坡道检测方法、检测终端及存储介质
技术领域
本发明涉及车辆检测领域，尤其涉及一种坡道检测方法、检测终端及计算机可读存储介质。
背景技术
随着自动档汽车逐渐替代手动档成为汽车主流，检测坡道坡度成为汽车设计人员需要解决的一道难题。现有坡道检测主要是通过在车辆上装配特定传感器直接对坡道坡度大小进行检测，但额外装配特定传感器会导致车辆成本增加。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种坡道检测方法、检测终端及计算机可读存储介质，旨在解决现有车辆装配特定传感器检测坡道会导致车辆成本增加的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种坡道检测方法，包括步骤：
获取环境参数和车辆参数，其中环境参数包括重力加速度、空气阻力系数和滚动阻力系数，所述车辆参数包括车重和车轮半径；
根据预设采样频率，采集车速和发动机输出扭矩；
根据当前采样时刻的车速、前一采样时刻的车速和预设采样频率，获得当前采样时刻的车辆加速度；
根据环境参数、车辆参数，以及当前采样时刻的车速、发动机输出扭矩和车辆加速度，获得当前采样时刻车辆所处坡道的坡度。
可选地，所述根据环境参数、车辆参数，以及当前采样时刻的车速、发动机输出扭矩和车辆加速度，获得当前采样时刻车辆所处坡道的坡度的步骤包括：
根据空气阻力系数和当前采样时刻的车速，获得当前采样时刻的车辆空气阻力；
根据车重、滚动阻力系数、重力加速度和当前采样时刻的车速，获得当前采样时刻的车辆滚动阻力；
根据车轮半径和当前采样时刻的发动机输出扭矩，获得当前采样时刻的车辆牵引力；
根据当前采样时刻的车辆空气阻力、车辆滚动阻力、车辆牵引力和车辆加速度，以及车重获得当前采样时刻的坡道阻力；
根据车重、重力加速度和当前采样时刻的坡道阻力，获得当前采样时刻车辆所处坡道的坡度。
可选地，所述根据空气阻力系数和当前采样时刻的车速，获得当前采样时刻的车辆空气阻力的步骤包括：
将所述空气阻力系数和当前采样时刻的车速输入至预设空气阻力计算公式中，获得当前采样时刻的车辆空气阻力，所述预设空气阻力计算公式为F空＝Cd*V2，其中，Cd为空气阻力系数，V为当前采样时刻的车速，F空为空气阻力。
可选地，所述根据车重、重力加速度、滚动阻力系数和当前采样时刻的车速，获得当前采样时刻的车辆滚动阻力的步骤包括：
将车重、重力加速度、滚动阻力系数和当前采样时刻的车速输入至预设滚动阻力计算公式中，获得当前采样时刻的车辆滚动阻力，所述预设滚动阻力计算公式为：
F滚＝m*g*f滚*(1+V2/b)，
其中m为车重，g为重力加速度，f滚为滚动阻力系数，V为当前采样时刻的车速，F滚为当前采样时刻的车辆滚动阻力，b为预设经验参数。
可选地，所述根据车轮半径和当前采样时刻的发动机输出扭矩，获得当前采样时刻的车辆牵引力的步骤包括：
将车轮半径和当前采样时刻的发动机输出扭矩输入至预设牵引力计算公式中，获得当前采样时刻车辆牵引力，预设牵引力计算公式为：
F牵＝T/r，
其中T为当前采样时刻的发动机输出扭矩，r为车轮半径，F牵为当前采样时刻的车辆牵引力。
可选地，所述根据当前采样时刻的车辆空气阻力、车辆滚动阻力、车辆牵引力和车辆加速度，以及车重获得当前采样时刻的坡道阻力的步骤包括：
将当前采样时刻的车辆空气阻力、车辆滚动阻力、车辆牵引力和车辆加速度输入至预设坡道阻力计算公式中，获得当前采样时刻的坡道阻力，所述预设坡道阻力计算公式为：
F＝F牵-F滚-F空-m*a，
其中F空为当前采样时刻的车辆空气阻力，F牵为当前采样时刻的车辆牵引力，F滚为当前采样时刻的车辆滚动阻力，m为车重，a为当前采样时刻的车辆加速度，F为当前采样时刻的坡道阻力。
可选地，所述根据当前采样时刻的车辆空气阻力、车辆滚动阻力、车辆牵引力和车辆加速度，以及车重获得当前采样时刻的坡道阻力的步骤之后包括：
判断当前采样时刻的坡道阻力是否大于0；
