专利名称：坡度检测方法
技术领域：
本发明涉及检测装置和方法，特别是涉及一种坡度检测方法。
背景技术：
目前，机动车驾驶员一般都是依靠经验判断机动车是在上坡还是下坡，然后进行机动车变速操作，非常不方便。申请号为200910103424. X，申请日为2009年3月23日的发明专利申请《机动车用道路坡度检测装置》公开了一种使用霍尔元件与单摆结构的坡度检测装置，它采用霍尔元件以及与之相对并可沿机动车纵向摆动的单摆结构，在机动车上下坡时利用重力分力作用，使单摆结构的磁钢相对霍尔元件摆动，霍尔元件检测磁力变化并将信号传至一个控制单元，控制单元通过计算得出机动车所行驶道路的坡度以及机动车是在上坡还是下坡。但该技术存在以下不足该装置在静止或平滑路面勻速行驶时检测到的坡度值很准确，在机动车加速或减速时，机动车纵向加速度和重力分量共同作用于单摆结构，造成检测输出的坡度值中包含纵向加速度作用的结果，不准确。在崎岖不平的道路上， 机动车的振动对单摆的检测干扰很大，输出的坡度值不准确。另外，该装置没有实施坡度值校正，长时间使用后坡度值可行度低。
发明内容
基于此，有必要提供一种高精度坡度检测方法。一种高精度坡度检测方法，包括步骤利用加速度传感器得到加速度信号，利用速度信号模块得到速度信号；在所述速度信号的速度值达到预设速度时对所述加速度信号的校正值进行校正，该校正值代表机动车位于水平地面且静止时加速度传感器输出的信号值；根据所述速度信号获得机动车加速度值；根据经过校正的校正值、加速度信号、机动车加速度值和地球重力加速度获得坡度值；以及输出所述坡度值。在优选的实施例中，所述对所述校正值进行校正的方法包括设置一个初始值为0的校正程度指标，所述校正值每被校正一次，所述校正程度指标的值加1 ；计算设定时间片段的加速度传感器输出的均值 avg^iCC ；计算当前校正值与所述均值m^4CC’之间的偏差量rfM^fcjee ；根据校正程度指标查询预设容差表获得一个预设容差，所述预设容差表为校正程度指标与预设容差的对应关系表；如果所述偏差量rfMTftMGe小于或等于所述预设容差，所述均值rn^iCC作为校准观测变量，否则丢弃该均值，重新计算另一个设定时间片段的加速度传感器输出的均值；以及利用一个校正卡尔曼滤波器根据所述校准观测变量和校准过程激励噪声协方差对所述校正值进行校正，其中所述校准过程激励噪声协方差受所述校正程度指标控制。在优选的实施例中，在所述校正程度指标小于或等于预设值时，所述校准过程激励噪声协方差随校正程度指标值的增大降低。在所述校正程度指标大于预设值时，所述校准过程激励噪声协方差基本保持不变。
在优选的实施例中，在所述校正程度指标小于或等于预设值时，所述预设容差随校正程度指标值的增大降低。在所述校正程度指标大于预设值时，所述预设容差基本保持不变。在优选的实施例中，利用滤波器对所述加速度传感器和速度信号模块输出的加速度信号和速度信号进行滤波去噪。在优选的实施例中，所述坡度检测方法还包括步骤根据加速度传感器水平放置时的信号量及经过校正的校正值获得所述加速度传感器的安装倾角；在所述获得坡度值的步骤中还要考虑所述安装倾角。在优选的实施例中，所述安装倾角通过如下公式获得 mountTilt = arcsin( ctbrACC — ACC_ ZERO),其中 dhrACC 为当前校正值，ZERO为力口速度传感器水平放置时的信号量。在优选的实施例中，所述坡度值的获得步骤包括
计算机动车加速度效应作用于所述加速度传感器上的信号分量
权利要求
1.一种坡度检测方法，其特征在于利用加速度传感器得到加速度信号，利用速度信号模块得到速度信号；在所述速度信号的速度值达到预设速度时对所述加速度信号的校正值进行校正，该校正值代表机动车位于水平地面且静止时加速度传感器输出的信号值；根据所述速度信号获得机动车加速度值；根据经过校正的校正值、加速度信号、机动车加速度值和地球重力加速度获得坡度值； 以及输出所述坡度值。
