专利名称：地面车辆的垂直轨迹设计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种主动式汽车悬架装置，具体而言，本发明涉及一种安装有垂直轨迹设计(trajectory planning)系统的主动式汽车悬架系统。

发明内容
本发明的一个重要目的在于提供一种改进的主动式汽车悬架装置。
根据本发明的一个方面，一种用于地面车辆上的汽车悬架系统，其中地面车辆设置有一个有效载重舱室和一个地面贴合部件，这种汽车悬架系统包括一个用于将力作用于有效载重舱室和地面贴合部件之间的可控制悬架部件和一个用于存储多个道路轮廓的轮廓存储部件。上述轮廓包括垂直偏移数据。该系统还包括一个轮廓提取微型处理器，该处理器与可控制悬架部件及轮廓存储部件连接在一起并用于从轮廓存储装置中提取一个轮廓，该轮廓与汽车正在行驶的路段相对应。
根据本发明的另一方面，在用于在道路上操作的车辆中，该车辆包括有一个有效载重舱室和一个地面贴合部件，一种主动式车辆悬架装置包括一个与有效载重舱室和地面贴合部件连接在一起的施力部件，该部件用于将力作用于有效载重舱室和地面贴合部件之间，以相对地面接合部件改变有效载重舱室的垂直位置；一个用于存储道路的垂直轮廓的轮廓存储部件；一个轨迹设计开发子系统，该系统与加力部件和轮廓存储部件以可相互通讯的方式连接在一起，该系统用于根据所存的轮廓开发出轨迹设计并向力施加部件发出命令，这些命令与该轨迹设计相对应。
在本发明的又一方面中，一种用于对主动式车辆悬架系统进行操作的方法，其中该主动式车辆悬架系统安装在一个设置有数据存储部件的地面车辆中，该方法包括下述步骤确定地面车辆的位置；判断出在存储于地面车辆中的数据中是否存在一个与该位置相对应的轨迹设计；对在车辆悬架系统中存储有垂直轨迹设计的判断作出反应并提取该设计；执行该轨迹设计。
在本发明的再一方面中，一种用于对主动式车辆悬架系统进行操作的方法，该主动式车辆悬架系统安装在一个设置有一能够检测道路的垂直轮廓的检测部件和一个数据存储部件的地面车辆内，该方法包括下述步骤对道路的垂直轮廓进行检测；将该轮廓记录下来；将记录下来的轮廓与存储在数据库中的轮廓进行对比，以判断出检测到的轮廓是否与已存轮廓中的一个相匹配。
在本发明的另一方面中，一种用于可在道路上操作的地面车辆上的主动式悬架系统，该系统包括一个主动式悬架部件；一个用于对道路的轮廓进行测定的轮廓传感器；一个用于存储道路轮廓数据库的道路轮廓存储部件；一个道路轮廓微处理器，该处理器与存储部件及轮廓传感器连接在一起并用于将检测到的轮廓与轮廓的数据库进行对比。
在本发明的又一方面中，一种用于地面车辆上的主动式悬架系统包括一个主动式悬架部件；一个用于确定地面车辆所在位置的定位系统；一个轨迹设计存储部件，该部件用于存储与上述位置相对应的轨迹设计数据库；一个轨迹设计微处理器，该处理器用于确定该数据库中是否包含有一个与已确定下来的位置相对应的轨迹设计，而且其还用于提取相应的轨迹设计并根据该对应的轨迹设计向主动式悬架部件发送指令。
在本发明的再一方面中，一种用于确定地面车辆的位置的方法包括下述步骤将多个道路轮廓存储起来，这些道路轮廓与多个位置相关并仅包含有以递增方式测得的道路垂直偏移量；对车辆正在行驶的路段的垂直偏移量进行测定；将测得的垂直偏移量与多个道路轮廓进行对比。
在本发明的另一方面中，一种用于开发车辆的轨迹设计的方法，其中车辆上包括有一个车辆悬架系统，该车辆悬架系统又包括一个用于开发轨迹设计的轨迹设计系统和一个用于促使车辆上的一个点沿轨迹设计移动的可控悬架部件，该方法包括将一个包括有多个数据点的轮廓记录下来，这些数据点表示行驶路段的正负垂直偏移量；对该轮廓数据进行平滑处理，这种平滑处理产生了多个正值和负值；将这些经平滑处理后的数据作为轨迹设计记录下来。
在本发明的又一方面中，一种用于开发主动式车辆悬架装置所用轨迹设计的方法，该方法包括下述步骤使车辆在一个路段上行驶；将表示该路段轮廓的多个数据点记录下来；对这些数据进行平滑化处理，从而形成轨迹设计。这种平滑化处理保存数据点的正负值。
在本发明的再一方面中，一种用于对车辆进行操作的方法，该车辆包括一个可控制悬架部件；一个微处理器；多个用于对下述至少一个参数进行测定的传感器垂直偏移量、由可控制悬架部件施加的力、垂直速度和垂直加速度，该方法包括下述步骤将多个轮廓的数据库存储起来；使车辆在一个路段上行驶并将由传感器测得的数据记录下来，以提供测定数据；将测得的数据与多个轮廓进行对比，以判断出匹配程度。
在本发明的另一方面中，一种用于开发包括有一个可控制悬架部件的车辆的最佳轨迹设计的方法，该方法包括首次通过一个微处理器利用第一特征值开发出与一个轮廓相对应的第一轨迹设计；首次执行第一轨迹设计，该首次执行包括将与第一轨迹设计相对应的性能数据记录下来；对第一特征值进行首次修改，从而提供一个第二特征值；利用第二特征值通过微处理器第二次开发对上述轮廓相对应的第二轨迹设计；第二次执行第二轨迹设计，该第二次执行包括将与第二轨迹设计相对应的性能数据的测量结果记录下来；首次对与执行第一轨迹设计相对应的性能数据和与执行第二轨迹设计相对应的性能数据进行比较，以确定出较好的性能数据；首次将第一特征值和第二特征值中与较佳性能数据相对应的那个特征值作为当前特征值记录下来。
在本发明的又一方面中，一种车辆轨迹设计的开发方法，其中该车辆包括有一个有效载重舱室、一个车轮、多个用于测定车辆的对应状态的传感器和一个用于在车辆和有效载重舱室之间施加作用力的可控制悬架部件，该方法包括下述步骤将一个包括有多个由传感器测得的数据点的轮廓记录下来，这些数据点代表多个正值和负值；将多个轮廓存为一系列能够使可控制悬架部件施加作用力的命令并将一系列由至少一个传感器测得的车辆状态保存下来。
在本发明的再一方面中，一种用于地面车辆上的主动式车辆悬架装置，其中该地面车辆包括有一个有效载重舱室和一个地面接合部件，用来沿道路行驶的车辆包括一个可控制悬架部件，该部件用于根据道路的垂直位移量修正有效载重舱室和地面接合部件之间的位移量；一个轨迹开发系统，该系统用于向可控制悬架部件发出命令，以使该可控制悬架部件施加一个力，从而能够在地面接合部件进行垂直移动之前修正有效载重舱室和地面接合部件之间的位移量。
在本发明的另一方面中，一种用于对车辆进行操作的方法，该车辆包括有一个有效载重舱室、一个前部地面接合部件和一个后部地面接合部件，该车辆还包括一个悬架系统，该悬架系统包括一个可控制的前部悬架部件，该部件用于将一个力作用于前部地面接合部件和有效载重舱室之间，以修正前部地面接合部件与有效载重舱室之间的距离，该可控制的前部悬架部件设置有一个对心位置，该可控制的前部悬架部件包括一个将可控制的前部悬架部件推向对心位置的对心子系统，该悬架系统还包括一个可控制的后部悬架部件，该部件用于将一个力作用于后部地面接合部件和有效载重舱室之间，以修正后部地面接合部件与有效载重舱室之间的距离，该可控制的后部悬架部件设置有一个对心位置，该可控制的后部悬架部件包括一个可控制的对心子系统，该对心子系统用于将后部可控悬架部件推向对心位置(centeredposition)上；该方法包括使车辆在一个存在障碍物的路段上行驶，以使前部地面接合部件在后部地面接合部件之前碰到障碍物并使前部可控悬架部件根据这种波动施加一个力；判断出道路波动部分之一的幅度是否小于第一阈值，据此判断出该波动部分的幅度，使后部悬架部件对心子系统停止工作。
在本发明的又一方面中，一种地面车辆包括一个有效载重舱室；一个前部地面接合部件；一个后部地面接合部件；和一个悬架系统，该系统包括一个前部可控悬架部件，该部件用于将一个力作用于前部地面接合部件和有效载重舱室之间，以修正前部地面接合部件与有效载重舱室之间的距离，该前部可控悬架部件具有一个对心位置，该前部可控悬架部件包括一个用于将前部可控悬架部件推向对心位置的对心子系统，该前部可控悬架部件还包括一个检测系统，该检测系统能够对前部地面接合部件所遇到的路面干扰的幅度进行测定；一个后部可控悬架部件，其用于将一个力作用于后部地面接合部件和有效载重舱室之间，以修正后部地面接合部件与有效载重舱室之间的距离，该后部可控悬架部件具有一个对心位置，该后部可控悬架部件包括一个用于将后部可控悬架部件推向对心位置上的可控型对心子系统；及对检测系统作出反应的控制电路，该控制道路用于使后部悬架部件的对心子系统停止工作。
在本发明的再一方面中，一种用于对车辆进行操作的方法，该车辆包括有一有效载重舱室、第一地面接合部件和第二地面接合部件，该车辆还包括一个悬架系统，该悬架系统包括一个第一可控悬架部件，该部件用于将一个力作用于第一地面接合部件和有效载重舱室之间，以修正第一地面接合部件与有效载重舱室之间的距离，该悬架系统还包括一个第二可控悬架部件，该部件用于将一个力施加于第二地面接合部件与有效载重舱室之间，以修正第二地面接合部件与有效载重舱室之间的距离，第一可控悬架部件和第二可控悬架部件分别包括能够测定下述至少一个参数的相关传感器垂直加速度、垂直速度、道路的垂直偏移量、悬架部件的位移量和由可控悬架部件所施加的力，该方法包括下述步骤使车辆在一个具有多个障碍物的路段上操作，从而使第一地面接合部件在第二地面接合部件之前遇到这些障碍物部分；利用与第一可控悬架部件相连接的多个传感器对这些障碍物部分进行测定；根据测定结果，在第二地面接合部件遇到障碍物部分之前，使第二可控悬架部件施加一个与障碍物有关的力。
