一种路面峰值附着系数检测方法、装置及电子设备

技术领域

本申请涉及智能驾驶技术领域，尤其涉及一种路面峰值附着系数检测方法、装置及电子设备。

背景技术

随着智能驾驶的普及，对智驾系统的安全性要求越来越高，因此需要在进行车辆正常行驶时实时估计出当前车辆的稳定边界，能够实时的对当前的横纵向控制量产生合理的约束，而路面峰值附着系数就是定义车辆稳定边界的关键参数。

在现有技术中，通常是基于车辆上预设的传感器，来采集当前的路面峰值附着系数，或者根据历史的实验数据，根据当前车辆的运行情况，来确定对应的路面峰值附着系数。

但是，若想要提高传感器采集到的路面峰值附着系数的准确性，需要在车辆上安装高精度的传感器，增加了车辆的制造成本。另外，实验数据很难完全覆盖车辆的各种运行情况，导致其而得到的路面峰值附着系数的准确性较低。因此，急需一种准确性较高的路面峰值附着系数检测方法，对提车辆的安全性有重要意义。

发明内容

本申请提供一种路面峰值附着系数检测方法、装置及电子设备，以解决现有技术的准确性较低等缺陷。

本申请第一个方面提供一种方法，路面峰值附着系数检测方法，包括：

获取当前轮胎的轮边驱动力、轮边载荷、轮胎纵向速度和轮胎角速度；

根据所述轮边驱动力和轮边载荷；确定当前轮胎的附着系数；

根据所述轮胎纵向速度和轮胎角速度，确定当前轮胎的纵向滑动率；

根据所述当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，确定对应的切线刚度；

利用所述切线刚度和当前轮胎的附着系数，构造当前轮胎的轮胎状态矩阵；

基于预设的高斯分布算法，根据所述轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数。

可选的，在基于预设的高斯分布算法，根据所述轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数之前，所述方法还包括：

根据所述当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，确定对应的割线刚度；

基于预设的线性状态确定规则，根据所述当前轮胎的切线刚度和割线刚度，确定当前轮胎的线性状态；

当确定当前轮胎的线性状态为正常状态时，执行所述基于预设的高斯分布算法，根据所述轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数的步骤。

可选的，还包括：

判断所述当前轮胎的纵向滑动率是否小于预设的滑动率阈值；

当所述当前轮胎的纵向滑动率小于预设的滑动率阈值时，执行所述基于预设的高斯分布算法，根据所述轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数的步骤。

可选的，所述基于预设的高斯分布算法，根据所述轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数，包括：

