Longitudinal speed and sideslip angle estimation based on sensor fusion approach

A precise estimation of the sideslip angle is essential to improve performance of the Electronic Stability Control (ESC) System. It relies on a good estimation of the two components of speed vector: longitudinal and lateral. The first one is of fundamental importance for control systems like the Anti Lock Braking System (ABS) and Traction Control System (TCS), which avoid wheels locking-up/spinning. This Thesis work aims, as first target, the implementation of an estimator for the longitudinal speed based on sensor fusion technique: using a Fuzzy logic, measurements coming from Interial Measurement Unit (IMU), wheels angular speed sensors and a remote sensing GPS system are combined; all these sensors equip most of nowadays vehicle. The second and main target of this project will regard the estimation of the lateral speed and therefore of the sideslip angle. More in detail a kinematic approach is applied for sideslip angle estimation since no knowledge of vehicle/tyre parameters (such as the friction coefficient) is required. Input to the estimator are the measures available on the CAN-Bus (lateral acceleration, longitudinal acceleration, yaw rate and steering angle) and the estimation of longitudinal speed.

Una stima precisa dell’angolo d’assetto è essenziale per migliorare le performance dell’Electronic Stability Control (ESC) System. Esso si basa su una corretta stima delle due componenti del vettore velocità: longitudinale e laterale. La prima, è di fondamentale importanza per sistemi di controllo quali l’Anti Lock Braking System (ABS) e il Traction Control System (TCS) i quali evitano il bloccaggio/slittamento delle ruote. Questo lavoro di tesi si propone, come primo obiettivo, l’implementazione di uno stimatore per la velocità longitudinale basato su una tecnica di sensor fusion: tramite logica Fuzzy, vengono combinate le misure provenienti da una piattaforma inerziale (IMU), sensori di velocità angolare delle ruote e un sistema di telerilevamento GPS; tutti questi sensori sono equipaggiati sulla maggior parte dei veicoli al giorno d’oggi. Il secondo e principale obiettivo di questo lavoro riguarderà la stima della velocità laterale e quindi dell’angolo di assetto. Più nel dettaglio, un approccio cinematico è adottato per la stima dell’angolo di assetto poichè in questo caso non viene richiesta nessuna conoscenza dei parametri veicolo/ruote (come ad esempio il coefficiente di attrito). In ingresso allo stimatore vanno le misure disponibili dal CAN-Bus (accelerazione laterale, accelerazione longitudinale, velocità di imbardata e angolo di sterzo) e la stima della velocità longitudinale.