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一种智能底盘控制系统测试与评估方法

申请号 CN202311630355.4 申请日 2023-11-30 公开(公告)号 CN117908502A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 格物汽车科技(苏州)有限公司; 发明人 张尧文; 黄程; 徐明;
摘要 本 发明 涉及智能驾驶评估技术领域,尤其涉及一种智能底盘控制系统测试与评估方法。其包括车辆OBD口读取车车辆的各种数据信息,具体的测试系统包括场景确定、根据场景获取测试车辆的实车数据、并根据获取的数据分别对舒适性、操控性以及安全性进行评价、并根据权重计算最后的得分,通过最后的得分对智能地盘控制系统进行评估。本发明的有益之处:本技术方案采用 卷积神经网络 方法评估车辆舒适性与操控性,能够有效地处理复杂数据并从数据中提取出对舒适性和操控性评估有用的特征;通过训练 深度神经网络 模型,可以实现对车辆舒适性和操控性的准确评估,安全性评估通过轮胎 力 数据进行自动分析计算得到。
权利要求

1.一种智能底盘控制系统测试与评估方法,其包括车辆OBD口读取车车辆的各种数据信息,其特征在于:具体的测试系统包括场景确定、根据场景获取测试车辆的实车数据、并根据获取的数据分别对舒适性、操控性以及安全性进行评价、并根据权重计算最后的得分,通过最后的得分对智能地盘控制系统进行评估;
具体评估方法包括以下步骤:
S1、采用卷积神经网络方法评估车辆舒适性与操控性,并根据得出相对于的得分;
S2、通过轮胎的利用率和轮胎的垂向载荷来获取安全性的得分,且两者分开打分,最低1分,最高10分,最终加权后得到一个最终的安全性得分;
S3、综合考虑舒适性,操控性和安全性得分,从而得到一个总的分数,在不同情况下三个因素所占总得分的权重是不一样的,当安全性得分较高时,以舒适性和操控性作为主要的评分标准,当车辆接近极限工况时,车辆安全性下降,此时,安全性应该作为主要的考察项;具体的采用下面的权重分配方式计算总得分:
式中,S为总得分,S1,S2,S3分别为舒适性,操控性和安全性得分,f1,f2,f3为权重系数。
2.根据权利要求1所述的一种智能底盘控制系统测试与评估方法,其特征在于:其中f1和f2是定值,f3与S3相关,计算如下:
3.根据权利要求1所述的一种智能底盘控制系统测试与评估方法,其特征在于:采用卷积神经网络方法评估车辆舒适性与操控性具体包括以下步骤:
数据收集:采用不同的车,对车的底盘进行调校或者进行底盘控制算法的参数调节得到若干种不同的底盘状态,然后进行不同种组数据测量与打分,选取车辆的纵横向加速度,侧倾,侧倾角速度俯仰角,俯仰角速度,横摆角和横摆角速度数据,以及对应的舒适度评分,并且对数据进行预处理;
构建模型:构建一个卷积神经网络模型,在上述步骤若干组数据中随机选取1000组数据,将其作为输入值,舒适性评分作为输出值,其范围为1‑10的整数,通过卷积神经网络(CNN)对预处理后的数据进行特征提取,提取出能够反映车辆舒适性的特征;同时以方向盘转角,方向盘转速,方向盘力矩,车轮转角,纵横向加速度,横摆角速度作为输入值,操控性评分为输出值,获得一个评价操控性的模型;
模型训练:采用Relu激活函数,使用训练集对深度神经网络模型进行训练,通过反向传播算法和Adam优化器来调整模型的权重和偏置,以减小损失函数的值;
模型评估:使用测试及对训练好的模型进行评估,计算模型的预测准确率、精度等指标,通过混淆矩阵评估模型在各类样本上的分类准确率,进一步了解模型在各类样本上的性能表现,从而得到最有用的评分模型,以此获取舒适性与操控性评分模型。
4.根据权利要求3所述的一种智能底盘控制系统测试与评估方法,其特征在于:具体的模型评估实现过程中采用k折交叉验证方法,将数据集分成10个子集,每次用9个子集作为训练集,剩下的一个子集作为测试集,进行10次验证,最后求得模型的平均性能指标。
5.根据权利要求1所述的一种智能底盘控制系统测试与评估方法,其特征在于:具体的安全性评分如下:
车辆的轮胎力利用率越小越平均说明安全阈值高,某个轮胎的垂向载荷越小,安全性差;
单个车轮的轮胎力利用率计算如下:
式中,ηi为轮胎力利用率,Fx为轮胎纵向力,Fy为轮胎横向力,Fz为轮胎垂向力,μ为路面附着系数,fl,fr,rl,rr分别为左前轮,右前轮,左后轮,右后轮;、采用标准差J反应轮胎力利用率的平均度:
当轮胎力利用率不高的时候,即使四个轮胎力利用率偏差较大,则认为车辆是较安全的,因此,当max(ηi)<=60时,认为得分为10分,如果max(ηi)>60,需要通过标准差J来打分,共设十个区间,[0,a1]、(a1,a2]…(a9,a10],当J在区间[0,a1]时,得分为10分,以此类推,当在区间(a9,a10]时,得1分;
轮胎垂向载荷是另一个评判车辆是否安全的重要标准,当某个车轮轮胎垂向力很小的时候,说明该轮有离地险,车辆可能发生侧翻,以车辆静止状态的四个轮胎垂向力Fzsi作为参考值,分别计算四个轮胎的垂向力转移率:
σi<0说明,该轮载荷增大,无风险,σi>0说明该轮载荷减小,其值越接近于1,车轮离地风险越大,去max(σi)作为打分标准,同样设置十个区间,[0,b1]、(b1,b2]…(b9,1],当max(σi)在[0,b1]区间时,得分为10分,以此类推,当在区间(b9,1]时,得1分;
综上所述两者从而获取安全性的总分,取两者中较小的得分作为最终的安全性得分。

