一种路面类型识别方法、电子设备和车辆

技术领域

本发明涉及车辆路面识别技术领域，具体涉及一种路面类型识别方法、电子设备和车辆。

背景技术

由于汽车电动化程度提高，底盘主动控制功能已经成为车辆的基本配置。底盘的主动控制效果受路面信息影响很大。当前ABS和ESC已经成为乘用车标准配置功能。为提高车辆的安全性和舒适性，底盘电控策略需要依据不同的路面类型进行分类调节。现有相关的技术方案，对路面类型识别的技术，基本都是通过摄像头、雷达等传感器等外部设备进行识别，多采用图像识别算法，需要在车辆上另外加装摄像头和图像识别控制器，增加了硬件成本；除此之外，对路面信息的识别，多是对路面附着系数进行评估，评估信息比较单一，无法评估出具体路面类型。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种路面类型识别方法，能够准确识别车辆行驶的路面类型，且识别效率高、耗费成本低。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种路面类型识别方法，包括如下策略：

S1，基于车辆ESC电子稳定控制单元搭建路面识别系统，并确定系统输入信号；

S2，通过轮减速度的变化确认轮跳进行沟坎路面识别，并对四个轮依次跳动期间的车速进行积分，求解沟坎路面的长度；

S3，通过四个轮处的路面平顺等级进行颠簸路面识别；

S4，通过实时车速和轮减速度的阶跃情况，结合四个轮处的路面平顺等级，共同进行砂石路面识别；

S5，通过实时车速和转弯半径进行转弯路面识别。

优选的，所述系统输入信号包括车辆行驶信息和驾驶员操作信息，所述车辆行驶信息，包括车辆轮速、轮加速度、整车车速、整车减速度；所述驾驶员操作信息，包括方向盘转向角、制动信号。

优选的，所述车辆行驶信息由ESC系统通过硬线与四个轮速传感器相联获取，所述驾驶员操作信息由ESC内部所集成的惯性传感器获取。

优选的，所述沟坎路面识别，包括如下步骤：

S21，通过车辆四轮的轮减速度与预设减速度阈值相比较，当满足以下任一条件时，判断为沟坎路面：

1)任一车轮轮减速度大于预设减速度阈值一；

2)当车速≤30km/h时，两轮轮减速度差值大于预设减速度阈值二；

3)当车速＞30km/h时，两轮轮减速度差值大于预设减速度阈值三；

且所述减速度阈值一＞减速度阈值三＞减速度阈值二；

S22，在判断为沟坎路面的整个行程中，对实时车速进行积分运算，确定沟坎路面的长度。

优选的，所述颠簸路面识别，包括如下步骤：

S31，通过四个车轮的高程传感器，根据高程变化分别确认四个车轮的路面平顺等级；

S32，定义不同路面平顺等级对应的颠簸路面系数；

S33，当四个车轮的颠簸路面系数之和超过预设颠簸路面系数阈值时，判断为颠簸路面。

优选的，所述砂石路面识别，包括如下步骤：

S41，通过四个车轮的高程传感器，根据高程变化分别确认四个车轮的路面平顺等级；

S42，定义不同路面平顺等级对应的砂石路面系数；

S43，根据车速、轮减速度作为输入，查表得到轮减速度阶跃阈值；

S44，定义轮减速度发生阶跃时的砂石路面系数；

S45，当四个车轮的砂石路面系数与轮减速度发生阶跃时的砂石路面系数之和超过预设砂石路面系数阈值时，判断为砂石路面。

优选的，所述转弯路面识别，包括如下步骤：

S51，判断车辆转弯半径和车速是否均小于对应的预设阈值，且持续预设时间，若是，则判断为转弯路面；

S52，判断车辆横摆是否大于设有横摆阈值，若是，则判断为转弯路面；

S53，根据四轮实时轮速，判断转弯方向。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

1、本发明提出了一套识别算法对车辆行驶路面的不同类型进行识别，如沟坎、颠簸、砂石、转弯四种类型，本发明完全基于车辆现有控制器和传感器方案，通过软件算法来实现，能够大幅节省车辆路面识别所需控制器和摄像头等的硬件成本；

