[发明专利]一种车辆姿态安全预警方法及系统

说明书

本发明涉及一种车辆姿态安全预警方法及系统，其中的预警方法包括：利用MEMS陀螺仪测量车辆的角速率信息，利用加速度计测量车辆的第一加速度信息，利用GPS输出信息计算得到第二加速度信息；选取姿态误差角、陀螺常值偏移和加速度计常值零偏作为状态向量，利用卡尔曼滤波基本方程对状态向量进行估计，获得估计的状态向量；使用估计的状态向量中的姿态误差角修正姿态矩阵，获得修正后的姿态矩阵，根据修正后的姿态矩阵解算出俯仰角、横滚角和航向角；根据俯仰角、横滚角、航向角、角速率值及加速度值判断车辆姿态，并输出俯仰角、横滚角、航向角、角速率值、加速度值及车辆姿态。其通过稳定的姿态解算处理过程，可真实准确地反映车辆姿态。

技术领域

本发明涉及车辆姿态测量系统，尤其涉及一种车辆姿态安全预警方法及系统。

背景技术

市场原有的车辆姿态测量装置是一种重力悬浮机械装置，仪表盘内悬浮圆球跟随车体惯性发生延后转动。这种装置存在诸多缺陷，如：显示严重延迟，不利于观察，会导致驾驶员分神，造成潜在安全隐患，市场接受程度低。

发明内容

为克服现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种车辆姿态安全预警方法，其通过稳定的姿态解算处理过程，可真实准确地反映车辆姿态。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种车辆姿态安全预警方法，其包括以下步骤：

S1：利用MEMS陀螺仪测量车辆的角速率信息，利用加速度计测量车辆的第一加速度信息，利用GPS输出信息计算得到第二加速度信息；

S2：选取姿态误差角、陀螺常值偏移和加速度计常值零偏作为状态向量，利用卡尔曼滤波基本方程对所述状态向量进行估计，获得估计的状态向量；

S3：使用估计的状态向量中的所述姿态误差角修正姿态矩阵，获得修正后的姿态矩阵，根据所述修正后的姿态矩阵解算出俯仰角、横滚角和航向角；将所述角速度信息扣除所述估计的状态向量中的所述陀螺常值偏移得到角速率值；根据所述第一加速度信息、第二加速度信息及所述估计的状态向量中的所述加速度计常值零偏得到加速度值；

S4：根据所述俯仰角、横滚角、航向角、角速率值及加速度值判断车辆姿态，并输出所述俯仰角、横滚角、航向角、角速率值、加速度值及车辆姿态。

本发明的有益效果是：利用稳定的姿态解算处理方法，修正姿态矩阵，达到提高姿态解算精度的目的；在陀螺采样得到的角速率中扣除滤波估计得到的陀螺常值漂移可以减小姿态解算过程中使用的角速率数据的误差，提高姿态解算精度；在加速度计输出中扣除滤波估计得到的加速度计常值零偏可以减小加速度计输出数据的误差，从而提高滤波过程中使用的量测向量的精度。采用选定的状态方程和量测方程，进行相应的参数配置，在执行完滤波估计后对相应的变量进行修正可以有效提高导航过程中姿态解算的精度，从而可真实准确地反映车辆姿态，进行可进行准确的车辆姿态安全预警。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，在所述步骤S2之前还包括以下步骤：

T1：对所述角速率信息和第一加速度信息进行标定处理，获得标定后的角速率信息和第一加速度信息；

T2：将所述标定后的第一加速度信息与根据GPS输出信息计算得到的所述第二加速度信息进行对比，计算两者的差值，获得加速度匹配信息，并对所述标定后的角速率信息进行正交标定；

T3：判断GPS是否可用，若GPS不可用，则转至步骤S2；若GPS可用，则判断车辆是否转弯，若转弯则转至步骤S2，若不转弯则将此刻所述加速度计测量得到的加速度信息与根据GPS输出信息计算得到的加速度信息进行对比，计算两者的差值，获得加速度补偿信息，再转至步骤S2。

进一步，所述步骤T3，还包括以下步骤：