说明书全文

一种智能底盘控制系统测试与评估方法

技术领域

[0001] 本发明涉及智能驾驶评估技术领域,尤其涉及一种智能底盘控制系统测试与评估方法。

背景技术

[0002] 底盘系统是电动汽车进入智能自动驾驶时代的关键执行部件。在执行行驶任务时,底盘也从之前的被动执行,转化为具备主动的道路环境认知、预判和控制车轮与地面相互作用,以及对车辆运行状态实施自我管理的能
[0003] 智能底盘系统的优劣评估目前还没有一种较为有效的办法,对此需要设计出一种综合考虑底盘舒适性、操控性与安全性的智能底盘测试与评估方法。

发明内容

[0004] 本发明的目的是,提供一种智能底盘控制系统测试与评估方法,以克服目前现有技术存在的上述不足。
[0005] 为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
[0006] 一种智能底盘控制系统测试与评估方法,其包括车辆OBD口读取车车辆的各种数据信息,其特征在于:具体的测试系统包括场景确定、根据场景获取测试车辆的实车数据、并根据获取的数据分别对舒适性、操控性以及安全性进行评价、并根据权重计算最后的得
分,通过最后的得分对智能地盘控制系统进行评估;
[0007] 具体评估方法包括以下步骤:
[0008] S1、采用卷积神经网络方法评估车辆舒适性与操控性,并根据得出相对于的得分;
[0009] S2、通过轮胎力的利用率和轮胎的垂向载荷来获取安全性的得分,且两者分开打分,最低1分,最高10分,最终加权后得到一个最终的安全性得分;
[0010] S3、综合考虑舒适性,操控性和安全性得分,从而得到一个总的分数,在不同情况下三个因素所占总得分的权重是不一样的,当安全性得分较高时,以舒适性和操控性作为主要的评分标准,当车辆接近极限工况时,车辆安全性下降,此时,安全性应该作为主要的考察项;具体的采用下面的权重分配方式计算总得分:
[0011]
[0012] 式中,S为总得分,S1,S2,S3分别为舒适性,操控性和安全性得分,f1,f2,f3为权重系数。
[0013] 优选的,其中f1和f2是定值,f3与S3相关,计算如下:
[0014]
[0015] 优选的,采用卷积神经网络方法评估车辆舒适性与操控性具体包括以下步骤:
[0016] 数据收集:采用不同的车,对车的底盘进行调校或者进行底盘控制算法的参数调节得到若干种不同的底盘状态,然后进行不同种组数据测量与打分,选取车辆的纵横向加
速度,侧倾,侧倾角速度俯仰角,俯仰角速度,横摆角和横摆角速度数据,以及对应的舒适度评分,并且对数据进行预处理;
[0017] 构建模型:构建一个卷积神经网络模型,在上述步骤若干组数据中随机选取1000组数据,将其作为输入值,舒适性评分作为输出值,其范围为1‑10的整数。通过卷积神经网络(CNN)对预处理后的数据进行特征提取,提取出能够反映车辆舒适性的特征;同时以方向盘转角,方向盘转速,方向盘力矩,车轮转角,纵横向加速度,横摆角速度作为输入值,操控性评分为输出值,获得一个评价操控性的模型;
[0018] 模型训练:采用Relu激活函数,使用训练集对深度神经网络模型进行训练,通过反向传播算法和Adam优化器来调整模型的权重和偏置,以减小损失函数的值;
[0019] 模型评估:使用测试及对训练好的模型进行评估,计算模型的预测准确率、精度等指标,通过混淆矩阵评估模型在各类样本上的分类准确率,进一步了解模型在各类样本上的性能表现,从而得到最有用的评分模型,以此获取舒适性与操控性评分模型。
[0020] 优选的,具体的模型评估实现过程中采用k折交叉验证方法,将数据集分成10个子集,每次用9个子集作为训练集,剩下的一个子集作为测试集,进行10次验证,最后求得模型的平均性能指标。
[0021] 优选的,体的安全性评分如下:
[0022] 车辆的轮胎力利用率越小越平均说明安全阈值高,某个轮胎的垂向载荷越小,安全性差;
[0023] 单个车轮的轮胎力利用率计算如下:
[0024]
[0025] 式中,ηi为轮胎力利用率,Fx为轮胎纵向力,Fy为轮胎横向力,Fz为轮胎垂向力,μ为路面附着系数,fl,fr,rl,rr分别为左前轮,右前轮,左后轮,右后轮;、采用标准差J反应轮胎力利用率的平均度:
[0026]
[0027] 当轮胎力利用率不高的时候,即使四个轮胎力利用率偏差较大,则认为车辆是较安全的,因此,当max(ηi)<=60时,认为得分为10分,如果max(ηi)>60,需要通过标准差J来打分,共设十个区间,[0,a1]、(a1,a2]…(a9,a10],当J在区间[0,a1]时,得分为10分,以此类推,当在区间(a9,a10]时,得1分;
[0028] 轮胎垂向载荷是另一个评判车辆是否安全的重要标准,当某个车轮轮胎垂向力很小的时候,说明该轮有离地险,车辆可能发生侧翻,以车辆静止状态的四个轮胎垂向力
Fzsi作为参考值,分别计算四个轮胎的垂向力转移率:
[0029]
[0030] σi<0说明,该轮载荷增大,无风险,σi>0说明该轮载荷减小,其值越接近于1,车轮离地风险越大。去max(σi)作为打分标准,同样设置十个区间,[0,b1]、(b1,b2]…(b9,1],当max(σi)在[0,b1]区间时,得分为10分,以此类推,当在区间(b9,1]时,得1分。
[0031] 综上所述两者从而获取安全性的总分,取两者中较小的得分作为最终的安全性得分。
[0032] 本发明的有益效果是:本技术方案采用卷积神经网络方法评估车辆舒适性与操控性,能够有效地处理复杂数据并从数据中提取出对舒适性和操控性评估有用的特征;通过
训练深度神经网络模型,可以实现对车辆舒适性和操控性的准确评估,安全性评估通过轮
胎力数据进行自动分析计算得到。可以使用车载的工控机进行数据的接收和处理,实时得
到各工况的车辆底盘控制评估分数,节省了较大的人力成本。
附图说明
[0033] 图1为本发明一种卷积神经网络算法评估示意图;
[0034] 图2为本发明一种智能底盘控制系统测试与评估方法的系统图;

