Járműdinamikai paraméterek folytonos idejű becslése INS és GPS mérésesek integrálásásával
Egy jármű oldalkúszási szögének, abszolút longitudinális sebességének, és legyezési szögének pontos ismerete nagy jelentőséggel bír a jármű irányításának szempontjából, különösen a laterális irányítások esetén.
Kritikus helyzetek esetén kiemelten fontos az oldalkúszási szög pontos ismerete, hogy felismerjük, a jármű épp megcsúszik. Ilyen helyzetek során a jármű abszolút sebessége nem származtatható a keréksebesség méréséből a nagymértékű kerékszlip miatt.
Tovább nehezíti a dolgot, hogy e paraméterek nem mérhetőek közvetlenül a tömeggyártásba kerülő járműveken, ezért becsülni kell őket.
Kutatásom során az INS (járműfedélzeti navigációs rendszer) és GPS mérések Kálmán szűrő segítségével történő integrálásával igyekeztem pontos és valós idejű becslést adni a fentebb említett járműdinamikai paraméterek értékére.
Ezen paraméterek becslésére az INS szenzor jeleinek integrálása, járműmodell alkalmazása, esetleg e kettő kombinációja az általánosan elterjedt eljárás.
Ezek az eljárások azonban jelentős hibát hordoznak magukban, ugyanis az INS mérések integrálása a jelenlévő mérési zaj és a szenzor bias miatt pontatlan eredményt adhat, a járműmodell alapján történő becslés pedig nagyon érzékeny a jármű paramétereiben menet közben bekövetkező változásokra.
A problémára megoldását jelenthetne olyan kétantennás GPS vevőeszközök használata, amelyek laterálisan elhelyezett antennákkal rendelkeznek. Ilyen GPS eszközök segítségével pontosan mérhetjük a jármű abszolút sebességét, legyezési szögét és dőlését, és egyúttal az oldalkúszási szög is számítható lenne közvetlenül a mért értékekből. Azonban az ilyen GPS vevőegységek mintavételezési frekvenciája 1~10 Hz között mozog, ami nem elegendő járműirányítási célokra való felhasználáshoz.
A megoldást az INS és GPS mérések Kálmán szűrő segítségével történő integrálása jelentheti, amely során az INS méréseket egy kinematikai modell segítségével a vizsgált jellemző előrejelzésére, a ritkábban rendelkezésre álló GPS méréseket pedig a Kálmán erősítéssel súlyozva a becslés pontosítására használunk.
A módszer során az első Kálmán szűrő a giroszkóp és a GPS mérésekből meghatározza a legyezési szöget, így az 0,01 másodpercenként rendelkezésre áll.
A második szűrő a GPS, és a fedélzeti gyorsulásmérők méréseiből meghatározza az Ux (jármű hossztengely irányú) és Uy (erre merőleges irányú) sebességeket, amelyekből közvetlenül számítható az oldalkúszási szög.
szerző
-
Asszonyi Máté
Járműmérnöki
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Németh Balázs
tudományos munkatárs, Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék -
Dr. Bede Zsuzsanna
egyetemi adjunktus, Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék