本發(fā)明涉及一種用于補(bǔ)償車輛的車身的傾斜度的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

車輛的姿態(tài)在行駛期間根據(jù)車輛所行駛的道路的傾斜度或者說姿態(tài)而變化。用于檢測車輛的姿態(tài)的角度可通過傳感器檢測。

在公開文獻(xiàn)de102006026937a1中描述了一種用于控制車輛系統(tǒng)的方法。在此，確定穩(wěn)定性指標(biāo)。此外，提供第一和第二觀測器，所述第一和第二觀測器基于車輛的運(yùn)行參量確定參考橫向速度以及橫向速度，由所述參考橫向速度和橫向速度確定初始橫向速度以及初始縱向速度。

由公開文獻(xiàn)de102012024984a1公知了一種用于確定在行駛曲線路面區(qū)段時車輛的給定彎道傾斜度的方法。在此，根據(jù)所檢測的路面曲率來確定車輛的給定彎道傾斜度。此外，考慮曲線路面區(qū)段的視覺表面屬性。

在公開文獻(xiàn)de102012216205a1中描述了一種用于處理車輛中的傳感器數(shù)據(jù)的方法，其中，對車輛的行駛動態(tài)數(shù)據(jù)和底架傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測和濾波。

此外，由公開文獻(xiàn)de102004019928a1公知了一種用于車輛的用于識別斜坡或坡道狀況的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在此背景下，提出一種具有獨(dú)立權(quán)利要求特征的方法和系統(tǒng)。所述方法和系統(tǒng)的構(gòu)型由從屬權(quán)利要求和說明書中獲知。

根據(jù)本發(fā)明的方法被設(shè)置用于補(bǔ)償行駛傾斜路面的車輛在至少一個空間方向上的傾斜度。車輛具有車身和帶有多個車輪的主動式底盤，所述車輪與路面接觸。每個車輪通過在其長度方面相對于車身在豎直方向上可調(diào)節(jié)的執(zhí)行器在配置給該車輪的懸置位置上與車身連接。在所述方法中，首先求得車身在所述至少一個空間方向上的傾斜度，其中，對于至少兩個車輪各檢測與車身的配置給相應(yīng)車輪的懸置位置的豎直距離。通過所求得的距離，通過用變換矩陣

對所述至少兩個車輪到車身的豎直距離進(jìn)行變換，計算底盤在所述至少一個空間方向上的傾斜度。此外，由車身在所述至少一個空間方向上的傾斜度和底盤在所述至少一個空間方向上的傾斜度的差來求得路面在所述至少一個空間方向上的傾斜度。以此為基礎(chǔ)，分別求得用于至少一個所述路面在所述至少一個空間方向上所傾斜的作為側(cè)傾角的角度φs和/或作為俯仰角的角度θs的值。另外，分別預(yù)給定用于所述至少一個角度φs、θs的值的限值φs,lim、θs,lim。作為補(bǔ)充，考慮用于所述至少一個執(zhí)行器關(guān)于車身的距離并且用于所述至少一個車輪關(guān)于車身的距離的變換系數(shù)iva、iha。通過：

來確定用于所述至少一個執(zhí)行器的長度變化的理論值，所述長度變化用于補(bǔ)償傾斜度。

通過用變換矩陣：

對所述至少兩個車輪到車身的豎直距離進(jìn)行變換，求得底盤在所述至少一個空間方向上的傾斜度。在此，前方縱向間距l(xiāng)v描述相應(yīng)的前車輪與車身的重心在縱向空間方向上的距離。后方縱向間距l(xiāng)h描述相應(yīng)的后車輪與重心在縱向空間方向上的距離。前方橫向間距tv描述相應(yīng)的前車輪與重心在橫向空間方向上的距離。后方橫向間距th描述相應(yīng)的后車輪與重心在橫向空間方向上的距離。

在一個構(gòu)型中，通過執(zhí)行器分別與車身的重心的通常恒定的可測量的距離以及車輪分別與車身的重心的通常恒定的可測量的距離來計算所述變換系數(shù)iva、iha。在此，對于車輪的距離可考慮間距l(xiāng)v、lh、tv和th。

通?；蛘哒f根據(jù)定義，在存在上坡行駛時求得負(fù)的俯仰角θs，在存在下坡行駛時求得正的俯仰角θs。

在傾斜角的情況中通過：

以及在俯仰角的情況中通過：

來預(yù)給定用于路面傾斜的所述至少一個角度φs、θs的值的相應(yīng)限值φs,lim、θs,lim。

通常，在上坡行駛情況中θs,min的取值選擇得大于在下坡行駛情況中θs,max的取值。

在所述方法的范圍內(nèi)，為了求得車身的傾斜度，使用與車身固定的第一坐標(biāo)系，為了求得底盤的傾斜度，使用與底盤固定的第二坐標(biāo)系。第三慣性坐標(biāo)系用作參考坐標(biāo)系，所述參考坐標(biāo)系涉及重力。

