一種機(jī)動(dòng)車在坡度平面行駛時(shí)的加速度確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)動(dòng)車輛工況檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種機(jī)動(dòng)車在坡度平面行駛時(shí) 的加速度確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 加速度傳感器忍片是在=軸坐標(biāo)系中有方向的，其可應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車輛上檢測(cè)車輛 的運(yùn)行加速度，常規(guī)應(yīng)用方法有兩種：
[0003] 1、先設(shè)置補(bǔ)償偏移值到加速度傳感器，W抵消重力加速度的影響。但運(yùn)種方法存 在缺陷：當(dāng)機(jī)動(dòng)車輛行駛在坡面上時(shí)，重力加速度與補(bǔ)償偏移值不在一條直線上，因此并不 能相互抵消，因此加速度傳感器輸出的值并不是機(jī)動(dòng)車輛的真正加速度。
[0004] 2、必須把加速度傳感器水平安裝在機(jī)動(dòng)車上，在上電時(shí)只使用其中兩個(gè)軸，禁用 與重力方向一致的坐標(biāo)軸，但運(yùn)種方法也存在缺陷：首先安裝要求高，一旦沒(méi)安裝于水平位 置，其輸出的加速度值也不能反映機(jī)動(dòng)車的加速度；其次，當(dāng)機(jī)動(dòng)車行駛在坡面上時(shí)，重力 在二軸平面上有分量，傳感器加速度值是機(jī)動(dòng)車的輸出加速度值和重力加速度值在二軸平 面分量的矢量和。
[0005] 因此，現(xiàn)有方法仍不能準(zhǔn)確確認(rèn)機(jī)動(dòng)車輛的加速度，且對(duì)加速度傳感器的安裝要 求高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述現(xiàn)有的機(jī)動(dòng)車輛加速度值無(wú)法準(zhǔn)確確認(rèn)，現(xiàn)本發(fā)明提供一種確認(rèn)機(jī)動(dòng)車 輛加速度的方法，其得到的車輛加速度值準(zhǔn)確。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù) 方案：
[0007] -種機(jī)動(dòng)車在坡度平面行駛時(shí)的加速度確定方法：在汽車行駛在具有 坡度的平面時(shí)，機(jī)動(dòng)車輛的加速度傳感器加速度等于機(jī)動(dòng)車輛的重力加速度與機(jī) 動(dòng)車輛的實(shí)際輸出加速度；的矢量和，即公式（0):
從而得到公式（1):
其中，/為機(jī)動(dòng)車輛的加速度傳感器實(shí)測(cè)測(cè)得 的加速度；2^為機(jī)動(dòng)車輛的重力加速度；0為坡面角度；；為機(jī)動(dòng)車輛的實(shí)際加速度；坡面 夾角0等于機(jī)動(dòng)車輛重力方向和機(jī)動(dòng)車輛所處平面的垂直方向的夾角0;
[0008] 所述車輛實(shí)測(cè)加速度/的Z軸的分量與重力加速度J在Z軸的分量相等，/的Z軸 值為zl，機(jī)動(dòng)車輛重力方向和機(jī)動(dòng)車輛所處平面的垂直方向的夾角0與車輛的重力加速 度值I；I與Z軸投影值z(mì)l的關(guān)系為公式似
。
[000引將似代入（1)，即可得到任意坡度情況下的機(jī)動(dòng)車輛的實(shí)際輸出加速度值I;。
[0010] 更優(yōu)地，所述加速度傳感器的安裝平面平行于所述機(jī)動(dòng)車輛的行駛平面，即車輛 實(shí)測(cè)加速度/與傳感器實(shí)測(cè)加速度/'相等。
[0011] 更優(yōu)地，測(cè)定傳感器與水平面的夾角a，并根據(jù)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換矩陣R，將實(shí)測(cè)加速度 坐標(biāo)系值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)值。
