传感器融合车速估算的系统和方法
阅读：626发布：2020-05-13
专利汇可以提供传感器融合车速估算的系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 传感器 融合车速估算的方法，该方法包括仲裁从来自第一传感器和第二传感器的信息获取的速度 信号 、估算实际的轮胎半径和预期的轮胎半径之间的比率以及基于在仲裁步骤期间计算的仲裁信号和在估算步骤期间计算的估算比率产生融合车速估算等步骤。，下面是传感器融合车速估算的系统和方法专利的具体信息内容。
1.一种方法，其特征在于，包含：
使用融合车速估算来控制车辆。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包含：
仲裁从来自第一传感器和第二传感器的信息获取的速度信号；
估算实际的轮胎半径和预期的轮胎半径之间的比率；以及
基于在所述仲裁步骤期间计算的仲裁信号以及在所述估算步骤期间计算的估算比率产生所述融合车速估算。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述仲裁步骤包括：
比较所述第一传感器的第一速度信号与所述第二传感器的第二速度信号；
其中所述第一速度信号与所述第二速度信号一致则使用所述第一速度信号作为仲裁信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述仲裁步骤包括：
其中所述第一速度信号与所述第二速度信号不一致则使用最接近全球定位系统的第三速度信号的速度信号作为所述仲裁信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，包含：
其中所述第一速度信号和所述第二速度信号之间的差异超过预定阈值则将所述第一速度信号和所述第二速度信号与所述全球定位系统的所述第三速度信号比较。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述估算步骤包括：
低通过滤来自全球定位系统的速度信号与所述仲裁信号之间的比率。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述产生步骤包括：
将所述仲裁信号乘以所述估算比率来计算所述融合车速估算。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包含以下步骤：
在所述仲裁步骤之前，将从所述第一传感器和所述第二传感器获取的所述速度信号以及来自全球定位系统的另一个速度信号通信至动力传动系统控制模块。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包含在所述估算步骤之前识别所述第一传感器或者所述第二传感器中的误差。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包含确定是否存在指示不执行所述估算步骤的约束，所述约束包括以下中的至少一者：
所述仲裁信号接近零；
车辆驱动轮没有自由滚动；和/或
车速较低。
传感器融合车速估算的系统和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及车辆，并且特别地但不仅仅涉及传感器融合(fusion)车速估算的系统和方法。
背景技术
[0002] 现代的车辆包括设计用于改善车辆运转和安全的许多控制系统。关于车辆的位置、速度和加速度的精确信息对于运转很多这样的系统可能是有用的。估算车速的方法是已知的。然而，在该技术领域中希望得到进一步改善。
发明内容
[0003] 根据本发明的一个示例方面提供一种方法，该方法包括使用融合车速估算来控制车辆等内容。
[0004] 在上述方法的进一步非限制性实施例中，该方法包括从来自第一和第二传感器的信息获取的仲裁速度信号、估算实际的轮胎半径和预期的轮胎半径之间的比率以及基于在仲裁步骤期间计算的仲裁信号和在估算步骤期间计算的估算比率产生融合车速估算。
[0006] 在上述任一方法的进一步非限制性实施例中，仲裁步骤包括比较第一传感器的第一速度信号和第二传感器的第二速度信号以及其中第一速度信号与第二速度信号一致则使用第一速度信号作为仲裁信号。
[0007] 在上述任一方法的进一步非限制性实施例中，仲裁步骤包括其中第一速度信号与第二速度信号不一致则使用最接近全球定位系统第三速度信号的速度信号作为仲裁信号。
[0008] 在上述任一方法的进一步非限制性实施例中，该方法包括其中第一速度信号和第二速度信号之间的差异超过预定义的阈值则将第一速度信号和第二速度信号与全球定位系统的第三速度信号比较。
[0009] 在上述任一方法的进一步非限制性实施例中，估算步骤包括低通过滤来自全球定位系统的速度信号和仲裁信号之间的比率。
