专利名称：Gps增强的车辆速度估计的制作方法
技术领域：
本发明的实施例总体上涉及车辆速度估计。
背景技术：
各种车辆安全和控制系统都在使用精确的纵向和/或横向车辆速度时受益。用于 精确测量纵向和横向速度测量结果的装置(例如多天线GPS或光学传感器)不是过于昂贵 就是外部侵入式的。当存在过多的车轮滑移或者当存在倾斜路面时，使用诸如车轮速度传 感器或横向加速度传感器之类的其他类型传感器来测量纵向和横向速度难以提供精确的 测量结果。
发明内容
实施例的一个优点是使用单天线GPS数据来估计车辆的纵向和横向速度，这提供 了比车辆上所使用的典型传感器更高的精确度。GPS测量数据提供了航向角和绝对速度的 更高精确度，航向角和绝对速度被用于估计纵向和横向速度。与多天线GPS相比，使用单天 线GPS降低了成本并且消除了在需要精确的速度数据时对昂贵且高质量传感器的需求。而 且，车辆动态应用从精确的数据受益，以便控制车辆的车辆动态操作。实施例构想了一种为使用了单天线全球定位系统(GPS)的车辆估计车辆速度的 方法。使用所述单天线GPS测量所述车辆的绝对速度和航向角。独立于所述GPS测量所述 车辆的偏航率。作为在一段时间上所测量的偏航率的函数来计算所述车辆的经积分的偏航 率。作为基准偏航角和经积分的偏航率的函数来确定偏航角。作为所述估计偏航角和由所 述GPS提供的航向角的函数来计算侧滑角。作为所述绝对速度和所述侧滑角的函数来确定 所述车辆速度。将所述车辆速度提供给车辆动态控制应用。实施例构想了一种用于为车辆确定车辆速度的系统。单天线全球定位系统(GPS) 提供了所述车辆的绝对速度和航向角。车辆传感器独立于所述GPS提供了偏航率测量结 果。处理器计算经积分的偏航率、偏航角、侧滑角和车辆速度。作为在一段时间上所测量的 偏航率的函数来确定所述车辆的经积分的偏航率。作为基准偏航角和经积分的偏航率的函 数来确定偏航角。作为估计偏航角和由所述GPS提供的航向角的函数来确定侧滑角。作为 所述绝对速度和所述侧滑角的函数确定车辆速度。所述车辆速度被提供给车辆动态控制应 用。本发明还提供了以下方案方案1. 一种为使用了单天线全球定位系统的车辆估计车辆速度的方法，所述方 法包括如下步骤使用所述单天线全球定位系统来测量所述车辆的绝对速度和航向角；独立于所述全球定位系统来测量所述车辆的偏航率；作为在一段时间上测量的偏航率的函数来计算所述车辆的经积分的偏航率；作为初始化的偏航角和所述经积分的偏航率的函数来确定偏航角；
作为所述偏航角和由所述全球定位系统提供的航向角的函数来计算侧滑角；作为所述绝对速度和所述侧滑角的函数来确定所述车辆速度；以及将所述车辆速度提供给车辆动态控制应用。方案2.如方案1所述的方法，其特征在于，所述车辆速度包括横向速度。方案3.如方案2所述的方法，其特征在于，所述横向速度由下式确定
_7]MWIcos㈧其中，…是所述横向速度，IIVepsII是所述绝对速度，并且々是所述侧滑角。方案4.如方案1所述的方法，其特征在于，所述车辆速度包括纵向速度。方案5.如方案4所述的方法，其特征在于，所述横向速度由下式确定㈧其中，^是所述纵向速度，Il Vgps Il是所述绝对速度，并且β是所述侧滑角。方案6.如方案1所述的方法，其特征在于，所述偏航角和所述经积分的偏航率在 一段时间后被重新初始化。方案7.如方案6所述的方法，其特征在于，所述一段时间约为25秒。方案8.如方案6所述的方法，其特征在于，重新初始化所述偏航角进一步包括如 下步骤检测车辆何时沿直行方向行驶；以及响应于检测到车辆沿所述直行方向行驶，从而将所述偏航角设置为等于所述航向方案9.如方案6所述的方法，其特征在于，重新初始化所述经积分的偏航率包括 如下步骤将所述一段时间初始化为零；将所述偏航率初始化为零；测量下一段时间的偏航率；作为在所述下一段时间上测量的偏航率的函数来计算所述车辆的经积分的偏航率。方案10.如方案1所述的方法，其特征在于，所述侧滑角由下式确定P = Y0Js-Ii/其中，β是所述侧滑角，/；^“是由所述全球定位系统确定的航向角，并且P是所述 估计的偏航角。方案11.如方案1所述的方法，其特征在于，确定所述车辆速度进一步包括对所述 全球定位系统测量结果的更新速率中的延迟进行补偿。方案12.如方案11所述的方法，其特征在于，进一步包括如下步骤作为对所接收的全球定位系统信号的处理时间的结果来确定所述全球定位系统 测量结果的延迟；缓存由车辆传感器提供的传感器测量结果；使所述传感器测量结果与时间标记相关联；
