车辆横向稳定区域的确定方法、装置、设备及存储介质

专利名称：车辆横向稳定区域的确定方法、装置、设备及存储介质

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202210591869.2

专利申请（专利权）人：中国第一汽车股份有限公司
权利人地址：吉林省长春市汽车经济技术开发区新红旗大街1号

专利发明（设计）人：白明慧,蒋永峰,郝文权,李论

专利摘要：本申请公开了一种车辆横向稳定区域的确定方法、装置、设备及存储介质，方法包括：基于车辆的属性参数和行驶参数确定车辆稳定平衡点的稳定横摆角速度；基于误差修正系数和稳定横摆角速度确定稳定平衡点的横摆角速度收敛区间；确定相平面的求解区域，并将求解区域划分为多个子区域；计算多个子区域中每个子区域对应的相轨迹，并基于横摆角速度收敛区间和每个子区域对应的相轨迹确定车辆的横向稳定区域。本申请提供的技术方案，能够实现车辆横向稳定区域的精确求解，同时提供了稳定平衡点的横摆角速度收敛区间和横向稳定区域内的稳定子区域个数两项定量分析指标，能够为稳定性控制器的设计提供更准确可靠的理论指导依据。

主权利要求：
1.一种车辆横向稳定区域的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
基于车辆的属性参数和行驶参数确定所述车辆稳定平衡点的稳定横摆角速度；
基于误差修正系数和所述稳定横摆角速度确定所述稳定平衡点的横摆角速度收敛区间，所述误差修正系数是预先基于多类车辆轮胎模型所引起的相轨迹求解误差而确定，包括：确定所述稳定横摆角速度与预设数值之间的大小关系；若所述大小关系为等于，则确定所述横摆角速度收敛区间为预设区间范围；若所述大小关系为大于，则基于误差修正系数和所述稳定横摆角速度按照第一误差修正方式确定所述横摆角速度收敛区间；若所述大小关系为小于，则基于误差修正系数和所述稳定横摆角速度按照第二误差修正方式确定所述横摆角速度收敛区间；
确定相平面的求解区域，并将所述求解区域划分为多个子区域，包括：确定所述车辆的状态参数，所述状态参数包括侧向速度和横摆角速度；根据所述状态参数的取值范围确定相平面的求解区域；根据所述状态参数的取值间隔将所述求解区域划分为多个子区域；
计算所述多个子区域中每个子区域对应的相轨迹，并基于所述横摆角速度收敛区间和所述每个子区域对应的相轨迹确定所述车辆的横向稳定区域，包括：从所述多个子区域中确定目标子区域，并计算所述目标子区域对应的相轨迹；基于所述横摆角速度收敛区间和所述目标子区域对应的相轨迹确定所述目标子区域是否为稳定子区域，若为稳定子区域，则将所述稳定子区域存储至稳定子区域集合；判断所述目标子区域的下一子区域是否为所述多个子区域中的最后一个子区域，若不是，则重复执行从所述多个子区域中确定目标子区域，并计算所述目标子区域对应的相轨迹的操作；连接所述稳定子区域集合中的稳定子区域得到所述车辆的横向稳定区域。
2.根据权利要求1所述的车辆横向稳定区域的确定方法，其特征在于，所述计算所述目标子区域对应的相轨迹，包括：基于所述属性参数和所述行驶参数构建非线性车辆模型；
在所述目标子区域中随机生成代表点；
基于所述非线性车辆模型计算所述目标子区域中所述代表点的相轨迹。
3.根据权利要求1所述的车辆横向稳定区域的确定方法，其特征在于，所述基于所述横摆角速度收敛区间和所述目标子区域对应的相轨迹确定所述目标子区域是否为稳定子区域，包括：确定所述目标子区域对应的相轨迹是否收敛于所述横摆角速度收敛区间；
若收敛，则确定所述目标子区域为所述稳定子区域。
4.根据权利要求2所述的车辆横向稳定区域的确定方法，其特征在于，所述基于所述非线性车辆模型计算所述目标子区域中所述代表点的相轨迹，包括：确定相轨迹的求解时间和时间步长；
将所述代表点的状态参数、所述求解时间和所述时间步长输入至所述非线性车辆模型；
根据所述非线性车辆模型的输出结果确定在所述求解时间内所述代表点的相轨迹。
