质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量方法、装置及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量方法、装置及车辆。

背景技术

相关技术中，通过车辆的加速度积分获得车辆的横向车速和纵向车速，从而通过横向车速和纵向车速相除得到质心侧偏角，进而得到轮胎侧偏角，实现车辆的稳定性控制。

然而，加速度积分获得车辆的横向车速和纵向车速，存在一定误差，且误差相对较大，导致质心侧偏角和轮胎侧偏角计算也产生较大误差，大大降低测量的精确性，并且降低车辆的稳定性，无法有效保证驾乘体验。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量方法，该方法可以提高测量的精确性，更好地保证车辆的稳定性，有效保证驾乘体验。

本发明的另一个目的在于提出一种质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量装置。

本发明的再一个目的在于提出一种车辆。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量方法，包括以下步骤：采集车辆的当前横摆角速度；获取车辆的地图信息，并根据所述地图信息差分得到多个预设车身位置的当前速度；根据所述当前横摆角速度和所述多个预设车身位置的当前速度得到所述车辆的当前横向车速和当前纵向车速；根据所述当前横向车速和所述当前纵向车速得到所述车辆的当前质心侧偏角和当前轮胎侧偏角。

本发明实施例的质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量方法，通过地图差分得到多个车身位置的当前速度，从而根据当前速度和当前横摆角速度得到当前横向车速和当前纵向车速，进而得到当前质心侧偏角和当前轮胎侧偏角，不但提高测量的精确性，而且更好地保证车辆的稳定性，有效保证驾乘体验。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述多个预设车身位置至少包括：接收GPS(Global Positioning System，全球定位系统)信号的第一接收天线所处位置和第二天线所处位置，所述根据所述当前横摆角速度和所述多个预设车身位置的当前速度得到所述车辆的当前横向车速和当前纵向车速，进一步包括：

判断所述当前横摆角是否满足预设条件；

如果满足所述预设条件，则根据以下公式差分得到所述第一接收天线所处位置的速度和所述第二天线所处位置的速度：

并且，通过以下公式得到所述车辆质心的当前横向车速和当前纵向车速：

v_y＝tan(θ)·v_r，

v_x＝cot(θ)·v_r，

其中，v_f为所述第一接收天线所处位置的速度，v_r为所述第二天线所处位置的速度，(x_r0，y_r0)为时刻0时所述第二天线的位置坐标，(x_r，y_r)为所述第二天线的当前位置坐标，Δt为从所述时刻0到下一测量时间t经过的时间，θ根据所述时刻0时车身的中心线与地图x坐标轴的夹角和质心速度与所述地图x坐标轴的夹角得到。

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：

如果未满足所述预设条件，则通过以下公式得到所述车辆质心的当前横向车速和当前纵向车速：

其中，γ为所述当前横摆角速度，L_f、L_r、d_f和d_r均为常数，v_x为所述当前横向车速，v_y为所述当前纵向车速。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过以下公式得到所述当前质心侧偏角：

其中，β为所述当前质心侧偏角。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过以下公式得到所述当前轮胎侧偏角：

其中，S_f为前轴到质心的横截面的距离，S_r为后轴到质心的横截面的距离，δ为轮胎转向角，α₁为前轮胎侧偏角，α₂为后轮胎侧偏角。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量装置，包括：采集模块(100)，用于采集车辆的当前横摆角速度；第一获取模块(200)，用于获取车辆的地图信息，并根据所述地图信息差分得到多个预设车身位置的当前速度；第二获取模块(300)，用于根据所述当前横摆角速度和所述多个预设车身位置的当前速度得到所述车辆的当前横向车速和当前纵向车速；第三获取模块(400)，用于根据所述当前横向车速和所当前纵向车速得到所述车辆的当前质心侧偏角和当前轮胎侧偏角。