若大于0，则确定车辆处于上坡状态；
若小于或等于0，则判断当前采样时刻的坡道阻力是否小于0；
若小于0，则确定车辆处于下坡状态。
可选地，所述根据环境参数、车辆参数，以及当前采样时刻的车速、发动机输出扭矩和车辆加速度，获得当前采样时刻车辆所处坡道的坡度的步骤之前还包括：
根据预设采样频率，采集刹车信号和换挡状态；
判断当前采样时刻的车速是否大于或等于预设车速阈值、车辆加速度是否小于或等于预设加速度阈值、发动机输出扭矩是否大于预设扭矩阈值、刹车信号是否为非制动和换挡状态是否处于非换挡过程中；
若当前采样时刻的车速大于或等于预设车速阈值、车辆加速度小于或等于预设加速度阈值、发动机输出扭矩大于预设扭矩阈值、刹车信号为非制动以及换挡状态为非换挡过程中，则执行所述根据环境参数、车辆参数，以及当前采样时刻的车速、发动机输出扭矩和车辆加速度，获得当前采样时刻车辆所处坡道的坡度的步骤。
为实现上述目的，本发明还提供一种检测终端，所述检测终端包括存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的坡道检测方法的步骤。
为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的坡道检测方法的步骤。
本发明提出的一种坡道检测方法、检测终端及计算机可读存储介质，通过获取环境参数和车辆参数，其中环境参数包括重力加速度、空气阻力系数和滚动阻力系数，所述车辆参数包括车重和车轮半径；根据预设采样频率，采集车速和发动机输出扭矩；根据当前采样时刻的车速、前一采样时刻的车速和预设采样频率，获得当前采样时刻的车辆加速度；根据环境参数、车辆参数，以及当前采样时刻的车速、发动机输出扭矩和车辆加速度，获得当前采样时刻车辆所处坡道的坡度。从而只需根据车辆原本就设置的速度检测装置和发动机扭矩传感器，就可以实时检测车辆所处坡道的坡度，而无需额外设置坡度传感器即能获取坡道的坡度，降低车辆制造成本。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的结构示意图；
图2为本发明坡道检测方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明坡道检测方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明坡道检测方法第三实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1，图1为本发明各个实施例中所提供的检测终端的硬件结构示意图。所述检测终端包括通信模块01、存储器02及处理器03等部件。本领域技术人员可以理解，图1中所示出的检测终端还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中，所述处理器03分别与所述存储器02和所述通信模块01连接，所述存储器02上存储有计算机程序，所述计算机程序同时被处理器03执行。
通信模块01，可通过网络与外部设备连接。通信模块01可以接收外部设备发出的数据，还可发送数据、指令及信息至所述外部设备，所述外部设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑和台式电脑等电子设备。
存储器02，可用于存储软件程序以及各种数据。存储器02可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(根据预设采样频率，采集车速和发动机输出扭矩)等；存储数据区可存储根据检测终端的使用所创建的数据或信息等。此外，存储器02可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