[0012] 更優(yōu)地，機(jī)動(dòng)車輛的行駛平面與加速度傳感器的安裝平面形成傳感器夾角a;當(dāng) 機(jī)動(dòng)車輛的行駛平面為水平面時(shí)，確定機(jī)動(dòng)車輛行駛平面旋轉(zhuǎn)到加速度傳感器的安裝平面 的旋轉(zhuǎn)矩陣R(a);根據(jù)所述傳感器實(shí)測(cè)加速度F和旋轉(zhuǎn)矩陣R(a)確定機(jī)動(dòng)車輛行駛于 任意坡面時(shí)的車輛實(shí)測(cè)加速度/，即
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果為：確認(rèn)得到的機(jī)動(dòng)車輛的實(shí)際輸出加速度 精確度高，而且勿需按標(biāo)準(zhǔn)水平安裝加速度傳感器，可安裝于任意角度，降低安裝要求仍可 保證準(zhǔn)確檢測(cè)實(shí)際輸出加速度。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明對(duì)機(jī)動(dòng)車輛的受力分析圖；
[0015] 圖2為本發(fā)明的加速度傳感器的安裝角度示意圖。
[0016] 附圖標(biāo)記：1一機(jī)動(dòng)車輛，2-加速度傳感器，3-水平面，4-行駛平面，5-安裝平 面。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[001引 實(shí)施例一：
[0019] 當(dāng)機(jī)動(dòng)車輛1停止或行駛于水平面3時(shí)，加速度傳感器2在機(jī)動(dòng)車輛1上的安裝 平面5按要求平行于水平面3,因此加速度傳感器2的安裝平面5平行于所述機(jī)動(dòng)車輛1在 任意坡面上的行駛平面4,運(yùn)樣加速度傳感器2實(shí)際測(cè)得的傳感器實(shí)測(cè)加速度與為車輛 實(shí)測(cè)加速度f(wàn)相等，町
[0020] 如圖1所示的對(duì)機(jī)動(dòng)車輛1的坡面力學(xué)分析，機(jī)動(dòng)車輛1行駛于與水平面3的坡 面角度為0的行駛平面4上。建立機(jī)動(dòng)車輛=維直角坐標(biāo)系，其x，y軸所在平面平行于坡 面，Z軸垂直于機(jī)動(dòng)車輛1的行駛平面4。由于加速度傳感器2的安裝平面5平行于所述機(jī) 動(dòng)車輛1在任意坡面上的行駛平面4,因此機(jī)動(dòng)車輛1的車輛=維坐標(biāo)系與加速度傳感器2 的=維直角坐標(biāo)系為同一坐標(biāo)系。在本實(shí)施例中，加速度傳感器2使用全量程，即X，y，Z= 軸全部使用。
[0021] 加速度傳感器2的傳感器實(shí)測(cè)加速度y可W采集得到，而該車輛實(shí)測(cè)加速度/為 重力加速度；和機(jī)動(dòng)車輛1的實(shí)際輸出加速度；的矢量和，即
其中由機(jī)動(dòng) 車輛1的受力分析通過(guò)=角形的余弦公式可W得到： CN1051化化7A 饑M節(jié) 3/4頁(yè)
[0023]另外，不管是機(jī)動(dòng)車引擎輸出加速度，剎車加速度和拐彎時(shí)橫向摩擦力，歸根到底 機(jī)動(dòng)車的輸出加速度（包括牽引加速度和制動(dòng)加速度等）都來(lái)源于車輪的摩擦力，而該摩 擦力總是存在于機(jī)動(dòng)車輛1所在的平面，因此可W得出，車輛實(shí)測(cè)加速度/在Z軸上的分量 與重力加速度J在Z軸上的分量是相等的，因此有：。設(shè)車輛實(shí)測(cè)加速度/在Z軸上 的投影值為zl，其是測(cè)量得到的傳感器實(shí)測(cè)加速度/可觀測(cè)得到的Z軸值，而重力加速度； 在Z軸上的投影值為I.g|:*c〇S日，因此互1.= | :嵌I*杞觸'目.，從而可W得到坡面角度目與車 輛實(shí)測(cè)加速度重力加速度值IJI和Z軸投影值z(mì)l的關(guān)系為：
