够是三维惯性测量装置，例如3轴頂U，或是其一部分。
[0039] 一些车辆可能已包括一些类型的俯仰率传感器。例如，一些可能包括例如与安全 气囊操作相关的用于确定事故的倾向中的俯仰率传感器。如果存在，则这样的俯仰率传感 器将受到限制，例如受到仅具有足够用于可靠地识别潜在的事故场景的精度等级限制，或 受到仅在确定感测到阈值的车辆俯仰率触发之后以更高的精度测量俯仰限制。
[0040] 本技术中所用的俯仰率传感器在各实施例中是不同的俯仰率传感器或不同类型 的传感器。例如，所用的俯仰率传感器能够比通常用于车辆上的俯仰率传感器精确。
[0041] 本技术还包括在估计道路和车辆的角度中使用虚拟观测器来处理传感器数据的 算法。
[0042] 如所提供的，在一些实施方式中，本算法至少部分地通过计算机代码来实施，所述 计算机代码配置成使处理器执行任何或全部的本文所述的操作。所述代码被存储在存储装 置或存储器上。下面结合图8,进一步描述示例性计算结构。在执行本技术的功能中所用的 部件在本文中有时通过例如系统或子系统之类的术语来一般地表示。
[0043] 在一个实施例中，所述算法包括三（3 )个主要操作，其中每一个能够包括一个或多 个子例程。所述操作包括：（1)估计俯仰率和俯仰角；（2)估计道路坡度或斜率(包括或下 降）；以及（3)调谐观测器增益。所述操作能够如图2中所示来概括，并且依次在下文中进 一步描述。
[0044] II.第一操作-估计俯仰率和俯仰角 如所提供的，配置成估计车辆俯仰角和道路坡度角的本技术的实施例使用精确的俯仰 率传感器。对于所述第一操作，系统针对目前时间从传感器获取数据。
[0045] 如所提及的，虽然本公开重点在精确地估计车辆俯仰角和道路坡度角的总体目标 上，但本技术的教导能够被扩展到包括精确地估计车辆侧倾角和道路倾斜角。或者，本技术 能够包括精确地估计车辆的侧倾角和俯仰角以及道路的倾斜角和坡度角的全部四种。对配 置成估计车辆侧倾角和道路倾斜角的实施例而言，在此第一操作中使用精确的侧倾率传感 器，并且对测量全部四种角度的实施例而言，结合所述第一操作使用精确的侧倾率传感器 和俯仰率传感器。
[0046] 至少部分地通过计算机可执行指令来实施的所述算法被配置成使所述系统使用 测量的俯仰率来确定俯仰估计。在上文中提及了本技术的计算部件，并且包括结合图8的 示意图在下文中进一步描述它们。
[0047] 所述算法还使所述系统使用测量的俯仰率来估计俯仰角。因为此估计的有效性， 并且假定使用高精度的俯仰率传感器，估计的俯仰率和俯仰率的测量结果有时是非常相似 的，或是甚至完全地、基本上或大致相同的。下面结合后面的附图（即，图5-7)的示例性数 据图来进一步描述该关系。
[0048] 对于由于例如上述那些原因的原因俯仰率传感器具有超过标称误差的情况，测量 的俯仰率和估计的俯仰率可至少略微地不同，所述误差可以是暂时的。本技术被配置成使 得：无论多么短暂，在这些情况下，估计的俯仰率优选地一般将更加精确。
[0049] 在一个实施例中，所述俯仰率和俯仰角使用龙贝格（Luenberger)型的观测器和单 自由度（1-D0F)动态模型来估计。所述观测器和所述模型能够通过以下关系来表示： (式1)
其中： Jyy为车辆1〇〇的惯性俯仰力矩； Ms在第一附图图1中通过附图标记122来指示，其为簧上质量或车辆100在悬架和轮 胎之上的部分的质量； h在图1中通过附图标记124来指示，其为从车辆俯仰中心120测量的车辆的簧上部分 的重心的高度； §(小写罗马数字Θ的双重微分或Θ上两点)表示车辆100关于车辆的y轴、横轴沿 俯仰方向的俯仰加速度或角加速度； G傲（或C下标两个小写罗马数字Θ)表示车辆阻尼系数或阻尼常数，其可由所述 系统的制造商的设计者例如在预制造测试或仿真中预先确定，以补偿所述系统内的阻尼效 应，例如轮胎的阻尼效应； 小写罗马数字θ的一阶导数）表示车辆100关于车辆的y轴、横轴沿俯仰方向的 俯仰速度或角速度； (或κ下标两个小写θ )表示车辆刚度系数或刚度常数，其也可以由所述系统 的制造商的设计者例如在预制造测试或仿真中预先确定，以补偿车辆弹簧特性的刚度或逆 (inverse)； Θ (小写罗马数字Θ)表示估计的俯仰角； ^表示线性纵向加速度； (式2)
