Analysis and development of wheel rolling radius estimation algorithms

In recent years, the automotive industry has grown significantly thanks to the progress of Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) and autonomous driving. These systems reduce the likelihood and severity of accidents and enhance the driver's comfort. ADAS systems and autonomous driving employ models based on the vehicle dynamics, which are strongly influenced by the longitudinal wheel slip. Especially during emergency manoeuvres, accurate knowledge of the longitudinal slip allows for confidently determining the most appropriate emergency action, which could otherwise be suboptimal or even unsafe if an inaccurate slip value is used. The objective of this study is to estimate the wheel effective rolling radius, which also allows for the correction of the longitudinal wheel slip value, by relying solely on standard sensor measurements. The proposed estimation algorithms are based on two different architectures and are implemented without exploiting longitudinal velocity measurements or any prior tyre characterization. The first approach performs online estimation from the vehicle longitudinal and wheel angular accelerations, whereas the second uses the longitudinal acceleration and wheel angular speed. Both algorithms are tested in experiments performed under rear-wheel-drive (RWD) conditions, focusing on the estimation of the front wheel effective rolling radius and their performance are quantitatively compared in terms of estimation accuracy.

Negli ultimi anni, lo sviluppo dei Sistemi Avanzati di Assistenza alla Guida (ADAS) e della guida autonoma hanno contribuito significativamente alla crescita dell'industria automobilistica. Questi sistemi permettono di accrescere il comfort del conducente e di ridurre le probabilità di incidenti gravi. I modelli impiegati da questi sistemi si basano su modelli dinamici del veicolo, nei quali lo slittamento longitudinale della ruota riveste un ruolo fondamentale al fine di determinare il reale comportamento dinamico del pneumatico. Un’accurata stima dello slittamento longitudinale consente di individuare la manovra di emergenza più efficace e sicura, riducendo il rischio di perdita di controllo o collisione. In questo studio, l’obiettivo principale è la stima del raggio di rotolamento effettivo della ruota, al fine di correggere il valore dello slittamento longitudinale mediante l’utilizzo di misure provenienti esclusivamente da sensori standard. Gli algoritmi proposti sono basati su due architetture differenti e implementati senza utilizzare la misurazione della velocità longitudinale o la caratterizzazione dello pneumatico. Il primo approccio effettua una stima in tempo reale partendo dall' accelerazione longitudinale del veicolo e angolare della ruota, mentre il secondo utilizza l'accelerazione longitudinale e la velocità angolare della ruota. Entrambi gli algoritmi si concentrano sulla stima del raggio di rotolamento effettivo delle ruote anteriori, durante esperimenti di guida a trazione posteriore e le loro prestazioni sono infine comparate quantitativamente in base all'accuratezza della stima.