[00巧]由上述式1和式2即可簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確得到機(jī)動(dòng)車輛1的實(shí)際輸出加速度值I三。
[0026] 實(shí)施例二：
[0027] 加速度傳感器2 -般要求其安裝平面5平行于其行駛平面4,但由于各種機(jī)動(dòng)車 的行車診斷系統(tǒng)接口位置具有不確定性，而且很難在機(jī)動(dòng)車輛1上找到可W水平安裝的位 置，即使能找到，也給用戶安裝設(shè)備帶來(lái)很多不便。因此，如圖2所示，加速度傳感器2的安 裝平面5均與其安裝的機(jī)動(dòng)車輛1的行駛平面4之間形成傳感器夾角a。
[0028] 仍如圖1所示對(duì)機(jī)動(dòng)車輛1的坡面力學(xué)分析，建立機(jī)動(dòng)車輛=維直角坐標(biāo)系，其 X，y軸所在平面平行于坡面，Z軸垂直于機(jī)動(dòng)車輛1的行駛平面4。由于加速度傳感器2的 安裝平面5與機(jī)動(dòng)車輛1的行駛平面4具有夾角a，因此機(jī)動(dòng)車輛=維直角坐標(biāo)系與加速 度傳感器2的=維直角坐標(biāo)系之間具有旋轉(zhuǎn)系數(shù)，即旋轉(zhuǎn)矩陣R(a)，從而根據(jù)傳感器實(shí)測(cè) 加速度7嘴旋轉(zhuǎn)矩陣R(a)確定機(jī)動(dòng)車輛1行駛于任意坡面時(shí)的車輛實(shí)測(cè)加速度/ ;
[0030] 當(dāng)機(jī)動(dòng)車輛1的行駛平面4為水平面3時(shí)，車載診斷系統(tǒng)讀取若干組數(shù)據(jù)，可學(xué)習(xí) 得到由機(jī)動(dòng)車輛1行駛平面4旋轉(zhuǎn)到加速度傳感器2的安裝平面5的旋轉(zhuǎn)矩陣R(a)。由 于加速度傳感器2的傳感器實(shí)測(cè)加速度戶已觀察得到，因此車輛實(shí)測(cè)加速度/即可計(jì)算得 知。
[0031] 從而，當(dāng)機(jī)動(dòng)車輛1行駛于任意坡面角度0時(shí)，如圖1分析可知，車輛實(shí)測(cè)加速度 /為重力加速度和機(jī)動(dòng)車輛1的實(shí)際輸出加速度自.的矢量和，即/':二/.=g+a。其中由 機(jī)動(dòng)車輛1的受力分析通過(guò)=角形的余弦公式可W得到：
[0033]另外，不管是機(jī)動(dòng)車引擎輸出加速度，剎車加速度和拐彎時(shí)橫向摩擦力，歸根到底 機(jī)動(dòng)車的輸出加速度（包括牽引加速度和制動(dòng)加速度等）都來(lái)源于車輪的摩擦力，而該摩 擦力總是存在于機(jī)動(dòng)車輛1所在的平面，因此可W得出，車輛實(shí)測(cè)加速度/在Z軸上的分量 與重力加速度J在Z軸上的分量是相等的，因此有：^ 。設(shè)車輛實(shí)測(cè)加速度/在Z軸上 的投影值為zl，其是測(cè)量得到的傳感器實(shí)測(cè)加速度/'可觀測(cè)得到的Z軸值，而重力加速度J在Z軸上的投影值為IJI沐CQS:目，因此zl=|JI李樹(shù)涅目，從而可W得到坡面角度0與 車輛實(shí)測(cè)加速度重力加速度值IJ1和Z軸投影值z(mì)l的關(guān)系為：
[003引 由上述式3、式4、式5即可得到機(jī)動(dòng)車輛1的實(shí)際輸出加速度值Ia。
[0036] 因此，勿需按標(biāo)準(zhǔn)水平安裝加速度傳感器2,可安裝于任意角度，降低安裝要求仍 可保證準(zhǔn)確檢測(cè)實(shí)際輸出加速度值I;。
