一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法与流程

本发明涉及交通、通信，尤其涉及一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法。

背景技术：

1、智能交通系统和网联汽车已f经成为未来交通的一个发展方向。构建先进完备的智能汽车路网设施体系。随着车辆线控技术的提升，结合车辆总线数据和车辆定位信息，道路智能路网设备的铺设及应用，包括：路侧通信设备、车端通信设备、路侧感知设备及4g和5g通信技术的应用，同时结合道路摩擦力系数测量标准和基于车辆行驶数据道路摩擦力系数的理论研究作为理论支撑，为基于车基数据的动态实时路面摩擦力系数计算的车路网云技术应用成为现实。

2、路面的摩擦力系数是汽车安全行驶的最重要参数之一。对路面摩擦力系数的识别对提高汽车的主动安全性能，降低道路交通事故具有重要意义。路面摩擦力系数和车辆状态信息准确估计及路面动态实时摩擦力系数反馈，可用于高速公路，对车辆侧滑、侧翻、碰撞等危险状况的预测；对路段道路安全行驶状态的识别、监控、维护和管理；在冰雪、积水异常状态下的限速等安全提醒，确保安全通行安全，同时提升道路通行效率。同时，车辆异常驾驶行为预警功能可将车辆的突然加减事、转换车道、紧急停车等异常驾驶行为提出预警信息，可大幅提升安全管理水平。

3、现有技术中无法实时计算出动态的路面摩擦力系数，因此也就无法为车辆行驶进行预警。因此，亟需一种基于车基数据的实时动态路面摩擦力系数计算方法。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法，用以解决现有技术中不能实时计算动态摩擦力系数的问题。

2、一方面，本发明实施例提供了一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法，所述方法包括：

3、车基反馈系统通过汽车can线提取各帧车辆信息；

4、判断各帧车辆信息是否有效，当判断为有效时，执行如下步骤得到各有效帧的道路摩擦力系数:

5、基于车辆信息计算前轴轮胎垂向力fzf、后轴轮胎垂向力fzr、前轴轮胎纵向力fxf、后轴轮胎纵向力fxr；

6、基于前后轴轮胎垂向力、前后轴轮胎纵向力得到前后轴附着系数，根据前后轴滑移率、前后轴附着系数在μ-s曲线中进行插值反推，获得各有效帧的摩擦力系数μz；

7、建立w帧时间窗口缓冲区，判断w帧窗口中有效帧数量是否达到阈值，若达到阈值则根据窗口缓冲区内的有效帧车辆信息计算得到的摩擦力系数μz得到路面摩擦力系数μmax。

8、进一步的，所述判断各帧车辆信息是否有效，包括：

9、基于车辆信息中的纵向车速以及车轮速度计算获得所述前后轴滑移率；

10、判断所述车辆纵向加速度、纵向车速以及前后轴滑移率是否满足预设条件，当不满足预设条件时，判断该帧车辆信息有效，否则无效。

11、进一步的，所述预设条件为：

12、|ax|>at且vx>vt且sf或sr≠0；

13、其中，ax为纵向加速度；at为加速度阈值，vx为纵向车速，vt为车速阈值，sf为前轴滑移率、sr为后轴滑移率。

14、进一步的，基于车辆信息中的纵向车速以及车轮速度计算获得所述前后轴滑移率中，所述前轴滑移率sf和后轴滑移率sr的计算方式为：

15、

16、其中，sfl为左前轮胎滑移率，sfr为右前轮胎滑移率，srl为左后轮胎滑移率，srr为右后轮胎滑移率。

17、进一步的，所述左前轮胎滑移率、右前轮胎滑移率、左后轮胎滑移率、右后轮胎滑移率的计算公式为：

18、

19、其中，vt_fl为左前轮胎纵向接地速度，vt_fr为右前轮胎纵向接地速度，vt_rl为左后轮胎纵向接地速度，vt_rr为右后轮胎纵向接地速度，vtire_fl为左前轮胎速度，vtire_fr为右前轮胎速度、vtire_rl为左后轮胎速度、vtire_rr为右后轮胎速度。

20、进一步的，所述基于车辆信息计算前轴轮胎垂向力、后轴轮胎垂向力的计算方式为：

21、

22、其中，fzf为前轴轮胎垂向力、fzr为后轴轮胎垂向力，fz_fl为左前轮胎垂向力，fz_fl为右前轮胎垂向力，fz_rl为左后轮胎垂向力，fz_rr为右后轮胎垂向力。

23、进一步的，所述前轴轮胎垂向力、后轴轮胎垂向力、左前轮胎垂向力、右前轮胎垂向力、左后轮胎垂向力、右后轮胎垂向力的计算公式为：

24、

25、其中，fz_fl为左前轮胎垂向力，fz_fl为右前轮胎垂向力，fz_rl为左后轮胎垂向力，fz_rr为右后轮胎垂向力，m为汽车质量，g为重力加速度，hg为质心高度，ay为垂向加速度，tw1为前轮距，tw2为后轮距，a为质心到前轴距离，b为质心到后轴距离，l为轴距。

