本發明屬于車輛工程中路面識別
技術領域：
，特別涉及一種路面識別方法及裝置。
背景技術：
：隨著汽車技術的不斷發展，人們對車輛性能的要求也越來越高。在這樣的大環境下，半主動懸架技術、主動懸架技術、ABS技術應運而生。這些新技術都一定程度地提高了車輛的舒適性以及安全性。如果能根據車輛的行車狀態信號辨識出路面的類型，就能很大程度地優化上述新技術中的控制邏輯，從而進一步的提高車輛的性能。國內外學者針對用于實車控制系統的路面識別方法做了大量的研究，取得了一定的成果。中國專利CN102289674A以及美國專利US4651290都公開了一種基于加速度信號的路面識別的方法，分別對加速度信號進行了頻率分析和統計分析，但是這種方法用于不同的車上，都得進行大量的試驗標定，而且即使同一輛車，載荷變化或者懸架系統變化(主動懸架在不同行駛工況下會自動調節阻尼或剛度參數)都會影響辨識的結果。MoustaphaDoumiati在ACC(美國控制會議)上提出一種利用卡爾曼濾波來估計路面不平的方法，能較為簡單地估計出路面的高程，但是這種方法不具備對車輛系統參數發生變化時的適應性。技術實現要素：本發明設計開發了一種路面識別方法裝置和方法，克服現有路面識別技術識別準確率低、對硬件要求高的缺陷。本發明提供的技術方案為：一種路面識別方法，包括如下步驟：步驟一、計算M種路面中，滑移率在區間[a,b]時平均附著系數：μ‾j=∫ab[c1j(1-e-c2js)-c3js]dsb-a,j=1,2,...,M]]>其中，c1j、c2j、c3j分別為第j種路面的第一參考系數、第二參考系數、第三參考系數；步驟二、將自小到大重新排列后得到步驟三、計算識別區間，平均附著系數為的路面所對應的識別區間為平均附著系數為的路面所對應的識別區間為j＝2,3,...,M-1；平均附著系數為的路面所對應的識別區間為步驟四、汽車制動時，使ABS防抱死系統控制滑移率從0逐漸增大，當滑移率等于a時，獲取當前附著系數，并且每隔一個采樣時間Δt采集當前路面的附著系數和當前滑移率，直到第N個采樣點的滑移率i＝2,3,...,N；步驟五、計算汽車制動過程中在區間[a,b]的平局附著系數μ‾*=1b-a[μ1*(s2*-s1*)+μ2*(s3*-s2*)+...+μN-1*(sN*-sN-1*)];]]>步驟六、判斷平局附著系數落在哪個識別區間，該識別區間所對應的即為路面即為識別結果。優選的是，步驟一中，M＝6，六種路面分別為雪、冰、干瀝青、濕瀝青、干鵝卵石、濕鵝卵石路面。優選的是，步驟四種，通過獲取當前車輪角速度車輪受到來自地面的法向作用力Fz、車輪制動器的制動力矩Tb，并使用如下公式急速當前附著系數μ*μ*=Tb-Jω·FZR.]]>優選的是，通過輪速傳感器測得的車輪角速度ω，再經過差分后得到車輪角速度優選的是，使用加速度傳感器測量汽車的加速度，并通過理論計算得到車輪受到來自地面的法向作用力Fz。優選的是，通過壓力傳感器測得的制動輪缸壓力，轉換為制動輪缸與制動盤之間的作用力，再乘以作用點到旋轉中心的距離，得到車輪制動器的制動力矩Tb。一種路面識別裝置，包括輪速傳感器，其安裝在汽車車輪上，用于測量車輪角速度；加速度傳感器，其安裝在汽車上，用于測量汽車加速度；壓力傳感器，其與車輪制動缸連接，用于測量車輪制動缸的油壓，進而得到制動力矩；ABS防抱死系統，其用于在汽車制動時提供不同的滑移率；控制器，其分別與所述輪速傳感器、加速度傳感器、壓力傳感器、ABS防抱死系統連接，通過獲取測量車輪角速度、汽車加速度和制動力矩得到當前附著系數，以對當前路面進行識別。優選的是，還包括顯示屏，以現實識別結果。優選的是，還包括揚聲器，以將識別結果進行語音播報。本發明的有益效果是：本發明提供的路面識別裝置及方法，避免了附著系數曲線交叉重疊帶來的不便，克服了附著系數瞬間波動對識別結果的影響，具有識別準確率高、速度快，硬件要求低的優點。附圖說明圖1為本發明所述的路面識別裝置結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。如圖1所示，本發明提供了一種路面識別裝置，包括輪速傳感器110、加速度傳感器120、壓力傳感器130、ABS防抱死系統140、控制器150、顯示屏160以及揚聲器170。通過安裝在汽車車輪上輪速傳感器110測量車輪角速度，經過差分后得到角加速度，通過安裝在汽車上加速度傳感器120測量汽車加速度，并且根據加速度能夠計算得到車輪受到來自地面的法向作用力；通過與車輪制動缸連接的壓力傳感器130測量車輪制動缸的油壓，進而得到制動力矩。ABS防抱死系統140用于在汽車制動時提供不同的滑移率。所述控制器150分別與所述輪速傳感器110、加速度傳感器120、壓力傳感器130、ABS防抱死系統140連接，通過獲取測量車輪角速度、汽車加速度和制動力矩得到當前附著系數，以對當前路面進行識別。