本发明属于车辆工程中路面识别
技术领域：
，特别涉及一种路面识别方法及装置。
背景技术：
：随着汽车技术的不断发展，人们对车辆性能的要求也越来越高。在这样的大环境下，半主动悬架技术、主动悬架技术、ABS技术应运而生。这些新技术都一定程度地提高了车辆的舒适性以及安全性。如果能根据车辆的行车状态信号辨识出路面的类型，就能很大程度地优化上述新技术中的控制逻辑，从而进一步的提高车辆的性能。国内外学者针对用于实车控制系统的路面识别方法做了大量的研究，取得了一定的成果。中国专利CN102289674A以及美国专利US4651290都公开了一种基于加速度信号的路面识别的方法，分别对加速度信号进行了频率分析和统计分析，但是这种方法用于不同的车上，都得进行大量的试验标定，而且即使同一辆车，载荷变化或者悬架系统变化(主动悬架在不同行驶工况下会自动调节阻尼或刚度参数)都会影响辨识的结果。MoustaphaDoumiati在ACC(美国控制会议)上提出一种利用卡尔曼滤波来估计路面不平的方法，能较为简单地估计出路面的高程，但是这种方法不具备对车辆系统参数发生变化时的适应性。技术实现要素：本发明设计开发了一种路面识别方法装置和方法，克服现有路面识别技术识别准确率低、对硬件要求高的缺陷。本发明提供的技术方案为：一种路面识别方法，包括如下步骤：步骤一、计算M种路面中，滑移率在区间[a,b]时平均附着系数：μ‾j=∫ab[c1j(1-e-c2js)-c3js]dsb-a,j=1,2,...,M]]>其中，c1j、c2j、c3j分别为第j种路面的第一参考系数、第二参考系数、第三参考系数；步骤二、将自小到大重新排列后得到步骤三、计算识别区间，平均附着系数为的路面所对应的识别区间为平均附着系数为的路面所对应的识别区间为j＝2,3,...,M-1；平均附着系数为的路面所对应的识别区间为步骤四、汽车制动时，使ABS防抱死系统控制滑移率从0逐渐增大，当滑移率等于a时，获取当前附着系数，并且每隔一个采样时间Δt采集当前路面的附着系数和当前滑移率，直到第N个采样点的滑移率i＝2,3,...,N；步骤五、计算汽车制动过程中在区间[a,b]的平局附着系数μ‾*=1b-a[μ1*(s2*-s1*)+μ2*(s3*-s2*)+...+μN-1*(sN*-sN-1*)];]]>步骤六、判断平局附着系数落在哪个识别区间，该识别区间所对应的即为路面即为识别结果。优选的是，步骤一中，M＝6，六种路面分别为雪、冰、干沥青、湿沥青、干鹅卵石、湿鹅卵石路面。优选的是，步骤四种，通过获取当前车轮角速度车轮受到来自地面的法向作用力Fz、车轮制动器的制动力矩Tb，并使用如下公式急速当前附着系数μ*μ*=Tb-Jω·FZR.]]>优选的是，通过轮速传感器测得的车轮角速度ω，再经过差分后得到车轮角速度优选的是，使用加速度传感器测量汽车的加速度，并通过理论计算得到车轮受到来自地面的法向作用力Fz。优选的是，通过压力传感器测得的制动轮缸压力，转换为制动轮缸与制动盘之间的作用力，再乘以作用点到旋转中心的距离，得到车轮制动器的制动力矩Tb。一种路面识别装置，包括轮速传感器，其安装在汽车车轮上，用于测量车轮角速度；加速度传感器，其安装在汽车上，用于测量汽车加速度；压力传感器，其与车轮制动缸连接，用于测量车轮制动缸的油压，进而得到制动力矩；ABS防抱死系统，其用于在汽车制动时提供不同的滑移率；控制器，其分别与所述轮速传感器、加速度传感器、压力传感器、ABS防抱死系统连接，通过获取测量车轮角速度、汽车加速度和制动力矩得到当前附着系数，以对当前路面进行识别。优选的是，还包括显示屏，以现实识别结果。优选的是，还包括扬声器，以将识别结果进行语音播报。本发明的有益效果是：本发明提供的路面识别装置及方法，避免了附着系数曲线交叉重叠带来的不便，克服了附着系数瞬间波动对识别结果的影响，具有识别准确率高、速度快，硬件要求低的优点。附图说明图1为本发明所述的路面识别装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1所示，本发明提供了一种路面识别装置，包括轮速传感器110、加速度传感器120、压力传感器130、ABS防抱死系统140、控制器150、显示屏160以及扬声器170。通过安装在汽车车轮上轮速传感器110测量车轮角速度，经过差分后得到角加速度，通过安装在汽车上加速度传感器120测量汽车加速度，并且根据加速度能够计算得到车轮受到来自地面的法向作用力；通过与车轮制动缸连接的压力传感器130测量车轮制动缸的油压，进而得到制动力矩。ABS防抱死系统140用于在汽车制动时提供不同的滑移率。