本发明实施例的质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量装置，通过地图差分得到多个车身位置的当前速度，从而根据当前速度和当前横摆角速度得到当前横向车速和当前纵向车速，进而得到当前质心侧偏角和当前轮胎侧偏角，不但提高测量的精确性，而且更好地保证车辆的稳定性，有效保证驾乘体验。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述多个预设车身位置至少包括：接收GPS信号的第一接收天线所处位置和第二天线所处位置，所述第二获取模块(300)还用于判断所述当前横摆角是否满足预设条件，且当满足预设条件时，通过以下公式差分得到所述第一接收天线所处位置的速度和所述第二天线所处位置的速度：

并且，通过以下公式得到所述车辆质心的当前横向车速和当前纵向车速：

v_y＝tan(θ)·v_r，

v_x＝cot(θ)·v_r，

其中，v_f为所述第一接收天线所处位置的速度，v_r为所述第二天线所处位置的速度，(x_r0，y_r0)为时刻0时所述第二天线的位置坐标，(x_r，y_r)为所述第二天线的当前位置坐标，Δt为从所述时刻0到下一测量时间t经过的时间，θ根据所述时刻0时车身的中心线与地图x坐标轴的夹角和质心速度与所述地图x坐标轴的夹角得到。

进一步地，在本发明的一个实施例中，

所述第二获取模块(300)还用于在所述当前横摆角未满足预设条件时，通过以下公式得到所述车辆的当前横向车速和当前纵向车速：

其中，γ为所述当前横摆角速度，L_f、L_r、d_f和d_r均为常数，v_x为所述当前横向车速，ν_y为所述当前纵向车速。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第三获取模块(400)还用于通过以下公式得到所述当前质心侧偏角：

其中，β为所述当前质心侧偏角；

并且，通过以下公式得到所述当前轮胎侧偏角：

其中，S_f为前轴到质心的横截面的距离，S_r为后轴到质心的横截面的距离，δ为轮胎转向角，α₁为前轮胎侧偏角，α₂为后轮胎侧偏角。

为达到上述目的，本发明再一方面实施例提出了一种车辆，其包括上述的质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量装置。该车辆可以通过地图差分得到多个车身位置的当前速度，从而根据当前速度和当前横摆角速度得到当前横向车速和当前纵向车速，进而得到当前质心侧偏角和当前轮胎侧偏角，不但提高测量的精确性，而且更好地保证车辆的稳定性，有效保证驾乘体验。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量方法的原理示意图；以及

图3为根据本发明实施例的质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的质心侧偏角和轮胎侧偏角的计算方法、装置及车辆，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的质心侧偏角和轮胎侧偏角的计算方法。

图1是本发明一个实施例的质心侧偏角和轮胎侧偏角的计算方法的流程图。

如图1所示，该质心侧偏角和轮胎侧偏角的计算方法包括以下步骤：

在步骤S101中，采集车辆的当前横摆角速度。

可以理解的是，采集横摆角速度的方式可以有很多种，如通过陀螺仪测量车辆的横摆角速度，在此不做具体限定。

在步骤S102中，获取车辆的地图信息，并根据地图信息差分得到多个预设车身位置的当前速度。

其中，在本发明的一个实施例中，多个预设车身位置至少包括：接收GPS信号的第一接收天线所处位置和第二天线所处位置。

举例而言，如图2所示，本发明实施例的方法可以通过GPS传感器测量预先设定的至少两点位置的速度。其中，至少两点位置可以为质心前后某两点(例如，GPS信号接收天线的安装位置)，即接收GPS信号的第一接收天线所处位置和第二天线所处位置，也就是说，v_f为第一接收天线所处位置的速度，ν_r为第二天线所处位置的速度，从而可以根据第一接收天线所处位置和第二天线所处位置获取车辆的地图信息，进而得到多个预设车身位置的当前速度。