[0010] 在上述任一方法的进一步非限制性实施例中，产生步骤包括将仲裁信号乘以估算的比率以计算融合车速估算。
[0012] 在上述任一方法的进一步非限制性实施例中，该方法在估算步骤之前识别第一传感器或第二传感器中的误差。
[0013] 在上述任一方法的进一步非限制性实施例中，该方法确定是否存在指示不执行估算步骤的约束，该约束包括确定仲裁信号接近零、确定车辆驱动轮没有自由滚动和/或确定车速较低中的至少一者。
[0014] 根据本发明的另一示例方面提供一种方法，该方法包括基于车轮转速信号和轴转速信号以及全球定位系统速度信号计算仲裁速度信号、过滤全球定位系统速度信号和仲裁速度信号之间的比率以及至少基于仲裁速度信号和该比率产生车辆的融合车速度估算等步骤。使用融合车速估算来控制车辆。
[0015] 在上述方法的进一步非限制性实施例中，车轮转速信号通信自防抱死制动系统而轴转速信号通信自传动装置控制模块。
[0016] 在上述任一方法的进一步非限制性实施例中，计算步骤包括比较车轮转速信号与轴转速信号、其中转速信号与轴转速信号一致则使用车轮转速信号作为仲裁速度信号以及其中车轮转速信号与轴转速信号不一致则使用最接近全球定位系统速度信号的车速信号。
[0017] 在上述任一方法的进一步非限制性实施例中，比率是至少一个车辆驱动轮的实际轮胎半径和预期轮胎半径之间的比率。
[0018] 在上述任一方法的进一步非限制性实施例中，产生步骤包括将仲裁速度信号乘以比率来计算融合车速度估算。
[0019] 根据本发明的又一示例方面提供一种车辆速度估算系统，该系统包括配置用于提供第一速度信号的第一系统、配置用于提供第二速度信号的第二系统、配置用于提供第三速度信号的第三系统以及与第一、第二和第三系统通信且配置用于基于至少第一、第二和第三速度信号来计算融合车速度估算的控制单元。
[0020] 在上述系统的进一步非限制性实施例中，第一系统是防抱死制动系统、第二系统是传动装置控制模块而第三系统是全球定位系统。
[0021] 在上述任一系统的进一步非限制性实施例中，控制单元包括低通滤波器。
[0022] 在上述任一系统的进一步非限制性实施例中，控制单元配置用于仲裁第一速度信号和第二速度信号。
[0023] 在上述任一系统的进一步非限制性实施例中，控制单元是动力传动系统控制模块的一部分。
[0024] 根据本发明的一个方面，提供一种方法，包含：基于车轮转速信号、轴转速信号和全球定位系统速度信号来计算仲裁速度信号；对全球定位系统的速度信号和所述仲裁速度信号之间的比率进行滤波；基于至少所述仲裁速度信号和所述比率产生车辆的融合车速度估算；以及使用融合车速估算来控制所述车辆。
[0025] 根据本发明的一个实施例，车轮转速信号通信自防抱死制动系统而轴转速信号通信自传动装置控制模块。
[0026] 根据本发明的一个实施例，计算步骤包括：比较车轮转速信号与轴转速信号；其中车轮转速信号与轴转速信号一致则使用车轮转速信号作为仲裁速度信号；以及其中车轮转速信号与轴转速信号不一致则使用最接近全球定位系统速度信号的速度信号。
[0027] 根据本发明的一个实施例，比率是至少一个车辆驱动轮的实际的轮胎半径和预期的轮胎半径之间的比率。
[0028] 根据本发明的一个实施例，产生步骤包括：将仲裁速度信号乘以比率来计算融合车速估算。
[0029] 根据本发明的另一方面，提供一种车速估算系统，包含：配置用于提供第一速度信号的第一系统；配置用于提供第二速度信号的第二系统；配置用于提供第三速度信号的第三系统；以及与第一、第二和第三系统通信的且配置用于基于至少第一、第二和第三速度信号来计算融合车速估算的控制单元。
[0030] 根据本发明的一个实施例，第一系统是防抱死制动系统，第二系统是传动装置控制模块或动力传动系统控制模块的一部分，而第三系统是全球定位系统。
[0031] 根据本发明的一个实施例，控制单元包括低通滤波器。
[0032] 根据本发明的一个实施例，控制单元配置用于仲裁第一速度信号和第二速度信号。
[0033] 根据本发明的一个实施例，控制单元是动力传动系统控制模块的一部分。
[0034] 可以单独或组合使用前面的段落、权利要求或后续描述及附图的实施例、示例及其替换方案(包括多个方面中的任意方面或者各自单独的特征)。对一个实施例关联描述的特征可以应用到所有实施例除非该特征不兼容。
[0035] 本技术领域中的技术人员阅读下面的具体实施方式，本发明的多个特征及优点将变得显而易见。下面简洁地描述附图说明。
附图说明
[0036] 图1示意性地说明车辆的动力传动系统；
[0037] 图2说明示例性的传感器融合车速估算系统；
[0038] 图3说明示例性的传感器融合车速估算方法。
具体实施方式
[0039] 本发明涉及传感器融合车速估算系统和方法。根据本发明的车速估算方法依靠内部传感器仲裁、预期和实际轮胎半径之间的比率估算以及仲裁速度的更新来计算车辆的融合车速估算。本发明中的系统和方法提供用于估算车速的精确且稳健的方法以及其它特征。可以使用融合车速估算来控制车辆。