5.一种车辆横向稳定区域的确定装置，其特征在于，用于实现权利要求1至4中任一所述的车辆横向稳定区域的确定方法，所述装置包括：第一确定模块，用于基于车辆的属性参数和行驶参数确定所述车辆稳定平衡点的稳定横摆角速度；
第二确定模块，用于基于误差修正系数和所述稳定横摆角速度确定所述稳定平衡点的横摆角速度收敛区间，所述误差修正系数是预先基于多类车辆轮胎模型所引起的相轨迹求解误差而确定；
子区域划分模块，用于确定相平面的求解区域，并将所述求解区域划分为多个子区域；
稳定区域确定模块，用于计算所述多个子区域中每个子区域对应的相轨迹，并基于所述横摆角速度收敛区间和所述每个子区域对应的相轨迹确定所述车辆的横向稳定区域。
6.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至4中任一所述的车辆横向稳定区域的确定方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1至4中任一所述的车辆横向稳定区域的确定方法。 说明书 : 车辆横向稳定区域的确定方法、装置、设备及存储介质技术领域[0001] 本申请涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种车辆横向稳定区域的确定方法、装置、设备及存储介质。背景技术[0002] 车辆在行驶过程中难免会受到来自外界环境的干扰，导致车辆实际行驶状态偏离了期望的稳定状态，这就使得驾驶员必须进行适当的调整来修正车辆的横向运动，以保持稳定行驶。但在很多情况下，仅凭驾驶员的操作很难控制好车辆的行驶状态，需要稳定性控制器的介入才能使车辆保持稳定。因此，对车辆横向运动稳定性的深入分析就显得尤为重要，特别是横向稳定区域的求解，能够为稳定性控制器的设计提供可靠的理论依据。[0003] 现有技术中应用最为成熟的是相平面法和李雅普诺夫函数法，由这两种方法得到的横向稳定区域已经成为车辆稳定性控制器设计的主要理论依据。但是，上述方法仍然存在以下不足：1、所求得的横向稳定区域是一个较为保守的封闭区域，对稳定边界的划分不够精确，不能准确提供车辆在极限工况下的稳定性判断依据；2、不能提供用于描述稳定区域变化的定量分析指标。因此，现有技术不能为稳定性控制器的扩展设计应用提供更全面的理论指导依据。发明内容[0004] 本申请提供了一种车辆横向稳定区域的确定方法、装置、设备及存储介质，能够实现车辆横向稳定区域的精确求解，同时提供了稳定平衡点的横摆角速度收敛区间和横向稳定区域内的稳定子区域个数两项定量分析指标，能够为稳定性控制器的设计提供更准确可靠的理论指导依据。[0005] 第一方面，本申请提供了一种车辆横向稳定区域的确定方法，该方法包括：[0006] 基于车辆的属性参数和行驶参数确定所述车辆稳定平衡点的稳定横摆角速度；[0007] 基于误差修正系数和所述稳定横摆角速度确定所述稳定平衡点的横摆角速度收敛区间，所述误差修正系数是预先基于多类车辆轮胎模型所引起的相轨迹求解误差而确定；[0008] 确定相平面的求解区域，并将所述求解区域划分为多个子区域；[0009] 计算所述多个子区域中每个子区域对应的相轨迹，并基于所述横摆角速度收敛区间和所述每个子区域对应的相轨迹确定所述车辆的横向稳定区域。[0010] 第二方面，本申请提供了一种车辆横向稳定区域的确定装置，该装置包括：[0011] 第一确定模块，用于基于车辆的属性参数和行驶参数确定所述车辆稳定平衡点的稳定横摆角速度；[0012] 第二确定模块，用于基于误差修正系数和所述稳定横摆角速度确定所述稳定平衡点的横摆角速度收敛区间，所述误差修正系数是预先基于多类车辆轮胎模型所引起的相轨迹求解误差而确定；[0013] 子区域划分模块，用于确定相平面的求解区域，并将所述求解区域划分为多个子区域；[0014] 稳定区域确定模块，用于计算所述多个子区域中每个子区域对应的相轨迹，并基于所述横摆角速度收敛区间和所述每个子区域对应的相轨迹确定所述车辆的横向稳定区域。