4.5 數值模擬與討論
4.5.2 模擬例二：車輛行駛於固定道路角度的道路平面
表 4.1 感測系統之雜訊規格
感測器名稱 雜訊標準差
側向加速度感測器 0.02 m/s2 縱向速度感測器 0.05 m/s 橫擺角度感測器 0.4 deg 懸吊系統位移量感測器 0.001 m
4.5.1 模擬例一：車輛行駛於水平路面
水平路面是指兩個道路角度皆為零的道路（r 0,r 0），車輛動態與道路角度 的模擬結果將會分別呈現於圖 4.2 與圖 4.3。從圖中可以知道，其模擬結果與先前觀察 性分析一樣，除了車輛縱向位移與車輛側向位移之外，完整車輛模型中的 18 個車輛動 態與兩個道路角度可以被正確估測獲得，其中車輛姿態之估測精度（在此定義為估測訊 號與實際訊號的誤差標準差）皆小於0.41 deg 且道路角度之皆小於 0.45 deg。
4.5.2 模擬例二：車輛行駛於固定道路角度的道路平面
本例子為車輛行駛於固定道路角度的道路平面，其兩個道路角度分別被設計為-10 度與10 度（r 10deg,r 10deg），此例子與例一僅相異於道路角度。車輛動態與 道路角度的模擬結果將會分別呈現於圖 4.4 與圖 4.5，從圖中可以發現車輛受到道路角 度的影響而發生車輛翻覆事件，但是車輛動態估測系統依舊可以準確地獲得車輛動態 與道路角度資訊，車輛姿態之估測精度皆小於 0.5 deg 且道路角度之估測精度皆小於 3.59 deg。從模擬例一與例二可以發現，在相同的駕駛者行為之下，車輛會因為道路角 度的影響而發生車輛翻覆事件，因而如果車輛動態估測系統沒有考量道路角度，極容 易造成錯誤估測及提供錯誤資訊給後續的車輛安全系統。
0 5 10
Longitudinal Displacement xa
0 5 10
Lateral Displacement ya
0 5 10
-0.2 -0.1 0
m
Vertical Displacement za
0 5 10
10 20 30
m/s
Longitudinal Velocity xa
0 5 10
Lateral Velocity ya
0 5 10
-1 0 1
m/s
Vertical Velocity za
0 5 10
Wheel Angular Rate 1
0 5 10
Wheel Angular Rate 2
0 5 10
Wheel Angular Rate 3
0 5 10
Wheel Angular Rate 4
0 5 10
Suspension Displacement Ha1
Time (sec)
0 5 10
0 0.2 0.4
m
Suspension Displacement Ha2
Time (sec)
0 5 10
0 0.2 0.4
m
Suspension Displacement Ha3
Time (sec)
0 5 10
Suspension Displacement Ha4
Time (sec) Real vehicle dynamics Sensor output Dynamics estimation system
圖 4.2 例一之完整車輛模型以及車輛動態估測系統的輸出比較
Designed road angles Dynamics estimation system
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-5 0 5
Time (sec)
deg
Road grade angle r
圖 4.3 例一之所預設的道路角度以及車輛動態估測系統的輸出比較
0 5 10
Longitudinal Displacement xa
0 5 10
Lateral Displacement ya
0 5 10
Vertical Displacement za
0 5 10
20 30 40
m/s
Longitudinal Velocity xa
0 5 10
Lateral Velocity ya
0 5 10
Vertical Velocity za
0 5 10
Wheel Angular Rate 1
0 5 10
50 100 150
rad/s
Wheel Angular Rate 2
0 5 10
50 100 150
rad/s
Wheel Angular Rate 3
0 5 10
50 100 150
rad/s
Wheel Angular Rate 4
0 5 10
Suspension Displacement Ha1
Time (sec)
0 5 10
0 0.2 0.4
m
Suspension Displacement Ha2
Time (sec)
0 5 10
0 0.2 0.4
m
Suspension Displacement Ha3
Time (sec)
0 5 10
Suspension Displacement Ha4
Time (sec) Real vehicle dynamics Sensor output Dynamics estimation system
圖 4.4 例二之完整車輛模型以及車輛動態估測系統的輸出比較，駕駛情況與例一不同的是道路情況，進
Designed road angles Dynamics estimation system
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Time (sec)
deg
Road grade angle r
圖 4.5 例二之所預設的道路角度以及車輛動態估測系統的輸出比較
Longitudinal Displacement xa
0 5 10
Lateral Displacement ya
0 5 10
-0.2 -0.1 0
m
Vertical Displacement za
0 5 10
10 20 30
m/s
Longitudinal Velocity xa
0 5 10
Lateral Velocity ya
0 5 10
-1 0 1
m/s
Vertical Velocity za
0 5 10
Wheel Angular Rate 1
0 5 10
Wheel Angular Rate 2
0 5 10
Wheel Angular Rate 3
0 5 10
Wheel Angular Rate 4
0 5 10
Suspension Displacement Ha1
Time (sec)
0 5 10
0 0.2 0.4
m
Suspension Displacement Ha2
Time (sec)
0 5 10
0 0.2 0.4
m
Suspension Displacement Ha3
Time (sec)
0 5 10
Suspension Displacement Ha4
Time (sec) Real vehicle dynamics Sensor output Dynamics estimation system
圖 4.6 例三之完整車輛模型以及車輛動態估測系統的輸出比較，駕駛情況與例一不同的是道路情況，用 以說明當道路角度隨時間變化時，車輛動態估測系統依舊不會發散。