顯示屏160和揚聲器170也與控制器150連接，識別結果會通過顯示屏160進行現實，并由揚聲器170進行語音播報。汽車從純滾動到抱死拖滑的制動過程是一個漸進的過程，經歷了純滑動、邊滾邊滑和純滑動三個階段。為了評價汽車車輪滑移成分所占比例的多少，常用滑移率s來表示。當滑移率等于零時，側向附著系數最大，汽車抗側滑能力最強，制動時方向穩定性最好。側向附著系數隨著滑移率的增大而減小，當車輪完全抱死拖滑時側向附著系數為零，汽車制動穩定性最差。基于以上理論，ABS制動防抱死系統防止汽車制動時車輪抱死，并把車輪的滑移率保持在最佳滑移率的范圍內，以保證車輪與路面有良好的縱向、側向附著力，有效防止制動時汽車側滑、甩尾、失去轉向等現象發生，提高了汽車制動時的方向穩定性；制動時，ABS系統將制動力保持在最佳的范圍內，縮短了制動距離。這樣也減弱了輪胎與地面之間的劇烈摩擦，減輕了輪胎的磨損。因此，首先需要計算出最佳滑移率，才能夠為ABS制動防抱死系統提供控制依據。而最佳滑移率與路面種類有關，因此需要對路面進行識別。根據路面附著系數與滑移率的關系：μ(s)=c1(1-e-c2s)-c3s]]>其中s為滑移率，μ(s)為路面附著系數，c1、c2、c3分別為第一參考系數、第二參考系數、第三參考系數。不同的路面，具有不同的第一參考系數、第二參考系數、第三參考系數。根據上述公式，當路面附著系數μ(s)最大時，所對應的滑移率s即為最佳滑移率s0。如表1所示，六種路面的第一參考系數、第二參考系數、第三參考系數和最佳滑移率的數值。表1路面c1c2c3s0雪0.19594.130.06460.06冰0.050306.390.0010.031干瀝青1.28023.990.520.17濕瀝青0.85733.820.350.131干鵝卵石1.3716.460.670.4濕鵝卵石0.433.710.120.147根據上述公式和第一參考系數、第二參考系數、第三參考系數的豎直，能夠得到六種路面的附著系數關于滑移率的函數。然后計算滑移率s在區間[a,b]內的平均附著系數μ‾[a,b]=∫abμ(s)dsb-a=∫ab[c1(1-e-c2s)-c3s]dsb-a]]>對于六種路面，分別求出滑移率s在區間[a,b]內的平均附著系數，分別記為對從小到大進行排序，按順序重新標記為然后劃定六個路面的平均附著系數識別區間，平均附著系數為的路面所對應的識別區間為平均附著系數為的識別區間為依次類推，即平均附著系數為的路面所對應的識別區間為i＝3,4,5；平均附著系數為路面所對應的識別區間為作為一種優選的，區間[a,b]為[0.08,0.11]，在該區間內計算得到六種路面，雪、冰、干瀝青、濕瀝青、干鵝卵石、濕鵝卵石路面的平均附著系數分別為0.18、0.05、1.02、0.8、0.55、0.38，將這六個平均附著系數從小到大進行排序，依次為冰、雪、濕鵝卵石、干鵝卵石、濕瀝青、干瀝青路面所對應的平均附著系數0.05、0.18、0.38、0.55、0.8、1.02，故冰、雪、濕鵝卵石、干鵝卵石、濕瀝青、干瀝青路面所對應的識別區間依次為(0,0.0115]、(0.0115,0.28]、(0.28，0.465]、(0.465,0.675]、(0.675,0.91]、(0.91,+∞)。根據車輪方程：Jω·=-μ*FZR+Tb,]]>其中，J為車輪的轉動慣量；為車輪的角減速度；μ*為路面的附著系數；Fz為車輪受到來自地面的法向作用力；R為車輪的滾動半徑；Tb為車輪制動器的制動力矩。車輪的角減速度通過輪速傳感器測得的車輪角速度，再經過差分后得到；車輪受到來自地面的法向作用力Fz通過加速度傳感器及理論分析可得到；輪制動器的制動力矩Tb通過力傳感器測得的制動輪缸壓力，轉換為制動力，再乘以作用點具旋轉中心的距離得到。得到以上參數后，可計算出當前的路面的附著系數：μ*=Tb-Jω·FZR.]]>在車輛行駛過程中，當駕駛員踏下制動踏板時，汽車開始制動，ABS防抱死系統工作，使滑移率從0逐漸增大，當滑移率等于a時，通過公式獲取當前路面的附著系數和當前滑移率其中隨著滑移率繼續增大，每隔一個采樣時間Δt采集當前路面的附著系數和當前滑移率直到第N個采樣點的滑移率然后計算汽車在區間[a,b]的平局附著系數μ‾*=1b-a[μ1*(s2*-s1*)+μ2*(s3*-s2*)+...+μN-1*(sN*-sN-1*)]]]>最后判斷平局附著系數落在哪個識別區間，該識別區間所對應的即為路面即為識別結果。盡管本發明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發明并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。當前第1頁1 2 3