基于预设的高斯分布算法，根据所述轮胎状态矩阵，确定所述切线刚度的切线刚度均值和对应的协方差矩阵；

对所述协方差矩阵进行奇异分解，得到对应的轮胎状态特征矩阵；

根据所述轮胎状态特征矩阵和切线刚度均值，确定当前轮胎的路面峰值附着系数。

可选的，所述根据所述当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，确定对应的切线刚度，包括：

基于预设的巴特沃斯滤波器，对所述当前轮胎的附着系数和纵向滑动率进行滤波处理，以得到对应的目标附着系数和目标纵向滑动率；

对所述目标附着系数和目标纵向滑动率进行差分计算，得到对应的差分计算结果；

基于预设的RLS滤波器，对所述目标附着系数、目标纵向滑动率和差分计算结果进行滤波处理，得到对应的切线刚度。

可选的，所述根据所述轮边驱动力和轮边载荷；确定当前轮胎的附着系数，包括：

根据如下公式计算所述当前轮胎的附着系数：

其中，μ

可选的，所述根据所述轮胎纵向速度和轮胎角速度，确定当前轮胎的纵向滑动率，包括：

根据如下公式计算所述当前轮胎的纵向滑动率：

其中，S

本申请第二个方面提供一种路面峰值附着系数检测装置，包括：

获取模块，用于获取当前轮胎的轮边驱动力、轮边载荷、轮胎纵向速度和轮胎角速度；

第一确定模块，用于根据所述轮边驱动力和轮边载荷；确定当前轮胎的附着系数；

第二确定模块，用于根据所述轮胎纵向速度和轮胎角速度，确定当前轮胎的纵向滑动率；

第三确定模块，用于根据所述当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，确定对应的切线刚度；

构造模块，用于利用所述切线刚度和当前轮胎的附着系数，构造当前轮胎的轮胎状态矩阵；

检测模块，用于基于预设的高斯分布算法，根据所述轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数。

可选的，所述检测模块，还用于：

根据所述当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，确定对应的割线刚度；

基于预设的线性状态确定规则，根据所述当前轮胎的切线刚度和割线刚度，确定当前轮胎的线性状态；

当确定当前轮胎的线性状态为正常状态时，执行所述基于预设的高斯分布算法，根据所述轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数的步骤。

可选的，所述检测模块，还用于：

判断所述当前轮胎的纵向滑动率是否小于预设的滑动率阈值；

当所述当前轮胎的纵向滑动率小于预设的滑动率阈值时，执行所述基于预设的高斯分布算法，根据所述轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数的步骤。

可选的，所述检测模块，具体用于：

基于预设的高斯分布算法，根据所述轮胎状态矩阵，确定所述切线刚度的切线刚度均值和对应的协方差矩阵；

对所述协方差矩阵进行奇异分解，得到对应的轮胎状态特征矩阵；

根据所述轮胎状态特征矩阵和切线刚度均值，确定当前轮胎的路面峰值附着系数。

可选的，所述第三确定模块，具体用于：

基于预设的巴特沃斯滤波器，对所述当前轮胎的附着系数和纵向滑动率进行滤波处理，以得到对应的目标附着系数和目标纵向滑动率；

对所述目标附着系数和目标纵向滑动率进行差分计算，得到对应的差分计算结果；

基于预设的RLS滤波器，对所述目标附着系数、目标纵向滑动率和差分计算结果进行滤波处理，得到对应的切线刚度。

可选的，所述第一确定模块，具体用于：

根据如下公式计算所述当前轮胎的附着系数：

其中，μ

可选的，所述第二确定模块，具体用于：

根据如下公式计算所述当前轮胎的纵向滑动率：

其中，S

本申请第三个方面提供一种电子设备，包括：至少一个处理器和存储器；

所述存储器存储计算机执行指令；

所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如上第一个方面以及第一个方面各种可能的设计所述的方法。

本申请第四个方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如上第一个方面以及第一个方面各种可能的设计所述的方法。

本申请技术方案，具有如下优点：

本申请提供的路面峰值附着系数检测方法、装置及电子设备，通过获取当前轮胎的轮边驱动力、轮边载荷、轮胎纵向速度和轮胎角速度；根据轮边驱动力和轮边载荷；确定当前轮胎的附着系数；根据轮胎纵向速度和轮胎角速度，确定当前轮胎的纵向滑动率；根据当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，确定对应的切线刚度；利用切线刚度和当前轮胎的附着系数，构造当前轮胎的轮胎状态矩阵；基于预设的高斯分布算法，根据轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数。上述方案提供的方法，通过实时监控当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，来检测当前轮胎的路面峰值附着系数，提高了路面峰值附着系数的检测结果的准确性，为提高车辆的安全性奠定了基础。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例基于的路面峰值附着系数检测系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种路面峰值附着系数检测方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种路面峰值附着系数检测方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的示例性的路面峰值附着系数检测方法的整体流程示意图；

图5为本申请实施例提供的路面峰值附着系数检测装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在以下各实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在现有技术中，通常是基于车辆上预设的传感器，来采集当前的路面峰值附着系数，或者根据历史的实验数据，根据当前车辆的运行情况，来确定对应的路面峰值附着系数。但是，若想要提高传感器采集到的路面峰值附着系数的准确性，需要在车辆上安装高精度的传感器，增加了车辆的制造成本。另外，实验数据很难完全覆盖车辆的各种运行情况，导致其而得到的路面峰值附着系数的准确性较低。

