一种基于晕动剂量值的车辆悬架自适应调节方法及系统与流程

本发明涉及车辆舒适性控制，具体而言，涉及一种基于晕动剂量值的车辆悬架自适应调节方法及系统。

背景技术：

1、晕动病（motion sickness），俗称“晕车”，是由于人体前庭系统感知的运动信号与视觉、本体感觉信息发生冲突所引起的一系列生理不适反应。研究表明，0.1~0.5hz的低频车身振动是导致晕车的最主要频段，其中纵向和横向的低频加速度是晕车的主要源头，而垂向振动在约4~8hz时对人体不适感影响最大。国际标准iso2631-1-1997定义了晕动剂量值（motion sickness dose value，即 msdv）作为量化人体暴露于致晕运动的客观物理指标。然而，现有技术存在以下缺陷：

2、首先，传统msdv为全局累积量，从行程起点积分至当前时刻，其数值随行驶时长单调递增，不具备实时性，无法表征当前短时风险，也无法在不同时长行程之间进行横向对比。

3、其次，现有晕动干预方案与msdv指标脱节。部分方案将msdv作为控制目标，但多集中于动力域底层控制，依赖扭矩信号介入，无法覆盖匀速行驶时的路面颠簸致晕工况；另有方案采用神经网络等数据驱动方法，但其预测结果与iso 2631等物理指标之间缺乏明确映射关系，泛化能力受限。

4、再者，现有悬架阻尼调节策略未充分考虑振动频段与方向的差异化影响。纵向/横向低频摇摆通过前庭系统的持续低频刺激累积致晕效应，垂向中频颠簸通过冲击传递直接引起身体不适，两者所应采取的阻尼调节方向存在显著差异，而现有方案未能根据振动特征实施差异化的悬架控制策略。

技术实现思路

1、为解决上述问题中的至少一个方面，本发明首先提供一种基于晕动剂量值的车辆悬架自适应调节方法，包括步骤：

2、通过车载六轴imu以预设采样频率实时采集车辆行驶过程中的三轴加速度信号；

3、按照iso2631-1-1997标准规定的频率加权传递函数，对采集到的加速度信号进行数字滤波和加权处理，得到频率加权加速度时程信号；

4、以当前时刻为终点、预设宽度w的滑动时间窗口，对窗口内频率加权加速度的平方进行离散积分再开平方，以预设步长实时计算滑动窗口晕动剂量值msdv-w；

5、将msdv-w与预设的多个递增阈值进行对比，判定当前的风险等级；

6、判断所述风险等级是否大于或等于预设干预触发等级，若是，则根据所述风险等级和当前振动主导类型，从预设的多模态干预策略矩阵中选择并执行干预措施；若否，则维持当前状态，继续监测。

7、可选地，所述预设宽度w=20秒，所述预设步长为1秒；

8、所述滑动窗口晕动剂量值msdv-w按照以下离散化公式计算：

9、

10、其中，为采样间隔，为窗口内总采样点数，为第个采样时刻的频率加权加速度值，为当前输出时刻。

11、可选地，步骤将msdv-w与预设的多个递增阈值进行对比，判定当前的风险等级，具体包括：

12、将msdv-w与预设的五个递增阈值 th1、th2、th3、th4、th5 进行对比：

13、若msdv-w

14、若th1≤msdv-w

15、若th2≤msdv-w

16、若th3≤msdv-w

17、若th4≤msdv-w

18、所述预设干预触发等级为2级；

19、还包括识别当前振动主导类型的步骤：

20、通过比较三轴imu加速度信号经频率加权滤波后的有效值，识别当前振动的主导类型；

21、所述振动主导类型包括纵向摇摆主导、横向摇摆主导、垂向颠簸主导和复合型。

22、可选地，车辆熄火后，根据存储器中记录的全程msdv-w时序数据和干预记录，自动生成行程舒适度报告，所述报告包含全程msdv-w峰值、msdv-w均值、各风险等级持续时间占比以及干预策略有效性统计。

23、可选地，还包括分级可视化输出步骤：

24、根据所述风险等级生成对应的显示指令，在车载中控显示屏上以动态曲线、颜色变化、表情图标和文字提示的形式实时展示当前晕动风险状态；

25、其中，所述动态曲线的颜色随风险等级上升由绿色渐变至红色。

26、可选地，所述干预措施包括悬架阻尼调节：

27、判断当前振动主导类型是否为纵向摇摆主导或横向摇摆主导，若是，则增大回弹阻尼；若否，则判断当前振动主导类型是否为垂向颠簸主导，若是，则减小回弹阻尼；若否，则判定当前振动主导类型为复合型，保持当前阻尼状态不变；

28、所述增大回弹阻尼的调节幅度为+15%~+50%，所述减小回弹阻尼的调节幅度为-10%~-30%；

29、所述悬架阻尼调节通过向减振器电磁阀发送pwm控制信号执行，调节过程在0.5~1.5秒内线性渐变完成。

30、可选地，所述干预措施还包括音频诱导干预：

31、判断所述风险等级是否大于或等于2级，若是，则通过车载音响系统播放2.5~5hz节奏引导的背景音乐；若否，则不触发音频诱导干预。

32、可选地，还包括干预效果评估与策略迭代步骤：

33、在干预措施执行后的时间窗内，持续监测msdv-w数值的变化趋势，计算干预效果评分e；

34、判断e是否小于第一预设阈值，若是，则判定策略有效，记录当前策略参数组合至策略有效库；若否，则判断e是否大于第二预设阈值；若是，则判定策略无效，立即触发策略升级，将悬架阻尼调节至最大或最小可用值，同时在中控屏显示减速建议；若否，则判定效果不足，触发策略微调，保持悬架参数不变；