具体实施方式

[0035] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
[0036] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
[0037] 参照图1至图2,一种智能底盘控制系统测试与评估方法,其包括弯曲率弯道测试以及双移线路道测试;
[0038] 弯曲率弯道测试,其包括设置在测试车辆上的轮胎力传感器轮速传感器、方向盘转角、力矩传感器,V‑box测量设备、数据采集单元从车辆OBD口读取本车车辆的各种数据信息;从而得到方向盘转角,方向盘转速,方向盘力矩,车轮转角,车轮转速,车速,纵横向加速度,侧倾角,侧倾角速度,俯仰角,俯仰角速度,横摆角和横摆角速度,轮胎侧偏角,轮胎滑移率,轮胎纵向,横向,垂向力等数据;
[0039] 具体方法为:驾驶员驾驶车辆在弯道上行驶,且车速保持稳定,每次轨迹一直,测试速度从20kph增加到140kph,没隔10kph速度测试一次,如果车辆无法保持在车道内,测试提前结束,每测试一个速度,均需要对底盘的舒适性和操控性进行打分,并结合检测到的数据进行记录,最低1分、最高为10分;
[0040] 另外变曲率弯道是通过回旋曲线计算得到,入口处半径为1500m,经过90度后,半径变为200米,对称得到另一半的弯道,回旋曲线方程如下:
[0041] 式中,k为曲率,l为弧长,A为回旋线参数;
[0042] 双移线路道测试,同样的通过与弯曲率弯道测试的方法一样,通过人工进行测试,[0043] 根据上述描述设计出一种评估车辆舒适性的自动评分算法,具体包括以下步骤:
[0044] 数据收集:采用不同的车,对车的底盘进行调校或者进行底盘控制算法的参数调节得到若干种不同的底盘状态,然后进行不同种组数据测量与打分,选取车辆的纵横向加
速度,侧倾角,侧倾角速度,俯仰角,俯仰角速度,横摆角和横摆角速度数据,以及对应的舒适度评分;并且对数据进行预处理,包括归一化处理、异常值去除、数据滤波和数据增强等;
[0045] 构建模型:构建一个卷积神经网络模型,在上述步骤若干组数据中随机选取1000组数据,将其作为输入值,舒适性评分作为输出值,其范围为1‑10的整数。通过卷积神经网络(CNN)对预处理后的数据进行特征提取,提取出能够反映车辆舒适性的特征,例如横标角速度平顺性、侧倾角峰值与平顺性等;
[0046] 模型训练:采用Relu激活函数,使用训练集对深度神经网络模型进行训练,通过反向传播算法和Adam优化器来调整模型的权重和偏置,以减小损失函数的值;
[0047] 模型评估:使用测试及对训练好的模型进行评估,计算模型的预测准确率、精度等指标。具体实现过程中采用k折交叉验证方法,将数据集分成10个子集,每次用9个子集作为训练集,剩下的一个子集作为测试集,进行10次验证,最后求得模型的平均性能指标。通过混淆矩阵可以评估模型在各类样本上的分类准确率,进一步了解模型在各类样本上的性能表现,从而得到最有用的评分模型。
[0048] 同理,再根据上述描述,在创立一个卷积神经网络,以方向盘转角,方向盘转速,方向盘力矩,车轮转角,纵横向加速度,横摆角速度作为输入值,操控性评分为输出值,创建一个评价操控性的模型;
