基于集员滤波理论的车辆运动状态鲁棒估计研究

发布时间：2023-06-15 20:25

　　精确可靠的车辆运动状态信息对于车辆的主动安全控制至关重要。基于滤波器/观测器理论的软测量方法只需普通的车载传感器信息即可实现车辆运动状态的获取,具有低成本和易迁移等重要特点,有望替代复杂而昂贵的专用传感器。但是,现有的运动状态软测量方法大都基于系统噪声为高斯白噪声的假设,实际系统的噪声特性无法得到准确表征;对基于动力学模型的车辆运动状态估计而言,轮胎力的准确获取也难以保证。复杂多变的实车行驶环境下,这些因素都会严重影响车辆运动状态估计的鲁棒性能。本文针对此问题展开研究,从运动状态估计策略的构建和轮胎力估计方案的设计两方面入手,提高纵、横向车速以及质心侧偏角等关键车辆状态估计结果的鲁棒性。主要的研究内容包括:首先,将集员滤波理论引入车辆运动状态估计领域,并利用奇异值分解方法对其进行改进,以提高状态估计的数值稳定性。集员滤波理论将系统噪声假设为分布未知但有界的噪声(该条件在实际的系统中较容易得到满足),可以弥补传统随机概率滤波的最优估计受限于高斯白噪声条件的缺陷。所得到的改进算法是实现车辆运动状态鲁棒估计的重要基础。其次,将改进的集员滤波算法应用于轮胎力的估计。利用数值仿真分析轮胎力对车辆...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 车辆运动状态的估计
        1.2.2 轮胎力的估计
    1.3 存在的问题
    1.4 主要研究内容
第二章 卡尔曼滤波理论和集员滤波理论
    2.1 卡尔曼滤波理论
        2.1.1 卡尔曼滤波
        2.1.2 扩展卡尔曼滤波
    2.2 集员滤波理论
        2.2.1 集员滤波
        2.2.2 基于奇异值分解的集员滤波
        2.2.3 基于奇异值分解的扩展集员滤波
    2.3 本章小结
第三章 车辆运动状态的估计策略
    3.1 车辆模型
    3.2 滤波器的实现
    3.3 轮胎力对车辆运动状态估计的影响
        3.3.1 仿真设置
        3.3.2 结果与分析
    3.4 考虑鲁棒性能的估计策略
    3.5 本章小结
第四章 轮胎力的获取方法研究
    4.1 传统的轮胎力获取方法
        4.1.1 线性的轮胎模型
        4.1.2 半经验的轮胎模型
        4.1.3 模型参数的拟合
    4.2 无轮胎模型的轮胎力获取方法
        4.2.1 简化的车辆模型
        4.2.2 轮胎纵向力的估计
        4.2.3 轮胎侧向力的估计
    4.3 轮胎力实验验证与分析
        4.3.1 对接路面
        4.3.2 对开路面
        4.3.3 不同轮胎型号
    4.4 本章小结
第五章 运动状态鲁棒估计的实现与验证
    5.1 鲁棒估计策略的实现
    5.2 仿真验证
        5.2.1 不同噪声环境下的车辆运动状态估计
        5.2.2 不同行驶工况下的车辆运动状态估计
        5.2.3 仿真结果讨论
    5.3 实验验证
        5.3.1 实验设备
        5.3.2 实车数据验证方案
        5.3.3 实验及结果分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术成果



本文编号：3833609