[发明专利]车辆行驶状态监测方法、装置、计算机设备及存储介质

权利要求书

1.车辆行驶状态监测方法，其特征在于，包括：

获取车辆三轴加速度和三轴角速度，形成原始数据；

对原始数据进行预处理；

根据预处理后的原始数据建立数字化水平台坐标系；

将数字化水平台坐标系转换至车载坐标系；

基于车载坐标系输出行驶方向、侧向方向、垂直路面方向不含重力加速度分量的加速度分量，基于数字化水平台坐标输出俯仰方向的角速度值、偏航方向的角速度值、翻滚方向的角速度值；

对行驶方向、侧向方向、垂直路面方向不含重力加速度分量的加速度分量进行处理，以形成波形特性；

根据波形特性、俯仰方向的角速度值、偏航方向的角速度值、翻滚方向的角速度值获取车辆行驶状态；

所述对原始数据进行预处理，包括：

利用巴特沃兹低通滤波器对采集的车辆三轴加速度和三轴角速度进行低通滤波处理，以形成预处理后的原始数据；

所述根据预处理后的原始数据建立数字化水平台坐标系，包括：

根据预处理后的原始数据获取状态方程、观察方程、噪声协方差以及测量噪声误差协方差；

根据预处理后的原始数据内的三轴加速度矢量和调整测量误差协方差；

根据调整后的测量误差协方差获取均方差矩阵、滤波增益矩阵、状态估计矩阵、均方差估计矩阵；

根据状态估计矩阵建立数字化水平台坐标系；

依据卡尔曼滤波器利用预处理后的原始数据建立状态方程、观察方程、噪声协方差以及测量噪声误差协方差，具体如下：

状态方程为X_k|k-1＝A_k|k-1X_k-1+BU_k；其中X＝[ψ θ φ b_x b_y b_z]^T；U＝[ω_gx ω_gy ω_gz]^T；式中的ψ、θ、φ为车辆欧拉角，b_x、b_y、b_z为三轴角速度的偏差，t为采集时间，ω_gx、ω_gy、ω_gz为低通滤波后的角速度值，即预处理后原始数据中的三轴角速度；

该观察方程为Z_k＝H_kX_k+V_k；其中，Z＝[θ_a φ_a]^T；式中V为测量噪声，θ_a、φ_a是由预处理后的原始数据中加速度的欧拉角，其中，其中，a_x、a_y、a_z为预处理后的原始数据中的三轴加速度；

系统过程噪声协方差为其中，分别为预处理后的原始数据中三轴加速度和三轴角速度的噪声方差；

均方差矩阵为P_k|k-1＝AP_k-1A^T+Q；滤波增益矩阵为K_k＝P_k|k-1H^T/(HP_k|k-1H^T+R)；状态估计矩阵为X_k＝X_k|k-1+K_k/(Z_k-HX_k|k-1)；均方差估计矩阵为P_k＝(I-K_kH)P_k|k-1；测量误差协方差分别指代欧拉角θ、φ对应的协方差。

2.根据权利要求1所述的车辆行驶状态监测方法，其特征在于，所述将数字化水平台坐标系转换至车载坐标系，包括：

采用：

建立数字化水平台坐标系与车载坐标系的变换矩阵，其中ψ，θ，φ为预处理后的原始数据内的欧拉角；

根据变换矩阵将数字化水平台坐标系转换至车载坐标系。