[0015] 第三方面，本申请提供了一种电子设备，该电子设备包括：[0016] 至少一个处理器；以及[0017] 与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，[0018] 所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本申请任意实施例所述的车辆横向稳定区域的确定方法。[0019] 第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本申请任意实施例所述的车辆横向稳定区域的确定方法。[0020] 本申请实施例提供了一种车辆横向稳定区域的确定方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：基于车辆的属性参数和行驶参数确定车辆稳定平衡点的稳定横摆角速度；基于误差修正系数和稳定横摆角速度确定稳定平衡点的横摆角速度收敛区间，误差修正系数是预先基于多类车辆轮胎模型所引起的相轨迹求解误差而确定；确定相平面的求解区域，并将求解区域划分为多个子区域；计算多个子区域中每个子区域对应的相轨迹，并基于横摆角速度收敛区间和每个子区域对应的相轨迹确定车辆的横向稳定区域。本申请基于车辆的稳态响应特性并在充分考虑由于所使用的车辆轮胎模型的差异所导致的相轨迹求解误差，使用误差修正系数确定稳定平衡点的横摆角速度收敛区间，可以保证对相轨迹收敛判断的准确性。通过使用精细划分子区域的方式求解横向稳定区域，可以精确求得车辆的横向稳定区域边界。本申请在求解横向稳定区域的同时，提供了稳定平衡点的横摆角速度收敛区间、横向稳定区域内的稳定子区域个数两项定量分析指标，能够定量描述车辆横向稳定区域的变化情况，为稳定性控制器的设计提供更准确可靠的理论指导依据。[0021] 应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其他特征将通过以下的说明书而变得容易理解。附图说明[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0023] 图1为本申请实施例提供的车辆横向稳定区域的确定方法的第一流程示意图；[0024] 图2为本申请实施例提供的车辆横向稳定区域的确定方法的第二流程示意图；[0025] 图3A‑3D为本申请实施例提供的车辆横向稳定区域的示意图；[0026] 图4为本申请实施例提供的车辆横向稳定区域的确定装置的结构示意图；[0027] 图5是用来实现本申请实施例的车辆横向稳定区域的确定方法的电子设备的框图。具体实施方式[0028] 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，所描述的实施例仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。[0029] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“目标”以及“原始”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够实施除了在这里图示或描述之外的顺序。此外，术语“包括”、“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。[0030] 图1为本申请实施例提供的车辆横向稳定区域的确定方法的第一流程示意图，本实施例可适用于确定车辆相平面的横向稳定区域的情况。本实施例提供的车辆横向稳定区域的确定方法可以由本申请实施例提供的车辆横向稳定区域的确定装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，并集成在执行本方法的电子设备中。本申请的车辆横向稳定区域的确定方法的执行主体可以是配置在车辆中的微处理器。[0031] 参见图1，本实施例的方法包括但不限于如下步骤：[0032] S110、基于车辆的属性参数和行驶参数确定车辆稳定平衡点的稳定横摆角速度。