专利名称：一种基于改进卡尔曼滤波的汽车路试制动性能检测方法
技术领域：
本发明涉及汽车进行道路制动试验时运动参数和距离的测量，尤其涉及一种基于改进卡尔曼滤波的汽车路试制动性能检测方法，其目的在于确定汽车制动过程中的速度、 运动轨迹(坐标)和距离等参数，以便评价汽车的制动性能，属于汽车道路试验与测试技术领域。
背景技术：
随着交通及汽车工业的快速发展，全世界高速公路里程数及汽车保有量在迅速增加，道路交通事故逐步成为当今社会的一个突出问题，对汽车的安全性能进行及时检测和评价成为保证道路交通安全的必要手段，而制动性能又是汽车安全性能中最重要的一种安全性能。为此，西方发达国家制定了许多汽车制动性能检测与评价标准，以保证汽车的制动安全性。我国也出台了许多相关的国家标准GB 7258-2004《机动车运行安全技术条件》、 GB/T 12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》以及GB/T 13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》等国标都对汽车的制动性能检验和评价做了明确的规定。 目前，对汽车制动性能检验的方法主要有路试检验方法和台试检验方法两种。其中，路试制动性能检验方法更符合实际情况，其检验结果更容易被各方接受，当对台试制动性能检验结果有质疑时就只能通过路试方法检验制动性能。在汽车的路试制动性能检验中，主要有两种评价方法采用制动距离检验行车制动性能和采用充分发出的平均减速度(MFDD)检验行车制动性能。无论那种方法都需要实时测量汽车制动时的汽车速度和距离。目前，国内外汽车试验与测试领域对汽车制动过程的速度或距离的测量主要有以下几种方式喷迹法、速度计(最典型为光电五轮仪)测速法以及高精度双频载波相位差分GPS测速测轨迹法等。喷迹法是最传统的汽车运动轨迹测量方法，即在汽车的适当部位安装喷嘴，利用压缩空气或水泵将储水罐内染过色的水喷到地面上，从而形成制动时的汽车行车轨迹，利用轨迹通过皮尺即可量出汽车制动距离。喷迹法形象直观，但测量周期长、自动化程度低、效率低且雨天无法测试。光电五轮仪测速法就是利用安装在汽车上的光电五轮仪来实时测量汽车整个制动过程中的速度，通过速度对时间的积分可推算出汽车制动距离。光电五轮仪测速法具有较高的测试精度和自动化程度，但安装麻烦，并且在湿滑路面上无法进行测试。高精度双频载波相位差分GPS测速测轨迹法是利用一套高精度双频载波相位差分GPS系统(包括基站和移动站，基站安置在试验区域附近某固定位置，移动站安装在被测汽车上)来测量汽车制动过程中的运动轨迹和速度， 根据轨迹可解算出汽车制动距离。高精度双频载波相位差分GPS测速测轨迹法具有精度高、测试时间短、在无遮挡情况下可全天候测量(夜晚、阴雨天及湿滑路面等不影响测量) 等优点，但实时测量的输出频率低(最高20Hz)、成本高(目前一套大概在30万RMB左右) 而难于推广。

发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种基于改进卡尔曼滤波的汽车路试制动性能检测方法，该方法成本低、输出频率高、环境适应力强，在无遮挡情况下可适应湿滑路面、夜晚及阴雨天等复杂测量工况，且能够满足汽车制动测试精度要求。本发明采用的技术方案如下一种基于改进卡尔曼滤波的汽车路试制动性能检测方法，其特征在于本方法在借鉴导航领域机动载体的“当前”统计模型的基础上，建立汽车制动过程的系统运动模型，根据卡尔曼滤波理论，以单频载波相位单点GPS接收机输出的速度和方位角作为系统观测量，通过改进的卡尔曼滤波递推算法高频率、高精度地推算出汽车制动过程的平面运动坐标和速度，进而计算确定汽车制动距离和平均减速度MFDD ；1)建立汽车制动过程的运动模型汽车制动性能的主要评价指标包括制动距离、制动稳定性和充分发出的平均减速度MFDD，制动距离是指汽车加速到规定的某一初速度后急踩制动，从脚接触制动踏板时起至汽车停住时止汽车驶过的距离；制动稳定性是指制动过程中汽车的任何部位不允许超出规定宽度的试验通道的边缘线；充分发出的平均减速度MFDD的定义为
权利要求
1. 一种基于改进卡尔曼滤波的汽车路试制动性能检测方法，其特征在于本方法在借鉴导航领域机动载体的“当前”统计模型的基础上，建立汽车制动过程的系统运动模型，根据卡尔曼滤波理论，以单频载波相位单点GPS接收机输出的速度和方位角作为系统观测量，通过改进的卡尔曼滤波递推算法高频率、高精度地推算出汽车制动过程的平面运动坐标和速度，进而计算确定汽车制动距离和平均减速度MFDD ； 1)建立汽车制动过程的运动模型汽车制动性能的主要评价指标包括制动距离、制动稳定性和充分发出的平均减速度 MFDD，制动距离是指汽车加速到规定的某一初速度后急踩制动，从脚接触制动踏板时起至汽车停住时止汽车驶过的距离；制动稳定性是指制动过程中汽车的任何部位不允许超出规定宽度的试验通道的边缘线；充分发出的平均减速度MFDD的定义为
2.根据权利要求1所述的基于改进卡尔曼滤波的汽车路试制动性能检测方法，其特征在于在进行滤波递推之前，需要确定系统状态向量和估计误差方差阵的初值i(o)与P(O)； 对于文(0) = [A(0) V(O) a(0) A(O) V(O)九(0)f，取初始位置九(ο) =九(0) = 0，即汽车路试开始时的位置作为坐标原点；初始速度A(O)与化(0)可根据汽车路试开始时的GPS测量的速度和方位角来确定，为保证滤波算法的稳定性，本发明中汽车道路试验开始时刻不能选择在速度为0的时刻，但可以是紧随其后的速度虽小但并不为0的时刻；初始加速度氏(0)与九(0) 可根据汽车初始运行情况来确定，在初始阶段使汽车较为平稳地运行，取氏(0)=九(0) = 0; P(O)为一对角阵，对角线上各元素的取值是相应变量的滤波估计精度值平方的1 4倍。
全文摘要
本发明公开了一种基于改进卡尔曼滤波的汽车路试制动性能检测方法，本方法在借鉴导航领域机动载体的“当前”统计模型的基础上，建立汽车制动过程的系统运动模型，根据卡尔曼滤波理论，以单频载波相位单点GPS接收机输出的速度和方位角作为系统观测量，通过改进的卡尔曼滤波递推算法高频率、高精度地推算出汽车制动过程的平面运动坐标和速度，进而计算确定汽车制动距离和平均减速度MFDD。
文档编号G01M17/007GK102175463SQ201110036878
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月12日 优先权日2011年2月12日
发明者宋翔, 李旭, 陈伟 申请人:东南大学