[发明专利]车载道路坡度检测方法及装置

说明书

  

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V_t，通过计算装置微分求得车辆加速度a=dV_t/dt；同时采用加速度传感器获取加速度信息a_sensor（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α=arcsin{（a-a_sensor）/g},其中g为重力加速度常数。 

上述技术的缺陷是，车速信息V_t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： 

（1）      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；

（2）      通过卡尔曼滤波器估计车速V_k；

（3）      通过数字微分计算车辆加速度a=dV_k/d_t；

（4）      车载加速度传感器实时检测车辆加速度a_sensor；

（5）      MCU运算单元计算道路坡度θ=arcsin{（a-a_sensor）/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： 

J_k=J_k-1+k₁×δ

a_k=a_k-1+j_k-1+k₂×δ

V_k=V_k-1 +T×a_k-1+k₃×δ

其中：J_k:本次迭代得到的冲击度；

      J_k-1前次迭代得到的冲击度；

     δ=V_测-  实测车速V_测与滤波车速的速度差；

     k1、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。