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基于扩展卡尔曼滤波与机器视觉融合的道路侧向坡度估计 被引量:2
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作者 严运兵 岳铭浩 李海玮 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期605-616,625,共13页
为解决现有算法难以准确估计前方道路侧向坡度的问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)与机器视觉(VB)融合的道路侧向坡度估计方法。首先,建立含有侧向坡度的车辆2自由度模型,通过EKF估计出侧向坡度与车辆侧倾角的叠加态,由侧向加速... 为解决现有算法难以准确估计前方道路侧向坡度的问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)与机器视觉(VB)融合的道路侧向坡度估计方法。首先,建立含有侧向坡度的车辆2自由度模型,通过EKF估计出侧向坡度与车辆侧倾角的叠加态,由侧向加速度乘以适当增益解耦出车辆侧倾角,得到EKF道路侧向坡度估计值;其次,通过视觉成像原理分析二维图像中道路侧向坡度与图像中相关参数的几何关系,得到VB道路侧向坡度估计值;最后,通过数据融合得到最终的道路侧向坡度估计值,使估计结果冗余互补。仿真和实车试验结果表明,该融合算法能够适用于道路侧向坡度变化的坡道,并显著提高了估计精度。 展开更多
关键词 侧向坡度 坡度估计 扩展卡尔曼滤波 机器视觉 数据融合
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基于自适应调参滤波的路面坡度估计算法 被引量:4
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作者 管信 李怡杰 +2 位作者 裴作帷 侯亚飞 黄敏琦 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2024年第8期47-52,共6页
为解决低配电动车型缺少直接的道路坡度信息问题,提出基于现有控制器局域网(CAN)总线信号的路面坡度估计算法。首先,对总线输入的车速和纵向加速度信号进行预处理,并根据坡度与车速、纵向加速度间的关系构建卡尔曼滤波方程,估算道路坡度... 为解决低配电动车型缺少直接的道路坡度信息问题,提出基于现有控制器局域网(CAN)总线信号的路面坡度估计算法。首先,对总线输入的车速和纵向加速度信号进行预处理,并根据坡度与车速、纵向加速度间的关系构建卡尔曼滤波方程,估算道路坡度;然后,分析卡尔曼滤波过程中噪声方差参数对坡度估算结果的影响,设计自适应调参的卡尔曼滤波器,对坡度估计结果进行优化;最后,通过实车测试验证了坡度估计算法的实时性与有效性。 展开更多
关键词 路面坡度估计 CAN总线信号 卡尔曼滤波 自适应调参
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基于三维点云聚类的坡度估计方法 被引量:15
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作者 李海波 曹云峰 +1 位作者 丁萌 庄丽葵 《计量学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期304-309,共6页
为了提高火星探测器着陆时对坡度的估计精度,研究了一种基于三维点云数据聚类与随机搜索最优拟合平面的坡度估计方法。将通过激光雷达测量获得的三维点云数据进行稀疏表示,利用稀疏系数对数据点进行聚类与分割,划分子空间;对子空间中的... 为了提高火星探测器着陆时对坡度的估计精度,研究了一种基于三维点云数据聚类与随机搜索最优拟合平面的坡度估计方法。将通过激光雷达测量获得的三维点云数据进行稀疏表示,利用稀疏系数对数据点进行聚类与分割,划分子空间;对子空间中的数据点进行平面拟合,随机搜索最优拟合平面;根据最优拟合平面计算平面法向量之间夹角,其在数值上等于坡度角,从而完成坡度估计。实验表明:该方法可以对坡度进行较为准确的估计;与常用的坡度估计方法相比,相对误差较小。 展开更多
关键词 计量学 坡度估计 三维点云 稀疏表示 数据聚类
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基于无迹卡尔曼滤波和门控循环单元的道路坡度估计 被引量:2
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作者 秦大同 王康 +3 位作者 冯继豪 刘永刚 程坤 夏玉 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期1547-1555,1580,共10页
