留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

车辆横摆角速度的智能手机提取方法

陈志军 吴超仲 黄珍 马杰 高岩

陈志军, 吴超仲, 黄珍, 马杰, 高岩. 车辆横摆角速度的智能手机提取方法[J]. 交通运输工程学报, 2013, 13(6): 61-68.
引用本文: 陈志军, 吴超仲, 黄珍, 马杰, 高岩. 车辆横摆角速度的智能手机提取方法[J]. 交通运输工程学报, 2013, 13(6): 61-68.
CHEN Zhi-jun, WU Chao-zhong, HUANG Zhen, MA Jie, GAO Yan. Measurement method of vehicle yaw rate with smartphone[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2013, 13(6): 61-68.
Citation: CHEN Zhi-jun, WU Chao-zhong, HUANG Zhen, MA Jie, GAO Yan. Measurement method of vehicle yaw rate with smartphone[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2013, 13(6): 61-68.

车辆横摆角速度的智能手机提取方法

基金项目: 

国家自然科学基金项目 51178364

国家自然科学基金项目 61104158

国家自然科学基金项目 61203236

教育部新世纪优秀人才支持计划项目 NCET-10-0663

中央高校基本科研业务费专项资金项目 2013-YB-011

详细信息
    作者简介:

    陈志军(1983-), 男, 河南周口人, 武汉理工大学工学博士研究生, 从事车辆安全辅助驾驶研究

    吴超仲(1972-), 男, 湖北天门人, 武汉理工大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U461.6

Measurement method of vehicle yaw rate with smartphone

More Information
  • 摘要: 使用智能手机和高精度惯导设备测量了车辆横摆角速度, 分析了手机放置位置对测量精度的影响。针对智能手机的测量误差, 采用自适应加权融合算法对智能手机中陀螺仪和方向传感器的测量数据进行融合修正。根据多元函数极值理论求出2个传感器的最优加权因子, 加权求和得到最优的横摆角速度。分析结果表明: 智能手机的放置位置对车辆横摆角速度测量精度影响很小, 重心位置与非重心位置上的手机陀螺仪和方向传感器测量结果最大相对误差分别为0.739 7%和0.923 8%。融合修正后的数据与高精度惯导设备数据相比, 平均绝对误差为0.607 7 (°) ·s-1, 相比陀螺仪和方向传感器平均绝对误差分别降低了34.3%和50.0%。融合后的数据均方差随测量次数增加呈下降趋势, 并快速收敛, 收敛时间约为6s。

     