[0033] 其中，属性参数是指车辆所具有的物理量信息或者车辆中各控制器的参数，可以包括车辆的质量、车辆的转动惯量、车辆质心距前后轴的距离、前后车轮的轮胎侧向力参数等。行驶参数是指车辆在行驶过程中测量仪器所获取的工况信息，可以包括道路附着系数、车速、前轮转角等。[0034] 可选的，在基于车辆的属性参数和行驶参数确定车辆稳定平衡点的稳定横摆角速度之前，还包括：获取车辆的属性参数和行驶参数。[0035] 在本申请实施例中，微处理器可以通过控制器局域网络(ControllerAreaNetwork，CAN)总线从各控制器中获取车辆的属性参数，当车辆在行驶过程中获取车辆的行驶参数；也可以是各控制器主动将自身的属性参数上报至微处理器中。[0036] 在本申请实施例中，当车辆在行驶过程中遇到外界环境(路面不平、有风天气、有侧向斜度的路面或车辆转弯)干扰，会发生横向偏移，车辆的稳定性控制器会使车辆保持稳定在稳定平衡点。基于车辆的属性参数和行驶参数，通过车辆的稳态响应特性确定车辆稳定平衡点的稳定横摆角速度。其中，可以通过下述公式(1)计算稳定平衡点的稳定横摆角速度：[0037][0038] 式中，ωs为稳定横摆角速度；vx为纵向速度，即车速；L为车辆的轴距；m为车辆质量；kf为前轮胎侧偏刚度；kr为后轮胎侧偏刚度；lf为车辆质心至前轴的距离；lr为车辆质心至后轴的距离；δf为前轮转角。其中，kf和kr中包含了道路附着系数这个行驶参数。[0039] S120、基于误差修正系数和稳定横摆角速度确定稳定平衡点的横摆角速度收敛区间。[0040] 其中，误差修正系数是预先基于多类车辆轮胎模型所引起的相轨迹求解误差而确定。[0041] 在本申请实施例中，现有技术中构建车辆轮胎模型的方法有很多类，包括但不限于魔术公式、Unityre模型、杜高夫模型、Fiala模型、Gim模型。各类车辆轮胎模型之间由于数值计算方法不同而有所差异，或导致在相轨迹求解时出现误差。对于相轨迹的求解将在下述实施例中进行详细介绍，在此处，本申请充分考虑由于所使用的车辆轮胎模型的差异所导致的相轨迹求解误差，设置误差修正系数，通过误差修正系数和稳定横摆角速度确定稳定平衡点的横摆角速度收敛区间。这样设置的好处在于，在下述实施例中求解相轨迹时可以保证相轨迹收敛判断的准确性，也可以定量表征车辆运动的相轨迹收敛状态变化情况。[0042] 可选的，误差修正系数的大小可以确定为大于等于0.05且小于等于0.1之间的数值。[0043] 具体的，基于误差修正系数和稳定横摆角速度确定稳定平衡点的横摆角速度收敛区间，包括：确定稳定横摆角速度与预设数值之间的大小关系；若大小关系为等于，则确定横摆角速度收敛区间为预设区间范围；若大小关系为大于，则基于误差修正系数和稳定横摆角速度按照第一误差修正方式确定横摆角速度收敛区间；若大小关系为小于，则基于误差修正系数和稳定横摆角速度按照第二误差修正方式确定横摆角速度收敛区间。[0044] 在本申请实施例中，可选的，预设数值可以是0；预设区间范围可以是[‑0.01，0.01]。其中，可以通过下述公式(2)确定横摆角速度收敛区间：[0045][0046] 式中，Ω为横摆角速度收敛区间；e为误差修正系数；ωs为稳定横摆角速度。[0047] S130、确定相平面的求解区域，并将求解区域划分为多个子区域。[0048] 其中，相平面指的是求解车辆横向稳定区域的一种图解法。求解区域是指侧向速度‑横摆角速度相图的区域。[0049] 具体的，确定相平面的求解区域，并将求解区域划分为多个子区域，包括：确定车辆的状态参数，状态参数包括侧向速度和横摆角速度；根据状态参数的取值范围确定相平面的求解区域；根据状态参数的取值间隔将求解区域划分为多个子区域。[0050] 在本申请实施例中，横摆角速度是车辆绕垂直于地面的Z轴旋转的角度，该偏转的大小代表车辆的稳定程度。如果横摆角速度达到一个阈值，说明汽车发生测滑或者甩尾等危险工况。侧向速度是指车辆垂直运动方向的速度，如车辆在水平路面上转弯时或因遇到外界环境干扰发生横向偏移时会产生的侧向速度。