基于SIMSGPS的汽车运动状态组合测量系统

基于SIMS/GPS的汽车运动状态组合测量系统 作者： 张小龙， 冯能莲， 宋健， 王继先， Zhang Xiaolong， Feng Nenglian， Song Jian， Wang Jixian 作者单位： 张小龙,宋健,Zhang Xiaolong,Song Jian(清华大学汽车安全与节能国家重点实验室 ,100084)， 冯能莲,Feng Nenglian(北京工业大学环境与能源工程学院,100022)， 王继先 ,Wang Jixian(安徽农业大学工学院,230036) 刊名： 农业机械学报 英文刊名： TRANSACTIONS OF THE CHINESE SOCIETY FOR AGRICULTURAL MACHINERY 年，卷(期)： 2008，39(10) 被引用次数： 1次 参考文献(7条) 1.张树侠.孙静 捷联式惯性导航系统 1992 2.万德钧.房建成 惯性导航初始对准 1998 3.Hide C D.Moore T.Smith M J Adaptive Kalman filtering algorithms for integrating GPS and low cost INS 2004 4.Sage A P.Husa G W Adaptive filtering with unknown prior statistics 1969 5.Mohamed A H.Schwarz K P Adaptive Kalman filtering for INS/GPS 1999(04) 6.Yang Yuanxi.Gao Weiguang Comparison of adaptive factors in Kalman filters on navigation results 2005 7.张小龙.张为公.周木子 汽车ABS侧向稳定性能道路试验评价系统研究[期刊论文]-中国机械工程 2006(10) 相似文献(6条) 1.期刊论文 张小龙.宋健.冯能莲.王继先.Zhang Xiaolong.Song Jian.Feng Nenglian.Wang Jixian 汽车道路试验 测试方法研究进展 -农业机械学报2009,40(4) 分析了汽车道路试验的特点和测试系统结构,总结了测试系统高可靠性、高集成度、同步数据采集、接口CAN化的发展趋势.结合汽车动力学控制系统 产业化开发需求,详细阐述了3项汽车道路试验测试技术和方法:汽车位置姿态测量技术、车轮力测量技术和转向输入控制技术.今后汽车道路试验测试技 术发展方向是基于GPS的汽车位置姿态测量、基于车轮力传感器的车轮力直接测量、GPS与转向机器人技术集成进行转向精确输入和路径跟随等规则化道 路试验. 2.学位论文 张小龙 车辆主动安全性能道路试验系统及评价方法研究 2006 论文研究针对装备底盘主动运动控制系统车辆行驶安全性能的整车道路试验系统及其性能评价办法。在分析了国内外有关汽车土动安全性法规 及典型底盘主动运动控制系统关键技术的基础上提出了车轮力和车身位置姿态同步测最道路试验系统，并就测试方法、提高测量精度和性能评价办法等 展开了系统深入的研究。论文主要研究工作概括如下： (1)基于车辆主动安全性研究的需要和国内汽车道路试验技术现状，提出了车轮力和车身位置姿态同步测量道路试验系统，研制了车身位置姿态测量 模块，列出了各测量参数及其技术要求并对传感器选型。系统采用基于CAN总线的分布式数据采集利集中数据后处理的系统架构。位置姿态测量模块硬什 设讣选用了高集成、高速控制器，电源、信号和数传通道都采取了隔离措施；软什设讣采用了模块化结构，对所有片上外设采用中断管理的方式。模块 基于控制器自带32位定时器作为系统时基，较好地解决了卡内各通道信号、卡问数据时间同步问。试验室调试和实车试验证明了该模块工作的可靠性 。 (2)在课题组车轮力传感器已有研究成果的基础上，从传感器标定方法和静态维问解耦角度深入研究了车轮力传感器维问耦合现象。