26、进一步的，所述基于车辆信息计算前轴轮胎纵向力、后轴轮胎纵向力的计算方式为：

27、

28、其中，fxf为前轴轮胎纵向力、fxr为后轴轮胎纵向力，fxfl为左前轮胎纵向力，fxfr为右前轮胎纵向力，fxrl为左后轮胎纵向力、fxrr为右后轮胎纵向力。

29、进一步的，所述前轴轮胎纵向力、后轴轮胎纵向力，左前轮胎纵向力、右前轮胎纵向力、左后轮胎纵向力、右后轮胎纵向力的计算公式为：

30、当纵向加速度ax＞0时，汽车处于驱动状态，四个轮胎的纵向力计算公式为：

31、

32、其中，δdrive为前后驱动力分配系数；

33、当纵向加速度ax＜0时，汽车处于制动状态，四个轮胎的纵向力计算公式为：

34、

35、其中，δbreak为前后制动力分配系数。

36、进一步的，在所述车基反馈系统通过汽车can线提取每帧车辆信息后，判断各帧车辆信息是否有效前，先判断防抱死刹车系统abs、车身电子稳定系统esp或牵引力控制系统tcs是否激活，

37、当其中至少有一个系统激活，则路面摩擦力系数为

38、当没有系统激活时，执行判断各帧车辆信息是否有效的步骤。

39、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

40、1、本申请的车基反馈系统通过汽车can线获取车辆信息，经车基反馈系统计算道路摩擦力系数指标，当道路摩擦力系数过小时对车辆异常状态进行预警，同时将结果通过4g/5g实现信息的接收及发送功能，大幅提升安全管理水平；

41、2、通过预设条件判断每帧车辆信息是否有效，当车辆信息有效时根据该车辆信息计算得到摩擦力系数，再根据多帧有效车辆信息计算得到的最终的摩擦力系数，使得计算结果精准可信。

42、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法，其特征在于，所述判断各帧车辆信息是否有效，包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法，其特征在于，所述预设条件为：

4.根据权利要求3所述的一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法，其特征在于，所述基于车辆信息中的纵向车速以及车轮速度计算获得所述前后轴滑移率中，前轴滑移率sf和后轴滑移率sr的计算方式为：

5.根据权利要求4所述的一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法，其特征在于，根据前后轴滑移率、前后轴附着系数在μ-s曲线中进行插值反推，获得各有效帧的摩擦力系数μz包括：

6.根据权利要求5所述的一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法，其特征在于，所述基于车辆信息计算前轴轮胎垂向力、后轴轮胎垂向力的计算方式为：

7.根据权利要求6所述的一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法，其特征在于，所述前轴轮胎垂向力、后轴轮胎垂向力、左前轮胎垂向力、右前轮胎垂向力、左后轮胎垂向力、右后轮胎垂向力的计算公式为：

8.根据权利要求7所述的一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法，其特征在于，所述基于车辆信息计算前轴轮胎纵向力、后轴轮胎纵向力的计算方式为：

9.根据权利要求8所述的一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法，其特征在于，所述前轴轮胎纵向力、后轴轮胎纵向力，左前轮胎纵向力、右前轮胎纵向力、左后轮胎纵向力、右后轮胎纵向力的计算公式为：

10.根据权利要求9所述的一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法，其特征在于，在所述车基反馈系统通过汽车can线提取每帧车辆信息后，判断各帧车辆信息是否有效前，先判断防抱死刹车系统abs、车身电子稳定系统esp或牵引力控制系统tcs是否激活，

技术总结
本发明涉及一种基于车辆信息的道路摩擦力系数获取方法，属于交通、通信技术领域，解决了现有技术中不能实时计算动态摩擦力系数的问题。该方法包括：车基反馈系统通过汽车CAN线提取各帧车辆信息；判断各帧车辆信息是否有效，当判断为有效时，基于前后轴轮胎垂向力、前后轴轮胎纵向力得到前后轴附着系数，根据前后轴滑移率、前后轴附着系数在μ‑s曲线中进行插值反推，获得整车的摩擦力系数μ<subgt;z</subgt;；建立w帧时间窗口缓冲区，判断有效帧数量是否达到阈值，若达到阈值则根据窗口缓冲区内的有效帧车辆信息计算得到的摩擦力系数μ<subgt;z</subgt;得到路面摩擦力系数μ<subgt;max</subgt;。实现了对车道异常驾驶行为提出预警，同时将结果通过4G/5G实现信息的接收或发送功能。

技术研发人员：何勇海,雷伟,张龙,焦彦利,宣智渊,高博麟,于子洵,韩明敏,王亚州,刘晓昊
受保护的技术使用者：河北省交通规划设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15