[0051] 示例的，侧向速度的取值范围可以确定为(‑10m/s,10m/s)，取值间隔可以确定为大于等于0.01m/s且小于等于0.05m/s之间的数值；横摆角速度的取值范围可以确定为(‑2rad/s,2rad/s)，取值间隔可以确定为大于等于0.01rad/s且小于等于0.05rad/s之间的数值。[0052] S140、计算多个子区域中每个子区域对应的相轨迹，并基于横摆角速度收敛区间和每个子区域对应的相轨迹确定车辆的横向稳定区域。[0053] 其中，车辆的横向稳定性是指当车辆在行驶过程中遇到外界环境(路面不平、有风天气、有侧向斜度的路面或车辆转弯)干扰，抵抗侧向倾覆或溜滑的能力。横向稳定区域是指由使车辆具有横向稳定性的状态参数(即侧向速度和横摆角速度)的范围构成的区域。当状态参数发生改变时，车辆的横向稳定性也会随之改变。[0054] 具体的，计算多个子区域中每个子区域对应的相轨迹，并基于横摆角速度收敛区间和每个子区域对应的相轨迹确定车辆的横向稳定区域，包括：从多个子区域中确定目标子区域，并计算目标子区域对应的相轨迹；基于横摆角速度收敛区间和目标子区域对应的相轨迹确定目标子区域是否为稳定子区域，若为稳定子区域，则将稳定子区域存储至稳定子区域集合；判断目标子区域的下一子区域是否为多个子区域中的最后一个子区域，若不是，则重复执行从多个子区域中确定目标子区域，并计算目标子区域对应的相轨迹的操作；连接稳定子区域集合中的稳定子区域得到车辆的横向稳定区域。[0055] 具体的，基于横摆角速度收敛区间和目标子区域对应的相轨迹确定目标子区域是否为稳定子区域，包括：确定目标子区域对应的相轨迹是否收敛于横摆角速度收敛区间；若收敛，则确定目标子区域为稳定子区域。[0056] 在本申请实施例中，可以预先构建非线性车辆模型。从第一个子区域开始，在目标子区域中生成一个随机点，获取该随机点的侧向速度和横摆角速度，再将该随机点的侧向速度和横摆角速度带入到非线性车辆模型中，得到该目标子区域对应的相轨迹。计算目标子区域对应的相轨迹之后，还需要根据相轨迹收敛特性判断该相轨迹是否收敛于横摆角速度收敛区间。其中，相轨迹收敛特性是指在确定的输入条件下，在给定的相平面(或相空间)求解区域内，稳定相轨迹会收敛到特定的稳定平衡点(或稳定区间)，而不稳定相轨迹会发散，不能收敛到稳定平衡点(或稳定区间)。若某一子区域的相轨迹收敛，代表该子区域稳定，该相轨迹为稳定相轨迹，则将该随机点记录并存储至稳定子区域集合；若某一子区域的相轨迹发散，代表该子区域不稳定，该相轨迹为发散相轨迹，则不记录也不存储该随机点。连接所有的稳定相轨迹对应的子区域，即稳定子区域，便可以得到车辆的横向稳定区域。[0057] 由于上述S130步骤中使用了划分子区域的求解相轨迹方式，在求解每个子区域内的相轨迹的同时便可记录横向稳定区域大小的变化情况，可以精确求得车辆的横向稳定区域边界，可为稳定性控制器的设计提供有效的定量分析指标。[0058] 其中，横向稳定区域内的稳定子区域的个数，可定量表征车辆横向稳定区域的大小，可作为描述车辆横向稳定区域变化的有效分析指标。[0059] 本实施例提供的技术方案，基于车辆的属性参数和行驶参数确定车辆稳定平衡点的稳定横摆角速度；基于误差修正系数和稳定横摆角速度确定稳定平衡点的横摆角速度收敛区间；确定相平面的求解区域，并将求解区域划分为多个子区域；计算多个子区域中每个子区域对应的相轨迹，并基于横摆角速度收敛区间和每个子区域对应的相轨迹确定车辆的横向稳定区域。本申请基于车辆的稳态响应特性并在充分考虑由于所使用的车辆轮胎模型的差异所导致的相轨迹求解误差，使用误差修正系数确定稳定平衡点的横摆角速度收敛区间，可以保证对相轨迹收敛判断的准确性。通过使用精细划分子区域的方式求解横向稳定区域，可以精确求得车辆的横向稳定区域边界。本申请在求解横向稳定区域的同时，提供了稳定平衡点的横摆角速度收敛区间、横向稳定区域内的稳定子区域个数两项定量分析指标，能够定量描述车辆横向稳定区域的变化情况，为稳定性控制器的设计提供更准确可靠的理论指导依据。[0060] 下面进一步描述本发明实施例提供的车辆横向稳定区域的确定方法，图2为本申请实施例提供的车辆横向稳定区域的确定方法的第二流程示意图。