车辆速度计算方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及汽车智能驾驶及adas领域，特别是涉及一种车辆速度计算方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、近年来，随着车辆智能化系统的升级，adas作为一个比较前沿的系统成为传统车辆厂商、新势力厂商和学术界的研究对象。其中，全速自适应巡航是在传统定速巡航的基础上做出的进一步功能升级，可以实现车辆在城市道路和高速道路全工况的起步跟停、巡航跟车，极大地减轻驾驶员负担，提高燃油经济性，缓解交通压力。

2、精确的自车纵向速度是实现自适应巡航系统加速度规划和精确控制的关键条件。不良的天气条件(如雨、雪天气等)、道路条件(如坑洼、泥泞路面等)以及不同的车辆执行器控制性能等都会影响车辆四轮轮速状态，加大车辆真实速度估计的难度，对车辆速度规划和动力学控制造成较大影响。

3、在现有的车辆纵向速度估计方法中，通常使用的有最大轮速法、平均轮速法、斜率法、卡尔曼滤波法等。然而，最大轮速法和平均轮速法在车辆轮胎不打滑时可以较为准确的计算实际车速，当车辆轮胎打滑时，就无法计算出准确的实际车速；斜率法需要通过大量的实验，确定不同的车辆初速度，只要所面对的路况、工况与map中出现偏差，系统就会出现较大的误差，不具有实际工程应用性；卡尔曼滤波法需要建立较为准确的车辆模型，协方差矩阵也比较难以精确得到，也不具有实际应用性。因此，需要一种具有实际工程应用性并且能够克服不同路面附着系数影响的车辆纵向速度估计方法。

4、中国专利cn202211198114.2提供一种车辆纵向速度控制方法、装置、车辆和可读存储介质，该车辆纵向速度控制方法通过获取车辆的实时姿态信息，基于实时姿态信息确定车辆的摆动信息，获取车辆的车轮振动信息，获取车辆的车轮转动圈数和行驶距离，基于车轮转动圈数和行驶距离确定车辆的滑移率，基于摆动信息、振动信息和滑移率计算车辆的纵向速度，控制车辆按照纵向速度行驶。该方案基于车轮转动圈数和行驶距离计算车辆纵向速度行驶速度，虽然考量了滑移率但实际的滑移率是和速度、路面摩擦力、是否转弯、天气等实时变化的，造成以某一个滑移率计算的辆纵向速度行驶速度还是存在误差。

5、中国cn202210979075.3公开了一种基于unitire轮胎模型的车辆纵向速度跟踪控制方法，首先在轮胎试验台上进行轮胎纯纵滑特性试验，设置不同的轮胎运行参数，记录试验数据，通过最小二乘法进行轮胎模型的参数拟合，得到纯纵滑工况下的unitire轮胎模型；然后在纯纵滑工况unitire轮胎模型的基础上搭建车辆纵向速度控制运动学模型，经模型预测控制滚动优化求解期望纵向加速度；最后建立车辆逆动力学传递模型和驱动/制动逻辑切换模型，将期望纵向加速度作为逆动力学传递模型的输入，经动力传递和逻辑判断转变为对发动机节气门开度/制动主缸压力的控制；该方案还是基于车轮计算车辆纵向速度行驶速度的方案，计算的辆纵向速度行驶速度还是存在误差。

技术实现思路

1、在
技术实现要素：
部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、本发明要解决的技术问题是提供一种能不受路面附着系数和执行器控制性能的影响能准确计算车辆速度计算方法和系统。

3、为解决上述技术问题，本发明提供的车辆速度计算方法，包括以下步骤：

4、s1，根据车辆四轮轮速和车辆横摆角速度进行四轮轮速纠正计算，获得纠正车辆四轮轮速；

5、s2，根据纠正车辆四轮轮速和车辆轮端制动力存在信号计算车辆参考速度；

6、s3，计算不同车速下的自适应权重；

7、s4，基于不同加速度决策的计算修正参考车速。

8、可选择的，所述的车辆速度计算方法，步骤s1包括：

9、s1.1,根据车辆横摆角速度对车辆四轮轮速进行修正，获得纠正车辆四轮轮速；

10、v′1＝v1/3.6-γ×(π/180)×dfr×1/2    (1)