针对上述问题，本申请实施例提供的路面峰值附着系数检测方法、装置及电子设备，通过获取当前轮胎的轮边驱动力、轮边载荷、轮胎纵向速度和轮胎角速度；根据轮边驱动力和轮边载荷；确定当前轮胎的附着系数；根据轮胎纵向速度和轮胎角速度，确定当前轮胎的纵向滑动率；根据当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，确定对应的切线刚度；利用切线刚度和当前轮胎的附着系数，构造当前轮胎的轮胎状态矩阵；基于预设的高斯分布算法，根据轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数。上述方案提供的方法，通过实时监控当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，来检测当前轮胎的路面峰值附着系数，提高了路面峰值附着系数的检测结果的准确性，为提高车辆的安全性奠定了基础。

下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明实施例进行描述。

首先，对本申请所基于的路面峰值附着系数检测系统的结构进行说明：

本申请实施例提供的路面峰值附着系数检测方法、装置及电子设备，适用于对轮胎的路面峰值附着系数进行检测。如图1所示，为本申请实施例基于的路面峰值附着系数检测系统的结构示意图，主要包括当前轮胎、数据采集装置和用于对当前轮胎的路面附着系数进行检测的路面峰值附着系数检测装置。具体地，可以利用数据采集装置对当前轮胎的轮边驱动力、轮边载荷、轮胎纵向速度和轮胎角速度进行采集，并发送给路面峰值附着系数检测装置，利用该装置对当前轮胎的路面峰值附着系数进行检测，并生成对应的检测结果。

本申请实施例提供了一种路面峰值附着系数检测方法，用于在车辆行驶的过程中，对轮胎的路面峰值附着系数进行检测。本申请实施例的执行主体为电子设备，比如服务器、台式电脑、笔记本电脑、平板电脑及其他可用于检测路面峰值附着的电子设备。

如图2所示，为本申请实施例提供的一种路面峰值附着系数检测方法的流程示意图，该方法包括：

步骤201，获取当前轮胎的轮边驱动力、轮边载荷、轮胎纵向速度和轮胎角速度。

具体地，可以利用安装在车辆上的数据传感器(数据采集装置)，例如霍尔传感器等，采集待进行检测的当前轮胎的轮边驱动力、轮边载荷、轮胎纵向速度和轮胎角速度。

具体地，在一实施例中，也可以基于如下公式计算轮边驱动力：

其中，F

示例性的，本申请实施例提供的是一种前置前驱车辆的路面峰值附着系数的预测方法，因此使用左前轮进行μ

其中，m为整车质量(千克)，L

步骤202，根据轮边驱动力和轮边载荷；确定当前轮胎的附着系数。

具体地，在一实施例中，可以根据如下公式计算当前轮胎的附着系数：

其中，μ

步骤203，根据轮胎纵向速度和轮胎角速度，确定当前轮胎的纵向滑动率。

具体地，在一实施例中，可以根据如下公式计算当前轮胎的纵向滑动率：

其中，S

示例性的，由于车辆在纵向工况下分别存在驱动滑转率及制动滑动率，统称为滑移率，由于在进行μ

其中，滑转率的计算公式为：

步骤204，根据当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，确定对应的切线刚度。

具体地，由于车辆运行工况复杂，使用附着系数及滑移率均存在较大的随机误差及不确定性突变，因此需要进行滤波处理，首先分别针对μ

具体地，在一实施例中，可以基于预设的巴特沃斯滤波器，对当前轮胎的附着系数和纵向滑动率进行滤波处理，以得到对应的目标附着系数和目标纵向滑动率；对目标附着系数和目标纵向滑动率进行差分计算，得到对应的差分计算结果；基于预设的RLS滤波器，对目标附着系数、目标纵向滑动率和差分计算结果进行滤波处理，得到对应的切线刚度。

需要解释的是，切线刚度表示的是μ

步骤205，利用切线刚度和当前轮胎的附着系数，构造当前轮胎的轮胎状态矩阵。

具体地，可以使用附着系数μ

步骤206，基于预设的高斯分布算法，根据轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数。

具体地，在一实施例中，可以基于预设的高斯分布算法，根据轮胎状态矩阵，确定切线刚度的切线刚度均值和对应的协方差矩阵；对协方差矩阵进行奇异分解，得到对应的轮胎状态特征矩阵；根据轮胎状态特征矩阵和切线刚度均值，确定当前轮胎的路面峰值附着系数。