本申请实施例是在上述实施例的基础上进行优化，具体优化为：本实施例对上述实施例中S140步骤中计算子区域对应的相轨迹的过程进行详细的解释说明。[0061] 参见图2，本实施例的方法包括但不限于如下步骤：[0062] S210、基于属性参数和行驶参数构建非线性车辆模型。[0063] 其中，非线性车辆模型可以包括非线性动力学模型、非线性轮胎模型、轮胎侧偏角模型。[0064] 在本申请实施例中，微处理器可以通过CAN总线从各控制器中获取车辆的属性参数，也可以是各控制器主动将自身的属性参数上报至微处理器中。微处理器可以当车辆在行驶过程中获取车辆的行驶参数。[0065] 根据获取到的属性参数和行驶参数构建用于描述车辆侧向运动及横摆运动的非线性动力学模型。其中，可以通过下述公式(3)表示非线性动力学模型：[0066][0067] 式中，m为车辆的质量；Iz为车辆绕垂直于地面的Z轴的转动惯量；lf为车辆质心至前轴的距离；lr为车辆质心至后轴的距离；δf为前轮转角；vx为纵向速度，即车速；vy为侧向速度；ω为横摆角速度；Fsf为前车轮的轮胎侧向力；Fsr为后车轮的轮胎侧向力。[0068] 其中，公式(3)中的前车轮的轮胎侧向力Fsf和后车轮的轮胎侧向力Fsr可由非线性轮胎模型确定。具体的，根据获取到的属性参数和行驶参数构建非线性轮胎模型，非线性轮胎模型包括但不限于魔术公式、Unityre模型、杜高夫模型、Fiala模型、Gim模型。可选的，使用魔术公式进行轮胎侧向力参数的计算，具体公式如下述公式(4)：[0069] F＝Dsin(Carctan(Bα‑E(Bα‑arctanBα)))(4)[0070] 式中，B为刚度因子；C为形状因子；D为峰值因子；E为曲率因子；F为轮胎侧向力；α为轮胎的侧偏角。其中，D中包含了道路附着系数这个行驶参数。[0071] 其中，公式(4)中的轮胎的侧偏角α可由轮胎侧偏角模型确定。具体的，根据获取到的属性参数和行驶参数构建轮胎侧偏角模型。其中，可以通过下述公式(5)表示轮胎侧偏角模型：[0072][0073] 式中，αf为前车轮的轮胎侧偏角；αr为后车轮的轮胎侧偏角；δf为前轮转角；vx为纵向速度，即车速；vy为侧向速度；ω为横摆角速度；δf为前轮转角；lf为车辆质心至前轴的距离；lr为车辆质心至后轴的距离。[0074] S220、在目标子区域中随机生成代表点。[0075] 在本申请实施例中，将相平面的求解区域划分为多个子区域之后，再在每个子区域中随机生成一个代表点，其中，代表点是指能够表示该子区域的点，可以是该区域的中心点，也可以是该区域中符合某一标准的点，本申请不进行限定。[0076] S230、确定相轨迹的求解时间和时间步长。[0077] 在本申请实施例中，由于非线性动力学方程的解表示的是代表点的运动状态，如车辆在10秒内的相轨迹，所以还需要确定相轨迹的求解时间(如10秒)，此外还需要为求解时间设置对应的时间步长。[0078] 可选的，相轨迹的求解时间可设置为10秒至20秒之间的数值，求解步长可设置为0.001秒至0.01秒之间的数值。[0079] S240、将代表点的状态参数、求解时间和时间步长输入至非线性车辆模型。[0080] 在本申请实施例中，因为求解区域是指侧向速度‑横摆角速度相图的区域，所以求解区域中的每个子区域中的代表点的状态参数包括侧向速度和横摆角速度，然后将每个子区域的代表点的侧向速度、横摆角速度、求解时间和时间步长输入至非线性车辆模型。[0081] S250、根据非线性车辆模型的输出结果确定在求解时间内代表点的相轨迹。[0082] 在本申请实施例中，将每个子区域的代表点的侧向速度、横摆角速度、求解时间和时间步长输入至非线性车辆模型，根据非线性车辆模型的输出结果确定在求解时间内代表点的相轨迹，直到遍历完所有的子区域，得到多个子区域对应的相轨迹。示例地，将子区域A中代表点a的侧向速度和横摆角速度输入至非线性车辆模型中，得到关于代表点a在10秒(即求解时间)内的运动状态。