在本发明的另一方面中，一种用于对车辆进行操作的方法，该车辆包括有一有效载重舱室、第一地面接合部件和第二地面接合部件，该车辆还包括一个悬架系统，该悬架系统包括一个第一可控悬架部件，该部件用于将一个力作用于第一地面接合部件和有效载重舱室之间，以修正第一地面接合部件与有效载重舱室之间的距离，该悬架系统还包括一个第二可控悬架部件，该部件用于将一个力施加于第二地面接合部件与有效载重舱室之间，以修正第二地面接合部件与有效载重舱室之间的距离，第一可控悬架部件和第二可控悬架部件分别包括能够测定下述至少一个参数的相关传感器垂直加速度、垂直速度、道路的垂直偏移量、悬架部件的位移量和由可控悬架部件所施加的力，该方法包括下述步骤使车辆在一个具有多个障碍物的路段上操作，从而使第一地面接合部件在第二地面接合部件之前碰到这些障碍物；利用与第一可控悬架部件相连接的多个传感器对这些障碍物进行测定；根据测定结果，在第二地面接合部件遇到障碍物之前，使第二可控悬架部件针对上述扰动施加一个力。
在本发明的又一方面中，一种用于使车辆操作的方法，该车辆包括有一个有效载重舱室、一个地面接合部件，该车辆还包括一个悬架系统，该悬架系统包括一个可控悬架部件，该部件用于将一个力作用于地面接合部件和有效载重舱室之间，以修正该地面接合部件与有效载重舱室之间的距离，该可控制的地面悬架系统具有一个对心位置，该可控制悬架部件包括一种反应操作模式和一种轨迹设计操作模式，该方法包括使车辆在具有垂直障碍物的路段上行驶；确定这些障碍物的幅度；如果判断出有一个障碍物的幅度小于一个第一阈值后，使可控制悬架部件在反应模式(reactionary mode)下工作；如果判断出有一个波动部分的幅度大于第一阈值且小于第二阈值，那么使对心子系统停止工作；如果判断出有一个波动部分的幅度大于第二阈值，那么在地面接合部件碰到该障碍物之前，使可控制悬架部件针对该障碍物施加一个力。


参照附图，通过阅读下面的详细说明，将会清楚本发明的其它特征、目的和优点，其中图1为设置有可控悬架装置的车辆的示意图；图2为根据本发明的可控悬架装置的部分方框图和部分示意图；图3为现有技术中的主动式悬架装置的操作示意图；图4a-4c为根据本发明的主动式悬架装置的操作示意图；图5为根据本发明的主动式悬架装置的操作示意图；图6a，6b和6c为根据本发明的悬架系统的操作流程图；图7为轨迹设计开发方法的示意图；图8为根据本发明的数据采集方法的示意图；图9为用于优化轨迹设计的方法的方框图；图10a-10c为根据本发明的、正在路面上行驶的车辆的示意图；图11a-11c为根据本发明的、正在路面上行驶的车辆的示意图。
具体实施例方式
现参照附图，尤其是参照附图1，图中示出了根据本发明的车辆的示意图。一个悬架系统包括多个表面接合部件，例如车轮14，车轮14通过一个可控制悬架部件18与有效载重舱室16(在附图中被示意性地表示成一个平面)相连接。此外，该悬架系统还可包括传统的悬架部件(未示出)，例如螺旋弹簧或页簧或减震器。由于本发明的一个实施例为汽车，这样地面接合部件就是多个车轮，而且有效载荷也包括乘客，但是本发明还可在其它类型的车辆上进行实施，例如货车。有效载重舱室16可包括多个轨道(tracks)或转轮(runners)。本发明还可在一些通过某种悬浮结构与地面相贴合的车辆上，例如磁悬浮或气悬浮结构，这样，地面接合部件就包括无需与地面物理接触的多种部件，而且地面也可包括轨道或开放地带。为便于说明，本发明仅对应用于汽车上的实例进行说明。
可控制悬架部件18可以是能够接收或适合于接收来自微处理器的控制信号并对这些信号作出反应的多种悬架部件中的一种。
可控制悬架部件18可以是传统的主动式悬架系统中的某些部件，在该主动悬架系统中，可控制悬架部件能够以下述方式对控制信号作出反应通过施加一个力来改变舱室16和车轮14之间的距离。一些合适的主动式悬架系统已在美国专利4960290和4981309中公开，其内容在本文中作为参考引用。该力可通过一些部件例如线性或旋转致动器、滚珠丝杠、气动系统或液压系统被传递出去，而且还可包括多个设置在车轮和发力部件之间的中间部件。该可控制的主动式悬架部件还可包括一个自适应的主动式汽车悬架部件，如美国专利5432700所述，在这种悬架部件中，信号可用于修正自适应参数和自适应增量。可控制悬架部件18还可以是传统悬架系统中能够对因车轮14从不平坦地面通过而产生的垂直力作出反应并将力反应性地作用于有效载重舱室16和车轮14之间的某些部件。在传统的悬架系统中，可控制悬架部件可通过对弹簧进行拉长或压缩、通过改变减震速度或以其它方式对控制信号作出反应。下面，将通过实例以可控悬架部件为一种主动式悬架部件的实施例对本发明加以说明。现参照图2a，图中示出了根据本发明的悬架装置的方框图。可控制悬架部件18与一个微型处理器20相连接，而该微型处理器20又与轮廓存储部件22和可选的定位系统24相连接。该悬架系统还包括多个分别与有效载重舱室16、可控悬架部件18和车轮14相连接的传感器11、13和15。传感器11、13和15与微处理器20连接在一起。定位系统24可接收来自外部信号源(例如定位卫星23)的信号。为方便起见，图中仅示出了一个可控制悬架部件18。其余的车轮14、可控制悬架部件18和各个传感器11、13和15基本以图2a所示的方式与微处理器20连接在一起。
微处理器20可以是一个如图所示的单个微处理器。或者，由微处理器20完成的多项功能也可由多个微处理器或等同的部件来完成，一些微处理器可设置在远离车辆10的位置上，而且还可以与设置在车辆10上的悬架系统的某些部件进行无线通信。
轮廓存储部件22可以是多种可写存储器(例如RAM)或大容量存储器(例如磁盘或可读写光盘)中的一种。轮廓存储部件22可以包括在图示的汽车内，或者也可以设置在某个远方位置上，同时还设置有一个用来使道路轮廓数据与车辆进行无线通信的广播系统。定位系统24可以是多种可用于提供经度和纬度位置的系统中的一种，例如整体定位系统(GPS)或惯性导航系统(INS)。定位系统24可包括多个用于向用户输入端指示位置的系统，而且还可包括多个轮廓匹配系统，这些轮廓匹配系统可将有车辆行驶的道路之轮廓与存储在存储器内的轮廓进行对比。
在一个实施例中，行驶有汽车的道路是一条公路。但是，本发明也可应用于不在公路上行驶的其它类型的车辆上，例如开阔地带用车和在轨道上行驶的车辆。道路一般可由一个位置和一个方向来限定。下面将以一个用于在公路上行驶的汽车作实施例对本发明进行示例性说明。
安装有本发明的悬架系统还可包括一个轨迹设计系统，该轨迹设计系统可包括(参照图2a)微处理器20、轮廓存储部件22和定位系统24。
定位系统24探测车辆的位置，如果可能，微处理器20从存储在轮廓存储部件22内的多个轮廓中提取道路轮廓的副本。微处理器20根据道路的轮廓来计算或提取轨迹设计并向可控制悬架部件18发出控制信号，以执行该轨迹设计。轮廓的提取、轨迹的计算和悬架部件的控制可由如图所示的单个微处理器来完成，或者，如果需要，也可以由多个独立的微处理器来完成。下面将参照图6a和6b，对轨迹的设计开发方法加以详细说明。如果可控制悬架部件18是一个能够对道路的作用力作出反应性动作的主动式悬架装置，微处理器20可局部根据道路的轮廓向可控悬架部件18发出一个经过调整的控制信号。
在一种常规的结构形式中，一个道路轮廓包括一系列相对基准位置的垂直偏移量(z-轴)。该z轴偏移量的测量结果一般是从确定行驶方向的位置在多个相等的距离内测定的。一个道路轮廓还可以包含其它数据，例如x轴和y轴的偏移量；罗盘航向；转向角；或其它可包括在导航系统中的信息，而导航系统例如可以是市场上能够买到的车辆导航产品。其它数据可以涉及到具有更大处理能力的微处理器20和轮廓存储部件22，但是在采用下述的“航位推测法”(dead reckoning)或模式匹配技术时，这些附加的数据就有利于更加精确地为车辆定位或有利于使一个位置与一个道路轮廓唯一地相关。此外，这些附加数据在确定牵引力的大小方面也非常有用，在设计轨迹的过程中应该对牵引力的大小加以考虑。
轨迹设计就是有效载重舱室上的一个点或一组点在空间上的预定路线。为控制汽车的颠簸，该轨迹可表示为至少两个点，即有效载重舱室内的前点和后点。为控制车辆的摆动，该轨迹设计可表示为位于汽车两侧的至少两个点。在一个设置有四个车轮的汽车上，可以在有效载重舱室上方便地采用四个点来开发轨迹设计。对这些成对的点取平均值(例如通过对位于汽车两侧的两个点进行取平均值来考虑在轨迹设计的绘制过程中的摆动，或者通过对位于汽车前部和后部的两个点取平均值来考虑在轨迹设计的绘制过程中的颠簸情况)。为便于说明，本发明仅对一个点进行说明。微处理器向可控制悬架部件18发出命令，以使汽车沿轨迹设计移动。轨迹设计的细节和轨迹设计的执行情况具体如下面的实例所述。