11、v′2＝v2/3.6+γ×(π/180)×dfr×1/2    (2)

12、v′3＝v3/3.6-γ×(π/180)×drr×1/2    (3)

13、v′4＝v4/3.6+γ×(π/180)×drr×1/2    (4)

14、v1、v2、v3、v4表示车辆的四轮轮速，γ表示横摆角速度，dfr、drr分别表示车辆的右前轮轴距和右后轮轴距，v′1、v′2、v′3、v′4表示纠正车辆四轮轮速；

15、s1.2,对修正车辆四轮轮速取最大值和最小值，获得车辆参考速度最大值vslow和最小值vfast。

16、可选择的，所述的车辆速度计算方法，步骤s2包括：

17、s2.1，当bexst＝1时，vref＝vfast；当bexst＝0时，vref＝vslow；

18、bexst表示辆轮端制动力存在信号。

19、可选择的，所述的车辆速度计算方法，步骤s3包括：

20、s3.1,构建车辆参考速度最大值vslow和最小值vfast的切换策略o(k)；

21、

22、

23、k表示当前时刻，k-1表示上一时刻，o0表示经过o(k)输出的初始值；

24、s3.2，根据切换策略o(k)和车辆参考速度vref计算到vr′ef，作为后续权重的速度参考值；

25、

26、ω表示权重因子，范围为[0，1]；vk_up为标定量，根据实车测试经验获取；

27、s3.3，根据纠正车辆四轮轮速和车辆速度v′ref构建自适应变化权重系数wi，对wi平均化处理，分别得到不同速度下的权重系数αhigh和αlow；

28、λi＝(v′i-v′ref)/v′ref    (10)

29、

30、

31、λi表示比例系数，通过标定不同的k1和k2得到不同的αhigh和αlow。

32、可选择的，所述的车辆速度计算方法，步骤s4包括：

33、s4.1，通过当前时刻和上一时刻的车辆参考速度求解车辆的参考加速度aref；

34、s4.2，对参考加速度aref构建加速度区间记为τi；

35、

36、l、m1、m2、h表示区间符号，取值为aref区间的端点值；

37、s4.3，根据权重系数αhigh、αlow和四轮轮速v′i求解不同车辆参考速度下的速度值vw1和vw2，当vref＞vk_up时，使用vw1；当vref≤vk_up时，使用vw2；

38、

39、

40、s4.4，根据不同的加速度区间τi对最终的车辆速度vactual进行计算分配；

41、

42、为解决上述技术问题，本发明提供一种计算机可读存储介质，其内部存储有一程序，所述程序被执行时用于实现权利要上述任意一项所述车辆速度计算方法中的步骤。

43、为解决上述技术问题，本发明提供一种车辆速度计算系统，包括：

44、纠偏单元，其根据车辆四轮轮速和车辆横摆角速度进行四轮轮速纠正计算，获得纠正车辆四轮轮速；

45、计算单元，根据纠正车辆四轮轮速和车辆轮端制动力存在信号计算车辆参考速度；

46、权重计算单元，其计算不同车速下的自适应权重；

47、修正单元，其基于不同加速度决策的计算修正参考车速。

48、可选择的，所述的车辆速度计算系统，纠偏单元采用以下步骤获得纠正车辆四轮轮速：

49、s1.1,根据车辆横摆角速度对车辆四轮轮速进行修正，获得纠正车辆四轮轮速；

50、v′1＝v1/3.6-γ×(π/180)×dfr×1/2    (1)

51、v′2＝v2/3.6+γ×(π/180)×dfr×1/2    (2)

52、v′3＝v3/3.6-γ×(π/180)×drr×1/2    (3)

53、v′4＝v4/3.6+γ×(π/180)×drr×1/2    (4)

54、v1、v2、v3、v4表示车辆的四轮轮速，γ表示横摆角速度，dfr、drr分别表示车辆的右前轮轴距和右后轮轴距，v′1、v′2、v′3、v′4表示纠正车辆四轮轮速；