在一個構(gòu)型中，關(guān)于參考坐標(biāo)系車身的傾斜度通過四元數(shù)來描述。

此外，可使用捷聯(lián)算法，通過所述捷聯(lián)算法設(shè)置：為了求得車輛的經(jīng)校正的加速度，對傳感器測量的加速度以離心加速度和重力加速度來校正。由此確定車輛在平面中的速度并且計算車身的傾斜度。

根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)被構(gòu)造用于補(bǔ)償行駛傾斜路面的車輛在至少一個空間方向上的傾斜度。車輛具有車身和帶有多個、通常四個車輪的主動式底盤，所述車輪與路面接觸。所述系統(tǒng)具有多個傳感器和控制設(shè)備。每個車輪通過在其長度方面可調(diào)節(jié)的執(zhí)行器在配置給該車輪的懸置位置上與車身連接。至少一個第一傳感器被構(gòu)造用于，求得車身在所述至少一個空間方向上的傾斜度。至少一個第二傳感器被構(gòu)造用于，對于至少兩個車輪檢測與車身的配置給相應(yīng)車輪的懸置位置的豎直距離?？刂圃O(shè)備被構(gòu)造用于，通過所述至少兩個車輪的所求得的距離，通過用變換矩陣

對所述至少兩個車輪到車身的豎直距離進(jìn)行變換，計算底盤在所述至少一個空間方向上的傾斜度。

此外，控制設(shè)備被構(gòu)造用于，由車身在所述至少一個空間方向上的傾斜度和底盤在所述至少一個空間方向上的傾斜度的差來求得路面在所述至少一個空間方向上的傾斜度并且分別求得用于至少一個所述路面在所述至少一個空間方向上所傾斜的角度φs、θs的值。此外提出，分別預(yù)給定用于所述至少一個角度φs、θs的值的限值φs,lim、θs,lim。此外，控制設(shè)備被構(gòu)造用于，考慮用于所述至少一個執(zhí)行器關(guān)于車身的距離并且用于所述至少一個車輪關(guān)于車身的距離的變換系數(shù)iva、iha。另外，控制設(shè)備被構(gòu)造用于，通過：

來確定用于所述至少一個執(zhí)行器的長度變化的理論值。

所述至少一個第二傳感器構(gòu)造成距離傳感器，通過所述距離傳感器可求得相應(yīng)車輪到車身的距離。在一個構(gòu)型中，在其長度方面可調(diào)節(jié)的執(zhí)行器也構(gòu)造成所述系統(tǒng)的部件。

通過所述方法和所述系統(tǒng)，當(dāng)在待行駛的路面上上坡行駛以及下坡行駛時，但即使在存在路面的橫向傾斜時，也可實(shí)現(xiàn)車輛的車身的水平化或者說水平定向的調(diào)控以及由此調(diào)節(jié)和/或控制。據(jù)此，車輛的主動式底盤的執(zhí)行器或者說促動器的長度被匹配以理論值并且路面的傾斜度通過車身傾斜的校準(zhǔn)得到補(bǔ)償。在此首先應(yīng)識別：車輛是上坡行駛并且由此行駛向上取向的路面還是下坡行駛并且由此行駛向下取向的路面。以此為基礎(chǔ)，采取用于使車身水平定向的措施，其中，在上坡行駛的情況中即在俯仰角為負(fù)時與在下坡行駛的情況中即在俯仰角為正時相比，采取車身的更強(qiáng)的水平定向。由此，在下坡行駛時與在上坡行駛的情況中相比應(yīng)以較小的程度補(bǔ)償路面的傾斜度。