示例性的，可以针对输入的二维矩阵，对其分布进行高斯分布的假设

具体地，在得到输入矩阵的2X2协方差矩阵之后，对其进行奇异分解，得到特征矩阵U，U为2X2的矩阵，同时也为正交矩阵，其本质是进行旋转，通过特征矩阵U换算得到对应的角度θ，从而可以根据如下公式计算路面峰值附着系数μ

μ

在上述实施例的基础上，由于当车辆的工况处于不稳定状态时，基于上述方法所得到的路面峰值附着系数的准确性是相对较低的，为了提高所得到的测试结果的准确性，作为一种可实施的方式，在上述实施例的基础上，在一实施例中，在基于预设的高斯分布算法，根据轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数之前，该方法还包括：

步骤301，根据当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，确定对应的割线刚度；

步骤302，基于预设的线性状态确定规则，根据当前轮胎的切线刚度和割线刚度，确定当前轮胎的线性状态；

步骤303，当确定当前轮胎的线性状态为正常状态时，执行基于预设的高斯分布算法，根据轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数的步骤。

示例性的，如图3所示，为本申请实施例提供的另一种路面峰值附着系数检测方法的流程示意图。其中，割线刚度表示的是从曲线原点到当前的轮胎工作点的斜率。通过途中可得，在不同的路面下，对应的切线刚度及割线刚度均不同，可以通过对这两个参数的融合滤波，辨识出当前轮胎的线性状态。

具体地，为了过滤掉强非线性区及低滑转率重合区域的工作点，优化迭代求解部分的精度，本申请实施例提供了一些迭代的触发条件。首先要先确认当前时钟信息是正确的，其次需要对滑转率阈值进行判断，由于是针对纯纵向工况，因此需要进行方向盘转角的阈值限制，同时还有车速限制。设定

需要解释的是，当前轮胎的线性状态为正常状态时，也就是当前轮胎的运行状态处于线性区，即当前工况稳定。

具体地，在一实施例中，可以判断当前轮胎的纵向滑动率是否小于预设的滑动率阈值；当当前轮胎的纵向滑动率小于预设的滑动率阈值时，执行基于预设的高斯分布算法，根据轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数的步骤。

其中，滑动率阈值具体可以根据实际的应用情况进行设定，本申请实施例不做限定。

需要解释的是，针对本申请实施例提供的一种路面峰值附着系数检测方法，路面峰值附着系数的具体理论推导过程如下：

从理论上分析，μ-XBS相图下的工作点规律更适合进行μ

将

将上一节无穷级数除过来，结合不等式

以及：

由于：

并且，实际车辆运行过程中，轮胎力几乎不会超出到峰值点以外，所以K

对应的点的斜率是K

其中K

上式等价于：

上式即为μ-XBS相图的关键所在。在μ-XBS相图下，上式即表征为：在某段一致性较好的路面上获取的(μ，XBS)工作点，总是介于两条“直线”之间，这两条界线与μ坐标轴的交点，即为这段路面的峰值附着系数的上下界。

示例性的，如图4所示，为本申请实施例提供的示例性的路面峰值附着系数检测方法的整体流程示意图。其中，如图4所示的方法具体是如图2所示的方法的一种示例性的实施方式，二者实现原理相同，不再赘述。

本申请实施例提供的路面峰值附着系数检测方法，通过获取当前轮胎的轮边驱动力、轮边载荷、轮胎纵向速度和轮胎角速度；根据轮边驱动力和轮边载荷；确定当前轮胎的附着系数；根据轮胎纵向速度和轮胎角速度，确定当前轮胎的纵向滑动率；根据当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，确定对应的切线刚度；利用切线刚度和当前轮胎的附着系数，构造当前轮胎的轮胎状态矩阵；基于预设的高斯分布算法，根据轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数。上述方案提供的方法，通过实时监控当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，来检测当前轮胎的路面峰值附着系数，提高了路面峰值附着系数的检测结果的准确性，为提高车辆的安全性奠定了基础。并且，结合现代控制理论和车辆动力学，提供了一种基于高斯分布的迭代估计方法，进一步提高了路面峰值附着系数的检测结果的准确性。

