一种利用在线修正的汽车状态参数估计路面附着系数的方法
【专利摘要】本发明提供了一种利用在线修正的汽车状态参数估计路面附着系数的方法，首先对相关参数进行在线辨识，将修正后的参数传递给状态估计器，由状态估计器得到的估计值再反馈回参数修正部分。然后，利用之前得到的估计值及辨识出的参数值，通过各传感器得到的信号，对轮胎侧偏力进行估算，并将估算结果传递给路面附着系数估计器，最终对路面附着系数进行估计，之后再将结果反馈给侧偏力估计过程中，使得估计结果更加精确。本发明在状态估计过程中采用参数实时修正功能，并将估计值反馈再修正，可以解决在参数估计过程中，由于非线性模型线性化带来的误差引起的滤波易发散现象，对模型参数进行在线更新修正，达到自适应估计效果，提高在线估计精度。
【专利说明】一种利用在线修正的汽车状态参数估计路面附着系数的方 法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车主动安全系统领域，具体是一种利用在线修正的汽车状态参数估 计路面附着系数的方法。
【背景技术】
[0002] 随着中国汽车产业的日益壮大和汽车保有量的大幅度提高，我国每年因交通事故 造成的人员伤亡越来越多，汽车的安全性也越来越多的受到人们的关注。近年来，汽车安全 也得到了飞速的发展。汽车主动安全系统主要靠不同的电子控制系统来保证的，如制动防 抱死系统（ABS)可以在紧急制动时保证汽车在最短的距离下安全停车，并保证转向轮不丧 失转向能力；电子稳定性程序（ESP)可以在汽车高速急转弯、高速紧急避让的情况下，使汽 车保持预期的行驶轨迹，避免侧翻等严重的事故发生；还有其他的巡航系统（ACC)、盲点检 测系统（BSD)、倒车影像系统、夜视辅助系统等，这些系统的应用主要给驾驶员创造一个轻 松的驾驶环境，并充分掌握行车周围的路面及交通信息，以辅助驾驶员做出正确的判断。
[0003] 以上这些安全系统中，均依赖于准确获知驾驶员的意图和当前的汽车行驶状态， 如方向盘转角、质心侧偏角、横摆角速度、纵向车速与路面附着状况等信息，根据当前汽车 状态判断是否需要主动干预来保证汽车的安全行驶。但是由于技术限制与昂贵的仪器设备 等问题，对于量产车来说，无疑增加了经济成本。所以，对于一些难以直接测量或者难以低 成本获取的参数，通过建立车辆运动或动力学模型来估计获得。
[0004] 在参数估计方面，主要是利用卡尔曼滤波估计，并且得到了较好的应用。如WENZEL 等提出用双Kalman滤波器并行工作的方法分别估计车辆状态和参数；BEST则提出了一种 车辆状态参数联合的估计方法。但是由于其数学模型与实际的物理过程不能非常好的符 合，并且轮胎模型较复杂，在模型处理过程中，会带来模型的不准确现象，进行滤波估计时， 极易引起滤波发散现象。
【发明内容】
[0005] 本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种利用在线修正的汽车状态参数估计 路面附着系数的方法，本方法将模型中涉及的参数进行在线修正更新，使模型参数更贴近 实际，使得滤波估计更加准确，可以得到精确的路面附着系数。
[0006] 本发明包括以下步骤：
[0007] 1)对整车质量m通过最小二乘法进行在线辨识，利用汽车整车质量m和轮胎侧偏 特性的线性关系，通过辨识出的结果m得到相对应的前后轮侧偏刚度ki、k 2，反馈给辨识器， 根据侧向动力学模型
【权利要求】
1. 一种利用在线修正的汽车状态参数估计路面附着系数的方法，其特征在于包括以下 步骤： 1) 对整车质量m通过最小二乘法进行在线辨识，利用汽车整车质量m和轮胎侧偏特性 的线性关系，通过辨识出的结果m得到相对应的前后轮侧偏刚度h、k2，反馈给辨识器，根据
重新对整车参数进行估计，得到新的整 车质量m,式中，a, b分别为质心到前后轴的距离；ki、k2分别为前后轮侧偏刚度；vx为质心 处纵向速度；ay为汽车侧向加速度；P为质心侧偏角；w为横摆角速度；6为前轮转角； 2) 将更新得到的m、kp k2及由传感器提供的侧向加速度及前轮转角传递给 汽车行驶状态估计模块，根据整车三自由度模型，对汽车横摆角速度《、质心侧
3) 将质心处纵向速度Vx及由传感器测得的轮胎垂直载荷信息Fz传递给轮胎半径计算 模块，得到轮胎的实际半径R = R〇+KzFz (I-KvVx)，式中，Rtl为无载荷无速度时轮胎半径；KZ为 载荷影响因素；KV为速度影响因素；FZ为垂直载荷大小； 4) 将得到的实际的轮胎半径R传递给滑移率计算模块，结合传感器测得的轮胎转速 ? i及估计得到的纵向速度Vx，从而得到此刻滑移率的大小
5) 侧向力估计模块根据魔术公式估算轮胎的准静态侧向力值，再根据动态侧向力 与准静态侧向力间的关系^ = 得到轮胎侧向力Fyi,式中Kli为影响系数； 6) 将轮胎侧向力送入路面附着估计模块，对路面附着系数进行估计，待估计的状态和 参数状态为 xs (t) = [ a f，a J 和 xp (t) = [ ii f，ii J ; 7) 将得到的路面附着系数反馈给侧向力估计模块，重新计算轮胎侧向力，再得到新的 路面附着系数，实时修正。
2. 根据权利要求1所述的利用在线修正的汽车状态参数估计路面附着系数的方法，其 特征在于：步骤1)所述的最小二乘法为
式中，Kk为滤波增益；P(k)为量测噪声；为当前时刻的目标估计值；e(k)表示由 量测噪声引起的误差；e为待辨识参数；u(k)为输入；y(k)为输出。
3.根据权利要求1所述的利用在线修正的汽车状态参数估计路面附着系数的方法，其
【文档编号】B60W40/064GK104354697SQ201410525592
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】谷霄月, 赵万忠, 王春燕 申请人:南京航空航天大学