一种车辆动力学参数估计方法与流程

1.本发明涉及车辆动力学领域，具体涉及一种车辆动力学参数估计方法。


背景技术：

2.多渠道21世纪以来，装备高级驾驶辅助系统(adas)的车辆已经趋于普及，车辆的自动化程度在迈向无人驾驶的方向上不断迅猛发展。在车辆的自动控制以及无人驾驶算法开发中车辆动力学模型起到关键作用。车辆动力学模型的准确度决定了车辆控制算法的有效性。为建立准确的车辆动力学模型，需要有准确且全面的车辆动力学参数(其中包括车辆质量、质心高度、质心到前轴距离以及绕各个转轴的转动惯量)。因此，获得准确车辆动力学参数的方法是车辆控制算法开发中至关重要的技术。
3.较为传统的获取车辆动力学参数的方式为：通过特定的测试台进行测量标定，此方法获取的车辆动力学参数较为准确且全面，但需要车辆开往特定的测试场进行测量，时间以及金钱成本较高。
4.除上述方法外，较为普遍的方法为采用估计算法对车辆动力学参数进行估计，在结合车辆动力学模型和传感器测量数据的基础上，通过估计算法较为常用的估计算法包括卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波以及无迹卡尔曼滤波等对车辆动力学参数进行估计。然而，车辆的一个运动效果往往受多个动力学参数的影响，一个动力学参数也会对多个运动形式具有影响，具有一定的耦合关系。为了简化问题，当前的估计算法大多只针对部分车辆动力学参数进行估计，例如只针对车辆质量进行估计或者只针对车辆质心高度进行估计。获得的车辆动力学参数较为有限，有限的车辆动力学参数不足以建立车辆动力学模型，不能满足车辆运动控制以及无人驾驶算法开发的需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种车辆动力学参数估计方法，解决车辆动力学建模中车辆动力学参数难以被全面获取的问题。
6.为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
7.一种车辆动力学参数估计方法，包括步骤：s1,建立车辆纵向动力学模型，在车辆的纵向动力学模型中，车辆受质心高度、质心到车辆前轴距离和地面摩擦系数影响，通过使车辆进行加速和减速运动，激发相关动力学参数，然后通过无迹卡尔曼滤波算法采集车辆的轮速和车辆加减速信号，并且结合车辆纵向动力学模型对车辆的质心高度、质心到车辆前轴距离和地面摩擦系数进行估计；s2，建立车辆单轨动力学和车辆倾斜动力学相结合的车辆单轨倾斜动力学模型，在车辆单轨倾斜动力学模型中，通过使车辆进行恒速的连续转弯运动，激发相关动力学参数，然后通过无迹卡尔曼滤波算法结合车辆纵向动力学模型所得到的车辆的质心高度、质心到车辆前轴距离和地面摩擦系数的估计，对车辆偏航轴转动惯量、车辆绕纵轴的转动惯量以及轮胎转弯刚度进行估计。
8.进一步的技术方案是，还包括用于参数估计计算所使用的计算机，计算机包括计
算机本体和散热组件，散热组件通过连接管和计算机本体相连，用于对计算机本体进行散热降温。
9.更进一步的技术方案是，计算机本体内设置有工作腔，工作腔靠近计算机的屏幕一侧设置有主板，主板上连接有散热板，散热板内设置有散热腔，散热板的侧面连接有和散热腔相连通的第一进水管和第一出水管，连接管包括第二进水管和第二出水管，第二进水管的一端和第一进水管远离散热板的一端相连，另一端和散热组件的进水口相连，第二出水管的一端和第一出水管远离散热板的一端相连，另一端和散热组件的出水口相连，散热组件内设置有存水腔，存水腔内设置有冷却液和水泵，水泵用于使冷却液从出水口流出，并且沿第二出水管、第一出水管、散热腔、第一进水管、第二进水管和进水口流回到存水腔，散热组件上设置有用于对冷却液降温的第一散热风扇。
10.更进一步的技术方案是，散热组件包括进水部和出水部，存水腔包括第一腔室和第二腔室，第一腔室设置于进水部内，第二腔室设置于出水部内，进水口设置于进水部上，并且和第一腔室相连通，出水口设置于出水部上，并且和第二腔室相连通，进水部和出水部之间留有间隙，并且通过散热管相连通，散热管的一端和第一腔室相连通，另一端和第二腔室相连通。
11.更进一步的技术方案是，第一散热风扇设置于散热管的上方，并且散热风扇的一侧和进水部相连，另一侧和出水部相连。
12.更进一步的技术方案是，水泵设置于第二腔室内，并且和出水口远离第二出水管的一端相连。
13.更进一步的技术方案是，计算基本体远离屏幕的另一侧设置有和工作腔相连通的进气孔，工作腔在进气孔的位置设置有第二散热风扇，计算机本体的上侧设置有和工作腔相连通的排气孔。
14.更进一步的技术方案是，进气孔内设置用过滤网，排气孔设置有多个。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过分步骤多模式的估计方法，能够有效的解决车辆动力学参数对车辆运动的耦合关系，实现同时对车辆的多个动力学参数进行估计。无迹卡尔曼滤波算法在线性常数估计上具有很高的精确度，因此也提高了对车辆动力学参数估计的精确度。通过步骤s1