轨迹设计应考虑许多因素，例如使汽车的颠簸或摆动与乘客所期望的颠簸或摆动程度相匹配；减小有效载重舱室的垂直加速度；使悬架装置吸收路面上的颠簸或下沉(在下文中称之为“波动”)的行程变大；减小不良频率的加速度的幅度或其发生，例如约为0.1赫兹的频率，这种频率将导致恶心；增大轮胎的牵引力；或其它因素。轨迹设计还可包括在遇到障碍物前对道路上的障碍物进行“预测”并对道路上的障碍物作出反应，下面将接合图5对此加以说明。此外，如果悬架系统包括一个能够支承汽车重量的传统型弹簧，而且主动式悬架部件的操作将拉长或压缩该传统型弹簧，那么轨迹设计就应该将动力损耗纳入考虑范围内。
现参照图2b，图中示出了本发明的另一实施例，其安装有一个轨迹设计存储部件25。除了图2a中的轮廓部件22被一个轨迹设计存储部件25所替代外，图2b中的其它部件与图2a中的部件基本相同。轨迹设计存储部件25可以是多种可写存储器中的一种，例如RAM，或例如磁盘或可读写光盘这样的大容量存储器部件。轨迹设计的存储部件25可包括在图示的汽车内，或者也可通过一个能够将道路的轮廓数据与汽车进行无线通讯的广播系统设置在某个远方位置上。
图2b所示实施例的操作与图2a所示实施例的操作相似，除了微处理器20提取并计算与位置有关的轨迹设计，而不是提取并计算与轮廓有关的轨迹设计外。
本发明的另一实施例既包括图2a所示的轮廓存储部件，也包括图2b所示的轨迹设计存储部件。在一个包括有轮廓存储部件22和轨迹设计存储部件25的实施例中，这些存储部件可以是独立的部件，或者也可以是一个存储器部件的不同部分。下面将参照图6c对包括有轨迹设计存储部件25的这些实施例的操作加以说明。
图3示出了不具有轨迹设计子系统的传统主动式悬架装置的操作实例。在图3中，当前轮14f’遇到倾斜路段41时，可控制悬架部件18f’将施加一个力，以缩短有效载重舱室16’和前轮14f’之间的距离。当由于斜面而产生的高度差r接近悬架部件的最大向下位移量时，悬架部件14f’就会向斜坡41“倾斜”，而且在极端的情况下，悬架部件14f’可能到达或接近“降至最低点”的状态，这样就使悬架部件仅剩下很少的行程或没有留出允许在上升表面上发生碰撞所需的行程。
许多悬架系统都设置有能够保持所需的悬架行程并可防止悬架部件到达最高点或最低点的对心子系统。如果悬架系统接近最低或最高位置，那么这些对心子系统可将悬架系统推向一个对心位置。弹簧系统本身就具有一个对心子系统，因为由弹簧施加的力与弹簧的伸长量或压缩量成比例。一个“对心”位置一般就是指除了车辆的重量外，在悬架装置上再没有向上或向下的力作用时的状态。该对心位置未必就是一个对向上和向下的波动具有相同悬浮作用的位置。
现参照图4a-4c，图中示出了根据本发明的主动式悬架装置的操作实例。图2a所示的微处理器20提供了一个经过计算的轨迹设计47，该轨迹设计与包括斜坡路段41在内的路面非常匹配，而且该微处理器20还向可控制悬架部件18f和18r发出合适的控制信号，从而使悬架部件18f和18r沿轨迹设计47移动。在该实例中，可通过下述方式使悬架部件沿轨迹设计移动不要施加能够缩短或延长车辆14f、14r与有效载重舱室16之间距离的力；或者，如果悬架系统包括一个传统的弹簧，那么可通过下述方式使悬架部件沿轨迹设计移动施加一个足够的力来抵消由弹簧施加作用力而产生的加速度。在图4b中，当汽车到达与图3相同的路段位置上时，有效载重舱室16就会略微倾斜。在图4c中，有效载重舱室以角度倾斜，该角度与道路的倾角θ相一致。有效载重舱室为了能够与道路的倾角相一致而逐渐倾斜，这与驾驶员的期望相一致。另一优点在于如果存在波动，例如道路上的凸起49或凹坑51，那么悬架装置就能够以全部行程来吸收这种波动。
图4a-4c所示的实例示出了轨迹设计完成后在可控制悬架部件18施加一个很小的净力或没有施加净力时可能发生的情况原理和轨迹设计子系统的执行可能影响主动式悬架装置的正常操作。在图4b和4c中，车辆正沿向上的方向加速，而主动式悬架装置的正常的反应性操作将缩短车轮14f和有效载重舱室16之间的距离，如图3所示。对于设置有根据本发明的悬架装置而言，当根据轨迹设计进行操作时，主动式悬架装置将保持在一个对心位置上，这样就能够使汽车的有效载重舱室沿轨迹设计47移动。或者，将图4b-4c所示的实例与下述图5所示的操作实例接合起来，这样车辆的有效载重舱室就会沿轨迹设计47a移动。
图5示出了设置有轨迹设计子系统的主动式悬架装置的另一操作实例。道路轮廓50包括一个很大的凸起52。(图2a或2b所示的)微处理器20提供了一个适用于道路轮廓50的计算轨迹设计54。在点56处，在车轮14碰到该凸起52之前，可控制悬架部件18将施加一个作用力，以逐渐拉长车轮14于有效载重舱室16之间的距离。当车轮14从凸起52上驶过时，可控悬架部件18的正常操作将使可控制悬架部件18施加一个力，该力将缩短有效载重舱室于车轮14之间的距离。当车轮14到达凸起52的顶部57时，可控制悬架部件18开始施加一个力，该力将拉长有效载重舱室16与车轮14之间的距离。在车轮14移过凸起52的末端后，可控制悬架部件18将施加一个力，该力将缩短有效载重舱室16与车轮14之间的距离。图5的实例示出了即使在一个水平路段上，轨迹设计子系统也能够使可控制悬架部件18施加一个拉长或缩短车轮14与有效载重舱室16之间距离的力的原理，而且还示出了轨迹设计方案使可控制悬架部件在遇到扰动之前对道路上的扰动作出反应的原理。
图5所示的实例示出了根据本发明的悬架系统的几个优点。与当轮胎碰到凸起52时悬架系统才对凸起52作出反应的情况相比，通过在遇到凸起52之前对该凸起52作出反应开始并通过在经过凸起后继续对该凸起作出反应，就使有效载重舱室的垂直位移分布在一个更大的距离范围内和在一个更长的时间段内。这样，有效载重舱室16的垂直位移、垂直速度和垂直加速度就较低，这样，与没有轨迹设计系统的悬架系统相比，就可以减小乘客的不舒服感。这种轨迹设计子系统可以有效地应用到存在较大凸起52的情况下，而且可控悬架部件的正常操作仍然能够处理没有在道路轮廓中表示出来的那些扰动。如果道路轮廓具有足以识别出较大扰动的分辨力，例如较大的凸起52或者较长或较大的斜坡，或者如果道路轮廓略微有些不精确，那么处于反应性操作模式下的主动式悬架部件仅对该轮廓与实际路面之间的差别作出反应。例如，如果较大凸起52的设计轮廓与作为轨迹设计依据的保存轮廓略有不同，那么该主动式悬架系统仅需要对凸起52的实际轮廓和存储轮廓之间的差别作出反应。因此，即使轮廓不很精确，乘客的乘车感觉一般也会比悬架装置缺少轨迹设计系统的情况好一些。
该轨迹设计可将乘客的感觉阈值纳入考虑范围之内。例如，在图5中，如果轨迹设计在点56之前就开始升高，而且在点58之后使汽车恢复到平衡位置，那么汽车的驾驶者将感受到非常小的垂直加速度。但是，垂直加速度的差别可能没有大到可被车辆乘坐者感觉到的程度，这样，主动式悬架装置就不必在点56之前作出反应，或者在经过点58后继续作出反应。此外，如果该车辆包括有一个传统的悬架弹簧，那么由主动式悬架装置作用于点56和47之间的力除了将汽车提升起来的力外可能还需要施加一个能够使弹簧拉长的力，这样就不会使轨迹设计开始上升，这样与较早开始上升的情况相比，其消耗的动力较少。
现参照图6a，图中示出了一种用于利用一个没有安装可选定位装置24的系统来开发、执行和修改轨迹设计的方法。在步骤55，传感器11、13和15收集道路的轮廓信息并将这些信息传送给微处理器20，该微处理器20又将这些道路的轮廓记录在轮廓存储部件22内。在步骤58，轮廓微处理器将道路的轮廓信息与已经预先存储在轮廓存储部件22中的道路轮廓进行比较。这种比较可利用一种如下所述的模式匹配系统来完成。如果道路的轮廓信息与预存的道路轮廓相一致，那么在步骤62a，该轮廓被提取出来，而且微处理器20将计算出适合该轮廓的轨迹设计。同时，在步骤62b，传感器11、13和15提供表示道路轮廓的信号，如果需要，这些信号可用于修正存储在轮廓存储部件22内的轮廓。
如果在步骤58判断出预存的所有道路轮廓均不能与在步骤56收集到的道路轮廓信息相匹配，那么在步骤64，可控制悬架部件18将在反应模式下动作。
现参照图6b，该图示出了一种用于通过一个包括有可选定位系统24的系统来开发、修改和执行轨迹设计工作的方法。在步骤70，定位系统24判断出车辆的位置和方向。在步骤72，轨迹设计微处理器20对存储在轮廓存储部件22内的轮廓进行审查，以判断出是否存在一个与该位置有关的轮廓。如果有一个轮廓与该位置相关，那么微处理器20就会在步骤74a将该轮廓提取出来并计算或提取轨迹设计。根据数据的存储和处理方式的不同，在确定是否存在相关轮廓时，除了位置之外，还可在步骤72中考虑行驶方向。同时，在步骤74b，传感器11、13和15提供多个表示道路轮廓的信号，如果需要，这些信号可用于修改存储在轮廓存储部件22内的轮廓。
如果在步骤72判断出所有预存道路轮廓均与上述位置和方向无关，那么在步骤76a，可控制悬架部件18将以一个反应性的主动式悬架部件的方式进行动作。同时，在步骤76b，传感器11、13和15提供多个表示存储在轮廓存储部件22内的该道路轮廓的信息。