[0049] 最后对车辆的安全性进行评测,具体的评测方法包括以下步骤:
[0050] 车辆的安全性通过轮胎力的利用率和轮胎的垂向载荷来评估,两者分开打分,最低1分,最高10分,最终加权后得到一个最终的安全性得分:
[0051] 车辆的轮胎力利用率越小越平均说明安全阈值高,某个轮胎的垂向载荷越小,安全性差。单个车轮的轮胎力利用率计算如下:
[0052]
[0053] 式中,ηi为轮胎力利用率,Fx为轮胎纵向力,Fy为轮胎横向力,Fz为轮胎垂向力,μ为路面附着系数,fl,fr,rl,rr分别为左前轮,右前轮,左后轮,右后轮。
[0054] 采用标准差J反应轮胎力利用率的平均度:
[0055]
[0056] 当轮胎力利用率不高的时候,即使四个轮胎力利用率偏差较大,则认为车辆是较安全的,因此,当max(ηi)<=60时,认为得分为10分,如果max(ηi)>60,需要通过标准差J来打分,共设十个区间,[0,a1]、(a1,a2]…(a9,a10],当J在区间[0,a1]时,得分为10分,以此类推,当在区间(a9,a10]时,得1分;
[0057] 轮胎垂向载荷是另一个评判车辆是否安全的重要标准。当某个车轮轮胎垂向力很小的时候,说明该轮有离地风险,车辆可能发生侧翻,以车辆静止状态的四个轮胎垂向力
Fzsi作为参考值,分别计算四个轮胎的垂向力转移率:
[0058]
[0059] σi<0说明,该轮载荷增大,无风险,σi>0说明该轮载荷减小,其值越接近于1,车轮离地风险越大。去max(σi)作为打分标准,同样设置十个区间,[0,b1]、(b1,b2]…(b9,1],当max(σi)在[0,b1]区间时,得分为10分,以此类推,当在区间(b9,1]时,得1分。
[0060] 综上上述两者从而获取安全性的总分,取两者中较小的得分作为最终的安全性得分。
[0061] 最后综合考虑舒适性,操控性和安全性得分,从而得到一个总的分数。在不同情况下三个因素所占总得分的权重是不一样的,当安全性得分较高时,以舒适性和操控性作为主要的评分标准,当车辆接近极限工况时,车辆安全性下降,此时,安全性应该作为主要的考察项。采用下面的权重分配方式计算总得分:
[0062]
[0063] 式中,S为总得分,S1,S2,S3分别为舒适性,操控性和安全性得分,f1,f2,f3为权重系数,具体权重系数可根据是否合理进行修改,其中f1和f2是定值,f3与S3相关,计算如下:
[0064]
[0065] 本发明的有益之处,本技术方案采用卷积神经网络方法评估车辆舒适性与操控性,能够有效地处理复杂数据并从数据中提取出对舒适性和操控性评估有用的特征;通过
训练深度神经网络模型,可以实现对车辆舒适性和操控性的准确评估,安全性评估通过轮
胎力数据进行自动分析计算得到。可以使用车载的工控机进行数据的接收和处理,实时得
到各工况的车辆底盘控制评估分数,节省了较大的人力成本。
[0066] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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