤波 器估计之屯、位置。=级信息同和系统包括信号检测级、状态/参数估计级、和性能评估级。该 优化实施方案的优点在于:质量估计精度满足要求时，可W关闭该滤波器，一方面降低参数 不确定性，另一方面避免由于模型参数变化引起质屯、位置估计精度降低。
[0072] 车辆传感器信号，包括各个车轮制动压力、车速、纵向加速度、制动压力等，输入到 信号检测级（即传感器信息预处理部分）。信号检测级对传感器信号做出预处理，消去尖点 和高频噪声，为状态/参数估计级做好准备。性能评估及则是对信息融合系统的性能进行实 时监测，作为卡尔曼滤波器的协方差监测和上两级工作状况的故障检测。
【主权项】
1. 一种重型汽车列车参数估计系统，包括： 环境感知装置，用于获取车辆位置； 车辆状态传感器，用于获取空气弹簧高度、制动压力； 计算模块，包括道路坡度估计模块、质量估计模块和质心位置估计模块三部分组成，对 道路坡度、重型汽车列车质量和质心位置进行估计。
【专利摘要】本文公开了一种重型汽车列车参数估计系统。目的在于根据重型汽车列车环境感知装置信息及传感器信息实时在线估计道路坡度、整车质量和质心位置。该方法充分考虑车辆俯仰角对坡度估计精度的影响，根据环境感知装置信息计算估计道路坡度减去根据空气弹簧高度传感器计算牵引车俯仰角即为实际道路坡度；质量估计充分考虑坡度阻力和空气阻力的影响，将空气阻力作为未知量估计，提高估计精度；根据电控气压制动系统压力传感器信息估计质心位置。
【IPC分类】B60W40/13, B60W40/076
【公开号】CN205239485
【申请号】CN201521099251
【发明人】郑宏宇, 王琳琳, 万滢, 赵伟强, 宗长富
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月26日