在上坡行駛時，車輛通過執(zhí)行器在后部抬高并且在前部下沉，由此，對于車輛的乘員可獲得更好的視野和提高的舒適性。而在下坡行駛時，車輛通過執(zhí)行器在前部抬高并且在后部下沉，但通常與在上坡行駛的情況中相比以較小的程度進(jìn)行，以便不使乘員的視野變差并且保證在從下坡行駛或者說順坡行駛過渡到水平定向的路面時車輛的地面通過性。車輛的乘員由此可較正地坐著并且在路面傾斜時不必太用力地支撐在車輛的內(nèi)部空間中。通常，駕駛員的視野明顯得到改善。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)，估計車輛的車身關(guān)于慣性坐標(biāo)系的俯仰角和/或側(cè)傾角。這些角至少之一描述車身關(guān)于水平面的傾斜度，所述水平面通過慣性坐標(biāo)系的空間方向xref、yref、zref上的軸來定義。通過距離傳感器、例如車輪彈動傳感器，由車身在慣性坐標(biāo)系中的角來確定、通常計算路面在車輛的俯仰方向和側(cè)傾方向上的角。借助于相應(yīng)的角的值和符號識別：是否車輛處于坡道上以及是涉及上坡行駛還是涉及下坡行駛。

負(fù)的俯仰角表示上坡行駛，而正的俯仰角表示下坡行駛。車身的所求得的俯仰角換算成預(yù)控制，其中，在存在正的俯仰角時，底盤的兩個前執(zhí)行器伸出，并且兩個后執(zhí)行器縮入。而在識別到負(fù)的俯仰角時，底盤的前執(zhí)行器縮入并且兩個后執(zhí)行器伸出。

為了實(shí)現(xiàn)車身在下坡行駛時不是這樣強(qiáng)地水平定向，限制慣性系中的所計算的俯仰角，由此，對于俯仰角為了校正或者說補(bǔ)償車身傾斜度作為結(jié)果得到不過大的負(fù)值并且由此在下坡行駛或者說順坡行駛時得到不過強(qiáng)的水平定向。

所述處理方式可在車輛向前行駛時實(shí)現(xiàn)。在向后行駛時，或者不提供或充其量提供車身的水平定向或者提供執(zhí)行器的關(guān)于向前行駛反向的長度變化。如果要向后執(zhí)行上坡行駛，則實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的水平定向。如果要向后進(jìn)行下坡行駛，則僅應(yīng)實(shí)現(xiàn)小的水平定向，以便為乘員實(shí)現(xiàn)良好視野。

在一個構(gòu)型中，作為補(bǔ)充或替換方案，當(dāng)在上坡行駛或者說下坡行駛對車身水平定向時，在存在路面的橫向傾斜時實(shí)現(xiàn)水平定向。據(jù)此，為了補(bǔ)償車身關(guān)于慣性坐標(biāo)系的傾斜度，可在考慮俯仰角和側(cè)傾角的情況下將執(zhí)行器的相應(yīng)長度的匹配進(jìn)行組合。為了在側(cè)傾角方面補(bǔ)償作為傾斜度的橫向傾斜度，可與在俯仰角的情況中類似地進(jìn)行處理。據(jù)此，由關(guān)于慣性坐標(biāo)系的側(cè)傾角計算并且由此求得用于執(zhí)行器的預(yù)控制，其中，在向左橫向傾斜或向右橫向傾斜之間不予區(qū)分。在此情況下，θs,max的取值通常與θs,min的取值一樣大。

與在何方向上考慮何角、即俯仰角和/或側(cè)傾角無關(guān)，通過主動式底盤可實(shí)現(xiàn)路面的傾斜度的補(bǔ)償。

在所述方法的可能實(shí)現(xiàn)中，將車輛的、通常車輛的車身的關(guān)于慣性坐標(biāo)系在俯仰方向和/或側(cè)傾方向上的相應(yīng)角以及由此俯仰角和/或側(cè)傾角求得，并且通過角的符號在上坡行駛與下坡行駛之間或在存在在橫向方向上傾斜的路面時在向左傾斜或向右傾斜之間予以區(qū)分。在此也可將俯仰方向和側(cè)傾方向組合地予以補(bǔ)償。車身的可能情況下存在的傾斜度關(guān)于慣性坐標(biāo)系以及由此水平平面可得到補(bǔ)償，所述水平平面通過地球的重力場定向和/或定義。

在所述方法的范圍內(nèi)，為了使車輛的車身水平化或者說水平定向，所述車身不必絕對精確地相對于地平面平行地定向。在一個構(gòu)型中，待實(shí)施的水平定向的程度應(yīng)可應(yīng)用地確定并且由此定義。可根據(jù)相對于地平面平行的車身初始姿態(tài)選擇這樣一個程度，例如到50％。用于傾斜度的程度可通過限值φs,lim、θs,lim來調(diào)整。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)型由說明書和附圖中得到。