现参照图6c，该图示出了用于在图2b所示的本发明之实施例中开发、修改和执行轨迹设计的方法，而且还设置有某种能够为车辆定位的部件，例如定位系统24或图2a所示的轮廓存储部件22。在步骤70，定位系统24确定出车辆的位置和方向。在步骤172，轨迹设计微处理器20对轨迹设计存储部件25内的轨迹设计进行审查，以查看是否存在一个与该位置相关的轨迹设计。如果存在一个与该位置相关的轨迹设计，那么在步骤174a，微处理器20将轨迹设计提取出来并将信息传送给可控制悬架部件18，由悬架部件18来执行该轨迹设计。在确定是否存在一个相关的轮廓时，除了位置外，还可在步骤172中根据数据的存储和处理方式的不同对行驶方向加以考虑。同时，在步骤174b，可将由传感器11、13和15发出的表示实际轮廓的信号记录下来，这样就可以随后修改与该位置有关的轨迹设计，以使驾驶更加平稳或更加舒适。
如果在步骤172判断出所有预存的道路轮廓均与上述位置及方向不相关，那么在步骤176a，可控制悬架部件18就以一个反应式的主动悬架装置的方式进行动作。同时，在步骤176b，由可控悬架部件18的反应性操作而形成的轨迹由多个信号来表示，这些信号又被记录为轨迹设计，这样，就能够对已存的轨迹设计进行修改，以提供更为平稳或更为舒适的驾驶感觉。
该轨迹设计可以多种形式被存储起来，下面将参照图8对此加以说明。此外，如果轨迹设计是利用特性参数计算出来的(例如滤波器的击穿点或窗口宽度，具体如下所述)，那么可将这些参数保存下来，而且可以“在空中”(on the fly)计算轨迹设计。该方法能够使该系统以更少的存储量进行操作，但需要更大的计算能力。
图6a、6b和6c的方法示出了本发明的一个学习特征。每当在一个路段上驾驶车辆时，可对轮廓或轨迹设计、或者轮廓和轨迹设计进行修改，这样由微处理器20所提供的轨迹设计可用于为车辆的所有者以后在相同路段的行驶过程中提供更加平稳的驾驶感觉。此外，这种车辆悬架系统还可采用图9所示的优化程序。
虽然设置有一个精确度较低的定位系统的主动式悬架装置能够以优于传统主动式悬架装置的方式操作，但是最好能够精确地确定车辆的位置，理想的情况是将精确度限定在1米的范围内。获得高精确度的一种方法就在于在图2a所示的定位系统24中安装高精度GPS系统，例如精确度为厘米的差动式系统。另一种方法就在于在图2a所示的定位系统24中安装一个精确度较低的GPS系统(例如精确度为50米的非差动系统或其它不带GPS的定位系统)和一个辅助的模式匹配系统。
一种模式匹配系统包括在一个目标数据串中查找一个已知的数据序列。一种尤其适用于对由一个基准点分别进行增减的数据进行模式匹配的方法包括用一个已知序列的n个数乘以多个与目标数据串具有相同长度的数据串。然后，对n个乘积进行累加，当总和达到最大时，就说明存在高度的一致性(匹配性)。当然，也可以采用其它的模式匹配方法(利用其它方法确定高度匹配性)。
这种模式匹配方式可通过将z轴相对一基准点的偏移模式记录下来并将该z轴偏移量的模式用作检索数据串而应用到轨迹设计型的主动式悬架装置上。接着，就可以采用至少两种方式进行模式匹配。在一种应用方式下，GPS系统用来获取车辆的大体位置(30米内)，接着通过将目标串应用到存储在图2a所示的轮廓存储部件22内的预存z轴偏移量利用模式匹配方法更加精确地为车辆定位。在第二种应用方式下，模式匹配用于将由图2a所示的传感器11、13和15测得的z轴偏移模式与存储在轮廓存储部件22内的z轴偏移进行比较，从而确定出是否有一个存储在存储器内的轮廓。
为对GPS和模式匹配系统进行补充，还可以采用一种“航位推测法”系统。在一种航位推测法系统中，汽车的位置变化是通过对车辆的行驶距离与车辆的行驶方向保持监控而估算出来的。当精确找到车辆的位置时，车辆的行驶距离可通过计算车轮的转数来跟踪(确定)，而车轮的行驶方向则可以通过记录车轮的角度或转向角来确定。如果GPS的读数非常困难(例如如果附近有高大的建筑物)，那么航位推测法就非常有用，而且还可减少必须读取GPS读数的次数。
现参照图7，该图为一辆汽车和一个路面的示意图，图中示出了轨迹设计的开发过程。线条80表示被存储在图2a所示之轮廓部件22内的道路轮廓。线条82表示已被介于1Hz范围内的中断频率以双向低通的方式过滤后的道路轮廓80，而且被用作轨迹设计；双向过滤消除了相位滞后的不精确性，这种不精确性可由单个定向滤波来表示。当汽车84从由线条80表示的路面上经过时，图2a所示的可控制悬架部件18促使汽车84的有效载重舱室沿着线条82所示的轨迹设计移动。主动式悬架装置的常规操作能够容易地处理道路上的高频率、低幅度的扰动。通过低通过滤而形成的轨迹设计对于处理图3和4a-4c所示的情况非常有用。
当车辆的速度恒定不变时，在开发轨迹设计的时间域内对道路轮廓数据进行处理非常有利；即车辆在整个路段的每段行程内都以相同的速度行驶。
在某些情况下，在空间域内处理数据比在时间域内处理数据更加有用。因为这样可以更方便地以空间形式存储数据，而且在空间域内处理数据不需要将数据转换成时间形式。此外，在空间域内处理数据还可以将速度作为一个变量对轨迹设计进行计算；就是说，轨迹设计可随速度的不同而变化。如果数据是在空间域内被处理的，那么就适合于对一定量的时间域进行转换，例如目的在于减小在有害频率下的加速度，而有害频率例如可以是0.1Hz的“晕船”频率。
除了空间域或时间域的过滤道路轮廓外，轨迹设计的开发还应考虑许多因素。例如，轨迹设计可将道路上的较大扰动纳入考虑范围内，如图5所示，具体如本文的相应部分所述。
现参照图8，图中示出了一种收集数据点的方法，这些数据点有利于对数据在时间域或空间域方面进行处理。图8还示出了一种将数据由时间域转换成空间域的方法。来自传感器11、13和15的数据在时间间隔Δt内被收集起来。Δt的一般数值范围为0.1ms(等于10kHz的采样速率)至1ms(等于1kHz的采用速率)。将在区间94内取得的数据点组合起来并取平均值，其中区间94就是车辆行驶的距离Δx。接着，将平均处理后的数据用作确定道路轮廓的数据和用于计算轨迹设计的数据。Δx的常规值为4至8英寸(10.2至20.3厘米)；Δx的区间可由设置在车辆传动系统中的传感器来测定，这些传感器还能够提供车辆速度计和里程表的读数。在车辆行驶距离Δx的区间内取得的时间间隔Δt92的数量n随车辆速度的变化而改变。
在本发明的一个实施例中，对平均后的数据点进行处理，以确定出一个轮廓，该轮廓由相对时间的z轴偏移量(即，该轮廓在时间域内的表示)构成。由于来自传感器11、13和15的数据可表示悬架部件的位移、速度或加速度；因此，处理方法可包括对某些数据进行数学变换，从而得到z轴的偏移量。
在本发明的另一实施例中，表示轮廓的时间域被转换成由相对空间测量结果的z轴偏移量构成的空间域或通过用相对基准位置的行驶距离或速度对时间域数据进行处理而被转换成一个空间位置。由z轴相对行驶距离的偏移量构成的轮廓还可通过直接收集在空间间隔Δx’96(如果需要，还可包括在较大空间间隔Δx94内获取的平均数据点，而该空间间隔又包括m个距离间隔Δx’)内以空间域形式存在的数据而被开发出来。以空间域表示出来的道路轮廓不受车辆速度的支配。在下述情况下，最好用空间域表示轮廓如果轮廓是通过由GPS系统、惯性导航系统、模式匹配方法或航位推测法、或采用空间形式的其它方法确定的位置信息加以补充的；如果存在一个与位置相对应的轮廓数据，而且如果这些对应的轮廓被表示成空间形式；或者如果以一个变化很大的速度驶过该路段。
在本发明的又一实施例中，轮廓可被记录为一系列表示车辆状态的数据点，这些数据点是由传感器11、13和15测得的。在该实施例中，来自某个或全部传感器11、13和15的数据以其自然维数(即，力、加速度和速度被分别保存为力、加速度和速度，而没有被转换成其它计量单位，例如垂直偏转量)被存储起来。这些数据可在上述的时间和距离上取平均值。该实施例尤其可用于上述的模式匹配系统中。对于在该实施例中被记录下来的道路轮廓而言，可通过将通过传感器11、13和15测得的车辆状态与已记录的轮廓相对比，从而确定一致程度的方式来完成模式匹配工作。除了由传感器11、13和15测得的车辆状态外，将轮廓记录为一系列数据点还有助于将其它数据包括在轮廓数据中。其它数据可包括横向加速度、速度或悬架装置的位移、罗盘方向、转向角或其它可被包括在能够在市场上买到的导航系统中的数据。这些附加的数据可用于使更模式匹配更加精确。
开发轨迹设计的一种方法就在于以正负值的方式对代表轮廓的数据进行平滑处理。平滑处理的一种方法就是对轮廓数据进行低通过滤处理，最好进行双向低通过滤处理。如果轮廓以空间的形式被表示出来，那么过滤器就是空间过滤器；在一个实施例中，该空间过滤器是具有固定中断点的真正的低通过滤器，其固定中断点约为15至30英尺(4.6至9.1米)。如果轮廓以时间数据的形式被表示出来，那么就可以以时间或频率域的形式完成过滤操作(可通过傅里叶变换将时间数据转换成频率域)。在其它实施例中，这些过滤器可以是具有不同尺寸或等级的真正的或复杂的过滤器。可通过在过滤器的每个方向上进行多程操作的方式开发出轨迹设计。尽管对时间或空间数据进行低通过滤处理是一种开发轨迹设计的方法，但是也可以采用其它对轮廓数据进行平滑处理的方法来开发轨迹设计。对数据进行平滑处理的其它方法包括反因果关系的非线性过滤、平均法、窗口平均法(windowed averaging)等。