本申请实施例提供了一种路面峰值附着系数检测装置，用于执行上述实施例提供的路面峰值附着系数检测方法。

如图5所示，为本申请实施例提供的路面峰值附着系数检测装置的结构示意图。该路面峰值附着系数检测装置70包括获取模块701、第一确定模块702、第二确定模块703、第三确定模块704、构造模块705和检测模块706。

其中，获取模块，用于获取当前轮胎的轮边驱动力、轮边载荷、轮胎纵向速度和轮胎角速度；第一确定模块，用于根据轮边驱动力和轮边载荷；确定当前轮胎的附着系数；第二确定模块，用于根据轮胎纵向速度和轮胎角速度，确定当前轮胎的纵向滑动率；第三确定模块，用于根据当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，确定对应的切线刚度；构造模块，用于利用切线刚度和当前轮胎的附着系数，构造当前轮胎的轮胎状态矩阵；检测模块，用于基于预设的高斯分布算法，根据轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数。

具体地，在一实施例中，检测模块，还用于：

根据当前轮胎的附着系数和纵向滑动率，确定对应的割线刚度；

基于预设的线性状态确定规则，根据当前轮胎的切线刚度和割线刚度，确定当前轮胎的线性状态；

当确定当前轮胎的线性状态为正常状态时，执行基于预设的高斯分布算法，根据轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数的步骤。

具体地，在一实施例中，检测模块，还用于：

判断当前轮胎的纵向滑动率是否小于预设的滑动率阈值；

当当前轮胎的纵向滑动率小于预设的滑动率阈值时，执行基于预设的高斯分布算法，根据轮胎状态矩阵，确定当前轮胎的路面峰值附着系数的步骤。

具体地，在一实施例中，检测模块，具体用于：

基于预设的高斯分布算法，根据轮胎状态矩阵，确定切线刚度的切线刚度均值和对应的协方差矩阵；

对协方差矩阵进行奇异分解，得到对应的轮胎状态特征矩阵；

根据轮胎状态特征矩阵和切线刚度均值，确定当前轮胎的路面峰值附着系数。

具体地，在一实施例中，第三确定模块，具体用于：

基于预设的巴特沃斯滤波器，对当前轮胎的附着系数和纵向滑动率进行滤波处理，以得到对应的目标附着系数和目标纵向滑动率；

对目标附着系数和目标纵向滑动率进行差分计算，得到对应的差分计算结果；

基于预设的RLS滤波器，对目标附着系数、目标纵向滑动率和差分计算结果进行滤波处理，得到对应的切线刚度。

具体地，在一实施例中，第一确定模块，具体用于：

根据如下公式计算当前轮胎的附着系数：

其中，μ

具体地，在一实施例中，第二确定模块，具体用于：

根据如下公式计算当前轮胎的纵向滑动率：

其中，S

关于本实施例中的路面峰值附着系数检测装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本申请实施例提供的路面峰值附着系数检测装置，用于执行上述实施例提供的路面峰值附着系数检测方法，其实现方式与原理相同，不再赘述。

本申请实施例提供了一种电子设备，用于执行上述实施例提供的路面峰值附着系数检测方法。

如图6所示，为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备80包括：至少一个处理器81和存储器82；

存储器存储计算机执行指令；至少一个处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得至少一个处理器执行如上实施例提供的路面峰值附着系数检测方法。

本申请实施例提供的一种电子设备，用于执行上述实施例提供的路面峰值附着系数检测方法，其实现方式与原理相同，不再赘述。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行计算机执行指令时，实现如上任一实施例提供的路面峰值附着系数检测方法。

本申请实施例的包含计算机可执行指令的存储介质，可用于存储前述实施例中提供的路面峰值附着系数检测方法的计算机执行指令，其实现方式与原理相同，不再赘述。

本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。