不言而喻，前面提到的以及后面還要描述的特征不僅可在分別給出的組合中使用，而且可在其它組合中或獨(dú)立地使用，而不偏離本發(fā)明的范圍。

附圖說明

借助于實(shí)施形式在附圖中示意性示出并且參考附圖示意性且詳細(xì)描述本發(fā)明。

圖1示出用于具有根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施形式的車輛的一個例子的示意性視圖。

圖2示出關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施形式的流程圖。

圖3示出圖1的車輛的細(xì)節(jié)的示意性視圖。

圖4示出在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施形式的不同方案中圖1的車輛。

具體實(shí)施方式

附圖被相互關(guān)聯(lián)和彼此交叉地描述，相同參考標(biāo)號標(biāo)記同一個部件。

圖1中示意性示出了構(gòu)造成機(jī)動車的車輛2和構(gòu)造成道路的路面4，車輛2在行駛期間在所述路面上運(yùn)動。在此，車輛2包括車身6和四個被設(shè)置用于車輛2前進(jìn)運(yùn)動的車輪8、10，圖1中僅示出了所述車輪中的左前車輪8和左后車輪10。每個車輪8、10至少通過主動式執(zhí)行器12、14與車身6連接，其中，車輪8、10和執(zhí)行器12、14構(gòu)造成車輛2的主動式底盤的部件。

根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)16的實(shí)施形式作為部件包括控制設(shè)備18、至少一個用于確定車身6的傾斜度的第一傳感器19以及多個、在此四個構(gòu)造成距離傳感器20、22的第二傳感器，圖1中僅示出了所述第二傳感器中的兩個，其中，每個車輪8、10都配置有這種距離傳感器20、22。所述至少一個第一傳感器19和所述距離傳感器20、22同樣構(gòu)造成系統(tǒng)16的傳感器組件的部件。另外，傳感器組件以及由此系統(tǒng)16包括未進(jìn)一步示出的用于確定、通常用于測量車輛2和/或車身6的至少一個動力學(xué)參量、通常為速度和/或加速度的傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的方法的在下面主要借助于圖2的流程圖描述的實(shí)施形式可通過根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)16的在圖1中示意性示出的實(shí)施形式來執(zhí)行，其中，所述方法的實(shí)施形式的步驟可通過控制設(shè)備18調(diào)控并且由此控制和/或調(diào)節(jié)。

此外，圖1中示出了三個坐標(biāo)系24、26、28以及各種參數(shù)、在此為幾何參數(shù)。

在此，與車身固定的第一坐標(biāo)系24配置給車輛2的車身6，其中，所述第一坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)處于車身6的重心25。第一坐標(biāo)系24包括在相對于車身6縱向地以及相對于車輛2的行駛方向平行地取向的空間方向xa上的第一軸。第二軸在相對于車身6橫向地以及相對于車輛2的橋平行地取向的空間方向ya上，所述橋分別在車輛2的兩個車輪8、10之間延伸。第三軸在相對于車身6的豎直軸線平行的空間方向za上取向。所提到的全部三個軸以及由此空間方向xa、ya、za彼此相對豎直地取向。在此，在一個構(gòu)型中提出，最先提到的兩個軸以及由此空間方向xa和ya撐開車輛2的一個水平平面，重心25處于該水平平面中。

另外，圖1示出了豎直取向的距離dza,vl、dza,hl的兩個例子。第一距離dza,vl涉及左前車輪8與車身6之間的間隔。第二距離dza,hl涉及左后車輪10與車身6之間的間隔。所述距離dza,vl、dza,hl沿著執(zhí)行器12、14取向并且可通過配置給車輪8、10的距離傳感器20、22檢測。

在相對于水平平面平行的平面中車輪8、10到車身6的重心25的距離在此可通過長度或者說側(cè)面長度或間距tv、th、lh、lv來定義。在此，對于左前車輪8可考慮描述車輪8與重心25在橫向空間方向上的距離的前方橫向間距tv和描述車輪8與重心25在縱向空間方向上的距離的前方縱向間距l(xiāng)v。對于左后車輪10可考慮描述車輪10與重心25在橫向空間方向上的距離的后方橫向間距th和描述車輪10與重心25在縱向空間方向上的距離的后方縱向間距l(xiāng)h。

另一個豎直取向的距離dza,vr涉及在此未示出的右前車輪與車身6之間的間隔。在豎直方向上的附加的距離dza,hr涉及在此未示出的右后車輪與車身6之間的間隔。所述距離dza,vl、dza,hl、dza,vr、dza,hr或者說車輪8、10與車身6之間的間隔在構(gòu)型中涉及重心25所處的水平平面。