处理器03，是检测终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个检测终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器02内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器02内的数据，执行检测终端的各种功能和处理数据，从而对检测终端进行整体监控。处理器03可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器03可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器03中。
尽管图1未示出，但上述检测终端还可以包括电路控制模块，电路控制模块用于与市电连接，实现电源控制，保证其他部件的正常工作。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的检测终端结构并不构成对检测终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
根据上述硬件结构，提出本发明方法各个实施例。
参照图2，在本发明坡道检测方法的第一实施例中，所述坡道检测方法包括步骤：
步骤S10，获取环境参数和车辆参数，其中环境参数包括重力加速度、空气阻力系数和滚动阻力系数，所述车辆参数包括车重和车轮半径；
在本方案中，环境参数包括重力加速度、空气阻力系数和滚动阻力系数，车辆参数包括车重和车轮半径。环境参数和车辆参数可以预先存储在车辆的检测终端的存储器中，在检测终端进行坡道检测时，可以直接从存储器中获取环境参数和车辆参数。
需要说明的时，为了坡道检测结果更精确，检测终端的存储器中也可以存储空气阻力系数和海拔高度的映射关系表，车辆检测终端获取当前车辆所处的海拔高度，进而根据存储的空气阻力系数和海拔高度的映射关系表，获得当前的空气阻力系数。车重可以是车辆原始重量和当前车辆载重。
步骤S20，根据预设采样频率，采集车速和发动机输出扭矩；
车辆的检测终端通过车辆CAN线与车速检测装置和发动机扭矩传感器链连接，然后根据预设采样频率通过车辆内置的车速检测装置采集车速，以及通过发动机扭矩传感器采集发动机输出扭矩，并将每个采样时刻采集的车速和发动机输出扭矩存储至存储器中。采样频率是至每秒内采样次数，本方案中采样频率可以为10Hz，也可以为20Hz，在此不对采样频率进行限定。
步骤S30，根据当前采样时刻的车速、前一采样时刻的车速和预设采样频率，获得当前采样时刻的车辆加速度；
检测终端每检测到车速时，会将当前采样时刻采集的车速和前一时刻采样时刻采集的车速以及预设采样频率输入至预设车辆加速度计算公式中，获得当前采样时刻的车辆加速度。所述预设车辆加速度计算公式为：
a＝(V1-V2)*f，其中，V1为当前采样时刻的车速，V2为前一采样时刻的车速，f为预设采样频率，a为当前采样时刻的车辆加速度。
需要说明的是，为了更加精确获得的车辆加速度，也可以根据当前时刻的车速以及当前时刻前预设个数的采样时刻的车速，来获取当前采样时刻的车辆加速度，预设个数大于1。
步骤S40，根据环境参数、车辆参数，以及当前采样时刻的车速、发动机输出扭矩和车辆加速度，获得当前采样时刻车辆所处坡道的坡度。
检测终端根据车辆环境参数、车辆参数、当前采样时刻采集的车速和当前采样时刻采集的发动机输出扭矩，以及当前采样时刻计算的车辆加速度，获得当前采样时刻车辆所处坡道的坡度。
具体地，步骤S40包括：
步骤S41，根据空气阻力系数和当前采样时刻的车速，获得当前采样时刻的车辆空气阻力；
检测终端将获得的空气阻力系数和当前采样时刻采集的车速输入至预设空气阻力计算公式中，计算获得当前采样时刻的车辆空气阻力，所述预设空气阻力计算公式为：
F空＝Cd*V2，其中，Cd为空气阻力系数，V为当前采样时刻的车速，F空为空气阻力。