[0037] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該W權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種機(jī)動(dòng)車在坡度平面行駛時(shí)的加速度確定方法，包括： 確定機(jī)動(dòng)車輛的加速度傳感器的加速度在汽車行駛在具有坡度的平面時(shí)，機(jī)動(dòng)車 輛的加速度傳感器的加速度等于機(jī)動(dòng)車輛的重力加速度與機(jī)動(dòng)車輛的實(shí)際輸出加速度3 的矢量和，BP/ =d+至 (0)； 由公式⑹得到公式（1):其中，/為機(jī)動(dòng)車輛的加速度傳感器實(shí)測(cè)測(cè)得的加速度；#為機(jī)動(dòng)車輛的重力加速度； 0為坡面角度^為機(jī)動(dòng)車輛的實(shí)際加速度；坡面夾角9等于機(jī)動(dòng)車輛重力方向和機(jī)動(dòng)車 輛所處平面的垂直方向的夾角0 ; 確定機(jī)動(dòng)車輛重力方向和機(jī)動(dòng)車輛所處平面的垂直方向的夾角Q與車輛的重力加速 度值Ig與Z軸投影值z(mì)l的關(guān)系，即公式（2): 所述車輛實(shí)測(cè)加速度/的z軸的分量與重力加速度$在z軸的分量相等，/的z軸值 為zl，機(jī)動(dòng)車輛重力方向和機(jī)動(dòng)車輛所處平面的垂直方向的夾角0與車輛的重力加速度 值| ;i與z軸投影值z(mì)l的關(guān)系為：得到實(shí)際輸出加速度值| =h將公式（2)代入公式（1)，即可得到任意坡度情況下的機(jī) 動(dòng)車輛的實(shí)際輸出加速度值UU2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車在坡度平面行駛時(shí)的加速度確定方法，其特征在于： 所述加速度傳感器的安裝平面平行于所述機(jī)動(dòng)車輛的行駛平面，即車輛實(shí)測(cè)加速度/與傳 感器實(shí)測(cè)加速度/相等。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車在坡度平面行駛時(shí)的加速度確定方法，其特征在于： 測(cè)定傳感器與水平面的夾角a，通過(guò)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換矩陣R，將實(shí)測(cè)加速度坐標(biāo)系值轉(zhuǎn)換為水 平加速度坐標(biāo)值。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)動(dòng)車在坡度平面行駛時(shí)的加速度確定方法，其特征在于： 機(jī)動(dòng)車輛的行駛平面與加速度傳感器的安裝平面形成傳感器夾角a;當(dāng)機(jī)動(dòng)車輛的行 駛平面為水平面時(shí)，確定機(jī)動(dòng)車輛行駛平面旋轉(zhuǎn)到加速度傳感器的安裝平面的旋轉(zhuǎn)矩陣 R(a);根據(jù)所述傳感器實(shí)測(cè)加速度^和旋轉(zhuǎn)矩陣R(a)確定機(jī)動(dòng)車輛行駛于任意坡面時(shí) 的車輛實(shí)測(cè)加速度/，即
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)提供一種機(jī)動(dòng)車在坡度平面行駛時(shí)的加速度確定方法，機(jī)動(dòng)車輛的加速度傳感器加速度等于機(jī)動(dòng)車輛的重力加速度與機(jī)動(dòng)車輛的實(shí)際輸出加速度的矢量和，即,從而得到，車輛實(shí)測(cè)加速度的z軸的分量與重力加速度在z軸的分量相等，的z軸值為z1，機(jī)動(dòng)車輛重力方向和機(jī)動(dòng)車輛所處平面的垂直方向的夾角θ與車輛的重力加速度值與z軸投影值z(mì)1的關(guān)系為：，從而得到任意坡度情況下的機(jī)動(dòng)車輛的實(shí)際輸出加速度值。通過(guò)本發(fā)明可精確測(cè)量機(jī)動(dòng)車輛在各種坡面路況實(shí)際加速度。
【IPC分類】G01P15/18, G01P15/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105116167
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510574557
【發(fā)明人】余天才
【申請(qǐng)人】深圳威易森科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月10日