一种救援清障车姿态角估计方法
【专利摘要】本发明公开了一种救援清障车姿态角估计方法，本方法根据救援清障车工作特点，对其进行动力学建模，并利用带可变遗忘因子的递归最小二乘方法获得救援清障车侧倾角与俯仰角等姿态角的估计值，这些估计值可用于救援清障车姿态监控及危险姿态预警，具有精度高、成本低、实时性好等显著优点。
【专利说明】一种救援清障车姿态角估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种救援清障车姿态角估计方法，其目的在于根据救援清障车工作特点，对其对其进行动力学建模，并利用带可变遗忘因子的递归最小二乘方法获得救援清障车侧倾角与俯仰角等姿态角的估计值，这些估计值可用于救援清障车姿态监控及危险姿态预警，具有精度高、成本低、实时性好等显著优点，属于救援清障车安全预警领域。
【背景技术】
[0002]据有关部门统计，近几年救援清障车倾翻的事故频发，往往存在着未能安全救起被救车辆，而救援清障车辆自身发生侧翻或倾翻事故，究其原因，除操作者违章作业、经验不足和管理不善等主观因素外，救援清障车尚无完善的姿态监控装置，无法为驾驶员提供准确的姿态信息是一大缺陷，如果能够针对救援清障车侧倾角与俯仰角等姿态信息进行实时估计和监控，当其处于危险姿态时给予驾驶员相应的信息，则能够避免大量的倾翻事故。一般车辆的姿态角包括侧倾角和横摆角、俯仰角，由于救援清障车的工作特点，即进行清障救援工作时，仅利用吊臂进行施救工作，而车身与地面处于相对静止状态，因此可能导致发生倾翻事故的姿态角仅包括侧倾角和俯仰角，而横摆角则无影响，(本专利即针对救援清障车的侧倾角和俯仰角这两个姿态角进行估计)，侧倾角过大易导致侧翻事故，俯仰角过大则易导致前后方向的倾翻事故，但目前对于救援清障车的侧倾角与俯仰角等姿态信息进行估计的相关技术尚未见研究。
[0003]对于普通车辆而言，通常用来确定侧倾角和俯仰角等姿态角信息的方法是使用完整的六维惯性测量单元IMU (Inertial Measurement Unit),该IMU包括3个加速度计和3个角速度陀螺仪，车辆的姿态角信息可以通过六维IMU的捷联算法计算得出。然而，六维IMU价格昂贵，特别是三个陀螺仪的价格。理论上，如果车辆的初始状态已知且车辆的横摆角速度可获取，车辆的侧倾角和俯仰角可以通过数值积分方法计算。然而事实上，直接积分方法由于传感器误差和不可避免的数值运算误差，会导致较大的漂移，特别是在使用车载低成本MEMS (Micro-Electro-Mechanic System,微机电系统)传感器时。
[0004]而对于救援清障车，其进行清障救援工作时，仅利用吊臂进行施救工作，而车身与地面处于相对静止状态，从而可以利用该工作特点对其动力学方程进行进一步合理简化，实时、准确的对于救援清障车的侧倾角与俯仰角等姿态角进行估计，对救援清障车进行姿态监控，但目前尚未见相关研究。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是填补现有技术的空白，提出一种救援清障车姿态角估计方法，该方法精度高、成本低、实时性好，能够满足救援清障车姿态监控和危险姿态预警的需求，为救援清障车安全工作保驾护航。
[0006]本发明采用的技术方案如下:一种救援清障车姿态角估计方法，其特征在于:本发明根据救援清障车工作特点，对其进行动力学建模，进一步通过带可变遗忘因子的递归最小二乘(Recursive Least Squares, RLS)方法实现对救援清障车侧倾角与俯仰角等姿态角的实时、准确估计，且仅需两个低成本MEMS(Micro-Electro_Mechanic System,微机电系统)车载加速度传感器；具体步骤包括:
[0007]I)建立救援清障车的动力学模型
[0008]由于救援清障车进行清障救援工作时的特点，本专利所关注的是救援清障车的侧倾角与俯仰角这两个姿态角；忽略地球旋转速度，同时由于救援清障车进行清障救援工作时，仅利用吊臂工作，车身处于与地面相对静止状态，车辆的俯仰角速度、侧倾角速度与垂向速度为零，则可建立车辆动力学方程为:
【权利要求】
1.一种救援清障车姿态角估计方法，其特征在于:本发明根据救援清障车工作特点，对其进行动力学建模，进一步通过带可变遗忘因子的递归最小二乘(Recursive LeastSquares, RLS)方法实现对救援清障车侧倾角与俯仰角等姿态角的实时、准确估计，且仅需两个低成本MEMS (Micro-Electro-Mechanic System,微机电系统)车载加速度传感器；具体步骤包括: 1)建立救援清障车的动力学模型 由于救援清障车进行清障救援工作时的特点，本专利所关注的是救援清障车的侧倾角与俯仰角这两个姿态角；忽略地球旋转速度，同时由于救援清障车进行清障救援工作时，仅利用吊臂工作，车身处于与地面相对静止状态，车辆的俯仰角速度、侧倾角速度与垂向速度为零，则可建立车辆动力学方程为:
【文档编号】G01C1/00GK103616013SQ201310700507
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】李旭, 宋翔 申请人:东南大学