2.根据权利要求1所述的坡度检测方法，其特征在于，所述对所述校正值进行校正的方法包括设置一个初始值为O的校正程度指标，所述校正值每被校正一次，所述校正程度指标的值加1 ；计算设定时间片段的加速度传感器输出的均值；计算当前校正值与所述均值之间的偏差量rfiCiteJCC ；根据校正程度指标查询预设容差表获得一个预设容差，所述预设容差表为校正程度指标与预设容差的对应关系表；如果所述偏差量小于或等于所述预设容差，所述均值皿作为校准观测变量，否则丢弃该均值，重新计算另一个设定时间片段的加速度传感器输出的均值 avgACC ；以及利用一个校正卡尔曼滤波器根据所述校准观测变量和校准过程激励噪声协方差对所述校正值进行校正，其中所述校准过程激励噪声协方差受所述校正程度指标控制。
3.根据权利要求2所述的坡度检测方法，其特征在于，在所述校正程度指标小于或等于预设值时，所述校准过程激励噪声协方差随校正程度指标值的增大降低；在所述校正程度指标大于预设值时，所述校准过程激励噪声协方差基本保持不变。
4.根据权利要求2所述的坡度检测方法，其特征在于，在所述校正程度指标小于或等于预设值时，所述预设容差随校正程度指标值的增大降低；在所述校正程度指标大于预设值时，所述预设容差基本保持不变。
5.根据权利要求1至4项中任意一项所述的坡度检测方法，其特征在于，利用滤波器对所述加速度传感器和速度信号模块输出的加速度信号和速度信号进行滤波去噪。
6.根据权利要求5所述的坡度检测方法，其特征在于，还包括步骤根据加速度传感器水平放置时的信号量及经过校正的校正值获得所述加速度传感器的安装倾角；在所述获得坡度值的步骤中还要考虑所述安装倾角。
7.根据权利要求6所述的坡度检测方法，其特征在于，所述安装倾角通过如下公式获得= arcsin( cibrACC — ACC_ ZERO),其中 eft^iCX为当前校正值，ACC_ ZERO为加速度传感器水平放置时的信号量。
8.根据权利要求7所述的坡度检测方法，其特征在于，所述坡度值的获得步骤包括计算机动车加速度效应作用于所述加速度传感器上的信号分量cc^ikrSeg carAccSens = — · cos(inoimTTilt) _ ACCFACTOR,其中，￥ 为所述机动车加速度， 为 dtdtν经过滤波去噪处理的速度信号，moimtTilt为所述安装倾角，JCCB4CT01为加速度与加速器信号间的转换因子；推算因加速度传感器的检测轴与水平面倾斜所产生的信号分量^ftASe似 pitchSsm = AcckfJted — mrAccSem -ACC_ ZERO,其中为经过滤波去噪处理的加速度信号，』cr_ZEi o为加速度传感器水平放置时的信号量； 计算机动车纵向倾斜角度值,即坡度值MrHftrll , , , pitchSens/' ACCFACTOR^ , ,,,,一，，山一cPift = arcs叫^---)-炤simrim,其中为地球重力加速度。Cj5Cj
9.根据权利要求5所述的坡度检测方法，其特征在于，所述滤波器为离散卡尔曼滤波ο
10.根据权利要求9所述的坡度检测方法，其特征在于，所述滤波器的滤波去噪方法包括向前推算第k (k为整数)次迭代的先验估计误差协方差斤iT其中Q为设定的过程激励噪声协方差，Pt:为第k-Ι次迭代后更新的误差协方差；计算第k次迭代的卡尔曼增益其中R为设定的测量噪声协方差；计算得到第k次滤波后的输出信号毛= + Ki (Zk -其中Zk为第k次输入的校准观测变量，如所述加速度传感器输出的加速度信号或速度信号模块输出的速度信号；以及更新第k次迭代的误差协方差A Pi=^m
全文摘要
本发明涉及坡度检测方法，包括步骤利用加速度传感器得到加速度信号，利用速度信号模块得到速度信号；在速度值达到预设速度时对加速度信号的校正值进行校正；根据速度信号获得机动车加速度值；根据经过校正的校正值、加速度信号、机动车加速度值和地球重力加速度获得坡度值；以及输出坡度值。本发明坡度检测方法能客观精确地测量路面坡度，不受机动车加、减速或是否运动的影响，通过持续不断地对加速度信号的校正值进行校正，能自动适应安装工差、自动适应和处理加速度传感器的温漂效应、中值漂移效应和安装角度偏移效应。本发明可应用于道路坡度数据采集系统、导航仪定位系统等领域。
文档编号G01C9/00GK102313535SQ20111017751
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者杜孙正 申请人:惠州市德赛西威汽车电子有限公司