如上所述，数据可以正负值的形式被表示出来，例如，可将凸起处理为正值，将凹坑(或“坑洼”)处理为负值。数据的平滑处理仍然保留正值和负值。保留数据中的正值和负值令轨迹设计能够促使可控制悬架部件沿任一方向施加一个力，例如在有凸起的情况下，该力能够缩短车轮和乘客舱之间的距离，在出现凹坑的情况下，该力能够拉大车轮与乘客舱之间的距离。保留正值和负值不要求主动式悬架系统修改控制器的参数，例如增量；因此将数据始终表示成正值例如均方根就足够了。控制着增量的主动式悬架系统控制着仅当遇到扰动时悬架装置才根据道路扰动情况施加一个缩短或延长车轮与乘客舱之间距离的力；和当遇到扰动时，能够确定这种扰动是正值还是负值。根据本发明的主动式悬架系统在遇到扰动之前就施加一个能够延长或缩短车轮与乘客舱之间距离的力；因此，用于本发明之悬架系统中的数据最好保留正值和负值。
用于开发轨迹设计的过滤器可具有一个固定的中断点或一个可变的中断点。例如，与起伏路段相比，可以有利地将一个具有较大长度的过滤器(以空间域或时间域中具有较大长度，或在频域中具有低频)用于长而平坦的路段上。
图9示出了一种用于对轨迹设计进行优化的方法。在步骤100，通过在道路上行驶或通过从数据库中提取出一个轮廓的方式确定一个轮廓。在步骤106，开发出一个轨迹设计。在步骤108，模拟执行或实际执行新的轨迹设计并将在执行新轨迹设计的过程中测定的某些性能(例如悬架位移、动力损耗、牵引力、有效载重舱室的垂直速度或垂直加速度)的测量结果(或测量结果的组合)记录下来。在步骤109，将这些性能结果与通过对该轮廓进行计算而得出的所有在先轨迹设计的测量结果进行比较，根据这些性能参数的测量结果，将与较佳性能相对应的特性保留下来。当然，根据性能指标的不同，“较佳的性能”可以是一个具有较大数值或较小数值的性能测量结果。为方便起见，在本说明书中，假设性能指标就是指“较佳性能”为数值较小的测量结果(例如动力损耗、垂直速度、垂直加速度)。在可选的步骤110中，判断出是否存在一个适当的优化条件。如果存在一个合适的优化条件，那么优化程序就被激活。如果不存在一个合适的优化条件，那么就在步骤104对用于开发轨迹设计的一个或多个特性参数进行修正。接着，可重复执行步骤106、108、109和110，直到存在优化条件，或直到发生某些情况(例如在整个数值范围内或在一个预定的数值范围内改变特性值)。
可被修改的特定轨迹设计特性值取决于开发轨迹设计所用的方法。例如，如果通过对轮廓数据进行低通过滤处理开发出轨迹设计，那么该过滤器的中断点就可以是已被修改的特性值；如果轨迹设计是通过窗口平均法开发出来的，那么窗口的尺寸就可以是已被修改的特性值。
在本发明的一个实施例中，可利用低通过滤器通过对轮廓数据进行平滑化处理而开发出轨迹设计。第一轨迹设计是利用低通过滤器的中断频率的初始种子值(initial seed value)开发出来的。该初始种子值可根据道路的平滑度来选取如果路面平坦，那么就采用较长(或低频)中断点，如果道路起伏不平，那么就采用较短(或高频)中断点。后面的轨迹设计可利用具有不同(空间域或时间域)中断点的过滤器来完成。如果不论增加或减小过滤器的中断点均会产生较好的性能指标，或者达到某些预定的性能极限，那么就存在一个可被适当优化的条件。
上述的方法与在系统性能中找到局部最大值的构思是一致的。可以采用已知的多种优化技术，这些技术能够使系统找到整体最佳的性能。例如，如果仅改变一个特性，那么就可在该特性的整个可能数值范围内改变该特性并针对每个数值计算其性能。或者，更加完善的基于梯度的搜索方法可用于提高找到最佳条件的速度。当能够一次改变一个以上的特性参数时，这些基于梯度的方法还可用于找到最佳性能(地方或整体的)。
图9所示的程序可以多种方式进行修改。而且，采用图9所示程序的路段的长度也可以变化。图9所示的程序可由远离车辆的电脑来执行并可下载到车辆内。图9所示的程序可由一个安装在汽车上的微处理器来执行。单个特性可在一个有限的数值范围内进行变化，而且与最佳性能指标相对应的特性则保持不变。当车辆的计算能力没有被占用时，例如当车辆处于停放状态下时，就可以执行该程序。该轨迹设计可在车辆实际通过该路段时被执行，或者也可在方便时模拟执行，例如当汽车在停放或没有行驶时，可以模拟执行该轨迹设计。
如上所述，轨迹设计就是有效载重舱室上的一个点或一组点在一定空间内的预定移动路线。轨迹设计可以空间的形式存储起来，或者以由可控悬架部件18作用于有效载重舱室16和车轮14之间的一连串力的形式被存储起来，这一连串力能够使一个点，例如乘客舱内的一个点沿着由轨迹设计所指定的轨迹移动。如果该轨迹设计已经被执行，那么该轨迹设计还可以一连串由传感器11、13和15测得的车辆状态的形式被存储起来，或者以一组向可控制悬架部件发出的命令之形式被存储起来。
以作用力的形式或以车辆状态的形式对轨迹设计进行计算和存储简化了轨迹设计的计算过程，因为这样可以省去为获得合适的计量单位而对数据进行数学换算的麻烦。例如，如果轨迹设计以可控悬架部件所施加的力的形式被表示出来，那么就可以对轮廓数据进行低通过滤，从而得到一个也以由可控悬架部件施加的力的形式表示出来的轨迹设计。这样，就省去了将数据从力转换为加速度、加速度再转换为速度、速度转换成位移的运算。
图3、4a-4c和5及本文的相应部分示出了轨迹设计子系统的运行可能影响主动式悬架部件的正常反应性操作的情况。在图3中，悬架部件的正常的反应性操作使车辆朝向斜坡“倾斜”。在图4a-4c中，采用轨迹设计系统的可控悬架部件使汽车在一定范围内以一定的斜度沿一条预定的线路移动，而不是朝向斜坡“倾斜”。即使在道路上存在扰动，该轨迹设计也不会使可控制悬架部件施加作用力。该轨迹设计还可使可控制悬架部件在碰到扰动之前施加一个与道路波动有关的力。即使已经越过该障碍物，该轨迹设计仍然可能使可控制悬架部件继续施加一个与道路波动有关的力。
图10a-10c分别为汽车和路面的示意图，图中示出了本发明应用于前后车轮上的情况。“从前到后”的特征尤其适用于车辆首次经过一个路段，而且没有可用道路轮廓的情况下。图10a和10b使用了由传感器发出的与前轮有关的信息，目的是为后轮开发一个轨迹设计。本发明的这一特征可通过一个位于前轮14上方并位于乘客舱内的点114的轨迹和一个位于后轮14r上方并位于乘客舱内的点116的轨迹表示出来。前轮14f和后轮14r分别通过可控制悬架部件18f和18r与有效载重舱室16机械地连接在一起。该汽车在一个存在障碍物112a的道路上行驶，该障碍物的高度为h1，该高度大于处于对心位置上的悬架装置的可用悬浮行程，而且小于总的组合悬浮行程(即，处于对心位置上的悬架装置的可用上下行程之和)。当前轮14f碰到障碍物112a时，悬架系统作出反应，以使点114的轨迹保持平直。当悬架系统降至最低点或接近最低点时，例如位于点118时，由道路障碍物产生的向上的力将会传递给点114，这样，点114就会沿路线120移动。如上所述，许多悬架系统都设置有对心子系统，这些对心子系统可用于防止悬架装置降至最低点并保持留有一定的悬浮行程；这些系统的动作还将使点114产生一个向上的加速度，而且还将形成一个与路线120相似的路线。
当前轮在路段s上行驶时，微处理器将道路轮廓记录下来并对轮廓数据进行平滑处理，从而提供一个由后轮可控悬架部件18r来执行的轨迹设计。当后轮接近路段s的起始点122时，在与障碍物112a接合之前，可控制悬架部件18r将施加一个力，以使车辆14r与乘客舱16之间的距离拉长，从而促使点116逐渐向上移动。当车轮14f碰到障碍物112a时，可控悬架部件18r的正常反应性动作就是施加一个力，该力使点116沿轨迹设计124移动。由于可控制悬架部件已经拉长了车轮和乘客舱之间的距离，因此就可以获得更大的悬浮行程，而且可控制悬架部件也能够在没有达到或接近最低位置的前提下将波动112a吸收掉。像轨迹124这样的轨迹对于车内的乘客而言会感觉更加舒适，因为该轨迹避免了垂直加速度和速度过大的问题。
本发明的另一特征已在图10b中被示出。与图10a所示车辆相似的汽车设置有一个对心子系统，该系统用于保持可用的悬架行程并方式悬架部件到达最低点。如果悬架部件接近最低点或最高点，那么该对心子系统就会促使悬架部件系统朝对心位置移动，这样就能够将悬架行程保留下来并允许乘客舱有一定的垂直加速度。道路障碍物112a的高度为h2，该高度略小于悬架部件处于对心位置上时的可用悬架行程。当前轮14f接触到障碍物112b时，可控制悬架部件18f就会动作，使乘客舱保持水平并防止乘客舱产生垂直加速度。当悬架部件接近最低点时，例如接近点126时，对心子系统就会动作，从而通过使乘客舱产生一定的垂直加速度的方式来防止悬架部件到达最低点，如路线128中的点126所示。当前轮移过障碍物112b时，传感器将该障碍物的高度h2记录下来。由于障碍物112b的高度小于可用的悬架行程，因此可控制悬架部件不能使后轮的对心子系统工作。当后轮14r越过该障碍物112b时，该乘客舱没有垂直移动，如路线130所示。
