本發(fā)明涉及一種半主動懸架系統(tǒng)，具體為一種基于激光雷達(dá)與多傳感器融合的磁流變懸架半主動反饋控制系統(tǒng)，屬于汽車或交通工具懸架系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前，汽車懸架系統(tǒng)主要分為被動懸架、半主動懸架和主動懸架。其中，被動懸架因其剛度和阻尼特性固定，無法適應(yīng)復(fù)雜多變的路況，而主動懸架雖然具備優(yōu)異的適應(yīng)性，但其成本高昂、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且能耗較高，因此尚未大規(guī)模應(yīng)用。相比之下，半主動懸架在平衡舒適性、操控性和成本方面具有明顯優(yōu)勢，而磁流變懸架因其阻尼可調(diào)、響應(yīng)速度快和能耗較低，成為當(dāng)前智能懸架發(fā)展的研究熱點。磁流變懸架的核心是磁流變阻尼器，其內(nèi)部充滿磁流變液，能夠在外加磁場作用下迅速改變粘度，從而調(diào)整懸架的阻尼特性。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，如公開號為cn114953880a所公開的可控阻尼的外部磁流變智能懸架系統(tǒng)、控制方法及車輛，包括懸掛油缸、連接管、磁流變控制單元和儲能器；磁流變控制單元位于懸掛油缸和儲能器之間，三者之間通過連接管進(jìn)行連接；懸掛油缸、磁流變控制單元和儲能器之間設(shè)有磁流變液；當(dāng)懸掛油缸壓縮和延伸時，與儲能器一起傳導(dǎo)磁流變液來回流動，對磁流變控制單元施加外加電流時，磁流變控制單元中的電磁場促使磁流變液發(fā)生“凝固”，從而影響磁流變液的流動速度和懸架系統(tǒng)阻尼的大小；通過增加和降低外加電流，從而提高和降低電磁場強度，以便調(diào)整系統(tǒng)阻尼。然而，現(xiàn)有磁流變懸架系統(tǒng)仍存在一定的局限性。一方面，傳統(tǒng)磁流變懸架大多采用單一反饋控制，主要依靠車身加速度、輪速等傳感器進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，但在遇到突發(fā)顛簸或坑洼時，系統(tǒng)響應(yīng)存在一定延遲，影響懸架的調(diào)節(jié)效果。另一方面，缺乏前饋控制，無法提前感知前方路況，導(dǎo)致在通過減速帶或坑洼時，磁流變減振器無法提前調(diào)整阻尼力。此外，現(xiàn)有系統(tǒng)的傳感器信息利用率低，主要依賴車輛速度傳感器或車輛姿態(tài)傳感器，而未充分利用激光雷達(dá)或攝像頭等新型環(huán)境感知設(shè)備。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于為了解決上述至少一個技術(shù)問題而提供一種基于激光雷達(dá)與多傳感器融合的磁流變懸架半主動反饋控制系統(tǒng)。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：一種基于激光雷達(dá)與多傳感器融合的磁流變懸架半主動反饋控制系統(tǒng)，包括集成安裝在車身上的雷達(dá)組件、傳感器組件和反饋控制組件，雷達(dá)組件和傳感器組件均與反饋控制組件呈信號傳輸連接，雷達(dá)組件包括激光雷達(dá)和穩(wěn)定云臺，傳感器組件包括車輛姿態(tài)傳感器和車輛速度傳感器，反饋控制組件包括數(shù)據(jù)處理單元、懸架控制器和磁流變阻尼器；

3、穩(wěn)定云臺固定連接在車身上，激光雷達(dá)安裝在穩(wěn)定云臺上，激光雷達(dá)實時掃描前方路面，獲取路面形狀、障礙物以及路況信息，并將收集到的激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理單元；

4、車輛姿態(tài)傳感器獲取車身的傾斜角度，以及車輛拐彎時的向心加速度等車身姿態(tài)數(shù)據(jù)，并傳輸至數(shù)據(jù)處理單元，車輛速度傳感器獲取車輛的車輛速度數(shù)據(jù)，并傳輸至數(shù)據(jù)處理單元；

5、懸架控制器用于接收數(shù)據(jù)處理單元的信號，并控制磁流變阻尼器的工作狀態(tài)，磁流變阻尼器搭載有磁流變液與電磁線圈，磁流變阻尼器根據(jù)懸架調(diào)節(jié)信號改變通過電磁線圈的電流，產(chǎn)生磁場作用于磁流變液，數(shù)據(jù)處理單元搭載有數(shù)據(jù)融合處理算法。

6、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：數(shù)據(jù)融合處理算法對激光雷達(dá)采集到的激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)、車輛姿態(tài)傳感器采集到的車身姿態(tài)數(shù)據(jù)與車輛速度傳感器采集到的車輛的行駛速度進(jìn)行分析與處理，得到實時路況評分；且數(shù)據(jù)融合處理算法接收到車輛姿態(tài)傳感器、車輛速度傳感器的數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)處理單元對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到車輛行駛參數(shù)。

7、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：數(shù)據(jù)處理單元存儲有車輛型號、磁流變阻尼器型號在不同實時路況評分與車輛行駛參數(shù)下的控制信號集合；且數(shù)據(jù)處理單元確定對應(yīng)的控制信號，并將控制信號傳輸至懸架控制器。

8、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：車輛行駛參數(shù)包括但不限于緊急啟動、緊急剎車、緊急拐彎駕駛工況類型對應(yīng)的加速度、減速度、向心加速度。