针对外接激光雷达等传感器普适性差,而传统道路坡度估计方法仅根据车载CAN总线数据在车辆起步、换挡、制动和停车4种特殊工况中的估计误差较大的问题,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)和门控循环单元(GRU)的道路坡度估计方法。根据车... 针对外接激光雷达等传感器普适性差,而传统道路坡度估计方法仅根据车载CAN总线数据在车辆起步、换挡、制动和停车4种特殊工况中的估计误差较大的问题,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)和门控循环单元(GRU)的道路坡度估计方法。根据车速等数据识别工况,在非特殊工况下,建立车辆动力学模型并采用UKF来估计坡度;在特殊工况下,将规律性不稳定的时序坡度转换为距序坡度,并利用GRU进行短距坡度预测。仿真和实车试验结果表明:在非特殊工况下,该方法通过UKF可准确估计道路坡度;在特殊工况下,该方法通过GRU可有效跟踪距序坡度变化趋势,显著提高了道路坡度估计精度。 展开更多
关键词 坡度估计 无迹卡尔曼滤波 门控循环单元 短距坡度
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基于加速度校正的坡度估计算法与实现 被引量:6
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作者 曾小华 钱琦峰 +2 位作者 宋大凤 谷京哲 苑卫松 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期1369-1377,共9页
针对当前坡度估计方法普遍涉及的参数较多、准确性差的缺陷,提出了一种基于加速度校正的坡度估计算法。它仅采用三向加速度和角速度信号,利用角速度短时积分校正原始加速度信号,提取出加速度信号中重力加速度在坡道方向上的分量。然后... 针对当前坡度估计方法普遍涉及的参数较多、准确性差的缺陷,提出了一种基于加速度校正的坡度估计算法。它仅采用三向加速度和角速度信号,利用角速度短时积分校正原始加速度信号,提取出加速度信号中重力加速度在坡道方向上的分量。然后根据工况特征,离线计算出不同条件下的稳态卡尔曼增益,并建立模糊系统来动态给定信号融合系数,解决了直接使用卡尔曼滤波算法须对误差协方差进行实时估计的难点。最后完成软硬件集成并进行实车测试,验证了该坡道估计方法具有良好的实时性与准确性。 展开更多
关键词 坡度估计 加速度校正 模糊系统 信号融合
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双遗忘因子最小二乘法车辆质量和时变坡度估计 被引量:3
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作者 叶明 卢祥伟 +4 位作者 张利杰 杨洲 周俊充 范毅 郑易 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2023年第6期1-9,共9页
针对双遗忘因子最小二乘法由于数据饱和导致车辆变质量估计失效,在坡道起步时导致坡度估计性能下降的问题,提出一种改进算法。建立了车辆行驶时的纵向动力学数学模型,并根据最小二乘递推估计理论得到双遗忘因子最小二乘递推估计模型;针... 针对双遗忘因子最小二乘法由于数据饱和导致车辆变质量估计失效,在坡道起步时导致坡度估计性能下降的问题,提出一种改进算法。建立了车辆行驶时的纵向动力学数学模型,并根据最小二乘递推估计理论得到双遗忘因子最小二乘递推估计模型;针对原始算法的变质量估计问题,通过引入车速作为车辆停车的判断参数,并在停车后重新初始化协方差矩阵来消除数据饱和的影响;采用AVL CRUISE与Matlab/Simulink联合仿真对识别算法进行了验证。仿真对比分析表明,有效地验证了改进算法的合理性和可靠性,提高了算法在车辆质量和坡度估计时的收敛速度和精度。 展开更多
关键词 车辆质量估计 道路坡度估计 双遗忘因子最小二乘法 数据饱和
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面向电动汽车起步控制的卡尔曼滤波坡度估计影响因素分析 被引量:1
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作者 刘平 蓝宇 +1 位作者 罗立全 李振鹏 《电子测量技术》 2020年第24期11-17,共7页
采用合适的坡度估计方法能改善电动汽车起步平顺性。为探明卡尔曼滤波坡度估计器中相关影响因素对坡度估计以及起步控制的影响,通过MATLAB/Simulink平台结合车辆动力学分析建立卡尔曼坡度估计器模型并与AVL Cruise平台搭建联合仿真环境... 采用合适的坡度估计方法能改善电动汽车起步平顺性。为探明卡尔曼滤波坡度估计器中相关影响因素对坡度估计以及起步控制的影响,通过MATLAB/Simulink平台结合车辆动力学分析建立卡尔曼坡度估计器模型并与AVL Cruise平台搭建联合仿真环境,分析了卡尔曼滤波算法中主要参数对坡度估计收敛速度的影响规律并基于该环境设计电动汽车起步控制策略。仿真结果表明,坡度估计器采用较好的一组参数可以有效减少车辆溜坡距离并提高起步平顺性,证明了所用方法与分析是合理、有效的。 展开更多
关键词 卡尔曼滤波 坡度估计 影响规律 电动汽车 起步控制
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电动轮汽车车速与道路坡度估计 被引量:9
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作者 陈浩 袁良信 +2 位作者 孙涛 郑四发 连小珉 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期199-205,256,共8页