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s2，能够高效简单的实现大部分车辆动力学参数的获取，解决了车辆动力学建模中车辆动力学参数难以被全面获取的问题。
附图说明
16.图1为本发明一种车辆动力学参数估计方法的步骤示意图。
17.图2为本发明一种车辆动力学参数估计方法的车辆的纵向动力学模型。
18.图3为本发明一种车辆动力学参数估计方法的车辆单轨动力学模型。
19.图4为本发明一种车辆动力学参数估计方法的车辆倾斜动力学模型。
20.图5为本发明一种计算机的立体示意图。
21.图6为本发明一种计算机的工作腔剖面示意图。
22.图7为本发明一种计算机的散热组件剖面示意图。
23.图标：1
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计算机本体，101
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工作腔，102
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主板，103
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散热板，104
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第一进水管，105
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第二进水管，106
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第二出水管，107
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进气孔，108
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第二散热风扇，109
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排气孔，2
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散热组件，
201
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进水部，202
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出水部，203
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第一腔室，204
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第二腔室，205
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水泵，206
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散热管，207
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第一散热风扇。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
25.实施例：
26.图1至图6所示为本发明的一种实施方式。
27.一种车辆动力学参数估计方法，包括步骤：s1(即第一步),建立车辆纵向动力学模型，在车辆的纵向动力学模型中，车辆受质心高度、质心到车辆前轴距离和地面摩擦系数影响，通过使车辆进行加速和减速运动，激发相关动力学参数，然后通过无迹卡尔曼滤波算法采集车辆的轮速和车辆加减速信号，并且结合车辆纵向动力学模型对车辆的质心高度、质心到车辆前轴距离和地面摩擦系数进行估计；s2(即第二步)，建立车辆单轨动力学和车辆倾斜动力学相结合的车辆单轨倾斜动力学模型，在车辆单轨倾斜动力学模型中，通过使车辆进行恒速的连续转弯运动，激发相关动力学参数，然后通过无迹卡尔曼滤波算法结合车辆纵向动力学模型所得到的车辆的质心高度、质心到车辆前轴距离和地面摩擦系数的估计，对车辆偏航轴转动惯量、车辆绕纵轴的转动惯量以及轮胎转弯刚度进行估计。通过分步骤多模式的估计方法，能够有效的解决车辆动力学参数对车辆运动的耦合关系，实现同时对车辆的多个动力学参数进行估计。无迹卡尔曼滤波算法在线性常数估计上具有很高的精确度，因此也提高了对车辆动力学参数估计的精确度。通过步骤s1
‑
s2，能够高效简单的实现大部分车辆动力学参数的获取，解决了车辆动力学建模中车辆动力学参数难以被全面获取的问题。在图1至图4所示的车辆的动力学模型中，各个符号代表含义如下，m:车质量；g:重力加速度常数；i
x
：绕纵轴的转动惯性矩；i
z
：绕偏航轴的转动惯性矩；b:车宽；l
f
：车辆质心与车辆前轴之间的距离；l
r
：车辆质心与车辆后轴之间的距离；h：质心高度；c
φ
：侧倾阻尼系数；k
φ
：侧倾刚度；c
α