[0040] 图1示意性地说明车辆12的动力传动系统10。本发明范围中的车辆12可以是任意的标准机动车或电动车，比如混合动力电动车辆(HEV)。在一个实施例中，动力传动系统10包括具有动力源14(即用于标准机动车的内燃发动机和/或用于电动车的电动马达)和传动装置16的驱动系统。驱动系统产生扭矩以驱动车辆12的一组或多组车辆驱动轮18。
例如，可以利用动力源14来驱动传动装置16，从而输出扭矩至用于驱动车辆驱动轮18的轴
19。当然，该视图是高度示意性的并且应理解车辆12可以集成多个其它部件。
例如，可以利用动力源14来驱动传动装置16，从而输出扭矩至用于驱动车辆驱动轮18的轴
19。当然，该视图是高度示意性的并且应理解车辆12可以集成多个其它部件。
[0041] 此外，车辆12可以包括多个控制系统。例如，车辆12可以配备有在制动事件期间控制车辆驱动轮18的防抱死制动系统(ABS)20、控制传动装置16的传动装置控制模块(TCM)22、控制动力传动系统10的总体运转和管理以及性能的动力传动系统控制模块(PCM)24以及用于实时提供位置和时间信息的全球定位系统(GPS)26。还可以集成有其它系统。此外，TCM22可以是PCM24的一部分或者与PCM24分开。如下文更详细讨论的，ABS20、TCM22、PCM24和GPS26中的每者可以用作估算车辆12的速度的系统的一部分。对于正确运转车辆12的多个控制系统，速度估算是有必要的。
[0042] 图2说明可以集成进车辆(比如图1中的车辆12)的传感器融合车速估算系统50。传感器融合车速估算系统50配置用于产生比现有技术车速估算系统更精确且可靠的融合车速估算99。融合车速估算99可以用于控制车辆，比如改善车辆12的控制和安全。例如，在一个非限制性示例中，融合车速估算99可以用于车辆12的稳定性和底盘控制功能。
[0043] 在一个非限制性实施例中，传感器融合车速估算系统50使用ABS20、TCM22、PCM24和GPS26来计算融合车速估算99。一个或多个传感器(比如车轮转速传感器)52与ABS20相关联并且配置用于监视车辆驱动轮18(见图1)的车轮转速。在一个实施例中，至少一个传感器52设置在每个车辆驱动轮18的轮毂上以监视车轮转速。可以通过ABS20将传感器52感应的车轮转速乘以车轮的预期轮胎半径来计算车辆12的第一速度信号。可以通过控制局域网(CAN)54的第一路径55将第一速度信号通信至PCM24用于计算融合车速估算99。
[0044] 此外，一个或多个传感器56与TCM22相关联。在一个非限制性实施例中，传感器56是监视传动装置16的轴19的轴转速的轴转速传感器。传感器56可以嵌入传动装置16的任何地方。TCM22接收来自传感器56的轴转速信号并且使用它们来计算车辆12的第二速度信号。例如，可以从轴转速得到第二速度信号，通过轴转速信号预测车轮转速，随后可以通过车速预测车轮转速。通过CAN54的第二路径58将第二速度信号通信至PCM24。
[0046] GPS26可以安装在车辆12的任何位置。众所周知，GPS26利用卫星信息来实时追踪车辆12的位置。GPS26可以基于随时间量的车辆12的位置变化来推断车速。可以通过由CAN54的第三路径62通信至PCM24的第三速度信号代表该车速。
[0047] PCM24与ABS20、TCM22和GSPS26中的每者通信并且配置用于控制车辆12的动力传动系统10的多个运转。在一个实施例中，PCM24分别接收来自ABS20、TCM22和GPS26的第一、第二和第三速度信号中的每者。位于PCM24内部的控制单元64可以基于至少这些独立的信号计算融合车速估算99。
[0048] 在一个实施例中，PCM24的控制单元64可以编程有设计用于计算车辆12的融合车速估算99的一个或多个算法。如下文详细讨论的，在一个非限制性实施例中，通过控制单元64计算的融合车速估算99可以基于传感器52和传感器56之间的内部传感器仲裁(如65处示例显示的)、车辆驱动轮18预期的和实际的轮胎半径之间的比率估算(如75处示例显示的)以及仲裁速度的更新(如85处示例显示的)。
[0049] 图3示例地说明示例传感器融合车速估算方法100(同时继续参考图1和2)。可以执行方法100来计算车辆12的融合车速估算99。融合测车速估算99可以包括运转车辆12的多个控制系统必需的信息。
[0050] 方法100在步骤102A、102B和102C处通过将来自ABS20的第一速度信号、来自TCM22的第二速度信号以及来自GPS26第三速度信号通信至PCM24而开始。如上文所述，通过ABS20基于传感器52收集的车轮转速信息计算第一速度信号、通过TCM22基于传感器56收集的轴转速信息计算第二速度信号而通过GPS26基于车辆12随时间量的位置变化计算第三速度信号。在步骤104处PCM24通过CAN54接收至少这三个独立的速度信号。
