用于惯性传感器偏移补偿的系统和方法_3

文档序号:9355146阅读:来源:国知局
间,以改进惯性传感器抵 消方法。在该实施中,样本窗口还可取决于特定应用而广泛地变化。
[0028] 示出了图3的惯性传感器抵消方法30的实施,包括动态抵消32、静态抵消34和在 静态与动态操作之间应用的过渡抵消36。如图2所示,惯性传感器可被初始化38,从而对 速率测量进行抽样18。在该实施中,首先确定车辆是否在运动中40。该过程可由包括惯性 传感器(例如正被抵消的惯性传感器或额外的惯性传感器)的多个方法来确定,该惯性传 感器被配置成在贯穿操作期间检测与车辆静置或运动相对应的速率变化。另一方法可包括 应用车轮速率传感器(如防抱死制动系统(ABS)传感器)以确定车辆是否正在移动。
[0029] 在该实施中,如果确定车辆在运动中40,则可计算动态抵消32,并且可将动态滤 波42应用到惯性传感器抵消。而后可更新惯性传感器的输出的抵消(Ak) 44并且将其从传 感器的输出过滤出来,如方程式(3)所示。如果车辆停止,则追踪车辆已停止的时间量(在 决定框46)。如果车辆停止的时间(t)大于过渡时间(t&an),可为惯性传感器抵消计算静态 抵消34。而后,静态抵消可被滤波和调谐48,以确保为特定系统计算合适的抵消。过渡期 间(t<ttran),可以过渡抵消36的形式计算用于惯性传感器抵消的第三次计算。过渡抵消 36可为车辆处于运动状态32到车辆停止34并到达静置状态的时段之间的平滑过渡提供所 需。过渡抵消36计算操作模式还可为滤波和调谐50提供所需,所述滤波和调谐50为可适 用于一系列传感器和测量应用的方法提供所需。
[0030] 动态、静态和过渡滤波和调谐步骤42、48、50可包括一个或多个信号调理电路,包 括低通滤波器、高通滤波器、有源和/或无源滤波器、反馈回路或其它滤波器。在一个实施 中,可应用于调谐和过滤动态、静态和过渡补偿42、48、50的滤波器和滤波方法可以是具有 不同的截止频率的低通滤波器,这种低通滤波器被设计为从相应抵消中的每个过滤高通信 号噪声。滤波和调谐步骤42、48、50可进一步包括特定于滤波和调理的应用,滤波和调理被 应用于改进适应性系统的每个抵消的精度,所述适应性系统有用于多种应用的惯性传感器 补偿的能力。
[0031] 此处公开的下述系统可应用于实施先前介绍的方法。在一个实施中,介绍可应用 普通的电子稳定控制(ESC)系统的系统52,以考虑到本发明的广泛应用,并且在实施时对 最新的汽车只有很少的额外成本。最新的客运车辆配备有ESC或其等同物,并且这些系统 可适于提供与此处所讨论的相类似的系统。另一实施可为包括惯性测量单元(IMU) 54的更 先进的系统中、以及在包括机动车辆的驾驶员辅助和自主操作的其它先进的系统中的补偿 提供所需。最后,在许多情况下,本发明可为组合的补偿系统提供所需,所述组合的补偿系 统包括操作的额外的设备和方法。此处公开的示例性实施为用于惯性传感器补偿的改进的 方法和系统提供所需,并且具体地为在保持具有成本效益的操作的同时用于改进的惯性传 感器性能的适应性的偏移补偿方法提供所需。
[0032] 此处公开的方法可进一步为能够实施图2和图3的偏移补偿方法的适应性的系统 提供所需,并且可进一步应用于不同范围的惯性传感器以及组合的系统,包括加速度计、陀 螺仪、惯性测量单元(MU)和广泛的其它相关的感应设备。虽然此处详细提供了偏移补偿 的系统和方法的具体实施,但可理解地是,公开的方法和系统可适用于广泛的应用,并且可 在与此处讨论的领域类似的其它领域中提供类似的解决方案。
[0033] 现在参照图4,介绍了随同当前的ESC系统应用的惯性传感器补偿系统52的实施。 ESC系统通常可包括多个车轮速度传感器56和一个偏航速率传感器58,所述车轮速度传感 器56可被配置为检测和测量前、后或所有车轮的旋转。虽然在惯性传感器补偿系统的该实 施中涉及了偏航速率传感器,但可实施线性加速度计或滚动、俯仰和偏航传感器中的一个 或任意组合,这对本领域技术人员来说是明显的。参照图2和图3介绍的方法可在该系统 52中实施,以进一步展示根据本发明的用于惯性传感器偏移补偿的系统。
[0034] 现在参照图2和图4,ESC系统52可包括处理单元60,所述处理单元60被配置为 对偏航速率传感器58的输出进行抽样18,并计算用于结果样品的MMA。由偏航速率传感器 58测量的偏航速率丨是方位角改变的速率丨。如框24和26中所示,这一计算可取决于 样本编号相对于窗口大小。当偏航速率传感器58的输出的MM被更新28时,MM可被存 储在存储器存储单元62中。偏航速率传感器的输出的存储的MM而后可从偏航速率传感 器58的输出被过滤出来或去除,以抵消传感器偏置和其它包含的误差来源。还提供此处公 开的系统的进一步的益处,以限制白噪声、温度效应和偏置不稳定(否则,它们可引起倾向 的误差)的影响。现在的系统52可限制这样的误差,因为MM被计算并更新以在车辆操作 期间的所有时间过滤倾向的误差。这一简单的示例可为考虑到改进的惯性传感器测量的系 统提供所需,所述改进的惯性传感器测量可在许多当前的惯性传感器应用中毫无困难地实 施。
[0035] 此处描述的处理单元60可包括被配置为处理和计算此处讨论的信号的专用处理 单元,但在许多情况下,处理器可在控制车辆中的多个系统的电控单元(ECU)中实施。存储 器存储单元62可包括多种形式的存储器,包括高速缓存、非易失性或易失性存储器和对本 领域技术人员来说被认为很明显的其它形式的存储器。
[0036] 惯性传感器系统的灵敏度可被确定为惯性传感器的抽样速率、精度和分辨率的函 数。这些因素而后可应用于确定处理单元的处理需求,从而计算特定系统的惯性传感器抵 消。在一些自推进式车辆应用中,抽样速率可以在5Hz到IMHz之间变化,并且优选地是大 约100Hz。此处公开的系统的操作参数可取决于特定应用而变化。确定用于此处所描述的 系统的多个参数(例如,抽样速率)所需的分析在本领域中是已知的。
[0037] 现在参照图2和图4,也可将图3中介绍的方法实施于普通的ESC系统中。除了图 2中介绍的方法,系统的当前实施可进一步为动态抵消32、静态抵消34和在静态与动态操 作之间应用的过渡抵消36提供所需。车轮速度传感器56可在系统中使用以检测车辆是否 在运动或停止。当车辆在运动时,处理单元60可被配置为计算动态抵消32。一旦车辆已停 止56 (正如由车轮速度传感器40检测的),处理单元而后可调整计算,以计算过渡抵消36。 在随着车辆仍旧停止而过渡时间逝去46之后,处理单元60可计算静态抵消34。该实施可 为更多的益处提供所需,更多的益处为车辆操作的每个模式(即移动、过渡、停止)可具有 独特的滤波和调谐能力42、48、50。该实施也可为分别用于动态抵消32和静态抵消34的不 同的窗口大小(ndyn和nst
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