一种基于九轴传感器的用于重型车辆侧翻预警模块设计制造技术

本发明专利技术公开了一种基于九轴传感器的用于重型车辆侧翻预警模块设计，包括数据输入模块、数据预处理模块、算法模型模块和数据输出模块，数据输入模块通过中控处布置的九轴传感器感知汽车运行六自由度参数；数据预处理模块用于对数据输入模块中得到的汽车运行六自由度参数进行算法计算和误差计算得到其汽车六自由度运动参数的最优估计值；算法模型模块通过建立汽车四自由度侧翻模型得出实时计算LTR的算法公式；数据输出模块包括可发出报警信号的报警器，根据仿真得到的LTR侧翻阈值设计三级侧翻等级，并根据等级的高低决策出是否报警，本发明专利技术利用单个九轴传感器解决了侧翻预警问题，极大降低成本并降低系统复杂度。极大降低成本并降低系统复杂度。极大降低成本并降低系统复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于九轴传感器的用于重型车辆侧翻预警模块设计


[0001]本专利技术涉及智能辅助驾驶
，特别是涉及一种基于九轴传感器的用于重型车辆侧翻预警模块设计。

技术介绍

[0002]重型车辆(包括重型卡车、重型半挂车)具有重心高、轮距窄的特点，因此重型车辆侧翻风险高，且侧翻后果严重，侧翻预警系统可以有效避免侧翻事故的发生。
[0003]市面上的侧翻预警系统通常是基于LTR的，此算法只考虑车轮受力情况，不需要考虑不同类型汽车的侧翻预警阈值，具有良好的普适性，但直接对车轮载荷的测量不易实现，且所需传感器数量较多，成本较高，且增加系统复杂度。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于九轴传感器的用于重型车辆侧翻预警模块设计，利用单个九轴传感器解决了侧翻预警问题，极大降低成本并降低系统复杂度，同时通过算法计算和误差计算保证了系统的准确性。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于九轴传感器的用于重型车辆侧翻预警模块设计，包括数据输入模块、数据预处理模块、算法模型模块和数据输出模块，所述数据输入模块通过中控处布置的九轴传感器感知汽车运行六自由度参数；所述数据预处理模块用于对数据输入模块中得到的汽车运行六自由度参数进行算法计算和误差计算得到其汽车六自由度运动参数的最优估计值；所述算法模型模块通过建立汽车四自由度侧翻模型得出实时计算LTR的算法公式；所述数据输出模块包括可发出报警信号的报警器，根据仿真得到的LTR侧翻阈值设计三级侧翻等级，并根据等级的高低决策出是否报警。
[0006]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述数据输入模块中的汽车运行六自由度参数包括三轴角速度值和三轴加速度值。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述数据预处理模块基于数据输入模块得到的三轴角速度以及三轴加速度通过姿态积分算法得到汽车运行姿态角。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述姿态积分算法包括欧拉角法、方向余弦法和四元数法。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述数据预处理模块的误差计算包括添加卡尔曼滤波器对加速度信号及角速度信号进行融合。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述三轴角速度值包括侧向角速度值、横摆角速度值和俯仰角速度值。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述三轴加速度值包括侧向加速度值、纵向加速度值和垂直加速度值。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述数据输出模块中的三级侧翻等级包括正常
行驶、一级侧翻风险和二级侧翻风险，其中一级侧翻风险的阈值设置为0.5，二级侧翻风险的阈值设置为0.7。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案，当计算出的LTR值小于0.5时为正常行驶，报警器正常不报警，当计算出的LTR值在0.5到0.7之间时为一级侧翻风险，报警器以低频率报警，计算出的LTR值为0.7以上时为二级侧翻风险，报警器以高频率报警。
[0014]与现有技术相比，本专利技术能达到的有益效果是：
[0015]本专利技术利用单个九轴传感器解决了侧翻预警问题，极大降低成本并降低系统复杂度，同时通过算法计算和误差计算保证了系统的准确性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术整体的侧翻预警模块架构技术框图；