[0051] 随后，在步骤106处，仲裁从传感器52的信息得出的第一速度信号和从传感器56的信息得出的第二速度信号。在一个实施例中，在步骤106处执行的仲裁程序是优先顺序(prioritization)技术，在该技术中基于认为哪个值是这两者中的最佳值而相对于其它速度信号将优先级赋予一个速度信号。下面的表1显示了一个示例仲裁程序。
[0052] 表1
[0053]
[0054]
[0055] 在一个实施例中，仲裁程度包括在步骤108处比较来自ABS20的第一速度信号与来自TCM22的第二速度信号。在步骤110处选择来自ABS20的第一速度信号作为仲裁信号，其中第一速度信号与来自TCM22的第二速度信号(在合理的数学程度内)一致。可替代地，如步骤112显示的，选择最接近来自GPS26的第三速度信号的(第一和第二速度信号之间的)速度信号作为仲裁信号，其中第一速度信号和第二速度信号不一致(即两个值之间的差异超过预定阈值)。这样，在仲裁程序中使用来自GPS26的速度信号。
[0056] 在步骤114处，可以评估PCM24从ABS20、TCM22和GPS26中的每者接收的速度信号的一致性。换句话讲，步骤114可以包括可以作为仲裁程序的一部分来执行用于识别传感器52或传感器56中故障的基于一致性的故障探测分析。故障可能导致ABS20或TCM22与PCM24之间在CAN54上暂时的信号损失。
[0057] 在一个实施例中，使用贝叶斯(Bayesian)故障探测分析，该分析中以迭代的方式通过将所有时间中每个步骤处的评估集成进速度信号的概率评估来推断传感器故障。在另一个实施例中，使用静态的故障探测分析，在该分析中对每次的步骤独立地评估传感器故障。
[0058] 基于预期的轮胎半径计算从车轮转速得出的速度信号并且由于实际轮胎半径的变化从而该速度信号可能会随时间的改变而不精确。于是，在步骤116处，计算在实际轮胎半径和预期轮胎半径之间的估算比率。该估算比率可以用于产生融合车速估算99。在一个非限制性实施例中，通过低通过滤来自GPS26的第三速度信号和在步骤108、110和/或112期间选择的仲裁信号之间的比率来计算该估算比率。例如，可以选择滤波器的频率特性使得滤波器过滤掉来自GPS26的第三速度信号和仲裁信号的测量误差而追踪实际轮胎半径的变化。
[0059] 随后，在步骤118处，方法100确定是否存在不执行步骤116的约束。在一个实施例中，其中仲裁信号接近零则不执行步骤116(或者不重复步骤116来提供新比率)。在另一个实施例中，其中车辆驱动轮18没有处于自由滚动状况则不执行步骤116。在又一个实施例中，其中车辆12以相对较低速度(例如低于15mph)行驶则不执行步骤116。
[0060] 最后，在步骤118处没有识别出约束，在步骤120处产生融合车速估算99。可以通过PCM24的控制单元64将仲裁信号乘以在步骤116处计算的估算比率来计算融合车速估算99。融合车速估算99提供精确且稳健的车辆12的速度估算。
[0061] 尽管将不同的非限制性实施例说明为具有具体的部件或步骤，但是本发明中的实施例不限于这些特定的组合。可以使用任何非限制性实施例中的一些部件或特征与任何其它非限制性实施例的特征或部件组合。
[0062] 应理解多个附图中相同的参考标号代表对应的或类似的元件。此外，应理解尽管在这些示例实施例中公开且说明了特定的部件设置，但是其它设置也可以从本发明的教导受益。
[0063] 上文的描述应理解成是说明性的并且不意味着任何限制。本技术领域中的技术人员应理解在本发明的范围内能够作出某些变型。出于这些原因，应该研究权利要求书来确定本发明真正的范围及内容。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 车速传感器的故障诊断及处理方法 | 2020-05-13 | 125 |
| 用于汽车车速传感器耐久试验的装置 | 2020-05-13 | 727 |
| 一种车速传感器 | 2020-05-11 | 320 |
| 车速传感器结构 | 2020-05-11 | 131 |
| 车速传感器 | 2020-05-11 | 357 |
| 车速传感器 | 2020-05-12 | 249 |
| 车速里程传感器 | 2020-05-13 | 880 |
| 一种车速传感器 | 2020-05-12 | 536 |
| 一种车速传感器 | 2020-05-12 | 78 |
| 车速传感器 | 2020-05-12 | 936 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
车速传感器热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