步骤S42，根据车重、滚动阻力系数、重力加速度和当前采样时刻的车速，获得当前采样时刻的车辆滚动阻力；
检测终端将获得的车重、重力加速度、滚动阻力系数和当前采样时刻采集的车速输入至预设滚动阻力计算公式中，计算获得当前采样时刻的车辆滚动阻力，所述预设滚动阻力计算公式为：
F滚＝m*g*f滚*(1+V2/b)，
其中m为车重，g为重力加速度，f滚为滚动阻力系数，V为当前采样时刻的车速，F滚为当前采样时刻的车辆滚动阻力，b为预设经验参数，该经验参数是通过多次试验获得的，可以为19440。
步骤S43，根据车轮半径和当前采样时刻的发动机输出扭矩，获得当前采样时刻的车辆牵引力；
检测终端将获得的车轮半径和当前采样时刻采集的发动机输出扭矩输入至预设牵引力计算公式中，计算获得当前采样时刻车辆牵引力，预设牵引力计算公式为：
F牵＝T/r，
其中T为当前采样时刻的发动机输出扭矩，r为车轮半径，F牵为当前采样时刻的车辆牵引力。
步骤S45，根据当前采样时刻的车辆空气阻力、车辆滚动阻力、车辆牵引力和车辆加速度，以及车重获得当前采样时刻的坡道阻力；
检测终端计算获得将当前采样时刻的车辆空气阻力、车辆滚动阻力、车辆牵引力和车辆加速度后，将车重、当前采样时刻的车辆空气阻力、车辆滚动阻力、车辆牵引力和车辆加速度输入至预设坡道阻力计算公式中，计算获得当前采样时刻的坡道阻力，所述预设坡道阻力计算公式为：
F＝F牵-F滚-F空-m*a，
其中F空为当前采样时刻的车辆空气阻力，F牵为当前采样时刻的车辆牵引力，F滚为当前采样时刻的车辆滚动阻力，m为车重，a为当前采样时刻的车辆加速度，F为当前采样时刻的坡道阻力。
步骤S46，根据车重、重力加速度和当前采样时刻的坡道阻力，获得当前采样时刻车辆所处坡道的坡度。
检测终端获得当前采样时刻的坡道阻力后，将获得的车重、重力加速度和当前采样时刻的坡道阻力至预设的坡度计算公式中，计算获得当前采样时刻车辆所处坡道的坡度，预设的坡度计算公式为：
θ＝arc sin(|F|/mg)，其中F为当前采样时刻的坡道阻力，m为车重，g为重力加速度。
需要说明的是，检测终端可以同时执行步骤S41、步骤S42和步骤S43，也可以依次执行步骤S41、步骤S42和步骤S43，当不同时执行步骤S41、步骤S42和步骤S43时，本方案在此不对步骤S41、步骤S42和步骤S43的执行顺序进行限定。
本实例通过获取环境参数和车辆参数，其中环境参数包括重力加速度、空气阻力系数和滚动阻力系数，所述车辆参数包括车重和车轮半径；根据预设采样频率，采集车速和发动机输出扭矩；根据当前采样时刻的车速、前一采样时刻的车速和预设采样频率，获得当前采样时刻的车辆加速度；根据环境参数、车辆参数，以及当前采样时刻的车速、发动机输出扭矩和车辆加速度，获得当前采样时刻车辆所处坡道的坡度。从而只需根据车辆原本就设置的速度检测装置和发动机扭矩传感器，就可以实时检测车辆所处坡道的坡度，而无需额外设置坡度传感器即能获取坡道的坡度，降低车辆制造成本。
进一步地，请参照图3，图3为根据本申请坡道检测方法的第一实施例提出本申请坡道检测方法的第二实施例，在本实施例中，步骤S45之后包括：
步骤S451，判断当前采样时刻的坡道阻力是否大于0；若大于0，则执行步骤S452；若小于或等于0，则执行步骤S453；
步骤S452，确定车辆处于上坡状态；
步骤S453，判断当前采样时刻的坡道阻力是否小于0；若小于0，则执行步骤S454；
步骤S454，确定车辆处于下坡状态；
检测终端在根据当前采样时刻的车辆空气阻力、车辆滚动阻力、车辆牵引力和车辆加速度，以及车重获得当前采样时刻的坡道阻力之后，除了根据当前采样时刻的坡道阻力获得当前采样时刻车辆所在坡道的坡度，还可以根据当前采样时刻的坡道阻力，获取当前采样时刻车辆时处于下坡状态还是上坡状态，具体的通过判断当前采样时刻的坡道阻力是否大于0，若大于0，检测终端确定车辆处于上坡状态，若不大于0，则检测终端继续判断当前采样时刻的坡道阻力是否小于0，若小于0，则检测终端会确定当前采样时刻车辆处于下坡状态。