对在自制液压标 定试验台上标定的三分力数据分别采用多元线型回归、最小二乘支持向量回归机和改进正交最小二乘算法径向基神经网络三种方法进行解耦分析。结果 表明：标定主通道线性检验显著；白研轮力传感器静态耦合率与幽外产品精度相当；最小二乘支持向最回归机方法能够较好地克服小样本、非线性、高 维数、局部极小点等实际问题且在同归精度、泛化能力和算法稳定性方面均具有良好的性能；对正交最小二乘径向基神经网络算法停止学习条件进 行修正，并对扩展常数基于交叉验证法进行筛选，能够克服经验确定网络参数的不足，参数确定符合泛化基本理论，方法可行。 (3)深入研究了中低精度捷联惯性测最系统和高精度载波相位模式筹分GPS位置/速度/航向角间接反馈松散组合方式下车辆位置姿态测量的基本理论 和工程实现关键问题。详绌推导了汽车道路试验表述下的捷联惯性解算算法，基于惯性测量单元线性误差模型建立了21阶误差校正Kalman线性滤波器 ，并从该滤波器出发研究了现场快速动基座组合初始自对准办案。在kalman滤波器算法中，综合了平方根算法和自适应Sage-Husa算法，较好地克服了计 算误筹和模型不确定误差对滤波效果的影响。仿真和实车试验结果表明了该车辆位置姿态组合测量方法的可行性。 (4)为了进一步完善测量模型和提高车轮力传感器的动态测量精度，综合考虑车辆主动安全性试验特点和模型实用性，建立了10自由度的整车模型 ，并基于牛顿力学原理进行了详细推导。该模型10自由度包括：整车纵向、横向线运动和横摆角运动，簧上质量的垂直线运动、侧倾和纵倾角运动，以 及四个车轮的旋转运动，并考虑了空气阻力、轮胎滚动阻力、主动/半主动悬架(简化成等效弹簧和等效阻尼两部分)等因素。另外，基于该模型和车身位 置姿态信息推导了联合工况下车身质心和车轮侧偏角、车轮滑动率等参数计算，是进一步对车辆主动安全性能评价分析的理论依据。探讨了模型中 车身转动惯量和惯性积的实车路试测试。对比了基于车轮力和基于整车功率平衡两种测试轮胎滚动阻力系数方法，试验结果表明在滑行工况下两种 方法表现出良好的一致性。 (5)对ABS车辆制动稳定性能、评价指标、试验规程等进行了系统深入的研究。分析了目前制动法规客观测量评价指标侧重于直线制动效能的评价及 其存在的不足，主要基于试验车实测车轮力信息(如分别基于轮胎侧偏力和纵向力比值、横摆力矩、制动力矩、垂直载荷和纵向力等)探讨了ABS制动稳定 性和制动效能评价的若干指标，并分析了它们与传统汽车运动学参数的对应关系，同时提出了充分发出制动力矩、充分发出纵向力的概念。另外，基于 车轮运动学参数、方向盘转动力角参数和车身位置姿态信息对现有评价指标进行了补充。基于车轮力直接测量技术，探讨了ABS车辆附着系数利用率的改 进测试方法。借鉴国内外文献和ISO对应标准，总结了ABS车辆对比实车试验方法和转向制动试验方法。(6)对论文提出的试验系统及算法进行了初步实车 试验验证，主要包括直线制动试验和位置姿态测量系统验证试验。在多组直线制动试验中，选取了制动初速度为70 km/h on-ABS、50 km/h on-ABS和55 km/h off-ABS试验，并基于评价指标进行了对比分析，初步表明了评价指标的可行性。位置姿态测量系统验证试验表明SIMS/CP-DGPS间接反馈校正组合 方法，可以得到高频率的车辆位置姿态输出信息，初步认为精度满足车辆主动安全性试验的要求。 3.期刊论文 陈辛波.王伟.李良华.卓桂荣.CHEN Xinbo.WANG Wei.LI Lianghua.ZHUO Guirong 双横臂悬架-万向节 传动线控独立转向机构 -同济大学学报（自然科学版）2007,35(3) 为了确保线控独立转向轮的精确转向不受双横臂悬架位置姿态的影响,提出一种利用万向节传动原理的双横臂悬架-转向机构,并在ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical system)下建立三维参数化虚拟样机模型,进行优化设计、运动仿真和试制.