另外，對于右前車輪可考慮描述右前車輪與重心25在橫向空間方向上的距離的前方橫向間距tv和描述右前車輪與重心25在縱向空間方向上的距離的前方縱向間距l(xiāng)v。對于右后車輪可考慮描述該車輪與重心25在橫向空間方向上的距離的后方橫向間距th和描述右后車輪與重心25在縱向空間方向上的距離的后方縱向間距l(xiāng)h，其中，圖1中沒有繪入對于右后車輪可考慮的后方橫向間距。

與底盤固定的第二坐標(biāo)系26配置給路面4并且包括在相對于所設(shè)置的行駛方向或者說路面4的縱向方向平行的空間方向xs上的第一軸、在相對于路面4的橫向方向平行地取向的空間方向ys上的第二軸和在空間方向zs上的第三軸，其中，所提到的全部軸彼此相對垂直地取向。路面4的傾斜度以及由此姿態(tài)在此可借助于描述路面4在橫向方向上的傾斜度的橫向角或者說側(cè)傾角φs以及借助于描述路面4在縱向方向上的傾斜度并且由此例如描述坡度或落差的縱向角或者說俯仰角θs來描述。

第三坐標(biāo)系28構(gòu)造成參考坐標(biāo)系并且包括在空間方向xref上的第一軸、在空間方向yref上的第二軸和在空間方向zref上的第三軸，全部這些軸彼此相對垂直地取向。

此外，第一坐標(biāo)系24中示出了描述車身6繞在空間方向xa上取向的第一軸轉(zhuǎn)動的側(cè)傾角φa、描述車身6繞在空間方向ya上取向的第二軸轉(zhuǎn)動的俯仰角θa和描述車身6繞在空間方向za上取向的第三軸轉(zhuǎn)動的橫擺角ψa。

在車輛2的車身6的重心25中與車身固定的第一坐標(biāo)系24[xa,ya,za]隨動于車身6的平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。第三慣性坐標(biāo)系28[xref,yref,zref]作為參考坐標(biāo)系來考慮，其中考慮，重力加速度g僅僅在相對于重力矢量平行的空間方向zref上作用。

在所述方法的實(shí)施形式中，為了估計車身6的傾斜度或者說姿態(tài)，將俯仰角θa和側(cè)傾角φa關(guān)聯(lián)到構(gòu)造成參考坐標(biāo)系的第三坐標(biāo)系28上。

在與車身固定的坐標(biāo)系24與參考系或者說慣性坐標(biāo)系28之間所夾的角[θa,φa,ψa]也被稱為慣性俯仰角θa、慣性側(cè)傾角φa和慣性橫擺角ψa。車身6在俯仰方向和側(cè)傾方向上的取向被稱為所述車身的傾斜度，由此確定俯仰角θa和側(cè)傾角φa。

為了估計車身6的傾斜度或者說姿態(tài)，通過具有六個自由度的用于確定慣性的傳感器組件(imu：inertialmeasurementunit，慣性測量單元)測量并且由此求得車身6或者說車輛2沿著空間方向xa、ya、za的加速度和轉(zhuǎn)動速率其中，也可與所述方法的執(zhí)行無關(guān)地在車輛2中使用傳感器組件。

為了估計車身6的傾斜度，首先應(yīng)考慮：待由傳感器組件例如通過測量來求得的參量和受制于何物理邊界條件。由傳感器組件的加速度傳感器的測量信號導(dǎo)出三個不同的物理參量：

-與車輛2的轉(zhuǎn)動速率和平面速度相關(guān)的離心加速度

-在車輛的水平平面中在相應(yīng)加速度傳感器的一個軸的空間方向上車輛2和/或車身6的經(jīng)校訂的平面速度的變化以及由此加速度

-重力加速度：

在上述公式中，是車輛2在水平平面中的速度，r是歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣(6)，其在考慮歐拉角的情況下按照側(cè)傾角φ、俯仰角θ和橫擺角ψ的旋轉(zhuǎn)次序計算得到。在此，vebene,x是在車輛2的縱向方向或者說行駛方向上的通常的車輛速度vfzg，所述車輛速度通過車輪8、10的轉(zhuǎn)速來測量并且顯示給速度計。

分別待確定的角φ即φa(對于車身)、φf(對于底盤)或者說φs(對于路面)和θ即θa(對于車身)、θf(對于底盤)或者說θs(對于路面)通?？赏ㄟ^兩種不同的用于計算的計算方法或者說處理方式來求得：