[0017]图2为本专利技术中汽车姿态角获取原理图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术，但下述实施例仅仅为本专利技术的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0019]实施例:
[0020]如图1所示，本专利技术提供，一种基于九轴传感器的用于重型车辆侧翻预警模块设计，包括数据输入模块、数据预处理模块、算法模型模块和数据输出模块，所述数据输入模块通过中控处布置的九轴传感器感知汽车运行六自由度参数；所述数据预处理模块用于对数据输入模块中得到的汽车运行六自由度参数进行算法计算和误差计算得到其汽车六自由度运动参数的最优估计值；所述算法模型模块通过建立汽车四自由度侧翻模型得出实时计算LTR的算法公式；所述数据输出模块包括可发出报警信号的报警器，根据仿真得到的LTR侧翻阈值设计三级侧翻等级，并根据等级的高低决策出是否报警；
[0021]如图1、图2所示，所述数据输入模块中的汽车运行六自由度参数包括三轴角速度值和三轴加速度值，所述数据预处理模块基于数据输入模块得到的三轴角速度以及三轴加速度通过姿态积分算法得到汽车运行姿态角，所述姿态积分算法包括欧拉角法、方向余弦法和四元数法，所述数据预处理模块的误差计算包括添加卡尔曼滤波器对加速度信号及角速度信号进行融合，所述三轴角速度值包括侧向角速度值、横摆角速度值和俯仰角速度值，所述三轴加速度值包括侧向加速度值、纵向加速度值和垂直加速度值，所述数据输出模块中的三级侧翻等级包括正常行驶、一级侧翻风险和二级侧翻风险，其中一级侧翻风险的阈值设置为0.5，二级侧翻风险的阈值设置为0.7，当计算出的LTR值小于0.5时为正常行驶，报警器正常不报警，当计算出的LTR值在0.5到0.7之间时为一级侧翻风险，报警器以低频率报警，计算出的LTR值为0.7以上时为二级侧翻风险，报警器以高频率报警
[0022]本专利技术中，数据输入模块通过中控处布置九轴传感器感知汽车运行六自由度参数：三轴角速度值和三轴加速度值，由于九轴传感器精度有限，并存在安装、测量等一系列
误差，因此可以设置数据预处理模块，通过数据输入模块得到的三轴角速度以及三轴加速度，通过姿态积分算法得到汽车运行姿态角，一般常用的姿态解算算法有欧拉角法、方向余弦法、四元数法。由于通过姿态积分算法获取姿态角的过程会累积误差，需添加卡尔曼滤波器对加速度信号及角速度信号进行融合处理，得到其汽车六自由度运动参数的最优估计值；
[0023]汽车姿态角度最优值的获取原理如图2，通过数据输入模块获取侧倾角速度、横摆角速度和俯仰角速度通过姿态积分算法计算后添加上侧向加速度、纵向加速度和垂直加速度一同通过卡尔曼滤波器进行融合处理，最后得到汽车姿态角最优值；
[0024]算法模型：通过建立汽车四自由度侧翻模型，可提出LTR简化计算方法为：
[0025][0026]且查阅资料选取了一套实时计算LTR的算法，具体计算公式为：
[0027][0028]h
Rc
为车辆侧倾中心高度，d为轮距，h为车辆重心高度，总结可得：对于固定车型而言，除了车辆侧向加速度以及车辆侧倾角，其他均为不变量，因此我们假设LTR是车辆侧向加速度和侧倾角的线性组合，公式如下：
[0029]LTR＝k1a
ym
+k2Φ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于九轴传感器的用于重型车辆侧翻预警模块设计，其特征在于：包括数据输入模块、数据预处理模块、算法模型模块和数据输出模块；所述数据输入模块通过中控处布置的九轴传感器感知汽车运行六自由度参数；所述数据预处理模块用于对数据输入模块中得到的汽车运行六自由度参数进行算法计算和误差计算得到其汽车六自由度运动参数的最优估计值；所述算法模型模块通过建立汽车四自由度侧翻模型得出实时计算LTR的算法公式；所述数据输出模块包括可发出报警信号的报警器，根据仿真得到的LTR侧翻阈值设计三级侧翻等级，并根据等级的高低决策出是否报警。2.根据权利要求1所述的一种基于九轴传感器的用于重型车辆侧翻预警模块设计，其特征在于：所述数据输入模块中的汽车运行六自由度参数包括三轴角速度值和三轴加速度值。3.根据权利要求2所述的一种基于九轴传感器的用于重型车辆侧翻预警模块设计，其特征在于：所述数据预处理模块基于数据输入模块得到的三轴角速度以及三轴加速度通过姿态积分算法得到汽车运行姿态角。4.根据权利要求3所述的一种基于九轴传感器的用于重型车辆侧翻预警模块设计，其特征在于：所述姿态积分算法包括欧拉角法、方向余弦法和四元数...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁华杰，郭斌云，
申请(专利权)人：上海寻序人工智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：