9、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：每個磁流變阻尼器具有對應(yīng)的懸架控制器，使用數(shù)據(jù)融合處理算法對激光雷達(dá)采集到的激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)進(jìn)行點云去噪，包括以下步驟：

10、1)采用ransac算法剔除異常點；

11、2)采用dbscan聚類方法去除小型孤立點簇。

12、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：數(shù)據(jù)融合處理算法對車輛行駛路面的坡度進(jìn)行分析并評分，包括以下步驟：

13、1)選取一定范圍內(nèi)的地面點，基于最小二乘法擬合局部平面，計算坡度；

14、2)設(shè)定坡度閾值；

15、3)讀取車輛行駛速度；

16、4)坡度評分公式為：

17、

18、式中，ks為坡度影響系數(shù)，θ為坡度角，表示坡度在高速行駛時影響更大。

19、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：數(shù)據(jù)融合處理算法對車輛行駛路面的平整度進(jìn)行分析并評分，包括以下步驟：

20、1)采用高度變化統(tǒng)計；

21、2)計算局部區(qū)域內(nèi)的點云高度標(biāo)準(zhǔn)差；

22、3)分析路面橫向/縱向坡度變化；

23、4)使用國際路面平整度指數(shù)(iri)進(jìn)行衡量；

24、5)路面平整度評分公式為：

25、

26、式中iri為當(dāng)前道路的平整度指數(shù)，irimax為設(shè)定的最大容忍平整度，kv為速度影響系數(shù)，v為當(dāng)前車輛速度，vmax為設(shè)定的最高安全速度。

27、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：數(shù)據(jù)融合處理算法對車輛行駛路面的障礙物進(jìn)行分析并評分，包括以下步驟：

28、1)使用dbscan或歐氏聚類提取障礙物；

29、2)計算障礙物總數(shù)；

30、3)計算障礙物距車輛中心線水平距離；

31、4)計算障礙物體積；

32、5)障礙物評分公式為：

33、

34、式中，nobs為障礙物總數(shù)，d為障礙物距車輛中心線水平距離，vi為障礙物體積。

35、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：數(shù)據(jù)融合處理算法對實時路況進(jìn)行評分，包括以下步驟：

36、1)綜合數(shù)據(jù)融合處理算法對坡度、路面平整度與障礙物的分析結(jié)果；

37、2)對坡度，路面平整度，障礙物進(jìn)行權(quán)重分配，綜合計算，并進(jìn)行歸一化處理，得出實時路況評分。

38、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：懸架控制器控制磁流變阻尼器的阻尼力變化，包括以下步驟：

39、1)懸架控制器根據(jù)數(shù)據(jù)處理單元的信號，輸出電流；

40、2)電流通過磁流變阻尼器中的電磁線圈，產(chǎn)生磁場；

41、3)磁場作用于磁流變阻尼器中的磁流變液，調(diào)整其粘度；

42、4)磁流變液的粘度變化引起阻尼力的變化。

43、懸架控制器根據(jù)接收到的懸架控制信號，向各磁流變阻尼器傳輸控制信號，從而控制各個磁流變阻尼器做出響應(yīng)，向?qū)?yīng)車輪輸出阻尼力。

44、本發(fā)明的有益效果是：

45、1)提前預(yù)測路面變化，提高響應(yīng)速度，磁流變阻尼器結(jié)合激光雷達(dá)與多傳感器數(shù)據(jù)，通過預(yù)測前方路況變化，快速調(diào)整阻尼力，確保懸架系統(tǒng)能夠及時響應(yīng)，而不依賴車身震動信號；

46、2)提升舒適性與安全性，磁流變阻尼器能智能調(diào)節(jié)阻尼力，以優(yōu)化懸架響應(yīng)，從而提供更平穩(wěn)的駕駛體驗，即便在不同路況下，系統(tǒng)仍能有效調(diào)節(jié)阻尼力，確保車輛操控穩(wěn)定且乘坐舒適；

47、3)優(yōu)化能耗，提升效率，磁流變懸架在提供較高動態(tài)適應(yīng)能力的同時，能效更高，相比全主動懸架，能耗更低，磁流變液的精確調(diào)節(jié)確保了高效的能源利用；

48、4)增強復(fù)雜工況適應(yīng)能力，磁流變阻尼器可以快速調(diào)整阻尼力，以適應(yīng)崎嶇、砂石、坑洼等復(fù)雜路況以及高速行駛、緊急避障等動態(tài)工況，有效抑制振動，提高車輛穩(wěn)定性和安全性；

49、5)成本效益，該系統(tǒng)利用磁流變技術(shù)和激光雷達(dá)進(jìn)行前方路況預(yù)測，優(yōu)化了懸架控制策略，提供了相較于全主動懸架更低的成本和更高的動態(tài)適應(yīng)能力；

50、6)該系統(tǒng)通過激光雷達(dá)掃描前方道路信息，結(jié)合車輛速度和姿態(tài)數(shù)據(jù)，提前預(yù)測即將到來的路面變化，并優(yōu)化磁流變阻尼器的調(diào)節(jié)策略，磁流變阻尼器通過實時調(diào)節(jié)阻尼力，在提升懸架控制精度和響應(yīng)速度的同時，保證了能效、舒適性和安全性，使得車輛能夠適應(yīng)各種復(fù)雜路況并提高整體行駛性能。