-通過對傳感器組件所測量的轉(zhuǎn)動速率進(jìn)行時間積分，或者

-通過將離心加速度和車輛2的平面速度的變化以及由此加速度從傳感器組件所測量的加速度中消除掉并且通過三角函數(shù)計算角度。

如已借助于方程(5)所述，是具有三個元素的矢量[agv,x,agv,y,agv,z]^t＝[g*sinθ,-g*sinφ*cosθ,-g*cosφ*cosθ]^t，而重力加速度g＝9.81m/s²在此作為標(biāo)量使用，其視車身6的用歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣r(6)描述的傾斜度而定影響矢量的不同元素。如果車身6不傾斜，則在側(cè)傾角φa＝90°并且俯仰角θa＝0°時，如果已知，則可通過上述反正切函數(shù)來計算俯仰角θa和側(cè)傾角φa。

然而，在待執(zhí)行的計算中需要考慮：由于轉(zhuǎn)動速率傳感器的在時間上可變的偏移誤差，轉(zhuǎn)動速率的積分可能情況下靜態(tài)不精確。這意味著，所計算的角度低頻漂移并且僅測量信號的高頻分量可用。而在通過加速度傳感器求得角度時，需要考慮高頻干擾，因為難于檢測的例如在碾過坑洼時產(chǎn)生的速度變化不可從測量信號中消除掉。

在這里所述的實(shí)施形式中，作為濾波算法使用基于四元數(shù)的傾斜度濾波器或者說姿態(tài)濾波器。也可使用卡爾曼濾波器用于融合兩種計算方法。由此將前面提到的兩種計算方法聯(lián)合，由此提供不僅低頻可用而且高頻可用的信號。

四元數(shù)是四維矢量通過所述四維矢量可描述剛體、在此為車身6的取向。如果剛體關(guān)于參考系轉(zhuǎn)動了角度χ以及軸其中，是單位矢量，則關(guān)于參考系的所述取向通過四元數(shù)來描述。

這首先用于傳感器組件所測量的轉(zhuǎn)動速率的時間積分，其中，車身6關(guān)于慣性參考系在當(dāng)前情況下以轉(zhuǎn)動速率旋轉(zhuǎn)。由車身6的初始姿態(tài)出發(fā)，姿態(tài)或者說傾斜度的變化基于轉(zhuǎn)動速率通過方程(7)：

來描述。算子在此表示四元數(shù)乘法。在時間離散情況中，合成的微分方程例如通過歐拉積分(8):

來求解，其中，δt相應(yīng)于兩個時刻k與k–1之間的步長。

為了用四元數(shù)描述由傳感器組件所測量的加速度和合成的經(jīng)校訂的重力加速度得到的車身6的取向，需要對下列優(yōu)化問題(9)：

其中，進(jìn)行求解。不可直接計算傾斜度，因為繞相對于重力矢量平行地取向的旋轉(zhuǎn)軸線存在無窮多的解。為了時間離散求解優(yōu)化問題，使用基于梯度的方程(10)：

其具有可調(diào)整的步長μ。

為了融合關(guān)于由所測量的轉(zhuǎn)動速率以及由加速度得到的傾斜度的信息，將兩個四元數(shù)通過方程(11)加權(quán)相加：

其中，0≤γ≤1是可調(diào)整的參數(shù)。俯仰角和側(cè)傾角于是通過方程(12a)、(12b)：

θa,k＝-sin^-1(2ql,k,2ql,k,4+ql,k,1ql,k,3)(12a)

計算。

為了從傳感器組件所測量的加速度消除掉離心加速度和平面速度的變化考慮也借助于重力加速度矢量計算的俯仰角和側(cè)傾角。

為了執(zhí)行所述方法的實(shí)施形式，使用所謂的捷聯(lián)方案，所述捷聯(lián)方案在圖2的流程圖中示出。下面詳細(xì)描述所述方法的各個步驟40、42、44、46、48。

在所述方法開始時，提供加速度和轉(zhuǎn)動速率的傳感地求得的值。通過所述值在第一步驟40中執(zhí)行“離心力的校正”，其中，傳感器組件所測量的加速度被校正以離心力的分量。在此確定經(jīng)校正的第一加速度在考慮用于側(cè)傾角φa和俯仰角θa的值的情況下在第二步驟42中在執(zhí)行“重力的校正”的情況下用重力加速度來校正所述經(jīng)校正的第一加速度由此得到水平平面中的加速度

在所述方法的范圍內(nèi)設(shè)置有兩種計算平面速度的可能性。

在第三步驟44中在考慮車輛2的加速度車輛2的所測量的速度v和所述車輛的轉(zhuǎn)向角δlenk的情況下執(zhí)行“速度的確定”，其中，車輛的第一平面速度通過車輛2的加速度的積分(13)：