35、所述干预效果评分e的计算公式为：

36、

37、其中，和为权重系数，t为评估时间窗，rms为车身垂向加速度均方根值，为干预措施执行之后的时间窗内，车身垂向加速度的均方根值；为干预措施执行之前的时间窗内，车身垂向加速度的均方根值；

38、若策略微调后经过两个评估周期仍无效，则升级干预强度，阻尼调节幅度增加10个百分点。

39、可选地，还包括模式退出步骤：

40、判断msdv-w是否连续预设数量的评估周期内风险等级降至1级及以下，若是，则退出晕动舒适控制模式，阻尼在预设时间内线性恢复至干预前值，并进入静默监测期；若否，则维持当前干预状态；

41、或者，判断msdv-w是否下降幅度超过预设阈值，且后续预设时间内变化率维持在预设范围内，若是，则维持当前干预参数，待风险进一步降低后退出；若否，则维持当前干预状态；

42、或者，判断悬架阻尼调节是否已达到物理极限，且msdv-w仍持续上升，若是，则停止悬架阻尼调节，保持当前阻尼值并触发降速建议；若否，则维持当前干预状态。

43、相对于现有技术，本发明的有益技术效果在于：

44、1、通过引入20秒固定时间窗口滑动积分机制（即msdv-20），将msdv的计算从事后统计提升为每秒更新的实时流式计算，消除了行程时长对数值的干扰，使晕动风险的监测具备了真正的实时性、可比性和动态敏感性，同时，将msdv-20作为闭环控制系统的核心反馈变量，直接驱动悬架阻尼主动调节与音频干预协同执行，使晕动剂量从事后评估指标升级为实时控制目标；

45、2、通过imu三轴加速度信号有效值比较，能够准确识别纵向/横向低频摇摆与垂向中频颠簸等不同振动类型，并据此执行相反的阻尼控制策略，即，低频摇摆主导时增大回弹阻尼（+15%~+50%），抑制车身摇晃的累积效应，垂向颠簸主导时减小回弹阻尼（-10%~-30%），吸收路面冲击峰值，避免了传统一刀切式阻尼调节的失效问题；

46、3、通过干预效果评分e（综合考虑msdv-20变化率与车身垂向加速度rms变化率）驱动策略的实时微调、升级或切换，并建立了明确的模式退出条件（风险降级、有效稳定、触及边界）和防频繁触发机制（30秒静默监测期），有效的策略参数组合被存入策略有效库，在相似场景下优先推荐，使系统具备持续自适应进化能力；

47、4、本方案仅基于车辆标配的六轴imu和车载中控显示屏即可实现msdv-20的实时计算与分级可视化预警，音频诱导干预利用已有车载音响系统，悬架阻尼调节仅在车辆已配备半主动悬架时作为增强功能激活，非半主动悬架车型仍可独立实现监测、预警与音频干预的全部核心功能，在硬件部署上具备极低的量产门槛和广泛的应用兼容性。

48、另外，本发明提供一种基于晕动剂量值的车辆悬架自适应调节系统，用于实现如上所述的基于晕动剂量值的车辆悬架自适应调节方法，包括：

49、信号采集模块，用于通过车载六轴imu实时采集车辆行驶过程中的三轴加速度信号；

50、频率加权模块，用于按照iso2631-1-1997标准规定的频率加权传递函数对加速度信号进行数字滤波和加权处理，输出频率加权加速度时程信号；

51、滑动窗口积分模块，用于以固定时间窗口宽度在时域上滑动，对窗口内频率加权加速度的平方进行离散积分再开平方，以预设步长实时计算滑动窗口晕动剂量值；

52、等级映射与特征识别模块，用于将滑动窗口晕动剂量值与预设阈值进行比对，映射为对应的晕动风险等级；同时通过比较三轴imu加速度信号经频率加权滤波后的有效值，识别当前振动主导类型；

53、分级可视化输出模块，用于根据风险等级在车载显示屏上生成动态曲线、颜色变化、表情图标和文字提示的显示指令；

54、分级干预决策引擎，用于判断风险等级是否大于或等于预设干预触发等级，若是则自动触发分级干预机制，根据风险等级和振动主导类型生成干预指令包；

55、音频干预执行模块，用于通过车载音响系统播放2.5~5hz节奏引导的背景音乐；

56、悬架阻尼调节模块，用于向减振器发送控制信号，根据风险等级和主导振动类型执行差异化阻尼调节；纵向/横向摇摆主导时增大回弹阻尼，垂向颠簸主导时减小回弹阻尼；

57、效果评估与策略迭代模块，用于在干预执行后的时间窗内持续监测滑动窗口晕动剂量值变化趋势，计算干预效果评分，根据评分结果判定策略有效性并进行策略微调、升级或切换；所述效果评估与策略迭代模块还包含模式退出判断逻辑，用于判断是否满足对应任一退出条件，并根据不同退出条件执行相应的退出动作。

58、相对于现有技术，本发明所述的基于晕动剂量值的车辆悬架自适应调节系统与上述基于晕动剂量值的车辆悬架自适应调节方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。