针对电动轮汽车车速与道路坡度估计问题,本文中基于纵向非线性动力学方程设计1阶扩张状态观测器对车速与坡度进行联合估计,分析了估计稳态误差;同时,采用带遗忘因子的递归最小二乘估计算法分离加速度传感器信号中的坡度信息,并设置了比... 针对电动轮汽车车速与道路坡度估计问题,本文中基于纵向非线性动力学方程设计1阶扩张状态观测器对车速与坡度进行联合估计,分析了估计稳态误差;同时,采用带遗忘因子的递归最小二乘估计算法分离加速度传感器信号中的坡度信息,并设置了比例系数来融合两类坡度信息,最终得到道路坡度估计值。搭建MATLAB/Simulink-Carsim联合仿真平台进行变坡度路面仿真,并在实际坡道路面完成实车测试。仿真与试验结果表明,所提出的方法简单、可行。 展开更多
关键词 电动轮汽车 车速与坡度估计 扩张状态观测器 递归最小二乘法 信息融合
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基于弯道自适应强跟踪卡尔曼滤波的侧向坡度估计算法 被引量:2
9
作者 刘轶材 范志先 +1 位作者 王翔宇 李亮 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期148-154,共7页
道路的侧向坡度直接影响车辆侧向运动,侧向坡度估计已成为智能汽车稳定控制系统的关键部分之一。然而,侧向坡度与车身侧倾之间存在耦合,且侧向力估计困难,准确的侧向坡度估计难度较大。为此,提出了一种基于加速度传感器的可拓融合侧向... 道路的侧向坡度直接影响车辆侧向运动,侧向坡度估计已成为智能汽车稳定控制系统的关键部分之一。然而,侧向坡度与车身侧倾之间存在耦合,且侧向力估计困难,准确的侧向坡度估计难度较大。为此,提出了一种基于加速度传感器的可拓融合侧向坡度估计算法:首先,提出加速度传感器模型和车辆侧倾模型,采用弯道自适应强跟踪卡尔曼滤波算法(CASTKF)对侧向坡度进行估计;然后,提出基于侧向加速度传感器的直接估计方法,防止CASTKF算法在失去可观性后的错误估计;再后,利用可拓算法对两种模式的估计值进行数据融合;最后,采用硬件在环测试(HIL)验证所提算法的有效性。结果表明,智能汽车的侧向坡度估计中采用CASTKF融合算法具有更高的精度和鲁棒性。 展开更多
关键词 智能汽车 侧向坡度估计 可拓融合 强跟踪卡尔曼滤波 自适应滤波
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基于车辆动力学的道路坡度与整车质量估计 被引量:21
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作者 戴卓 吴光强 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2018年第1期20-24,共5页
基于动力学方法估计自动变速器坡道换挡控制所需的道路坡度和整车质量。建立7速双离合自动变速器动力学模型,利用卡尔曼滤波算法估计变速器输出轴转矩,将其作为道路坡度和整车质量估计算法的输入。基于整车纵向动力学方程,采用改进型递... 基于动力学方法估计自动变速器坡道换挡控制所需的道路坡度和整车质量。建立7速双离合自动变速器动力学模型,利用卡尔曼滤波算法估计变速器输出轴转矩,将其作为道路坡度和整车质量估计算法的输入。基于整车纵向动力学方程,采用改进型递推最小二乘法设计道路坡度和整车质量实时估计算法。仿真和实车试验结果表明,开发的估计算法能在不增加传感器的前提下实现较为准确的道路坡度和整车质量估计。 展开更多
关键词 道路坡度估计 整车质量估计 卡尔曼滤波递 推最小二乘法
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整车质量与道路坡度同步估计算法对比 被引量:1
11
作者 王虎 余强 +1 位作者 李学博 王姝 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2022年第4期445-450,共6页
针对现代车辆控制系统难以实时测得整车质量和道路坡度这一问题,文章基于车辆纵向动力学模型给出无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法的流程图,利用CarSim与MALTAB/Simulink联合仿真比较双遗忘因子递归最小二乘法(recursiv... 针对现代车辆控制系统难以实时测得整车质量和道路坡度这一问题,文章基于车辆纵向动力学模型给出无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法的流程图,利用CarSim与MALTAB/Simulink联合仿真比较双遗忘因子递归最小二乘法(recursive least square with multiple forgetting factors,RLS-MFF)、扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)和UKF 3种算法对整车质量和道路坡度估计的效果,并分别从计算精度和实时性2个方面对3种算法进行比较分析。分析结果验证了UKF算法在整车质量估计和道路坡度估计中表现良好。 展开更多
关键词 整车质量估计 道路坡度估计 无迹卡尔曼滤波(UKF) CarSim/Simulink联合仿真
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面向应用的RGB-D机器人道路坡度融合估计方法
12