來計算并且由此求得。所述平面速度又在第一步驟40中的用于“離心力的校正”的閉環(huán)調(diào)節(jié)回路中使用。

對于在車輛2的縱向軸線的空間方向上的速度vebene,x，在此提供在車輛2的方向xa上的通過車輪轉(zhuǎn)速所測量的速度vfzg。另外，借助于單軌模型，可由轉(zhuǎn)向角δlenk和所測量的速度vfzg計算對于機(jī)動車的橫向軸線有效的速度vy,esm。對于豎直速度vebene,z，不提供另外的測量或者說計算方法。車輛的作為替換方案求得的第二平面速度(14)：

和通過積分(13)計算的速度可通過合適的濾波算法、例如通過卡爾曼濾波器(15)通過計算規(guī)則來融合，所述計算規(guī)則包括加權(quán)因子τ：

其中，0≤τ≤1(15)

在用于“平面速度變化的校正”的第四步驟46中，考慮所測量的速度vfzg、轉(zhuǎn)向角δlenk、角度θa、φa的值和通過離心加速度校正的加速度其中，經(jīng)校正的加速度通過平面速度的變化的分量來校正。為了避免不利反饋，使用速度的矢量的導(dǎo)數(shù)，來取代按照計算規(guī)則(15)所求得的速度

在第五步驟48中，在考慮車輛2的轉(zhuǎn)動速率和重力加速度的情況下通過前面所述基于四元數(shù)的傾斜度濾波器計算車輛2的車身6的俯仰角θa和側(cè)傾角φa以及由此傾斜度或者說姿態(tài)。通過前面所述的處理方式，確定關(guān)于慣性坐標(biāo)系28的俯仰角θa和側(cè)傾角φa并且在第二步驟42中的用于“重力的校正”以及第三步驟44中的用于“平面速度變化的校正”的閉環(huán)調(diào)節(jié)回路中使用。

從在第五步驟48中求得的車身6的傾斜度出發(fā)，求得路面4的傾斜度以及由此姿態(tài)，其中，作為所測量參量考慮車輪8、10與車身6之間的距離由此首先計算車輛2的底盤的俯仰角θf和側(cè)傾角φf，其中，待執(zhí)行的計算與變換矩陣(16)相關(guān)：

用所述變換矩陣描述重心25關(guān)于車輪8、10的位置的幾何姿態(tài)。在此，第一列描述在水平平面內(nèi)左前車輪8到重心25的距離，第二列描述在水平平面內(nèi)右前車輪到重心25的距離，第三列描述在水平平面內(nèi)左后車輪10到重心25的距離，第四列描述在水平平面內(nèi)右后車輪到重心25的距離。

底盤的傾斜度于是通過矢量關(guān)系(17)：

來確定。

通過由車身6的傾斜度減去底盤的傾斜度，路面4的關(guān)于與車身固定的第一坐標(biāo)系24的傾斜度通過矢量關(guān)系(18)：

來計算。因為車輪8、10的輪胎屈撓與待考慮的距離相比非常小，所以所述輪胎屈撓在以上計算中予以忽略。

因為角度φa和θa是用于車身6的傾斜度的涉及矢量的估計參量并且φf和θf描述車身6與路面4的表面之間的相對角度，所以通過φs和θs也提供角度作為所估計的參量用于路面4或者說道路關(guān)于重力矢量的傾斜度。

在實(shí)現(xiàn)所述方法時，對于車輛2的主動式底盤通過校正車身6的傾斜度實(shí)現(xiàn)路面4的傾斜度的補(bǔ)償并且據(jù)此使車身6水平化或者說水平定向。

就此而言，借助于用于執(zhí)行器12、14的長度變化的理論值來預(yù)給定：應(yīng)以何程度進(jìn)行傾斜度的這種補(bǔ)償或者說車身的水平化。因此通過使執(zhí)行器12、14的相應(yīng)長度匹配于理論值，在上坡或者說逆坡行駛時比在下坡或者說順坡行駛時可定量地設(shè)置更強(qiáng)的水平化。

在上坡行駛時，使車輛2的車身6在后部抬高并且在前部下沉，由此，乘員的視野可得到改善并且舒適性可得到提高。在下坡行駛時，使車身6在前部抬高并且在后部下沉，但在此與上坡行駛相比進(jìn)行傾斜度的明顯小的補(bǔ)償，以便不使乘員的視野變差并且保證在從下坡或者說順坡行駛過渡到水平面時車身6的地面通過性。