55、s1.2,对修正车辆四轮轮速取最大值和最小值，获得车辆参考速度最大值vslow和最小值vfast。

56、可选择的，所述的车辆速度计算系统，计算单元采用以下步骤计算车辆参考速度：

57、s2.1，当bexst＝1时，vref＝vfast；当bexst＝0时，vref＝vslow；

58、bexst表示辆轮端制动力存在信号。

59、可选择的，所述的车辆速度计算系统，权重计算单元采用以下步骤计算不同车速下的自适应权重：

60、s3.1,构建车辆参考速度最大值vslow和最小值vfast的切换策略o(k)；

61、

62、

63、k表示当前时刻，k-1表示上一时刻，o0表示经过o(k)输出的初始值；

64、s3.2，根据切换策略o(k)和车辆参考速度vref计算到v′ref，作为后续权重的速度参考值；

65、

66、ω表示权重因子，范围为[0，1]；vk_up为标定量，根据实车测试经验获取；

67、s3.3，根据纠正车辆四轮轮速和车辆速度v′ref构建自适应变化权重系数wi，对wi平均化处理，分别得到不同速度下的权重系数αhigh和αlow；

68、λi＝(v′i-v′ref)/v′ref    (10)

69、

70、

71、λi表示比例系数，通过标定不同的k1和k2得到不同的αhigh和αlow。

72、可选择的，所述的车辆速度计算系统，修正单元采用以下步骤计算修正参考车速：

73、s4.1，通过当前时刻和上一时刻的车辆参考速度求解车辆的参考加速度aref；

74、s4.2，对参考加速度aref构建加速度区间记为τi；

75、

76、l、m1、m2、h表示区间符号，取值为aref区间的端点值；

77、s4.3，根据权重系数αhigh、αlow和四轮轮速v′i求解不同车辆参考速度下的速度值vw1和vw2，当vref＞vk_up时，使用vw1；当vref≤vk_up时，使用vw2；

78、

79、

80、s4.4，根据不同的加速度区间τi对最终的车辆速度vactual进行计算分配；

81、

82、为了去除路面附着系数和执行器控制性能的影响，本发明从横摆角速度的四轮轮速纠正、计算车辆速度参考值、计算不同车速下的自适应权重、基于不同加速度决策的参考车速修正四个方面计算纵向车速；

83、基于横摆角速度的四轮轮速纠正计算，考虑了车辆的横摆运动，通过车辆的横摆角速度计算出速度偏移量，然后结合车辆的实际运动状态进行分析，将车辆的四个轮速减去或者加上速度偏移量，求解出纠正后的车辆四轮轮速；

84、车辆速度参考值计算，考虑到车辆的轮胎打滑和刹车时的车辆安全性，通过对纠正后的车辆四轮轮速进行一个取最大和取最小处理，分别得到最大速度和最小速度，然后再结合车辆的刹车存在信号，进行计算车辆速度的参考值。当轮刹存在时，车辆速度参考值取四轮轮速中的最大值；当轮刹不存在时，车辆速度参考值取四轮轮速的最小值。

85、不同车速下的自适应权重计算，考虑到车辆速度参考值计算算法模块计算出的车辆速度参考值不一定准确，并且需要克服车辆速度最大值、最小值切换带来的顿挫感，通过设计一个高速度参考阈值和参考速度最大值、最小值切换策略，然后再结合纠正后的车辆四轮轮速设计一个权重值分配策略，分别得到车辆高速和低速下的权重值。

86、不同加速度决策的参考车速修正计算，考虑到车辆的安全性和舒适性，通过设计一个加速度区间策略，再结合计算出的车辆高速和低速下的权重值对车辆的速度参考值进行分配，最后再进行滤波处理，得到车辆的实际车速。

87、本发明针对车辆速度计算的精度易受不同路面附着系数和执行器控制性能的影响，现有的常用速度估计方法成本高、不实用等问题，提供了一种工程实用性强、鲁棒性好的车辆速度估计方法。通过横摆角速度对车辆四轮轮速进行纠正，再设计一套车辆速度参考值计算方法，通过计算不同车速下的自适应权重结合不同的加速度决策对车辆速度参考值进行修正，规避了最大轮速法、平均轮速法、斜率法、卡尔曼滤波法等现有技术方法所造成的缺陷，提高了车辆速度估计的准确性，降低了测试成本，也进一步提高了全速自适应巡航的控制精度，具有较高的实际工程应用性。