作者 凌晨飞 党淑雯 陈丽 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2022年第10期3095-3100,共6页
为提高机器人在移动路径中对道路坡度的估计精度,提出一种面向应用的RGB-D(red green blue-depth)机器人融合型道路坡度估计方法。首先,引入随机采样一致性算法完成点云处理;其次,采用改进型平面拟合方法完成法向量估计;最后,采用余弦... 为提高机器人在移动路径中对道路坡度的估计精度,提出一种面向应用的RGB-D(red green blue-depth)机器人融合型道路坡度估计方法。首先,引入随机采样一致性算法完成点云处理;其次,采用改进型平面拟合方法完成法向量估计;最后,采用余弦聚类及累加平均方法实现高精度道路坡度估计。实验结果表明,该算法在数据集下相较最小二乘法与稀疏子空间法,估计误差分别降低1.21%、2.13%,在实际环境下较最小二乘法平均误差降低1.43°,这证明了所提方法的可行性和准确性。 展开更多
关键词 RGB-D 机器人 法向量估计 坡度估计
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考虑道路坡度的汽车自适应巡航控制策略 被引量:5
13
作者 冯莉 曾辉 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期143-150,共8页
针对汽车自适应巡航控制(adaptive cruise control,ACC)系统在坡道行驶工况下控制精度和安全性不足问题,提出基于道路坡度实时估计的自适应巡航控制策略。算法采用分层式控制结构,将ACC系统分为上层控制器和下层控制器,上层控制器采用PI... 针对汽车自适应巡航控制(adaptive cruise control,ACC)系统在坡道行驶工况下控制精度和安全性不足问题,提出基于道路坡度实时估计的自适应巡航控制策略。算法采用分层式控制结构,将ACC系统分为上层控制器和下层控制器,上层控制器采用PID控制器和线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)计算期望加速度;下层控制器利用无迹卡尔曼滤波(unscented kalman filter,UKF)算法对道路坡度进行估计,以车辆纵向动力学为基础,考虑道路坡度变化的影响,将期望加速度转换为对应的节气门开度和制动压力,以实现车辆巡航和跟随功能。通过MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真验证ACC系统控制策略的可行性,并与传统控制策略进行对比分析。仿真结果表明:在坡道行驶工况下,改进后的ACC系统控制策略相比于传统控制策略,能够精准识别道路坡度,具备较好的控制精度和安全性。 展开更多
关键词 车辆工程 自适应巡航控制 道路坡度估计 无迹卡尔曼滤波 线性二次型调节器
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基于双层结构的商用车质量辨识算法
14
作者 贾天乐 王洪亮 +2 位作者 彭湃 薛冻 王显会 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第A01期89-92,共4页
针对山区路面商用车整车质量辨识问题,设计了一种汽车质量辨识算法.基于车辆纵向动力学模型提出了基于双层结构的商用车质量辨识算法:上层为基于倾角传感器的路面坡度估计算法;下层为基于带时变遗忘因子的递归最小二乘法的整车质量辨识... 针对山区路面商用车整车质量辨识问题,设计了一种汽车质量辨识算法.基于车辆纵向动力学模型提出了基于双层结构的商用车质量辨识算法:上层为基于倾角传感器的路面坡度估计算法;下层为基于带时变遗忘因子的递归最小二乘法的整车质量辨识算法.使用TruckSim软件平台分析了汽车悬架对上层算法的影响,并进行了实车试验.试验结果表明,所提出的质量辨识算法能够有效地估计路面坡度和整车质量,估计准确,收敛速度快,修正后的整车质量均方根误差平均值从209.97kg减小到117.43kg. 展开更多
关键词 商用车 坡度估计 汽车质量辨识 悬架挠度
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InSAR最小二乘相位解缠权重确定的一种新方法
15
作者 刘伟科 刘国林 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2011年第6期151-154,158,共5页
雷达信号的低信噪比、地形起伏引起的阴影、遮掩以及其它种种原因造成的去相干现象导致相位数据的不连续,使得相位解缠结果出现偏差甚至是完全错误。在分析影响最小二乘相位解缠权重选择因素的基础上,将频域置信度作为权重选择方法进行... 雷达信号的低信噪比、地形起伏引起的阴影、遮掩以及其它种种原因造成的去相干现象导致相位数据的不连续,使得相位解缠结果出现偏差甚至是完全错误。在分析影响最小二乘相位解缠权重选择因素的基础上,将频域置信度作为权重选择方法进行相位解缠数据处理,结果表明,该方法很好地克服了最小二乘法对于相位坡度欠估计的缺点,且解缠结果具有较高精度和稳定性。 展开更多
关键词 最小二乘相位解缠 去相干 相位质量区域 相位坡度估计 权重
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