也可考慮，使車身6相對于車輛2的行駛方向在橫向上水平化，其中，在橫向方向上車身6的傾斜度的補(bǔ)償也可通過預(yù)給定理論值來限制，以便例如避免可能限制地面通過性的行駛狀況。

為了實(shí)現(xiàn)所述方法，路面的所計算的傾斜角φs和θs首先通過預(yù)給定理論值或者說限值φs,lim、θs,lim來限制：

然后將傾斜角φs和θs換算成用于主動式底盤的執(zhí)行器12、14的長度變化的理論值路面4的受限制的俯仰角和側(cè)傾角換算成用于執(zhí)行器12、14的長度的理論值借助于變換矩陣t和用于車輛2的前橋和后橋的涉及執(zhí)行器與涉及車輪的距離之間的已知變換系數(shù)和來執(zhí)行，由此形成對角矩陣diag(iva,iva,iha,iha)。在此，對于涉及執(zhí)行器的理論值使用與轉(zhuǎn)置的變換矩陣(16)的下述關(guān)系：

在上述公式中，最大角或者說最小角φs,max,、θs,max、φs,min和θs,min是可根據(jù)相應(yīng)行駛狀況改變的可調(diào)整的協(xié)調(diào)參數(shù)或者說理論值。

在一個應(yīng)用例子中，預(yù)給定下列初始值：

iva＝iha＝1；tv＝th＝0.5；lv＝lh＝1.5(22)

由此得到：

這意味著，前方的執(zhí)行器12向上運(yùn)動2.6cm，后方的執(zhí)行器14向下運(yùn)動2.6cm，其中，相應(yīng)的執(zhí)行器12、14的長度根據(jù)在此描述的間距來變化。

圖3示出了在布置在左前方的車輪8的區(qū)域中機(jī)動車2的一個細(xì)節(jié)的示意性視圖，該車輪在此通過配置給該車輪8的執(zhí)行器12與車輛2的車身6的懸置位置50連接。此外，圖3示出了車輪8到重心25的橫向距離tv。在此也通過雙箭頭表示了執(zhí)行器12到重心25的橫向距離tv,akt。在此也示出了車輪8到車身6的距離dza,vl以及執(zhí)行器12到車身6的懸置位置50的距離zakt,vl。

相應(yīng)地，對于左后車輪10可考慮其到車身的距離dza,hl以及其到重心25的距離th。對于配置給左后車輪10的執(zhí)行器14，相應(yīng)地可考慮到車身6的懸置位置的距離zakt,hl以及到重心25的距離th,akt。

在圖4a中在路面4上上坡行駛情況中、在圖4b中在路面4的水平平面中以及在圖4c中在下坡行駛情況中，示意性示出了車輛2，其中，在全部三個圖4a、4b、4c中通過箭頭52表示車輛2的向前取向的行駛方向。此外，圖4a、4b和4c中示出了車輛2的右前車輪54和車輛2的右后車輪56。在此提出，右前車輪54通過執(zhí)行器58與車輛2的車身6的懸置位置連接，而右后車輪56通過執(zhí)行器60與車身6的懸置位置連接。

根據(jù)圖1和/或圖3中的視圖，右前車輪54到車身6具有距離dza,vr，到重心25具有距離tv。配置給右前車輪54的執(zhí)行器58到車身6具有距離zakt,vr，到車身的重心25具有距離tv,akt。相應(yīng)地，右后車輪56到車身6的懸置位置具有距離dza,hr，到重心25具有距離th。配置給右后車輪56的執(zhí)行器60到車身6的懸置位置具有距離zakt,hr，到車身6的重心25具有距離th,akt。

在考慮根據(jù)本發(fā)明的方法的前面所述的步驟的情況下，使車輛2的后橋上的后車輪10、56與所述車輛的車身6連接的執(zhí)行器14、60在上坡行駛時(圖4a)與使車輛2的前橋上的前車輪8、54與所述車輛的車身6連接的兩個執(zhí)行器12、58相比伸長較大的間距。當(dāng)在水平取向的路面上行駛時(圖4b)，執(zhí)行器12、14、58、60的長度調(diào)整得相同。在借助于圖4c所示的下坡行駛時，使兩個前車輪8、54與車輛2的車身6連接的執(zhí)行器12、58與使車輛2的后橋的車輪10、56與所述車輛的車身6連接的執(zhí)行器14、60相比伸長較大的間距。然而，在下坡行駛時前橋上的執(zhí)行器12、58相對于后橋上的執(zhí)行器14、60的伸長小于在上坡行駛時執(zhí)行器14、60相對于執(zhí)行器12、58的伸長。