一種救援清障車姿態角估計方法
【專利摘要】本發明公開了一種救援清障車姿態角估計方法，本方法根據救援清障車工作特點，對其進行動力學建模，并利用帶可變遺忘因子的遞歸最小二乘方法獲得救援清障車側傾角與俯仰角等姿態角的估計值，這些估計值可用于救援清障車姿態監控及危險姿態預警，具有精度高、成本低、實時性好等顯著優點。
【專利說明】一種救援清障車姿態角估計方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種救援清障車姿態角估計方法，其目的在于根據救援清障車工作特點，對其對其進行動力學建模，并利用帶可變遺忘因子的遞歸最小二乘方法獲得救援清障車側傾角與俯仰角等姿態角的估計值，這些估計值可用于救援清障車姿態監控及危險姿態預警，具有精度高、成本低、實時性好等顯著優點，屬于救援清障車安全預警領域。
【背景技術】
[0002]據有關部門統計，近幾年救援清障車傾翻的事故頻發，往往存在著未能安全救起被救車輛，而救援清障車輛自身發生側翻或傾翻事故，究其原因，除操作者違章作業、經驗不足和管理不善等主觀因素外，救援清障車尚無完善的姿態監控裝置，無法為駕駛員提供準確的姿態信息是一大缺陷，如果能夠針對救援清障車側傾角與俯仰角等姿態信息進行實時估計和監控，當其處于危險姿態時給予駕駛員相應的信息，則能夠避免大量的傾翻事故。一般車輛的姿態角包括側傾角和橫擺角、俯仰角，由于救援清障車的工作特點，即進行清障救援工作時，僅利用吊臂進行施救工作，而車身與地面處于相對靜止狀態，因此可能導致發生傾翻事故的姿態角僅包括側傾角和俯仰角，而橫擺角則無影響，(本專利即針對救援清障車的側傾角和俯仰角這兩個姿態角進行估計)，側傾角過大易導致側翻事故，俯仰角過大則易導致前后方向的傾翻事故，但目前對于救援清障車的側傾角與俯仰角等姿態信息進行估計的相關技術尚未見研究。
[0003]對于普通車輛而言，通常用來確定側傾角和俯仰角等姿態角信息的方法是使用完整的六維慣性測量單元IMU (Inertial Measurement Unit),該IMU包括3個加速度計和3個角速度陀螺儀，車輛的姿態角信息可以通過六維IMU的捷聯算法計算得出。然而，六維IMU價格昂貴，特別是三個陀螺儀的價格。理論上，如果車輛的初始狀態已知且車輛的橫擺角速度可獲取，車輛的側傾角和俯仰角可以通過數值積分方法計算。然而事實上，直接積分方法由于傳感器誤差和不可避免的數值運算誤差，會導致較大的漂移，特別是在使用車載低成本MEMS (Micro-Electro-Mechanic System,微機電系統)傳感器時。
[0004]而對于救援清障車，其進行清障救援工作時，僅利用吊臂進行施救工作，而車身與地面處于相對靜止狀態，從而可以利用該工作特點對其動力學方程進行進一步合理簡化，實時、準確的對于救援清障車的側傾角與俯仰角等姿態角進行估計，對救援清障車進行姿態監控，但目前尚未見相關研究。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是填補現有技術的空白，提出一種救援清障車姿態角估計方法，該方法精度高、成本低、實時性好，能夠滿足救援清障車姿態監控和危險姿態預警的需求，為救援清障車安全工作保駕護航。
[0006]本發明采用的技術方案如下:一種救援清障車姿態角估計方法，其特征在于:本發明根據救援清障車工作特點，對其進行動力學建模，進一步通過帶可變遺忘因子的遞歸最小二乘(Recursive Least Squares, RLS)方法實現對救援清障車側傾角與俯仰角等姿態角的實時、準確估計，且僅需兩個低成本MEMS(Micro-Electro_Mechanic System,微機電系統)車載加速度傳感器；具體步驟包括:
[0007]I)建立救援清障車的動力學模型
[0008]由于救援清障車進行清障救援工作時的特點，本專利所關注的是救援清障車的側傾角與俯仰角這兩個姿態角；忽略地球旋轉速度，同時由于救援清障車進行清障救援工作時，僅利用吊臂工作，車身處于與地面相對靜止狀態，車輛的俯仰角速度、側傾角速度與垂向速度為零，則可建立車輛動力學方程為:
【權利要求】
1.一種救援清障車姿態角估計方法，其特征在于:本發明根據救援清障車工作特點，對其進行動力學建模，進一步通過帶可變遺忘因子的遞歸最小二乘(Recursive LeastSquares, RLS)方法實現對救援清障車側傾角與俯仰角等姿態角的實時、準確估計，且僅需兩個低成本MEMS (Micro-Electro-Mechanic System,微機電系統)車載加速度傳感器；具體步驟包括: 1)建立救援清障車的動力學模型 由于救援清障車進行清障救援工作時的特點，本專利所關注的是救援清障車的側傾角與俯仰角這兩個姿態角；忽略地球旋轉速度，同時由于救援清障車進行清障救援工作時，僅利用吊臂工作，車身處于與地面相對靜止狀態，車輛的俯仰角速度、側傾角速度與垂向速度為零，則可建立車輛動力學方程為:
【文檔編號】G01C1/00GK103616013SQ201310700507
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】李旭, 宋翔 申請人:東南大學