专利名称：车载道路坡度检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车电子技术领域，尤其涉及一种车载道路坡度的检测方法及装置。
背景技术：
传统的车载道路坡度检测技术，一种是以整车纵向动力学模型为基础，利用传感器采集车辆运行的各项参数，如车速、车辆加速度、发动机转速、转矩、整车质量等，最后通过动力学的方程计算得到车辆所行驶的坡度值，这种技术主要用于自动化程度很高的高档车辆，其缺陷是采集的参数较多，成本较高，不适用于大批量低成本的车辆；还有一种是逐点静态检测，即在车辆上每间隔一段距离使用机械或电子检测设备，如基于倾角传感器的 坡度尺、重锤式坡度架、U型管式坡度仪等获得道路坡度值，这种技术的缺陷是布置监测点较为困难，监测点过疏则不能精确的反映坡度变化，过密则造成检测和维护工作量大、效率低。申请号为200910080694. 3的中国发明专利申请公布文本中公开了一种车载的道路坡度识别技术，该技术采用全球卫星定位系统(GPS)实时获取车速信息Vt，通过计算装置微分求得车辆加速度a=dVt/dt ;同时采用加速度传感器获取加速度信息asmsOT (车辆加速度和重力加速度的矢量和)，再通过计算得到重力加速度分量，最终计算出道路坡度，公式为a =arcsin{ (a-asensor) /g},其中g为重力加速度常数。上述技术的缺陷是，车速信息Vt是通过GPS系统获得的，因此该方法严重依赖于GPS的精度和实时性，并且成本较高，系统复杂，实时性较差，很难应用于对应道路坡度检测实时性要求较高的场合。专利号为200920208943. 8的中国实用新型专利公开了一种车载道路坡度识别技术，与上述技术不同的是，其车速信息是通过车载的速度传感器获得的。这种技术的缺陷是，在实时检测道路坡度时，由于车速易受到换挡冲击，路面不平度等随机因素的干扰，所以直接对车速微分得到的车辆加速信息中含有较大的噪声，该噪声直接影响道路坡度的检测结果，由于会积累误差，因此运行一段时间之后，偏差会比较严重，由于坡度信息用于车辆自动控制(如定速巡航、辅助坡道起步、自动变速等)，因此会逐渐造成车辆的控制性能下降。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种能够长期稳定的获得精确的车速信息用于车辆坡度检测的方法，以及采用该方法的车载道路坡度检测装置。为实现上述目的，本发明的车载道路坡度检测方法包括
(I)车载车速传感器实时检测车速信息，将车速检测值V3m通过CAN总线接口电路传递给MCU运算单元；(2)通过卡尔曼滤波器估计车速Vk；
(3)通过数字微分计算车辆加速度a=dVk/dt；
(4)车载加速度传感器实时检测车辆加速度asmsOT；
(5)MCU运算单元计算道路坡度0=arcsin{ (a-asensor) /g}
(6)MCU单元通过CAN总线输出道路坡道值。MCU运算单元进行卡尔曼滤波计算的方法如下
Jk=Jk-i+ki X δ
ak=ak-i+jk-i+k2X δ
Vk=Vk_i +TXak^k3X δ
其中Jk:本次迭代得到的冲击度；
Jk-!前次迭代得到的冲击度；
δ =V测-Y1实测车速V测与滤波车速&的速度差；
kl、k2、k3 :卡尔曼增益常数；
T :检测周期。本发明还提供了一种使用上述方法的车载道·路坡度检测装置，它包括MCU运算单元，及与其相连接的加速度传感器。所述MCU运算单元通过CAN总线与车速传感器相连接。本发明利用卡尔曼滤波器来估计车辆速度，通过调整卡尔曼滤波系数，可以降低车速信息中的噪声，从而提高了道路坡度的检测精度，降低了系统延时。克服了现有技术在实际使用过程出现的检测设备造价过高、检测设备安装困难、坡度计算复杂、不能实时检测车辆行驶道路坡度变化等方面的缺点。为车辆提供了一种造价低廉、安装方便、坡度计算简单快捷、可以实时检测车辆行驶坡度的检测系统。