图10b所示实例的一种变形结构如图10c所示。在图10c的实例中，当乘客舱开始沿垂直方向移动时，而且当前轮位于点126，后轮位于点126’时，后部可控制悬架部件将施加一个力，以使后点116的路线130沿着与前点114相同的轨迹移动。这样就减少了乘客所经历的倾斜程度。当后轮碰到障碍物112b时，后部悬架部件可安装图10b所示的方式操作。
现参照图11a和11b，图中示出了本发明的另一特征。在图11a中，当前轮14f碰到道路上的长上坡138的起始点136，而且可控制悬架部件没有该路段的轮廓时，前部可控制悬架部件18f就会动作，以使乘客舱保持水平。前部可控制悬架部件使乘客舱保持水平的动作会一直继续下去，直到到达点132，前部可控制悬架部件18f朝向该点132倾斜，而且该点接近参照图3所述的最低点。当前部可控制悬架部件到达或接近最低点时，一个对心子系统会促使该前部可控制悬架部件18f朝对心位置移动，例如朝点134移动。在介于点132和134之间的区间内，车辆的乘客，尤其是前排的乘客会经历一种“倾斜”的感觉，而且在车辆碰到该斜坡后会经历向上的加速度，这是出乎其意料之外的。这样就会使驾驶者惊惶失措。此外，如果前部悬架部件保持在对心位置上，而且没有使汽车保持水平，那么乘客还将经历一个垂直加速过程，该过程是乘客以前没有经历过的。这种垂直加速度、悬架位移和其它测量结果都将被微处理器记录下来，这样就可以使后部悬架部件作出反应。
在图11b中，当后轮14r碰到长上坡138的起始点136时，微处理器会向后部悬架部件发出一个令其保持在对心位置上并且不对上坡作出反应的命令。结果，后点116就会沿着一条与道路的上坡相似的路线移动，这样，与前轮碰到上坡时的情况相比，在后轮遇到上坡时，车辆的驾驶者，尤其是后排上的乘客，就会经历较小的加速度。此外，乘客所经历的向上的加速度的大小在其意料之中，而且其经历的向上的加速度也在其意料之中。
图11a和11b所示的实例示出了根据本发明的一种可控悬架部件对某些道路障碍物作出的反应少于传统的反应式悬架装置。在一个实际的实施例中，图11b的操作实施例可与图10a所示的操作实例接合起来，以降低在图11a-11b的点136处的向上加速度，从而使实际轨迹将向上的加速度分配在一个较长的垂直距离内，例如图11c所示的轨迹130a。
不利用来自前部悬架部件的信息来影响后轮悬架部件之操作的汽车悬架系统不能实现图10a、10b和11b所示的提高驾驶舒适性的作用。利用来自前部悬架部件的信息来改变后部悬架部件的控制系统的特性的汽车悬架系统不能令后部悬架部件在碰到障碍物之前施加一个力。
上面已经对用于设计垂直轨迹的新型装置和技术作出了说明。很显然，本领域的技术人员可对本发明作出多种修改，而且还可以多种方式使用本发明，但都没有脱离已公开的特定装置和技术的范围内。因此，本发明可被解释为包括所有在上述装置和技术中已经公开的新颖特征和这些特征的组合，而且本发明的范围仅由所附权利要求书来限定。
权利要求
1.一种用于地面车辆上的车辆悬架系统，其中地面车辆设置有一个有效载重舱室和一个地面贴合部件，这种车辆悬架系统包括一个可控制悬架部件，该悬架部件用于将一个力作用于有效载重舱室和地面贴合部件之间；一个用于存储多个道路轮廓的轮廓存储部件，所述轮廓包括垂直偏移数据；以及一个轮廓提取用的微型处理器，该处理器与所述可控制悬架部件及轮廓存储部件连接在一起并用于从所述轮廓存储装置中提取一个所述的轮廓，所述一个轮廓与车辆正在行驶的路段相对应。
2.根据权利要求1的车辆悬架系统，其特征在于所述轮廓存储部件设置在远离所述地面车辆的位置上。
3.根据权利要求1的车辆悬架系统，其特征在于所述地面提取用的微处理器设置在远离所述地面车辆的位置上。
4.根据权利要求1的车辆悬架系统，还包括一个定位系统，该定位系统与所述微处理器连接在一起，用于确定所述地面车辆的位置；其中所述微处理器适合于判断出在所述轮廓存储部件内是否存在一个与所述位置相对应的轮廓。
5.根据权利要求1的车辆悬架系统，还包括一个用于测定垂直偏移数据的传感器。
6.根据权利要求5的车辆悬架系统，其特征在于所述微处理器适合于将所述垂直偏移数据与所述存储轮廓进行对比。
7.根据权利要求5的车辆悬架系统，其特征在于所述微处理器适合于对所述轮廓进行修正并适合于将所述修改后的轮廓存储在所述轮廓存储部件内。
8.根据权利要求1的车辆悬架系统，还包括一个轨迹设计开发用的微处理器，该处理器用于开发一个与所述提取出来的轮廓相对应的轨迹设计。
9.根据权利要求8的车辆悬架系统，还包括一个控制处理器，该处理器用于向所述可控制的修改部件发出执行所述轨迹设计的命令。
10.一种用于地面车辆上的主动式车辆悬架装置，所述地面车辆设置有一个有效载重舱室和一个地面接合部件并用于在道路上进行操作，所述悬架装置包括一个施力部件，该施力部件与所述有效载重舱室和所述地面接合部件连接在一起，用于将力作用于所述有效载重舱室与所述地面接合部件之间，以改变所述有效载重舱室相对所述地面接合部件的垂直位置；一个地面存储部件，该部件用于存储所述道路的一个垂直轮廓；一个轨迹设计开发子系统，该系统与所述施力部件和所述轮廓存储部件以可相互通信的方式连接在一起，其用于根据所述已存垂直轮廓开发出一个轨迹设计并用于向所述施力部件发出命令信号，所述命令信号与所述轨迹设计相对应。
11.根据权利要求10的主动式车辆悬架装置，其特征在于所述轮廓存储部件设置在远离所述地面车辆的位置上。
12.根据权利要求10的主动式车辆悬架装置，其特征在于所述轨迹设计开发子系统设置在远离所述地面车辆的位置上。
13.一种用于操作主动式悬架系统的方法，该主动式悬架系统安装在一个设置有一个数据存储部件的地面车辆内，该方法包括确定所述地面车辆的位置；判断出在所述地面车辆中是否存储有一个与所述位置相对应的垂直轨迹设计；根据在所述车辆悬架系统中存储有所述垂直轨迹设计的判断将所述设计提取出来；执行所述的设计。
14.根据权利要求13所述的用于操作主动式悬架系统的方法，还包括下述步骤将来自性能传感器的输入信号记录下来；根据性能传感器的输入信号对所述垂直轨迹设计进行修改。
15.根据权利要求13所述的用于操作主动式悬架系统的方法，其特征在于所述判断步骤包括采用全球定位卫星。
16.一种用于操作主动式车辆悬架系统的方法，其中主动式悬架装置设置在一个具有检测部件和一个数据存储部件的地面车辆内，该检测部件能够对道路的垂直轮廓进行测定，该方法包括下述步骤对一条道路的一个垂直轮廓进行探测；将所述轮廓记录下来；以及将所述记录下来的轮廓与存储在数据库中的多个轮廓进行比较，以判断出所述探测到的轮廓是否与所述存储轮廓中的一个相匹配。
17.根据权利要求16所述的用于操作主动式车辆悬架系统的方法，还包括当判断出一个探测到的轮廓与所述已存轮廓之一相匹配时，将一个与所述的那个已存轮廓有关的轨迹设计提取出来；以及执行所述的轨迹设计。
18.根据权利要求17所述的用于操作主动式车辆悬架系统的方法，还包括将来自性能传感器的输入信号记录下来；根据性能传感器的输入信号对所述垂直轨迹设计进行修改。
19.根据权利要求16所述的用于操作主动式车辆悬架系统的方法，还包括当判断出所述测定出来的轮廓与所述已存轮廓中的一个相匹配时，为所述测定出来的轮廓开发出一个轨迹设计；以及执行所述轨迹设计。
20.一种用于地面车辆上的主动式悬架系统，其中该地面车辆用于在道路上进行操作，该悬架系统包括一个主动式悬架部件；一个轮廓探测器，该探测器用于对所述道路的一个轮廓进行测定；一个道路轮廓存储部件，其用于将道路轮廓的一个数据库存储起来；一个道路轮廓微处理器，该处理器与所述存储部件和所述轮廓探测器连接在一起并用于将所述探测到的轮廓与所述道路轮廓的数据库进行比较。
21.根据权利要求20的主动式悬架系统，其特征在于所述道路轮廓存储部件设置在远离所述地面车辆的位置上。
22.根据权利要求20的主动式悬架系统，其特征在于所述道路轮廓微处理器设置在远离所述地面车辆的位置上。
23.根据权利要求20的主动式悬架系统，还包括一个轨迹设计存储部件，该部件用于将轨迹设计的一个数据库存储起来，所述轨迹设计与所述道路轮廓相对应；一个轨迹设计微处理器，该微处理器与所述存储部件及所述道路轮廓微处理器连接在一起，而且可对所述道路轮廓微处理器作出反应，用于提取出一个所述的轨迹设计并用于根据所述轨迹向所述主动式悬架装置发出指令。
24.根据权利要求23的主动式悬架系统，其特征在于所述轨迹设计存储部件设置在远离所述地面车辆的位置上。
25.根据权利要求23的主动式悬架系统，其特征在于所述轨迹设计微处理器设置在远离所述地面车辆的位置上。
26.根据权利要求20的主动式悬架系统，还包括一个轨迹设计开发微处理器，该处理器与所述主动式悬架装置连接在一起并用于为所述检测到的地面开发一个垂直轨迹设计。
27.一种用于地面车辆上的主动式悬架系统，其包括一个主动式悬架部件；一个定位系统，其用于确定出所述地面车辆的位置；一个轨迹设计存储部件，其用于将对应于上述位置的轨迹设计数据库存储起来；一个轨迹设计微处理器，其用于判断所述数据库是否包含有一个于所述已定位置相对应的轨迹设计，用于将所述对应的轨迹设计提取出来并用于根据所述对应的轨迹设计向所述主动式悬架装置发出指令。
