基于车辆振动加速度响应的路面识别研究

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1、第38卷第1期拖拉机与农用运输车Vo1．38No．12011年2月Tractor＆FarmTransporterFeb．．2011基于车辆振动加速度响应的路面识别研究～舫一一一一一一一～一～=喜一一么鸣涛，管继富，顾亮(北京理工大学机械车辆学院，北京100081)摘要：分别在土路与公路两种路况下，对试验测试得到的车辆振动加速度响应分别从相关性、频域、时域进行信号分析，并对试验条件下的响应信号功率谱密度按照最大峰值进行归一化一．一～州一t三耋㈨～一哗处．主一～k一咖一Om一理s．，．一_一_一呈一童一S二a呈喜进而～．h一删㈨)㈨一提～一～．一wS～

2、ⅢⅧ出路～_1一⋯。s耋一薹．面．一～一～n～_一；{e眦m识喜兰别一-n～薹．算-一如一～一_法㈨重蚕m∞。结果表明：路面识别算法可以在一定程度上对路面的频率结构作定性的判断；车辆振动加速度响应信号体现路面不平度特征的信息；分析结论能为路面识别的研究提供参考关键词：路面识别；归一化；路面不平度；功率谱密度；频率结构中图分类号：U461．5+6文献标识码：A文章编号：1006—0006(2011)01—0028—04ResearchonRoadIdentificatiOnBasedonVehicleVibrationAccelerationResp

3、onseYAOMing—tao，GUANJi-fu，GULiang(SchoolofMechanicalandVehicularEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)～_堇．一_一㈨量一～_一薹一嘶一一一叫．车辆智能悬挂系统普遍要求对路面变化，以及度，对路面状况的实时辨识进行了研究；文献[6]运车速、减振器工作液温度和悬挂系统参数变化都应用小波参数迭代优化算法，采用在时域内误差逼近具有很好的自适应性。但路面变化信息很难确切把仿真的方法，进行了路面识别研究；文献[7～

4、8]分握，这正是开展路面识别的必要所在。别基于滑动模型和随机路面模型进行了道路纵剖面目前对路面识别的研究多局限在整车制动模型的研究；文献[9]分析了左右车轮行车轨迹路面不平度的相关函数，利用参数模型较好地研究了相关和ABS制动模型，文献[1～2]分别采用带有偏差单性；文献[10]利用1／4车体模型，研究了路面不平度元的递归神经网络和基于竞争的神经网络，用频率指数对车辆振动响应的影响。Matlab软件包对ABS路面进行仿真建模分析；文献直接从车辆振动加速度响应信号中分析反映路[3]表明，模糊自适应路面辨识技术具有良好的制面激励差异的信息，目前国内外对

5、此研究工作还不动平稳性和自适应性，是一种有效的ABS路面辨识多见。车辆输出的垂向振动加速度信号容易获得，法；文献[4]以车轮转速作为输入，计算出车轮的滑并且加速度传感器是目前比较成熟的产品，鉴于这移率和车轮与地面的附着系数，提}}{了适用于载重种情况，采用加速度传感器测量车辆振动加速度响车的ABS路面辨识法；文献[5]采用广义卡尔曼滤应信号，建立简便可靠的分析方法和识别算法，以为波器结合路面变化探测模块的方法估算车轮纵滑刚路面识别的研究提供参考。收稿日期：2010—04—15基金项目：国家部委预先研究基金(1030020220707)·28·么鸣涛

6、等：基于车辆振动加速度响应的路面识别研究应信号互相关图。1车辆道路测量试验1．1试验目的测量车辆在不同行驶工况下，车辆左前轮车体上方(1)、右前轮车体上方(2)、左后轮车体上方(3)、右后轮车体上方(4)4个位置处的垂向振动加速度响应信号，并以此信号为基础，分析其中随路面状况变化显著的特征信息，以实现对路面特征的定性识别。1．2试验设备测试过程中所用试验设备及仪器如表1所示；车载试验设备及加速度传感器如图1、2所示。表1试验用测试分析设备Tab．1TestandAnalysisEquipments图31与2测点的互相关图Fig．3Cross—cor

7、relationofMeasuringPoint1and2从图3可以看到，与土路激励相比，公路激励引起的车辆l与2测点处的垂向振动加速度响应信号，其互相关曲线趋向于零的衰减要更加迅速。因此，可以认为响应信号的相关特性中存在反映路面1．3试验条件差异的信息。把响应信号按照长度等分为4段(Nl道路测试选取两种典型路面：平直公路(相当于～N4)，取每段数据点数为2048，信号的采样频率B级路面)，长度在2．6km左右；某试车场土路(相为300．075Hz。表2与表3是车辆1与2测点处在当于D级路面)，长度在2km左右。不同车速、不同路面下的垂向振动加速度

8、响应信号试验时车辆技术状况良好，在规定的道路条件的协方差与相关系数分析。下记录振动加速度信号时，车辆分别以比较稳定的表21