图I车辆道路坡度检测原理示意 图2车辆道路坡度检测方法流程 图3为车辆道路坡度检测装置实施例I结构示意 图4为车辆道路坡度检测装置实施例2结构示意图。
具体实施例方式下面参照附图，结合实施例，对本发明提供的车载坡度检测系统方法进行详细说明。实施例I:
参照图I、图2和图3对本发明实施例进行说明。本实施例所述的车载坡度检测系统主要包括加速度传感器(用于实时的检测道路坡度与车辆加速度在车辆纵向方向的矢量和)、MCU运算单元(用于计算当前车辆的加速度、道路坡度)和CAN总线接口电路(用于将计算的道路坡度信息发送出去，同时获取车辆行驶速度信息)。MCU运算单元直接与加速度传感器相连接，通过加速度传感器获得车辆纵向加速度；MCU运算单元通过CAN总线接口电路获得到车辆速度信息，通过运算后得到道路坡度。将车载坡道检测装置安装在整车上，使得加速度传感器的感应轴和车辆纵向方向平行。在此方向上，加速度传感器能够感应的加速度为重力加速度g在此方向上的分量
与车辆行驶加速度a , 二者在车辆行驶方向上投影为asensOT=a_贫,将加速度传感器的输出值asmsOT减去车辆行驶加速度a就是重力加速分量,此时通过反
正弦运算就可以将道路坡度《卞解得到。具体模型如下
权利要求
1.一种车载道路坡度检测方法，其特征在于它包括下述步骤 (1)车载车速传感器实时检测车速信息，将车速检测值V3m通过CAN总线接ロ电路传递给MCU运算单元； (2)通过卡尔曼滤波器估计车速Vk; (3)通过数字微分计算车辆加速度a= dVk/dt ； (4)车载加速度传感器实时检测车辆加速度asmsOT； (5)MCU运算单元计算道路坡度Θ = arcsin {(a-asensor) /g} (6)MCU单元通过CAN总线输出道路坡道值。
2.根据权利要求I所述的车载道路坡度检测方法，其特征在于所述MCU进行卡尔曼滤波计算的方法如下 Jk = Jk-i+ki X δ ak =δVk = Vk_1+TXak_1+k3X δ其中=Jk :本次迭代得到的冲击度； JV1前次迭代得到的冲击度； ^ = Vm -Fifc实测车速V3m与估计车速h的速度差； kl、k2、k3 :卡尔曼增益常数 T :检测周期
3.ー种使用权利要求I或2所述的车载坡度检测方法的车载道路坡度检测装置，其特征在于它包括MCU运算单元，及与其相连接的加速度传感器。
4.根据权利要求3所述的车载道路坡度检测装置，其特征在于所述MCU运算单元通过CAN总线与车速传感器相连接。
全文摘要
本发明涉及一种车载道路坡度的检测方法及装置。该方法包括下述步骤车载车速传感器实时检测车速信息，将车速检测值V测通过CAN总线接口电路传递给MCU运算单元；通过卡尔曼滤波器估计车速Vk；通过数字微分计算车辆加速度a=dVk/dt；车载加速度传感器实时检测车辆加速度asenser；MCU运算单元计算道路坡度θ=arcsin{(a-asenser)/g}；MCU单元通过CAN总线输出道路坡道值。本发明利用卡尔曼滤波器来估计车辆速度，大大降低车速和加速度信息中的噪声，从而提高了道路坡度的检测精度，降低了系统延时。
文档编号G01C9/00GK102818556SQ20121007190
公开日2012年12月12日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者郑旭光, 王辛立, 王松, 张鹏雷, 王玉海 申请人:一汽解放青岛汽车有限公司