28.根据权利要求27的主动式悬架装置，其特征在于所述定位系统包括一个全球定位系统部件。
29.一种用于对安装在地面车辆内的一个主动式车辆悬架系统进行操作的方法，其中该地面车辆设置有一个数据存储部件，该方法包括下述步骤确定所述地面车辆所在的位置；判断出在所述地面车辆内是否存有一个与所述位置相对应的道路轮廓；当判断出在所述车辆悬架系统中存有所述的轮廓时，将所述轮廓提取出来；根据所述提取轮廓开发一个轨迹设计；以及执行所述的轨迹设计。
30.根据权利要求29的用于操作主动式悬架装置的方法，还包括对所述轮廓进行修改；将所述修正后的轮廓存储在所述存储部件内。
31.一种用于确定地面车辆所在位置的方法，该方法包括下述步骤将多个道路轮廓存储起来；所述道路轮廓与位置有关并仅包含所述道路相对一个预定基准面的垂直偏移量，所述垂直偏移量是以逐渐递增的方式被测定出来的；对当前有车辆正从预定基准面驶出的道路的垂直偏移进行检测；以及将所述检测到的垂直偏移量与所述道路轮廓进行对比。
32.一种包括有悬架系统的车辆的使用方法，所述车辆悬架系统包括一个用于开发轨迹设计的轨迹设计系统；一个可控制悬架部件，该悬架部件用于促使所述车辆上的一个点沿所述轨迹设计移动；和一种用于开发所述轨迹设计的方法，其包括将包括有多个数据点的轮廓记录下来，所述数据点表示一条车行道的正负垂直偏移值；对所述轮廓的数据进行平滑处理，所述平滑处理提供了多个正负值；将所述平滑处理过的数据记录为所述的轨迹设计。
33.一种用于地面车辆上的主动式车辆悬架系统，所述地面车辆包括一个有效载重舱室和一个地面接合部件，所述车辆用于在道路上操作，所述道路的特征在于一个轮廓，所述悬架系统包括一个施力部件，该部件与所述有效载重舱室和所述地面接合部件连接在一起，用于将一个力作用于所述有效载重舱室和所述地面接合部件之间，以相对所述地面接合部件修正所述有效载重舱室的垂直位置；一个轨迹开发系统，该系统与所述施力部件通讯连接，所述轨迹开发系统用于开发出一个空间形式的预定路线并用于发出命令信号，这些命令信号使所述施力部件推动所述有效载重舱室上的一个点沿所述以空间表示出来的预定路线移动。
34.根据权利要求33的主动式悬架装置，其特征在于所述轮廓以力、速度和加速度中的一种形式表示出来。
35.根据权利要求33的主动式悬架装置，其特征在于所述轨迹开发系统包括一个用于对所述轮廓数据进行平滑处理的部件，该部件可通过对所述轮廓数据进行平滑处理而开发出所述以空间形式表示出来的预定路线。
36.根据权利要求35的主动式悬架装置，其特征在于所述平滑处理部件包括低通过滤器。
37.根据权利要求36的主动式悬架装置，其特征在于所述平滑处理部件包括双向低通过滤器。
38.一种用于开发轨迹设计的方法，该轨迹设计可用于主动式车辆悬架系统上，该方法包括下述步骤使所述车辆在一个路段上行驶；将表示所述路段的一个轮廓的多个数据点记录下来；以及对所述数据进行平滑处理，以产生所述轨迹设计，所述平滑处理保持所述数据点的正负值不变。
39.根据权利要求38的用于开发轨迹设计的方法，其特征在于所述平滑处理包括对所述数据点进行低通过滤处理。
40.根据权利要求39的用于开发轨迹设计的方法，其特征在于所述低通过滤处理包括对所述数据点进行双向低通过滤处理。
41.根据权利要求40的用于开发轨迹设计的方法，还包括对所述数据进行第二次双向低通过滤处理。
42.根据权利要求38的用于开发轨迹设计的方法，其特征在于所述数据点表示相对时间测得的所述垂直偏移量。
43.根据权利要求38的用于开发轨迹设计的方法，其特征在于所述轮廓数据点表示相对行驶距离测得的垂直偏移量。
44.一种用于操作车辆的方法，所述车辆包括一个可控制悬架部件、一个微处理器和多个用于测定下述参数之一的传感器垂直偏移量、由所述可控制悬架部件施加的力、垂直速度和垂直加速度，所述方法包括下述步骤将轮廓库保存起来；使所述车辆在一个路段上行驶并将所述传感器测得的数据记录下来，以产生测定数据；以及将所述测定数据与所述多个轮廓进行对比，以判断出匹配度。
45.根据权利要求44的用于操作车辆的方法，其特征在于所述存储步骤包括将轮廓库保存为加速度、速度和力中的一种形式。
46.根据权利要求44的用于操作车辆的方法，还包括如果所述对比结果表现出很高的匹配度，那么判断是否存在一个与所述测定数据相对应的轨迹设计；以及如果所述判断表明存在一个轨迹设计，那么将所述轨迹设计提取出来并执行所述轨迹设计。
47.根据权利要求46的用于操作车辆的方法，还包括如果所述判断表明并不存在一个轨迹设计，那么利用所述测定数据生成一个轨迹设计。
48.根据权利要求44的用于操作车辆的方法，还包括如果所述对比结果并未表现出很高的匹配度，那么将所述测定数据以轮廓的形式存储在所述轮廓库内。
49.根据权利要求48的用于操作车辆的方法，还包括根据所述测定数据生成一个轨迹设计的步骤。
50.根据权利要求44的用于操作车辆的方法，还包括下述步骤如果所述对比结果并未表现出高度的匹配性，那么根据所述测量数据计算出一个轨迹设计。
51.根据权利要求44的用于操作车辆的方法，其特征在于所述已存数据包括由所述传感器测得的所述车辆的状态，所述数据以垂直偏移量、力、加速度和速度中的一种形式表示出来。
52.一种用于开发最佳轨迹设计的方法，该最佳轨迹设计可用于包括有一可控悬架部件的车辆上，该方法包括下述步骤由微处理器利用第一特征值首次开发出与一个轮廓相对应的第一轨迹设计；首次执行所述第一轨迹设计，所述首次执行包括将对应于所述第一轨迹设计的性能数据记录下来；对所述第一特征值首次进行修正，从而提供一个第二特征值；由所述微处理器利用所述第二特征值第二次开发出于所述轮廓相对应的第二轨迹设计；第二次执行所述第二轨迹设计，所述第二次执行包括将对应于所述第二轨迹设计的性能测定结果记录下来；将对应于执行所述第一轨迹设计的所述性能测定结果与对应于执行所述第二轨迹设计的所述性能测定结果进行第一次对比，以判断出更好的性能数据；将所述第一特征值和所述第二特征值中对应于所述较佳性能数据的特征值第一次存储为当前特征值。
53.根据权利要求52的用于开发最佳轨迹设计的方法，其特征在于所述第一轨迹设计和所述第二轨迹设计中的至少一个轨迹设计的所述执行是指由所述微处理器模拟执行所述第一轨迹设计和所述第二轨迹设计中的至少一个轨迹设计。
54.根据权利要求52的用于开发最佳轨迹设计的方法，还包括将所述第一轨迹设计和第二轨迹设计中对应于所述较好性能数据的轨迹设计存储为当前轨迹设计。
55.根据权利要求54的用于开发最佳轨迹设计的方法，还包括在所述首次执行之后，在所述首次修改之前，将所述性能数据与一个预定的性能阈值进行对比。
56.根据权利要求55的用于开发最佳轨迹设计的方法，还包括在所述性能数据至少为所述预定的性能阈值的情况下，省去所述首次修改步骤、所述二次开发步骤、所述二次执行步骤和所述对比步骤，而且所述存储操作包括将所述第一特征值保存为当前特征值的步骤。
57.根据权利要求55的用于开发最佳轨迹设计的方法，还包括在所述性能数据小于所述预定的性能阈值时，对所述当前特征值进行二次修改，从而产生一个第三特征值；由所述微处理器利用所述第三特征值第三次开发与所述轮廓相对应的第三轨迹设计；第三次执行所述第三轨迹设计，所述第三次执行包括将对应于所述第三轨迹设计的性能数据测定结果记录下来，其中所述性能数据测定结果是实际测得的性能数据和通过模拟执行所述第三轨迹设计而计算出来的计算后性能结果之一；将对应于执行所述当前轨迹设计的所述性能数据与对应于执行所述第三轨迹设计的所述性能数据进行第二次对比，以确定较佳的性能数据；将所述当前特征值和对应于所述较好性能数据的第三特征值中的一个第三次存储为新的当前特征值；以及将所述当前轨迹设计和所述第三轨迹设计中的一个第四次保存为新的当前轨迹设计。
58.根据权利要求54的用于开发最佳轨迹设计的方法，还包括对所述当前特征值进行第二次修改，以产生一个第三特征值；由所述微处理器利用所述第三特征值第三次开发出对应于所述轮廓的第三轨迹设计；第三次执行所述第三轨迹设计，所述第三次执行包括将对应于所述第三轨迹设计的性能数据测定结果记录下来，其中所述性能数据的测定结果是实际测得的性能数据和通过模拟执行所述第三轨迹设计而计算出来的计算后性能测定数据中的一个；将对应于执行所述当前轨迹设计的所述性能数据与对应于执行所述第三轨迹设计的所述性能数据进行第二次对比，以确定较佳的性能数据；将所述当前特征值和对应于所述较好性能数据的所述第三特征值之一第三次保存为一个新的当前特征值；以及将所述当前轨迹设计和所述第三轨迹设计中的一个第四次保存为一个新的当前轨迹设计。
59.根据权利要求52的用于开发最佳轨迹设计的方法，还包括在执行所述第一轨迹设计之后，将所述性能数据与一个预定的性能阈值进行对比。
60.根据权利要求59的用于开发最佳轨迹设计的方法，还包括在所述性能数据至少为所述预定的性能阈值数据时，省去所述修正步骤、所述第二次开发步骤、所述第二次执行步骤和所述对比步骤。