q为估计的俯仰率； Q表示第一观测器增益，其能够如所述的来确定，或如下面结合第三操作进一步描述 的来确定和调谐； q_s表示测量的俯仰率；
(式3) @ (或q的一阶导数或q上一点）表示估计的俯仰率的一阶导数或俯仰加速度；以及 L2为第二观测器增益，其如所述第一增益能够如所述的来确定，或如下面结合第三操 作进一步描述的来确定和调谐，在一些实施例中，不同于第一观测器增益的单独的第二增 益被用于适应（accommodate )所述系统的第二状态。
[0050] III.第二操作-估计道路坡度|图1 结合附图、并且更具体而言结合第一附图来描述所述第二操作。图1示意性地图示了 根据本公开的一个实施例的处于倾斜的道路上的车辆以及包括道路和车辆的角度的所选 变量。
[0051] 所述车辆在图中通过附图标记100来示意性地指示。车辆100包括前轮胎102和 后轮胎104。
[0052] 车辆100还包括在保持前轮胎102的前轴和保持后轮胎104的后轴之间延伸的纵 向中心线或X方向的轴线106。
[0053] 在各实施例中，轮胎102、104能够表示处于车辆的左边、右边或二者上的轮胎。
[0054] 继续参考图1，当车辆没有俯仰时在车辆框架中竖直地延伸的车辆100的俯仰中 性（pitch-neutral)或无俯仰（no-pitch)的竖直中心线通过附图标记108来指示。应当理 解的是，无俯仰的竖直中心线108大致垂直于车辆X方向的纵向轴线106。当状况使车辆 100俯仰时，如在受陡的道路斜率影响车辆被减缓或加速时可出现的情况，或当车辆在例如 图1的斜坡110的有斜坡（graded)的道路上驾驶时，车辆的俯仰中性的竖直中心线将保持 不变，如图1中所示，从而保持大致垂直于纵向轴线106。
[0055] 车辆100在具有图1的示例中的斜坡的道路110上行进。道路110的坡度的量能够 被量化为道路表面和水平面114或环境标架的竖直线（environmental-frame vertical) 之间的角度112。倾斜角112能够通过小写罗马数字a (alpha)来表示。
[0056] 将理解的是，在道路110到地面114的角度112为小的α的情况下，基于基本的 几何原理，竖直中心线108将与直的地面竖直线118 (垂直于地面114)在位置116处形成 大致相同的角度（α )。在道路110和车辆1〇〇之间的部件中可能存在一些损失或变化，例 如由于在图1中所示的驾驶操纵期间轮胎中的一个变形超过另一个，使得第二角度116将 不同于道路到地面的倾斜角112,该差异相对于评估的坡度和车辆俯仰角一般将是最小限 度的。
[0057] 此外，为了甚至更好地估计俯仰角和坡度角，包括上文提及的和下面进一步描述 的观测器的本技术的算法能够被配置成在其观测器增益的调谐中能够调整成适应这样的 变量。
[0058] 图1还通过附图标记120标出车辆100的俯仰中心。点120创建了参考，通过其 能够定位环境竖直线118。
[0059] 如上文所提及的，图1还示出了簧上质量点（sprung-mass point) (Ms)，其在图中 通过附图标记122来指示。如还提及的，车辆俯仰角（α )为车辆100的簧上部分和车辆关 于车辆横向的y轴的平衡姿态之间的角度，并且所述簧上部分一般为在悬架和轮胎之上连 接的那部分。除了特定于车辆1〇〇的簧上质量部分而不是针对整车之外，簧上质量点（Ms) 122能够被视为类似于车辆的重心。
[0060] 如也在图1中示出的，重心120和簧上质量点122被高度124或分隔，其中，h 表示高度并且P表示俯仰(或斜度，Pitch)。如在本文中作为示例所提供的所有名称一样， 也能够使用其他命名约定，而不脱离本公开的范围。线124的长度可被称为长度矣，或称为 长度124。
[0061] 图1还通过附图标记126标出了在上文所述的非俯仰的车辆框架的垂直线 (vertical) 108和CG到簧上质量的线124 (矣）之间的角度。角度126表示估计的车辆俯 仰，其在本文中也通过小写罗马数字Θ来引用，例如上面在上文的等式中。
[0062] 由附图将理解的是，分隔簧上质量（mass-sprung)高度线124 (Ap)和环境竖直线 118的角度128 (或δ )是角