结果表明:这种转向机构具有结构紧凑、转 向角范围大的优点,适用于线控全轮独立转向电动汽车.进而,为了提高四轮线控独立转向电动汽车的安全冗余性,提出通过电磁离合器的切换控制来应对 线控独立转向系统故障失效的原理方案. 4.期刊论文 刘富强.田敏.胡振程.LIU Fuqiang.TIAN Min.HU Zhencheng 智能汽车中基于视觉的道路检测与跟踪算 法 -同济大学学报（自然科学版）2007,35(11) 提出了一个基于视觉的道路环境识别算法.该算法能实时提取图像序列中道路信息,获取车辆在道路上的位置、姿态信息,预测前方道路状况,将道路 环境信息反馈给智能汽车用于其控制车辆的主动安全.首先联合摄像机内参构建了道路的三维数学模型,突破了以往一些系统将道路看作一个平面的二维 模型的局限,算法利用道路标志线的颜色突变特性有效地提取道路边界,并将扩展卡尔曼滤波器与道路模型结合对道路和车体的状态进行实时跟踪分析,获 取实时的道路环境信息.实验证明该算法可在直道和弯道以及标志线间断或标志线周围有干扰的各种道路中稳定地工作,在光影条件不利或前方有车的情 形下算法仍具有较高的鲁棒性,能够适应多变的道路环境,提供实时有效的信息数据. 5.期刊论文 梁骏.吴光强.李文辉.魏宏 四连杆式独立悬架性能分析 -汽车技术2002,""(8) 四连杆式悬架是技术比较先进的悬架形式,可以从设计上保证车辆良好的直线行驶性能并最大程度减轻载荷的影响.通过对一般结构悬架的力学分析 ,总结了车辆在纵向与侧向运动特性要求下的悬架设计规则,同时建立了四连杆式悬架多刚体系统模型并对杆件位置姿态和车轮定位参数等特性进行了仿 真,经过数值处理获得了四连杆悬架的各项性能.最后还通过对比麦弗逊式悬架,说明了前者的优势所在. 6.学位论文 刘成良 多机器人应用理论研究--多机器人焊接系统开发 1999 该论文结合跃进汽车集团下达的"RV12L型焊接机器工程应用研究"大型科研占"多机器人焊接系统"子课题撰写,主要工作有:一、从计算机图形学角度 难出了臂部结构的72种排列组合型式及其三维形体描述,得出阿实现空间任意位姿要注的21种构型,其中15种为实用构型,并把工作空间形状分为球体、球 面形,圆柱体形、圆柱筒形、圆柱面形,圆环筒形,长方体形及马蹄形,从而修正并发展了Milenkovic和Kesheng的12种构型的理论.二、在机器人运动学仿 真中,利用三维造型技术,实现承计算机屏幕上真实直观动态的再现机器人的位置、姿态、轨迹信息,从而完善了以往机器人运动学住址人系统的研究主要 集中在运动这算法和简单二维图形仿真方法,为机器人应用系统的设计提供一通用方法.三、对机器人奇异形位及协调控制进行了系统研究,发展了在奇异 点附近引入阻尼项的方法求得关节速度的近似解,在Wampler等人研究的基础上给出其修正算法.四、在机器人动力学及轨迹规划的研究方向,结合任务需 要给出Lagrangian用方法民出机器人的动力学议程及用递推的Newton-Euler方法求解机器人逆动力学问题,以满足实时控制的要要.五、对神经网络机器 人运动学控制中的应用进行了探讨,结合实际任务就在机器人运动学正解、无碰撞轨迹规划进行了研究,给出了相应的BP算法,并对2R、3R和6R机器人进行 了计算机仿真并得到了正确的结果.六、在多机器人协调作业下碰撞理论研究中,改变以往人整机水平对多机器人的避障问题出发,而由双机器人入手从关 节水平上给出了多机器人协同作业下碰撞的问题.七、最后利该文研究成果,对IVECO横梁焊接多机器人工作站系统进行了开发. 引证文献(1条) 1.张小龙.宋健.冯能莲.王继先 汽车道路试验测试方法研究进展[期刊论文]-农业机械学报 2009(4) 本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_nyjxxb200810007.aspx 授权使用：辽宁工程技术大学(lngcjsdx)，授权号：977bd81a-e097-49a6-81ed-9df1011867f4 下载时间：2010年9月14日