61.根据权利要求59的用于开发最佳轨迹设计的方法，还包括在所述性能数据小于所述预先的性能阈值时，对所述当前特征值进行第二次修改，以产生一个第三特征值；利用所述第三特征值由所述微处理器第三次开发出对应于所述轮廓的第三轨迹设计；第三次执行所述第三轨迹设计，所述第三次执行包括将对应于所述第三轨迹设计的性能数据测定结果记录下来，其中所述性能数据的测定结果是是实际测得的性能数据和通过模拟执行所述第三轨迹设计而计算出来的计算后性能测定数据中的一个；将对应于执行所述当前轨迹设计的所述性能数据与对应于执行所述第三轨迹设计的所述性能数据进行第二次对比，以确定较佳的性能数据；以及将所述当前特征值和对应于所述较好性能数据的所述第三特征值之一第二次保存为一个新的当前特征值。
62.根据权利要求52的用于开发最佳轨迹设计的方法，其特征在于所述微处理器是远离所述车辆的电脑，而且还包括下述步骤将所述轨迹设计从所述电脑下载到所述车辆内。
63.根据权利要求52的用于开发最佳轨迹设计的方法，其特征在于所述微处理器设置在所述车辆上。
64.根据权利要求52的用于开发最佳轨迹设计的方法，其特征在于至少一个所述特征值为过滤器的中断频率。
65.一种用于开发车用轨迹设计的方法，该车辆包括一个有效载重舱室、一个车轮、多个用于测定所述车辆的多种状态的传感器和一个可控制悬架部件，该悬架部件用于将力作用于所述车轮和所述有效载重舱室之间，该方法包括下述步骤将所述轨迹设计保存为一系列能够使所述可控悬架部件施加一个作用力的命令，或将所述轨迹设计保存为通过至少一个所述传感器测定的所述车辆的一系列状态。
66.一种用于开发车用轨迹设计的方法，该车辆包括一个有效载重舱室、一个车轮、多个用于测定所述车辆的多种状态的传感器和一个可控制悬架部件，该悬架部件用于将力作用于所述车轮和所述有效载重舱室之间，该方法包括下述步骤将包括有通过所述传感器测定的数据点的轮廓记录下来，所述数据点表示垂直的正负值；将所述轮廓保存为一系列能够使所述可控悬架部件施加一个作用力的命令，或将所述轨迹设计保存为通过至少一个所述传感器测定的所述车辆的一系列状态。
67.一种用于地面车辆上的主动式车辆悬架装置，其中地面车辆包括有一个有效载重舱室和一个地面接合部件，所述车辆用于沿一条道路行驶，所述悬架装置包括一个可控制悬架部件，该部件用于根据所述道路的垂直位移量修正所述有效载重舱室和所述地面接合部件之间的位移；一个轨迹开发系统，该系统用于向所述可控制悬架部件发出命令，以使所述可控制悬架部件施加一个作用力，从而在所述地面接合部件碰到所述垂直位移部分之前修正所述有效载重舱室和所述地面接合部件之间的位移量。
68.一种用于使车辆在包括有垂直波动部分的路段上行驶的方法，所述车辆包括有效载重舱室；一个可控制悬架部件；多个传感器，这些传感器于所述可控制悬架部件连接在一起，用于对下述参数之一进行检测垂直加速度、垂直速度和垂直位移，所述方法包括提供表示一个所述垂直波动的数据；向所述可控制的车辆悬架部件发出命令，以使其在所述道路接合部件碰到所述垂直波动部分之前施加一个于所述一个垂直波动部分有关的力。
69.根据权利要求68的用于操作车辆的方法，其特征在于所述提供数据的步骤包括使所述车辆在整个所述的路段上行驶；以及将来自所述传感器的数据记录下来。
70.根据权利要求69的用于操作车辆的方法，还包括对数据进行平滑处理的步骤，目的是提供一个轨迹设计，其中所述发出命令的步骤包括发出通过所述可控悬架部件使所述有效载重舱室沿所述轨迹设计移动的命令。
71.根据权利要求68的用于操作车辆的方法，其特征在于所述提供数据的步骤包括从一个轮廓库中提取一个轮廓的步骤。
72.一种用于操作车辆的方法，所述车辆包括有一个有效载重舱室、一个前部地面接合部件和一个后部地面接合部件，所述车辆还包括一个悬架系统，所述悬架系统包括一个前部可控制悬架部件，该部件用于将一个力作用于所述前部地面接合部件和所述有效载重舱室之间，以修正所述前部地面接合部件与所述有效载重舱室之间的距离，所述前部可控制悬架部件具有一个对心位置，所述前部可控制悬架部件包括一个对心子系统，该系统用于促使所述前部悬架部件移向所述对心位置，所述悬架系统还包括一个后部可控悬架部件，该部件用于将一个力作用于所述后部地面接合部件和所述有效载重舱室之间，以修正所述后部地面接合部件与所述有效载重舱室之间的距离，所述后部可控悬架部件具有一个对心位置，所述后部可控悬架部件包括一个可控制的对心子系统，该系统用于促使所述后部可控悬架部件移向所述对心位置，所述方法包括使所述车辆在一个包括有波动部分的路段上以下述方式行驶使所述前部地面接合部件在后部地面接合部件之前碰到所述波动部分，而且使所述前部可控制悬架部件根据所述波动施加作用力；确定出一个所述道路波动部分的幅度；如果判断出一个所述波动部分的幅度小于第一阈值，那么使所述后部悬架部件的对心子系统停止工作。
73.根据权利要求72的用于操作车辆的方法，还包括当判断出所述一个波动部分的幅度大于所述第二阈值时，使所述可控制悬架部件在所述地面接合部件碰到所述波动部分之前针对所述波动部分施加一个作用力。
74.一种地面车辆，其包括一个有效载重舱室；一个前部地面接合部件；一个后部地面接合部件；一个悬架系统，该悬架系统包括一个前部可控制悬架部件，该部件用于将一个力作用于所述前部地面接合部件和所述有效载重舱室之间，以修正所述前部地面接合部件和所述有效载重舱室之间的距离，所述前部可控制悬架部件具有一个对心位置，所述前部可控制悬架部件包括一个对心子系统，该系统用于促使所述前部悬架部件移向所述对心位置，所述前部可控制悬架部件还包括一个测量系统，该测量系统用于测定所述前部地面接合部件所碰到的道路波动部分的幅度；一个后部可控悬架部件，该部件用于将一个力作用于所述后部地面接合部件和所述有效载重舱室之间，以修正所述后部地面接合部件与所述有效载重舱室之间的距离，所述后部可控悬架部件具有一个对心位置，所述后部可控悬架部件包括一个可控制的对心子系统，该系统用于促使所述后部可控悬架部件移向所述对心位置；控制电路，所述控制电路可对所述测量系统作出反应，用于使所述后部悬架部件的对心子系统停止工作。
75.一种用于操作车辆的方法，所述车辆包括一个有效载重舱室、一个第一地面接合部件和一个第二地面接合部件，所述车辆还包括一个悬架系统，所述悬架系统包括一个第一可控悬架部件，该部件用于将一个力作用于所述第一地面接合部件和所述有效载重舱室之间，以修正所述第一地面接合部件和所述有效载重舱室之间的距离，所述悬架系统还包括一个第二可控悬架部件，该部件用于将一个力作用于所述第二地面接合部件和所述有效载重舱室之间，以修正所述第二地面接合部件与所述有效载重舱室之间的距离，所述第一可控悬架部件和所述第二悬架部件分别包括多个相关的传感器，所述传感器能够测定下述参数中的至少一个参数垂直加速度、垂直速度、道路的垂直偏移量、悬架位移和所述可控悬架部件施加的作用力，所述方法包括使所述车辆在一个具有波动部分的路段上以下述方式行驶使所述第一地面接合部件在所述第二地面接合部件之前碰到所述波动部分；利用与所述第一可控悬架部件连接在一起的传感器对所述波动进行检测；根据检测结果，在所述第二地面接合部件碰到所述波动部分之前，令所述第二可控制悬架部件针对所述波动施加一个作用力。
76.根据权利要求75的车辆操作方法，还包括根据所述检测结果开发出所述路段的一个轮廓。
77.根据权利要求76的车辆操作方法，还包括由所述第二可控制悬架部件开发出一个轨迹设计。
78.一种用于操作车辆的方法，所述车辆包括一个有效载重舱室和一个地面接合部件，所述车辆还包括一个悬架系统，所述悬架系统包括一个可控制悬架部件，该部件用于将一个力作用于一个地面接合部件和所述有效载重舱室之间，以修正所述地面接合部件和所述有效载重舱室之间的距离，所述地面可控悬架部件具有一个对心位置，所述可控制悬架部件包括一种反应性操作模式和一种轨迹设计操作模式，所述方法包括使所述车辆在一个具有垂直波动部分的路段上行驶；确定出所述波动部分的幅度；如果判断出所述波动部分之一的幅度小于第一阈值，那么使所述可控制悬架部件在所述反应模式下操作；如果判断出上述那个所述波动部分的幅度大于所述第一阈值并小于第二阈值，那么使所述对心子系统停止工作；如果判断出上述那个所述波动部分的幅度大于所述第二阈值，那么在所述地面接合部件碰到所述波动部分之前使所述可控制悬架部件针对那个所述波动部分施加一个作用力。
全文摘要
本发明公开一种用于车辆上的主动式悬架系统，其包括多个用于根据行驶有车辆的道路开发并执行一个轨迹设计的部件。该系统可包括一个用于为车辆定位的定位系统和一个用于将与车辆位置相对应的道路轮廓提取出来的系统。
文档编号G01C21/26GK1524719SQ200410005418
公开日2004年9月1日 申请日期2004年2月18日 优先权日2003年2月18日
发明者劳伦斯·D·诺克斯, 尼尔·M·拉克里茨, 詹姆斯·A·帕里森, 威廉·R·肖特, A 帕里森, M 拉克里茨, R 肖特, 劳伦斯 D 诺克斯 申请人:伯斯有限公司