在步骤S103中，根据当前横摆角速度和多个预设车身位置的当前速度得到车辆的当前横向车速和当前纵向车速。

其中，在本发明的一个实施例中，根据当前横摆角速度和多个预设车身位置的当前速度得到车辆的当前横向车速和当前纵向车速，进一步包括：判断当前横摆角是否满足预设条件；如果满足预设条件，则根据以下公式差分得到第一接收天线所处位置的速度和第二天线所处位置的速度：

并且，通过以下公式得到车辆质心的当前横向车速和当前纵向车速：

v_y＝tan(θ)·v_r，

v_x＝cot(θ)·v_r，

其中，v_f为第一接收天线所处位置的速度，v_r为第二天线所处位置的速度，(x_r0，y_r0)为时刻0时第二天线的位置坐标，(x_r，y_r)为第二天线的当前位置坐标，Δt为从时刻0到下一测量时间t经过的时间，θ根据时刻0时车身的中心线与地图x坐标轴的夹角和质心速度与地图x坐标轴的夹角得到。

可以理解的是，预设条件可以为在当前横横摆角速小于一定值时，通过以下公式进行计算当前横向车速和当前纵向车速：

θ＝θ₂-θ₁，

v_y＝tan(θ)·v_r，

v_x＝cot(θ)·v_r。

其中，θ₁、θ₂分别为时刻0时车身的中心线与地图x坐标轴的夹角和车身速度与地图x坐标轴的夹角，(x_f0，y_f0)、(x_r0，y_r0)分别为时刻0时第一天线的位置坐标和第二天线的位置坐标，(x_r，y_r)为第二天线的当前位置坐标，Δt为从测量时刻0到下一时刻测量时间t经过的时间，θ根据时刻0时车身的中心线与地图x坐标轴的夹角和质心速度与地图x坐标轴的夹角得到。

进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的方法还包括：如果未满足预设条件，则通过以下公式得到车辆质心的当前横向车速和当前纵向车速：

其中，γ为当前横摆角速度，L_f、L_r、d_f和d_r均为常数，v_x为当前横向车速，v_y为当前纵向车速。

举例而言，汽车横向速度和纵向速度是汽车动力学的关键变量，如图2所示，L_f、L_r、d_f、d_r均为常数，其中，L为接收所处位置到通过质心的横截面的距离，其中，L_f和L_r分别为第一接收天线和第二接收天线所处位置到车身纵向平面的距离，并且d_f和d_r分别为第一接收天线和第二接收天线所处位置到车身横向平面的距离。简言之，根据以上陀螺仪和GPS传感器的测定值及已经预设的距离常数值，以及以下方程式可以计算出横向和纵向速度，方程式为：

v²＝v_x²+v_y²，(1)

v_f²＝(v_y+γL_f)²+(v_x-γd_f)²，(2)

v_r²＝(v_y-γL_r)²+(v_x-γd_r)²。(3)

需要说明的是，为方便计算，在本发明实施例中，可以设定d_r＝d_f＝d，进而求横向车速v_x和纵向车速v_y，计算如下：

公式(2)-公式(3)：

v_f²-v_r²＝(v_y+γL_f)²+(v_x-γd_f)²-(v_y-γL_r)²-(v_x-γd_r)²，

v_f²-v_r²＝2v_yγ(L_f-γr)+γ²(L_f²-L_r²)，(4)

在步骤S104中，根据当前横向车速和当前纵向车速得到车辆的当前质心侧偏角和当前轮胎侧偏角。

可选地，在本发明的一个实施例中，通过以下公式得到当前质心侧偏角：

其中，β为当前质心侧偏角。

可以理解的是，本发明实施例可以通过地图信息用差分的方法获得多个指定车身位置的速度，从而计算横向和纵向速度，进而计算出质心速度，即质心侧偏角。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过以下公式得到当前轮胎侧偏角：

其中，S_f为前轴到质心的横截面的距离，S_r为后轴到质心的横截面的距离，δ为轮胎转向角，α₁为前轮胎侧偏角，α₂为后轮胎侧偏角。

可以理解的是，本发明实施例不但可以通过地图信息用差分的方法获得多个指定车身位置的速度，从而计算横向车速和纵向车速，而且可以得到当前质心侧偏角和当前轮胎侧偏角，简单便捷。