：轮胎转弯刚度；c
k
：滑移率斜率常数；t
f
：前轮制动/驱动力；t
r
：后轮制动/驱动力；ω
f
：前轮转速；ω
r
：后轮转速；a
x
：纵向加速度；a
y
：侧向加速度；偏航角速度；滚动角速度；f
xf
：前轮纵向受力；f
xr
：后轮纵向受力；f
fy
：前轮侧向受力；f
ry
：后轮侧向受力；f
zf
：前轮垂向受力；f
zr
：后轮垂向受力。
28.还包括用于参数估计计算所使用的计算机，计算机包括计算机本体1和散热组件2，散热组件2通过连接管和计算机本体1相连，用于对计算机本体1进行散热降温。在通过计算机本体1按照一种车辆动力学参数估计方法建立建立车辆纵向动力学模型以及建立车辆单轨动力学和车辆倾斜动力学相结合的车辆单轨倾斜动力学模型的时候，会运行很多参数，这样会使计算基本体1产生很高的热量，通过设置散热组件2，能够有效降低计算机本体1的温度，避免计算机本体1损坏。
29.计算机本体1内设置有工作腔101，工作腔101靠近计算机的屏幕一侧设置有主板102，主板102上连接有散热板103，散热板103内设置有散热腔，散热板103的侧面连接有和散热腔相连通的第一进水管104和第一出水管，连接管包括第二进水管105和第二出水管
106，第二进水管105的一端和第一进水管104远离散热板103的一端相连，另一端和散热组件2的进水口相连，第二出水管106的一端和第一出水管远离散热板103的一端相连，另一端和散热组件2的出水口相连，散热组件2内设置有存水腔，存水腔内设置有冷却液和水泵205，水泵205用于使冷却液从出水口流出，并且沿第二出水管106、第一出水管、散热腔、第一进水管104、第二进水管105和进水口流回到存水腔，散热组件2上设置有用于对冷却液降温的第一散热风扇207。这样的设置，通过散热组件2上的水泵205能够使冷却液在存水腔和散热腔之间循环流动，这样就能通过冷却液将散热板103吸收主板102的热量带到散热组件2上，然后通过散热组件2上的第一散热风扇207对冷却液进行降温，这样就能持续对主板102降温，避免主板102温度过高导致故障。在常规设置中，主板102上设置有cpu处理器和gpu显卡两个工作时会产生大量热量的部件，这时候可以在cpu和gpu上均连接散热板103，散热板103和散热组件2的连接方式均相同。第一出水管和第二出水管106可以在电脑的后侧通过连接阀可拆卸相连。这样便于更换和维修散热组件2。
30.散热组件2包括进水部201和出水部202，存水腔包括第一腔室203和第二腔室204，第一腔室203设置于进水部201内，第二腔室204设置于出水部202内，进水口设置于进水部201上，并且和第一腔室203相连通，出水口设置于出水部202上，并且和第二腔室204相连通，进水部201和出水部202之间留有间隙，并且通过散热管206相连通，散热管206的一端和第一腔室203相连通，另一端和第二腔室204相连通。这样的设置，通过水泵可以使第二腔室204的冷却液沿着出水口、第二出水管106、第一出水管、散热腔、第一进水管104和第二进水管105和进水口，最终流回到第二腔室204，第二腔室的冷却液通过散热管206流回到第一腔室203，在这个过程中，冷却液从第二腔室204流到第一腔室203的过程中，是吸收散热板103的热量，从第一腔室203流到第二腔室204的过程中，是通过散热管206散发热量，降低冷却液的温度。散热管206可以设置为多根且为扁平状，这样可以增大和空气接触的面积，从而提升散热效率。
31.第一散热风扇207设置于散热管206的上方，并且散热风扇的一侧和进水部201相连，另一侧和出水部202相连。通过将第一散热风扇207设置于散热管206的上方，这样能够加快空气从散热管206周边流通的速度，能够通过持续的新鲜低温空气带走散热管206上的热量，从而降低冷却液的温度。提高了散热效率。
32.水泵205设置于第二腔室204内，并且和出水口远离第二出水管106的一端相连。这样的设置，能够是冷却液高效率的送入到散热腔中。
33.计算基本体远离屏幕的另一侧设置有和工作腔101相连通的进气孔107，工作腔101在进气孔107的位置设置有第二散热风扇108，计算机本体1的上侧设置有和工作腔101相连通的排气孔109。这样的设置，当计算机本体1不需要按照一种车辆动力学参数估计方法建立建立车辆纵向动力学模型以及建立车辆单轨动力学和车辆倾斜动力学相结合的车辆单轨倾斜动力学模型的时候，或者在不高效实用cpu和gpu的时候，可以通过第二散热风扇108配合进气孔107和排气孔109来对工作腔101降温。这样一方面能够节约能耗，同时也能延长散热组件2的使用寿命。
34.进气孔107内设置用过滤网，排气孔109设置有多个。通过设置过滤网，能够避免灰尘等从进气孔107进入到工作腔101，造成温度升高。通过设置多个排气孔109，提升了散热效率。
35.尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本技术公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。