2、本发明的路面类型识别方法，识别效率高、识别结果准确，能够辅助优化车辆底盘主动控制策略，提高车辆动态性能和悬挂舒适性。

附图说明

图1为本发明实施例一中路面类型识别的流程示意图；

图2为本发明实施例二中路面类型识别方法的整体流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。

实施例一，本实施例提供了一种路面类型识别方法，所述路面类型主要包括Bump颠簸、Gravel砂石、Ditch沟坎、Steer弯道四种类型。

如图1所示，本实施例的路面类型识别方法具体如下：

一、搭建路面识别系统

所述路面识别系统主要集成在ESC电子稳定控制单元。主要输入信号包括：(1)速度信息，包括：轮速、轮加速度、整车车速、整车减速度；(2)驾驶员操作信息，包括方向盘转向角、制动信号等。上述第一类中轮速信息，主要由四个轮速传感器通过硬线与ESC系统相联；整车车速、减速度由ESC内部所集成的惯性传感器所测量得到。本专利通过上述信息设计出路面类型识别算法，分别识别出上述四种路面类型。

二、沟坎路面识别

沟坎路面的定义：路面存在轻微的起伏或不持续地大起伏

实现的具体方案：

1.通过轮减速度的变化识别轮跳(轮减速度阶跃超出幅值)&&其他条件→Ditch_flag＝1

2.对四个轮依次跳动期间的车速进行积分，求沟坎路面的长度

具体步骤：

1)对每个轮进行如下判定：

(Whl_Acc轮减速度>500减速度阈值1)

||[(Whl_Last2Acc-Whl_Last4Acc>300减速度阈值2)&&(Whl_Acc-Whl_Last2Acc<-300(-1*减速度阈值2))&&(车速<＝30km/h车速阈值1)]

||[(Whl_Last2Acc-Whl_Last4Acc>400车速阈值3)&&(Whl_Acc-Whl_Last2Acc<-400(-1*减速度阈值3))&&(车速>30km/h车速阈值1)]

&&车速-修正车速>1.5km/h车速阈值2

&&车辆减速度∈(-0.3，-5)

||存在主动或自动制动

&&EBD、ABS标志位都为0

&&车速>ABS进入车速12km/h

&&ABS_BrkDgr制动等级<定值

——满足，则输出单个轮为沟坎路面的标志位Ditch_flag[i]＝1

2)if【(四轮只要存在一个Ditch_flag[i]＝1)||(Ditch_cnt>0)】，

if(沟坎路面长度<0xFFFFFFFF)，开始积分(距离＝∫车速)，直到沟坎标志位置全＝0，结束积分。用来求沟坎路面长度。

if(沟坎路面长度<<＝4257)，则Ditch_cnt+＝1；否则Ditch_cnt＝0。

3)当Ditch_cnt>1，输出路面为沟坎路面的标志位Ditch_flag＝TRUE。

三、颠簸路面识别

颠簸路面定义：路面持续凹凸不平，车辆行驶时存在上下颠簸的情况。

实现的具体方案：

1)对四轮分别进行判定：

当路面平顺等级Gravel_Class＝2时，则Bump_cnt+＝ADD2

当路面平顺等级Gravel_Class＝3时，则Bump_cnt+＝ADD3

当路面平顺等级Gravel_Class＝4时，则Bump_cnt+＝ADD4；

2)当Bump_cnt>10，输出路面为颠簸路面的标志位Bump_flag＝TRUE

四、砂石路面识别

实现的具体方案：

1)对四轮分别进行判定：

当路面平顺等级Gravel_Class＝1时，则Gravel_cnt+＝ADD1

当路面平顺等级Gravel_Class＝2时，则Gravel_cnt+＝ADD2

当路面平顺等级Gravel_Class＝3时，则Gravel_cnt+＝ADD3；

当路面平顺性Gravel_Class不为上述值时，Gravel_cnt+＝0。

2)根据车速、轮减速度作为输入，查表得到输出为轮减速度阈值WhlAcc_Thr；如果ABS激活，则轮减速度阈值WhlAcc_Thr＝WhlAcc_Thr+Δ；

3)当判定轮减速度发生阶跃时(Whl_Last2Acc-Whl_Last4Acc<＝负的WhlAcc_Thr)&&(Whl_Acc-Whl_Last2Acc>＝WhlAcc_Thr)，则WhlAccChange_Flag＝1；此时Gravel_cnt+＝ADD4