在所述延迟的时间段上为各时间标记确定离散的车辆速度，各离散的车辆速度被 作为各时间标记处的经计算的车辆速度和经缓存的传感器测量结果的函数而确定。方案13.如方案12所述的方法，其特征在于，缓存所述传感器测量结果包括缓存 各时间标记处的所述车辆的加速度。方案14.如方案13所述的方法，其特征在于，所述加速度包括纵向加速度，其中，
所述纵向加速度由下式表示
权利要求
1.一种为使用了单天线全球定位系统的车辆估计车辆速度的方法，所述方法包括如下 步骤使用所述单天线全球定位系统来测量所述车辆的绝对速度和航向角；独立于所述全球定位系统来测量所述车辆的偏航率；作为在一段时间上测量的偏航率的函数来计算所述车辆的经积分的偏航率；作为初始化的偏航角和所述经积分的偏航率的函数来确定偏航角；作为所述偏航角和由所述全球定位系统提供的航向角的函数来计算侧滑角；作为所述绝对速度和所述侧滑角的函数来确定所述车辆速度；以及将所述车辆速度提供给车辆动态控制应用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆速度包括横向速度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述横向速度由下式确定
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆速度包括纵向速度。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述横向速度由下式确定
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏航角和所述经积分的偏航率在一段 时间后被重新初始化。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述一段时间约为25秒。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，重新初始化所述偏航角进一步包括如下步骤检测车辆何时沿直行方向行驶；以及响应于检测到车辆沿所述直行方向行驶，从而将所述偏航角设置为等于所述航向角。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，重新初始化所述经积分的偏航率包括如下 步骤将所述一段时间初始化为零； 将所述偏航率初始化为零； 测量下一段时间的偏航率；作为在所述下一段时间上测量的偏航率的函数来计算所述车辆的经积分的偏航率。
10.一种用于为车辆确定车辆速度的系统，包括单天线全球定位系统，其用于提供所述车辆的绝对速度和航向角； 车辆传感器，其用于独立于所述全球定位系统提供偏航率测量结果；以及 处理器，其用于计算经积分的偏航率、偏航角、侧滑角和车辆速度； 其中，作为在一段时间上测量的偏航率的函数来确定所述车辆的经积分的偏航率，其 中，作为重新初始化的偏航角和所述经积分的偏航率的函数来确定所述偏航角，其中，作为 所述被确定的偏航角和由所述全球定位系统提供的航向角的函数来确定所述侧滑角，其中，作为所述绝对速度和所述侧滑角的函数来确定所述车辆速度，并且其中，所述车辆速度 被提供给车辆动态控制应用。
全文摘要
本发明涉及GPS增强的车辆速度估计。具体地，提供了一种为使用单天线全球定位系统的车辆估计车辆速度的方法。使用所述单天线GPS测量所述车辆的绝对速度和航向角。独立于所述GPS测量所述车辆的偏航率。作为在一段时间上测量的偏航率的函数来计算所述车辆的经积分的偏航率。作为基准偏航角和经积分的偏航率的函数来确定偏航角。作为所述估计的偏航角和由所述GPS提供的航向角的函数来计算侧滑角。作为所述绝对速度和所述侧滑角的函数来确定所述车辆速度。将所述车辆速度提供给车辆动态控制应用。
文档编号G01S19/52GK102096087SQ20101054878
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月12日 优先权日2009年11月12日
发明者F·纳迪, H·谭, J·里尤, K·A·奥德亚 申请人:通用汽车环球科技运作公司
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