所述控制器150分别与所述轮速传感器110、加速度传感器120、压力传感器130、ABS防抱死系统140连接，通过获取测量车轮角速度、汽车加速度和制动力矩得到当前附着系数，以对当前路面进行识别。显示屏160和扬声器170也与控制器150连接，识别结果会通过显示屏160进行现实，并由扬声器170进行语音播报。汽车从纯滚动到抱死拖滑的制动过程是一个渐进的过程，经历了纯滑动、边滚边滑和纯滑动三个阶段。为了评价汽车车轮滑移成分所占比例的多少，常用滑移率s来表示。当滑移率等于零时，侧向附着系数最大，汽车抗侧滑能力最强，制动时方向稳定性最好。侧向附着系数随着滑移率的增大而减小，当车轮完全抱死拖滑时侧向附着系数为零，汽车制动稳定性最差。基于以上理论，ABS制动防抱死系统防止汽车制动时车轮抱死，并把车轮的滑移率保持在最佳滑移率的范围内，以保证车轮与路面有良好的纵向、侧向附着力，有效防止制动时汽车侧滑、甩尾、失去转向等现象发生，提高了汽车制动时的方向稳定性；制动时，ABS系统将制动力保持在最佳的范围内，缩短了制动距离。这样也减弱了轮胎与地面之间的剧烈摩擦，减轻了轮胎的磨损。因此，首先需要计算出最佳滑移率，才能够为ABS制动防抱死系统提供控制依据。而最佳滑移率与路面种类有关，因此需要对路面进行识别。根据路面附着系数与滑移率的关系：μ(s)=c1(1-e-c2s)-c3s]]>其中s为滑移率，μ(s)为路面附着系数，c1、c2、c3分别为第一参考系数、第二参考系数、第三参考系数。不同的路面，具有不同的第一参考系数、第二参考系数、第三参考系数。根据上述公式，当路面附着系数μ(s)最大时，所对应的滑移率s即为最佳滑移率s0。如表1所示，六种路面的第一参考系数、第二参考系数、第三参考系数和最佳滑移率的数值。表1路面c1c2c3s0雪0.19594.130.06460.06冰0.050306.390.0010.031干沥青1.28023.990.520.17湿沥青0.85733.820.350.131干鹅卵石1.3716.460.670.4湿鹅卵石0.433.710.120.147根据上述公式和第一参考系数、第二参考系数、第三参考系数的竖直，能够得到六种路面的附着系数关于滑移率的函数。然后计算滑移率s在区间[a,b]内的平均附着系数μ‾[a,b]=∫abμ(s)dsb-a=∫ab[c1(1-e-c2s)-c3s]dsb-a]]>对于六种路面，分别求出滑移率s在区间[a,b]内的平均附着系数，分别记为对从小到大进行排序，按顺序重新标记为然后划定六个路面的平均附着系数识别区间，平均附着系数为的路面所对应的识别区间为平均附着系数为的识别区间为依次类推，即平均附着系数为的路面所对应的识别区间为i＝3,4,5；平均附着系数为路面所对应的识别区间为作为一种优选的，区间[a,b]为[0.08,0.11]，在该区间内计算得到六种路面，雪、冰、干沥青、湿沥青、干鹅卵石、湿鹅卵石路面的平均附着系数分别为0.18、0.05、1.02、0.8、0.55、0.38，将这六个平均附着系数从小到大进行排序，依次为冰、雪、湿鹅卵石、干鹅卵石、湿沥青、干沥青路面所对应的平均附着系数0.05、0.18、0.38、0.55、0.8、1.02，故冰、雪、湿鹅卵石、干鹅卵石、湿沥青、干沥青路面所对应的识别区间依次为(0,0.0115]、(0.0115,0.28]、(0.28，0.465]、(0.465,0.675]、(0.675,0.91]、(0.91,+∞)。根据车轮方程：Jω·=-μ*FZR+Tb,]]>其中，J为车轮的转动惯量；为车轮的角减速度；μ*为路面的附着系数；Fz为车轮受到来自地面的法向作用力；R为车轮的滚动半径；Tb为车轮制动器的制动力矩。车轮的角减速度通过轮速传感器测得的车轮角速度，再经过差分后得到；车轮受到来自地面的法向作用力Fz通过加速度传感器及理论分析可得到；轮制动器的制动力矩Tb通过力传感器测得的制动轮缸压力，转换为制动力，再乘以作用点具旋转中心的距离得到。得到以上参数后，可计算出当前的路面的附着系数：μ*=Tb-Jω·FZR.]]>在车辆行驶过程中，当驾驶员踏下制动踏板时，汽车开始制动，ABS防抱死系统工作，使滑移率从0逐渐增大，当滑移率等于a时，通过公式获取当前路面的附着系数和当前滑移率其中随着滑移率继续增大，每隔一个采样时间Δt采集当前路面的附着系数和当前滑移率直到第N个采样点的滑移率然后计算汽车在区间[a,b]的平局附着系数μ‾*=1b-a[μ1*(s2*-s1*)+μ2*(s3*-s2*)+...+μN-1*(sN*-sN-1*)]]]>最后判断平局附着系数落在哪个识别区间，该识别区间所对应的即为路面即为识别结果。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。当前第1页1 2 3