[发明专利]基于双全球定位和惯性测量的汽车动力学参数测量方法

摘要

本发明涉及一种基于双全球定位和惯性测量的汽车动力学参数测量方法，属于汽车参数测试技术领域。在车体上设置两个全球定位模块和惯性测量模块，共同完成汽车的车体侧偏角β、车体由转向引起的侧向加速度a_y1、车体横摆角ψ、车体侧倾角车体质心位置的横向加速度a_y1、车体质心位置纵向加速度a_X、车体质心位置的横摆角速度r、车体质心位置的侧倾角速度p的测量。将本发明方法测量的动力学参数用作为汽车防侧翻控制的参考变量，可以提高汽车运行的安全性。

主权项

1.一种基于双全球定位和惯性测量的汽车动力学参数测量方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)在车体顶部两侧水平布置两个全球定位模块，设全球定位模块的两根天线分别位于A、B两点，A、B两点之间的连线为基线，使基线AB的中点C与被测汽车车体的质心的连线垂直于地面，且基线AB与被测汽车车体的纵轴线垂直，并相对纵轴线对称；(2)在汽车的质心位置布置一个惯性测量模块，该惯性测量模块测得车体的横向加速度测量值a_y′、车体的纵向加速度测量值a_X′、车体的横摆角速度测量值r′、车体的侧倾角速度测量值p′；(3)全球定位模块接收跟踪卫星发送的卫星星历信息，卫星星历信息包括：卫星与全球定位模块之间的时钟差t₀、卫星的原子时钟差t_k、跟踪卫星与全球定位模块天线之间的距离ρ_k，根据卫星星历信息计算出跟踪卫星在大地坐标系中的位置坐标为：(x_Sk，y_Sk，z_Sk)，其中k为卫星数量k＝(4，5，6…11)，通过求解下列联立方程得到全球定位模块天线A、B两点在大地坐标系下的位置坐标(x，y，z)，x为经度、y为纬度、z为海拔高度：(xsk-x)2+(ysk-y)2+(zsk-z)2+c(tk-t0)=ρk,]]>其中：c为光速；(4)建立一个高斯坐标系(x′，y′，z′)，设高斯坐标系中的x′轴水平朝东，y′轴水平朝北，z′轴垂直水平面向上，两个全球定位模块通过高斯投影法，分别将各自的天线A、B两点在大地坐标系下的位置坐标转换为在高斯坐标系中的位置坐标A(x_A，y_A，z_A)、B(x_B，y_B，z_B)，并输出A、B两点位置坐标A(x_A，y_A，z_A)、B(x_B，y_B，z_B)和A点速度矢量v_A；(5)设置一个数据转换计算模块，两个全球定位模块分别将两天线的位置坐标A(x_A，y_A，z_A)、B(x_B，y_B，z_B)以及A处速度矢量v_A通过各自的串口同时发送给数据转换计算模块，数据转换计算模块接收A、B两点的上述位置和A点速度矢量信息，并根据从两根天线接收的信息进行计算，得到车体的侧偏角β、车体的转向横向加速度a_y1、车体的横摆角ψ、车体侧倾角其中，车体的侧偏角u和v分别是v_C投影到车体纵轴和横轴得到的被测汽车车体在水平面内的纵向速度和横向速度，车体的横向加速度是a_y＝a_y1+a_y2，车体的转向横向加速度是车体的侧倾横向加速度是a_y2，车体的横摆角车体侧倾角C点速度v_C＝v_A+v_CA，C点相对A点的相对速度为r为车体的横摆角速度，由惯性测量模块测得的车体横摆角速度r′经解算模块校正后发送给数据转换计算模块，d为A、B两点之间的距离；数据转换计算模块将上述计算得到车体的侧偏角β、车体的转向横向加速度a_y1、车体的横摆角ψ、车体侧倾角发送给解算模块；(6)设置一个解算模块，惯性测量模块将上述测量得到的车体的横向加速度测量值a_y′、车体的纵向加速度测量值a_y′、车体的横摆角速度测量值r′、车体的侧倾角速度测量值p′发送给解算模块，解算模块利用卡尔曼滤波方法，校正上述惯性测量模块测量得到的车体的横向加速度测量值a_y′、车体的纵向加速度测量值a_y′、车体的横摆角速度测量值r′、车体的侧倾角速度测量值p′，得到校正后的车体的横向加速度a_y、车体的纵向加速度a_X、车体的横摆角速度r、车体的侧倾角速度p，解算模块根据上述车体的转向横向加速度a_y1及车体的横向加速度a_y，计算出车体的侧倾横向加速度：a_y2＝a_y-a_y1；(7)解算模块将所得到的汽车动力学参数包括车体的侧偏角β、车体的横摆角ψ、车体的侧倾角车体的侧倾横向加速度a_y2、车体的纵向加速度a_X、车体的横摆角速度r、车体的侧倾角速度p经局域网总线接口输出用作汽车防侧翻控制的动力学参数输入量。