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原文传递一种基于悬架动行程的路面等级识别系统及方法

专利名称：	一种基于悬架动行程的路面等级识别系统及方法
摘要：	本发明涉及一种基于悬架动行程的路面等级识别系统及方法，属于车辆工程中路面识别技术领域。由信号采集模块、信号预处理模块、计算处理模块、特征矩阵建立模块、判断矩阵建立模块和路面等级辨识模块组成；将等距离采样得到的车速信号和各悬架动行程信号进行小波降噪和信号截取处理，并通过计算得到给定距离下各悬架路面不平度系数的估计值，从而建立特征矩阵，通过比较其与不同等级路面判断矩阵的相似度，对给定距离下的路面等级进行识别。本发明引入了矩阵的运算和矩阵范数的计算，为路面等级识别提供一种新型技术的同时，能够有效、准确、简单地识别给定距离内ISO路面的等级。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏大学
发明人：	汪若尘;盛富鹏;丁仁凯;孟祥鹏;孙泽宇;谢健
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910180635.7
公开号：	CN110001335A
分类号：	B60G17/018(2006.01);B;B60;B60G;B60G17
申请人地址：	212013 江苏省镇江市学府路301号
主权项：	1.一种基于悬架动行程的路面等级识别方法，其特征在于包括如下步骤： 1)初始化传感器采样距离参数S1、信号截取的间隔距离参数S2和信号截取的间隔距离内的采样次数n，其中，n＝S2/S1； 2)构建不同等级路面判断矩阵Gm； 3)采集车速和悬架动行程信号，所述悬架动行程信号包括左侧前悬的动行程信号、右侧前悬的动行程信号、左侧后悬的动行程信号和右侧后悬的动行程信号； 4)截取车速信号和悬架动行程信号，构建车速信号向量U和悬架动行程信号向量Xj(j＝1,2,3,4)，并进行小波降噪处理； 5)构建路面不平度系数估计值向量Gqj(j＝1,2,3,4)； 6)利用路面不平度系数估计值向量Gqj(j＝1,2,3,4)建立特征矩阵G0；构建方法如下： 7)识别距离S2下路面等级。 2.如权利要求1所述的基于悬架动行程的路面等级识别方法，其特征在于所述步骤2)中路面判断矩阵Gm构建方法如下：其中，Gm表示不同等级路面判断矩阵，当m＝1时，G1表示A级路面判断矩阵，当m＝2时，G2表示B级路面判断矩阵，当m＝3时，G3表示C级路面判断矩阵，当m＝4时，G4表示D级路面判断矩阵，当m＝5时，G5表示E级路面判断矩阵，当m＝6时，G6表示F级路面判断矩阵，当m＝7时，G7表示G级路面判断矩阵，当m＝8时，G8表示H级路面判断矩阵。 3.如权利要求1所述的基于悬架动行程的路面等级识别方法，其特征在于所述步骤3)包括如下步骤： 3.1)汽车每行驶距离S1，采样传感器产生一个采样脉冲信号； 3.2)车速传感器和四个悬架动行程传感器在采样脉冲信号控制下分别采集汽车的车速信号和悬架动行程信号； 3.3)A/D转换器将采集到的车速信号和悬架动行程信号转换为数字信号，并传输给信号预处理模块。 4.如权利要求1所述的基于悬架动行程的路面等级识别方法，其特征在于所述步骤4)包括如下步骤： 4.1)根据设定的信号截取的间隔距离S2，对传感器信号采集模块传输过来的车速信号以及悬架动行程信号进行信号截取，分别得到车速信号向量U＝[u1，u2，u3，…un](其中元素ui,i＝1,2,…,n表示间隔距离S2内第i个车速信号)和悬架动行程信号向量Xj＝[xj1，xj2，xj3，…xjn]，j＝1,2,3,4(其中向量X1，X2，X3和X4分别表示左侧前悬的动行程信号向量、右侧前悬的动行程信号向量、左侧后悬的动行程信号向量和右侧后悬的动行程信号向量，元素xji,i＝1,2,…,n表示间隔距离S2内第i个悬架动行程信号)； 4.2)选择Symlet小波作为小波基，对车速信号向量U和悬架动行程信号向量Xj(j＝1,2,3,4)分别进行小波分解，得到各自的各层细节分量与近似分量，并对分解得到的细节分量进行阈值处理； 