根据本发明实施例提出的质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量方法，通过地图差分得到多个车身位置的当前速度，从而根据当前速度和当前横摆角速度得到当前横向车速和当前纵向车速，进而得到当前质心侧偏角和当前轮胎侧偏角，不但提高测量的精确性，而且更好地保证车辆的稳定性，有效保证驾乘体验。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量装置。

图3是本发明一个实施例的质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量装置。

如图3所示，该质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量装置10包括：采集模块100、第一获取模块200、第二获取模块300和第三获取模块400。

其中，采集模块100用于采集车辆的当前横摆角速度；第一获取模块200用于获取车辆的地图信息，并根据地图信息差分得到多个预设车身位置的当前速度；第二获取模块300用于根据当前横摆角速度和多个预设车身位置的当前速度得到车辆的当前横向车速和当前纵向车速；第三获取模块400用于根据当前横向车速和所当前纵向车速得到车辆的当前质心侧偏角和当前轮胎侧偏角。本发明实施例的装置10可以通过高精度地图差分得到多个车身位置的当前速度，以得到当前横向车速和所当前纵向车速，从而得到当前质心侧偏角和当前轮胎侧偏角，提高测量的精确性，更好地保证车辆的稳定性，有效保证驾乘体验。

进一步地，在本发明的一个实施例中，多个预设车身位置至少包括：接收GPS信号的第一接收天线所处位置和第二天线所处位置，第二获取模块300还用于判断当前横摆角是否满足预设条件，且当满足预设条件时，通过以下公式差分得到第一接收天线所处位置的速度和第二天线所处位置的速度：

并且，通过以下公式得到车辆质心的当前横向车速和当前纵向车速：

v_y＝tan(θ)·v_r，

v_x＝cot(θ)·v_r，

其中，v_f为第一接收天线所处位置的速度，v_r为第二天线所处位置的速度，(x_r0，y_r0)为时刻0时第二天线的位置坐标，(x_r，y_r)为第二天线的当前位置坐标，Δt为从时刻0到下一测量时间t经过的时间，θ根据时刻0时车身的中心线与地图x坐标轴的夹角和质心速度与地图x坐标轴的夹角得到。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第二获取模块300还用于在当前横摆角未满足预设条件时，通过以下公式得到车辆的当前横向车速和当前纵向车速：

其中，γ为当前横摆角速度，L_f、L_r、d_f和d_r均为常数，v_x为当前横向车速，v_y为当前纵向车速。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第三获取模块400还用于通过以下公式得到当前质心侧偏角：

其中，β为当前质心侧偏角；

并且，通过以下公式得到当前轮胎侧偏角：

其中，S_f为前轴到质心的横截面的距离，S_r为后轴到质心的横截面的距离，δ为轮胎转向角，α₁为前轮胎侧偏角，α₂为后轮胎侧偏角。

需要说明的是，前述对质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量方法实施例的解释说明也适用于该实施例的质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量装置，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量装置，通过地图差分得到多个车身位置的当前速度，从而根据当前速度和当前横摆角速度得到当前横向车速和当前纵向车速，进而得到当前质心侧偏角和当前轮胎侧偏角，不但提高测量的精确性，而且更好地保证车辆的稳定性，有效保证驾乘体验。

此外，本发明再一方面实施例提出了一种车辆，其包括上述的质心侧偏角和轮胎侧偏角的测量装置。该车辆可以根据车辆的地图信息得到多个车身位置的当前速度，以通过高精度地图差分得到多个车身位置的当前速度，从而根据当前速度和当前横摆角速度得到当前横向车速和当前纵向车速，进而得到当前质心侧偏角和当前轮胎侧偏角，不但提高测量的精确性，而且更好地保证车辆的稳定性，有效保证驾乘体验。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。