  • 图  1  试验车辆

    Figure  1.  Test vehicle

    图  2  试验路段

    Figure  2.  Test road section

    图  3  试验设备

    Figure  3.  Test equipment

    图  4  手机位置

    Figure  4.  Locations of phone

    图  5  手机坐标系

    Figure  5.  Coordinate system of phone

    图  6  传感器测量值

    Figure  6.  Data measured by sensors

    图  7  陀螺仪数据绝对误差曲线

    Figure  7.  Absolute error curve of gyroscope data

    图  8  方向传感器数据绝对误差曲线

    Figure  8.  Absolute error curve of orientation sensor data

    图  9  位置2陀螺仪测量值

    Figure  9.  Measurement values of gyroscope at location 2

    图  10  位置2陀螺仪测量误差曲线

    Figure  10.  Measurement error curve of gyroscope at location 2

    图  11  位置2方向传感器测量值

    Figure  11.  Measurement values of orientation sensor at location 2

    图  12  位置2方向传感器测量误差曲线

    Figure  12.  Measurement error curve of orientation sensor at location 2

    图  13  自适应加权算法

    Figure  13.  Self-adaptive weighted algorithm

    图  14  数据对比

    Figure  14.  Data comparison

    图  15  均方差曲线

    Figure  15.  Curves of standard variances

    图  16  融合数据均方差曲线

    Figure  16.  Curve of standard variance for fused data

    表  1  平均绝对误差

    Table  1.   Average absolute errors

    下载: 导出CSV

    表  2  平均相对误差

    Table  2.   Average relative errors

    下载: 导出CSV

    表  3  误差比较

    Table  3.   Comparison of measurement errors

    下载: 导出CSV
  • [1] CHEE W. Yaw rate estimation using two 1-axis accelerometers[C]//IEEE. 2005American Control Conference. Portland: IEEE, 2005: 423-428.
    [2] ZHAO Hai-yan, CHEN Hong. Estimation of vehicle yaw rate and side slip angle using moving horizon strategy[C]//IEEE. Proceedings of the 6th World Congress on Intelligent Control and Automation. Dalian: IEEE, 2006: 1828-1832.
    [3] GHONEIM Y A, CHIN Y K. Active brake control having yaw rate estimation: America, US 6169951B1[P]. 2001-01-02.
    [4] KENSUKE F. Yaw rate estimating apparatus: America, US6366833B1[P]. 2002-04-02.
    [5] SCHIFFMANN J K. Vehicle rollover sensing using yaw rate estimation: America, US 6192305B1[P]. 2001-02-20.
    [6] HAC A, SIMPSON M D. Estimation of vehicle side slip angle and yaw rate[C]//SAE. SAE 2000 World Congress. Detroit: SAE, 2000: 1-7.
    [7] KOUSAKU S, YOZO N, HAYATO S, et al. Angular rate detection apparatus, acceleration detection apparatus and movement control apparatus of moving body: America, US 5247466B1[P]. 1993-09-21.
    [8] CHEE W. Method and apparatus for estimating yaw rate in a wheeled vehicle and stability system: America, US 0078700A1[P]. 2003-04-23.
    [9] GAO Zhen-hai. Soft sensor application in vehicle yaw rate measurement based on Kalman filter and vehicle dynamics[C]//IEEE. 2003IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems Proceeding. Minchgan: IEEE, 2003: 1352-1354.
    [10] ZHU Tian-jun, ZHENG Hong-yan. Application of unscented Kalman filter to vehicle state estimation[C]//IEEE. 2008 ISECS International Colloquium on Computing, Communication, Control, and Management. Guangzhou: IEEE, 2008: 135-139.
    [11] 高越, 高振海, 李向瑜. 基于自适应Kalman滤波的汽车横摆角速度软测量算法[J]. 江苏大学学报: 自然科学版, 2005, 26 (1): 24-27. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSLG200501009.htm

    GAO Yue, GAO Zhen-hai, LI Xiang-yu. Soft measurement method for vehicle yaw rate based on adaptive Kalman filter[J]. Journal of Jiangsu University: Natural Science Edition, 2005, 26 (1): 24-27. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSLG200501009.htm
    [12] KIENCKE U, DAIβA. Observation of lateral vehicle dynamics[J]. Control Engineering Practice, 1997, 5 (8): 1145-1150. doi: 10.1016/S0967-0661(97)00108-1
    [13] EDWARDS C, HEBDEN R G, SPURGEON S K. Sliding mode observers for vehicle model detection[J]. Vehicle System Dynamics, 2005, 43 (11): 823-843. doi: 10.1080/00423110500225855
    [14] 樊娜, 赵祥模, 王青龙. 船联网数据融合的信任模型[J]. 交通运输工程学报, 2013, 13 (3): 121-126. http://transport.chd.edu.cn/article/id/201303017

    FAN Na, ZHAO Xiang-mo, WANG Qing-long. Trust model of data fusion for internet of ships[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2013, 13 (3): 121-126. (in Chinese). http://transport.chd.edu.cn/article/id/201303017
    [15] 姜桂艳, 李琦, 常安德. 数据融合技术在交通事件检测中的应用综述[J]. 交通信息与安全, 2011, 29 (3): 138-144. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTJS201103032.htm

    JIANG Gui-yan, LI Qi, CHANG An-de. A review of application of data fusion technology in the field of traffic incident detection[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2011, 29 (3): 138-144. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTJS201103032.htm
    [16] 陈扶崑, 吴中, 田亮. 基于多源信息融合的高速公路事件检测算法研究[J]. 交通信息与安全, 2009, 27 (1): 35-38. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTJS200901010.htm

    CHEN Fu-kun, WU Zhong, TIAN Liang. Freeway incident detection algorithm based on multi-source information fusion[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2009, 27 (1): 35-38. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JTJS200901010.htm
    [17] LUO R C, LIN M H, SCHERP R S. Dynamic multisensor data fusion system for intelligent robots[J]. IEEE Journal of Robotics and Automation, 1988, 4 (4): 386-396.
    [18] 李战明, 陈若珠, 张保梅. 同类多传感器自适应加权估计的数据级融合算法研究[J]. 兰州理工大学学报, 2006, 32 (4): 78-82. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GSGY200604020.htm

    LI Zhan-ming, CHEN Ruo-zhu, ZHANG Bao-mei. Study of adaptive weighted estimate algorithm of congeneric multisensor data fusion[J]. Journal of Lanzhou University of Technology, 2006, 32 (4): 78-82. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GSGY200604020.htm
    [19] 胡学俊, 罗中良. 基于统计理沦的多传感器信息融合方法[J]. 传感器技术, 2002, 21 (8): 38-39, 43. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CGQJ200208012.htm

    HU Xue-jun, LUO Zhong-liang. Method of multi-sensor information fusion based on statistics theory[J]. Journal of Transducer Technology, 2002, 21 (8): 38-39, 43. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CGQJ200208012.htm
    [20] 费文. 多传感器自适应加权数据融合在测量排气温度的应用[J]. 国外电子测量技术, 2007, 26 (12): 4-6. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GWCL200712003.htm

    FEI Wen. Multi-sensor self-adaptive weight added fusion method applied in testing exhaust temperature[J]. Foreign Electronic Measurement Technology, 2007, 26 (12): 4-6. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GWCL200712003.htm
  • 加载中
图(16) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  525
  • HTML全文浏览量:  97
  • PDF下载量:  2470
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-18
  • 刊出日期:  2013-12-25

目录

    /

    返回文章
    返回