4.3)根据阈值处理后的细节分量和分解得到的近似分量，选择Symlet小波作为小波基，进行小波重构，得到降噪后的车速信号向量V＝[v1，v2，v3，…vn](其中vi,i＝1,2,…,n表示间隔距离S2内第i个降噪后的车速信号)和悬架动行程信号向量Zj＝[zj1，zj2，zj3，…zjn]，j＝1,2,3,4(其中Z1，Z2，Z3和Z4分别表示左侧前悬的动行程信号向量、右侧前悬的动行程信号向量、左侧后悬的动行程信号向量和右侧后悬的动行程信号向量，元素zji,i＝1,2,…,n表示间隔距离S2内第i个降噪后的悬架动行程信号)； 4.4)将降噪后的车速信号向量V和悬架动行程信号向量Zj(j＝1,2,3,4)传输给计算处理模块。 5.如权利要求1所述的基于悬架动行程的路面等级识别方法，其特征在于所述步骤5)中构建悬架的路面不平度系数估计值向量Gqj(j＝1,2,3,4)，包括如下步骤： 5.1)计算悬架的路面不平度系数估计值，计算方法如下：其中j＝1,2,3,4，i＝1,2,3,…n，常数HS(2πf)为簧载质量位移对路面激励的传递函数； 5.2)构建悬架的路面不平度系数估计值向量Gqj(j＝1,2,3,4)，其中，Gq1，Gq2，Gq3，和Gq4分别表示左侧前悬路面不平度系数估计值向量、右侧前悬路面不平度系数估计值向量、左侧后悬路面不平度系数估计值向量和右侧后悬路面不平度系数估计值向量。 6.如权利要求1所述的基于悬架动行程的路面等级识别方法，其特征在于所述步骤6)中特征矩阵G0形式如下： 7.如权利要求1所述的基于悬架动行程的路面等级识别方法，其特征在于所述步骤7)中识别距离S2下路面等级M包括如下步骤： 7.1)计算偏差矩阵GGm，计算方法如下：其中，矩阵元素表示第m个偏差矩阵第k行第l列的元素； 7.2)计算偏差矩阵GGm的1范数的值dm，计算方法如下： 7.3)计算路面等级因子D，其中，D＝min{dm}； 7.4)根据路面等级因子D与1范数的值dm的关系，得到距离S2范围内的路面等级。 8.如权利要求7所述的基于悬架动行程的路面等级识别方法，其特征在于所述步骤7.4)中，路面等级包括A级、B级、C级、D级、E级、F级、G级和H级，路面等级确定方法如下：若D＝d1时，距离S2下的路面等级为A级；若D＝d2时，距离S2下的路面等级为B级；若D＝d3时，距离S2下的路面等级为C级；若D＝d4时，距离S2下的路面等级为D级；若D＝d5时，距离S2下的路面等级为E级；若D＝d6时，距离S2下的路面等级为F级；若D＝d7时，距离S2下的路面等级为G级；若D＝d8时，距离S2下的路面等级为H级。 9.一种基于悬架动行程的路面等级识别系统，其特征在于包括传感器信号采集模块、信号预处理模块、计算处理模块、特征矩阵建立模块、判断矩阵建立模块和路面等级辨识模块，其中，信号预处理模块、计算处理模块、特征矩阵建立模块、判断矩阵建立模块和路面等级辨识模块集成在ECU芯片中，模块间通过CAN总线连接，传感器信号采集模块经线束与ECU芯片进行数据传输；所述传感器信号采集模块包括等距离采样传感器、车速传感器、4个悬架动行程传感器和A/D转换器，等距离采样传感器安装在汽车车轮上，用于产生采样脉冲，控制车速传感器、四个悬架动行程传感器工作；车速传感器安装在汽车变速箱输出轴上，用于采集车速信号；悬架动行程传感器采样角位移传感器，其一端连接在副车架上，一端与车轮相连，四个悬架动行程传感器，分别测量汽车上左侧前悬、右侧前悬、左侧后悬和右侧后悬的动行程；A/D转换器用于实现模拟量向数字量的快速转换；所述信号预处理模块，用于对车速信号和悬架动行程信号进行截取，并对截取得到的信号进行小波降噪处理，以提高路面识别精度；所述计算处理模块用于计算每个悬架的路面不平度系数估计值；所述特征矩阵建立模块，用于构建每个悬架的路面不平度系数估计值的特征矩阵；所述判断矩阵建立模块，用于构建不同等级路面的判断矩阵；所述路面等级辨识模块，用于识别距离下路面等级。
所属类别：	发明专利