[0083] 在一个具体的实施例中，为了检测行驶参数与车辆横向稳定区域之间的变化关系，设置了四个具体的应用场景，并为四个应用场景设置行驶工况的行驶参数，如表1所示：[0084] 表1不同行驶工况的行驶参数[0085]应用场景 行驶参数(道路附着系数μ、车速vx、前轮转角δf)行驶工况1 μ＝0.8、vx＝20ms、δf＝0行驶工况2 μ＝0.8、vx＝20ms、δf＝0.04rad行驶工况3 μ＝0.8、vx＝30ms、δf＝0行驶工况4 μ＝0.3、vx＝20ms、δf＝0[0086] 采用上述实施例提供的车辆横向稳定区域的确定方法，求解不同工况下的稳定平衡点的稳定横摆角速度、稳定平衡点的横摆角速度收敛区间以及稳定子区域的个数，求解结果见表2所示：[0087] 表2不同行驶工况的求解结果[0088][0089] 如图3A所示为行驶工况1所对应的车辆横向稳定区域，如图3B所示为行驶工况2所对应的车辆横向稳定区域，如图3C所示为行驶工况3所对应的车辆横向稳定区域，如图3D所示为行驶工况4所对应的车辆横向稳定区域。[0090] 结合图3A‑3D和表2可以看出：现有工程技术中所求解的车辆横向稳定区域为保守的封闭四边形及三角形区域，本发明所提供的方法能够精确求解得到由横摆角速度‑侧向速度表示的带状稳定区域，可以精确求得车辆的横向稳定区域边界。通过对比不同行驶工况的求解结果可以得到定量化的结论：当前轮转角由0增大到0.04rad时，车辆横向稳定区域减小了5.26％，同时由于横摆角速度的收敛区间由[‑0.01,0.01]变为[0.2068,0.2528]，使得横向稳定区域不再关于原点对称；当车速由20m/s增加到30m/s时，车辆横向稳定区域减小了28.71％；当道路附着系数由0.8降低至0.3时，车辆横向稳定区域减小了78.44％。[0091] 本实施例提供的技术方案，可以解决现有工程技术求解横向稳定区域不精确、缺少定量分析指标的问题，能够实现车辆横向稳定区域的精确求解，同时提供了稳定平衡点的横摆角速度收敛区间、横向稳定区域内的稳定子区域个数两项定量分析指标，能够为稳定性控制器的设计提供更准确可靠的理论指导依据，且方法简单、易于编程实现。[0092] 图4为本申请实施例提供的车辆横向稳定区域的确定装置的结构示意图，如图4所示，该装置400可以包括：[0093] 第一确定模块410，用于基于车辆的属性参数和行驶参数确定所述车辆稳定平衡点的稳定横摆角速度；[0094] 第二确定模块420，用于基于误差修正系数和所述稳定横摆角速度确定所述稳定平衡点的横摆角速度收敛区间，所述误差修正系数是预先基于多类车辆轮胎模型所引起的相轨迹求解误差而确定；[0095] 子区域划分模块430，用于确定相平面的求解区域，并将所述求解区域划分为多个子区域；[0096] 稳定区域确定模块440，用于计算所述多个子区域中每个子区域对应的相轨迹，并基于所述横摆角速度收敛区间和所述每个子区域对应的相轨迹确定所述车辆的横向稳定区域。[0097] 进一步的，上述第二确定模块420，可以具体用于：确定所述稳定横摆角速度与预设数值之间的大小关系；若所述大小关系为等于，则确定所述横摆角速度收敛区间为预设区间范围；若所述大小关系为大于，则基于误差修正系数和所述稳定横摆角速度按照第一误差修正方式确定所述横摆角速度收敛区间；若所述大小关系为小于，则基于误差修正系数和所述稳定横摆角速度按照第二误差修正方式确定所述横摆角速度收敛区间。[0098] 进一步的，上述子区域划分模块430，可以具体用于：确定所述车辆的状态参数，所述状态参数包括侧向速度和横摆角速度；根据所述状态参数的取值范围确定相平面的求解区域；根据所述状态参数的取值间隔将所述求解区域划分为多个子区域。[0099] 进一步的，上述稳定区域确定模块440，可以具体用于：从所述多个子区域中确定目标子区域，并计算所述目标子区域对应的相轨迹；基于所述横摆角速度收敛区间和所述目标子区域对应的相轨迹确定所述目标子区域是否为稳定子区域，若为稳定子区域，则将所述稳定子区域存储至稳定子区域集合；判断所述目标子区域的下一子区域是否为所述多个子区域中的最后一个子区域，若不是，则重复执行从所述多个子区域中确定目标子区域，并计算所述目标子区域对应的相轨迹的操作；连接所述稳定子区域集合中的稳定子区域得到所述车辆的横向稳定区域。