4)当(Gravel_cnt>15、车速<＝30kph、ABS Off)或(Gravel_cnt>45)，则输出路面为碎石路面的标志位g_Road_Gravel_flag＝TRUE

五、转弯路面识别

实现的具体方案：

1)当转弯半径和车速均小于阈值(ABS激活与否对应不同阈值)，时间满足，识别弯道。

2)当|横摆|>阈值，时间满足，识别弯道；当|横摆|<＝阈值，时间满足，退出弯道识别。

3)根据yaw有效性和正负，对前后转向内外侧轮进行标记。

实施例二，本实施例提供的一种路面类型识别方法，如图2所示，主要包括如下策略：

S1，基于车辆ESC电子稳定控制单元搭建路面识别系统，并确定系统输入信号；

S2，通过轮减速度的变化确认轮跳进行沟坎路面识别，并对四个轮依次跳动期间的车速进行积分，求解沟坎路面的长度；

S3，通过四个轮处的路面平顺等级进行颠簸路面识别；

S4，通过实时车速和轮减速度的阶跃情况，结合四个轮处的路面平顺等级，共同进行砂石路面识别；

S5，通过实时车速和转弯半径进行转弯路面识别。

进一步的，所述系统输入信号包括车辆行驶信息和驾驶员操作信息，所述车辆行驶信息，包括车辆轮速、轮加速度、整车车速、整车减速度；所述驾驶员操作信息，包括方向盘转向角、制动信号。

进一步的，所述车辆行驶信息由ESC系统通过硬线与四个轮速传感器相联获取，所述驾驶员操作信息由ESC内部所集成的惯性传感器获取。

进一步的，所述沟坎路面识别，包括如下步骤：

S21，通过车辆四轮的轮减速度与预设减速度阈值相比较，当满足以下任一条件时，判断为沟坎路面：

1)任一车轮轮减速度大于预设减速度阈值一；

2)当车速≤30km/h时，两轮轮减速度差值大于预设减速度阈值二；

3)当车速＞30km/h时，两轮轮减速度差值大于预设减速度阈值三；

且所述减速度阈值一＞减速度阈值三＞减速度阈值二；

S22，在判断为沟坎路面的整个行程中，对实时车速进行积分运算，确定沟坎路面的长度。

进一步的，所述颠簸路面识别，包括如下步骤：

S31，通过四个车轮的高程传感器，根据高程变化分别确认四个车轮的路面平顺等级；

S32，定义不同路面平顺等级对应的颠簸路面系数；

S33，当四个车轮的颠簸路面系数之和超过预设颠簸路面系数阈值时，判断为颠簸路面。

进一步的，所述砂石路面识别，包括如下步骤：

S41，通过四个车轮的高程传感器，根据高程变化分别确认四个车轮的路面平顺等级；

S42，定义不同路面平顺等级对应的砂石路面系数；

S43，根据车速、轮减速度作为输入，查表得到轮减速度阶跃阈值；

S44，定义轮减速度发生阶跃时的砂石路面系数；

S45，当四个车轮的砂石路面系数与轮减速度发生阶跃时的砂石路面系数之和超过预设砂石路面系数阈值时，判断为砂石路面。

进一步的，所述转弯路面识别，包括如下步骤：

S51，判断车辆转弯半径和车速是否均小于对应的预设阈值，且持续预设时间，若是，则判断为转弯路面；

S52，判断车辆横摆是否大于设有横摆阈值，若是，则判断为转弯路面；

S53，根据四轮实时轮速，判断转弯方向。

实施例三，基于同一发明构思，本实施例还提供了一种车辆电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的路面类型识别方法。

实施例四，基于同一发明构思，本实施例还提供了一种手自一体车辆，所述车辆设有如上所述的车辆电子设备。

进一步的，本申请中涉及的未详细说明部分均与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

综上所述：

1、本发明提出了一套识别算法对车辆行驶路面的不同类型进行识别，如沟坎、颠簸、砂石、转弯四种类型，本发明完全基于车辆现有控制器和传感器方案，通过软件算法来实现，能够大幅节省车辆路面识别所需控制器和摄像头等的硬件成本；

2、本发明的路面类型识别方法，识别效率高、识别结果准确，能够辅助优化车辆底盘主动控制策略，提高车辆动态性能和悬挂舒适性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。