需要说明的是，检测终端执行步骤S451-步骤S454的时机可以在执行步骤S46之前，也可以是在执行步骤S46之后，还可以同时执行步骤S451-步骤S454和步骤S46。
本实施例通过只需根据车辆原本就设置的速度检测装置和发动机扭矩传感器，就可以实时获得车辆的坡度阻力，进而获得车辆处于上坡还是下坡状态，而不需要在额外设置专门的传感器来检测车辆处于上坡还是下坡状态，不会增加汽车的成本。
进一步地，请参照图4，图4为根据本申请坡道检测方法的第一实施例和第二实施例提出本申请坡道检测方法的第三实施例，在本实施例中，步骤S40之前包括：
步骤S50，根据预设采样频率，采集刹车信号和换挡状态；
步骤S60，判断当前采样时刻的车速是否大于或等于预设车速阈值、车辆加速度是否小于或等于预设加速度阈值、发动机输出扭矩是否大于预设扭矩阈值、刹车信号是否为非制动和换挡状态是否处于非换挡过程中；若当前采样时刻的车速大于或等于预设车速阈值、车辆加速度小于或等于预设加速度阈值、发动机输出扭矩大于预设扭矩阈值、刹车信号为非制动以及换挡状态为非换挡过程中，则执行步骤S40。
在本实施例中，检测终端在根据环境参数、车辆参数，以及当前采样时刻的车速、发动机输出扭矩和车辆加速度，获得当前采样时刻车辆所处坡道的坡度之前，在根据预设采样频率，采集车速和发动机输出扭矩的同时，还会采集刹车信号和换挡状态，然后在执行步骤S30，再接着判断当前采样时刻的车速是否大于或等于预设车速阈值，该预设车速阈值可以为10km/h，判断当前采样时刻的车辆加速度是否小于或等于预设加速度阈值，该预设加速度阈值可以为1.56m/s，判断当前采样时刻的发动机输出扭矩是否大于预设扭矩阈值，该预设扭矩阈值为0、判断当前采样时刻刹车信号是否为刹车对应的预设信号，以及判断当前采样时刻换挡信号是否为换挡对应的预设信号；若当前采样时刻的车速大于或等于预设车速阈值、当前采样时刻的车辆加速度小于或等于预设加速度阈值、当前采样时刻的发动机输出扭矩大于预设扭矩阈值、当前采样时刻刹车信号为非制动以及当前采样时刻换挡状态为非换挡过程中，检测终端会确认车辆当前行驶状态适合进行坡道的坡度计算，从而会根据环境参数、车辆参数，以及当前采样时刻的车速、发动机输出扭矩和车辆加速度，获得当前采样时刻车辆所处坡道的坡度。若这5个判断条件中任一不符合预设条件，例如当前采样时刻的车速小于预设车速阈值、或当前采样时刻的车辆加速度大于预设加速度阈值、或当前采样时刻的发动机输出扭矩小于预设扭矩阈值、或当前采样时刻刹车信号不为非制动即处于刹车过程中、又或当前采样时刻换挡状态不为非换挡过程中即处于换挡过程中，则检测终端会确定当前车辆行驶状态不适合进行坡度的坡道计算，会影响坡道计算结果的准确度，便不会根据环境参数、车辆参数，以及当前采样时刻的车速、发动机输出扭矩和车辆加速度，去计算当前采样时刻车辆所处坡道的坡度，而是根据预设采样频率，继续下一个采样时刻采集车速、发动机输出扭矩、刹车信号和换挡信号。
本实施例通过在进行坡道的坡度计算前，先根据车速、车辆加速度、发动机输出扭矩、刹车信号和换挡状态判断当前车辆行驶状态是否会影响坡度计算结果，从而避免获得不准确的坡度计算结果。
本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序。所述计算机可读存储介质可以是图1的检测终端中的存储器02，也可以是如ROM(Read-Only Memory，只读存储器)/RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、磁碟、光盘中的至少一种，所述计算机可读存储介质包括若干信息用以使得检测终端执行本发明各个实施例所述的方法。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