[0100] 进一步的，上述稳定区域确定模块440，可以包括相轨迹计算单元和稳定子区域确定单元；[0101] 所述相轨迹计算单元，具体用于：基于所述属性参数和所述行驶参数构建非线性车辆模型；在所述目标子区域中随机生成代表点；基于所述非线性车辆模型计算所述目标子区域中所述代表点的相轨迹。[0102] 所述稳定子区域确定单元，具体用于：确定所述目标子区域对应的相轨迹是否收敛于所述横摆角速度收敛区间；若收敛，则确定所述目标子区域为所述稳定子区域。[0103] 所述相轨迹计算单元，还可以具体用于：确定相轨迹的求解时间和时间步长；将所述代表点的状态参数、所述求解时间和所述时间步长输入至所述非线性车辆模型；根据所述非线性车辆模型的输出结果确定在所述求解时间内所述代表点的相轨迹。[0104] 本实施例提供的车辆横向稳定区域的确定装置可适用于上述任意实施例提供的车辆横向稳定区域的确定方法，具备相应的功能和有益效果。[0105] 图5是用来实现本申请实施例的一种显示方法的电子设备的框图。电子设备10旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。[0106] 如图5所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM12以及RAM13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。[0107] 电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。[0108] 处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如车辆横向稳定区域的确定方法。[0109] 在一些实施例中，车辆横向稳定区域的确定方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的车辆横向稳定区域的确定方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行车辆横向稳定区域的确定方法。[0110] 本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。[0111] 用于实施本申请的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。[0112] 在本申请的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD‑ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。[0113] 为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。[0114] 可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。[0115] 计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端‑服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。[0116] 应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。[0117] 上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

专利地区：吉林

专利申请日期：2022-05-27

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN114852052B