CN102463951B - 一种汽车纵向碰撞缓解系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车纵向碰撞缓解系统及控制方法,用于最大限度地避免汽车碰撞或减轻汽车碰撞带来的损害,包括前测距雷达及后测距雷达、防撞控制单元、车速控制系统及报警单元,防撞控制单元根据雷达测距系统提供距离数据计算出本车与前后车辆的相对速度,判断出是否可能发生碰撞及可能发生碰撞的时间,并根据预先设定的程序向执行机构发送相应的指令,对汽车进行加速或减速刹车等控制,从而最大限度地避免汽车的碰撞或减轻汽车碰撞带来的损害。
Description
技术领域
本发明涉及汽车安全技术领域,尤其是涉及一种可以最大限度地避免汽车纵向碰撞或减轻汽车纵向碰撞损害的汽车纵向碰撞缓解系统及控制方法。
背景技术
防撞预警系统是当前汽车安全辅助驾驶系统研究的热点,一般分为纵向碰撞和侧向防车道偏离两个系统进行研究,其研究的核心问题是与前方车辆车距的实时测量以及本车自身相对于车道边界线位置的测量计算,但现有技术的防撞预警系统大多是考虑了本车与前车可能发生的碰撞,对于同样可能发生的本车与后车的碰撞问题以及对于碰撞时如何保护车内乘客的问题关注不够,防护功能不全。近年来,随着ESC技术、预紧式安全带技术、雷达技术及爆胎监测与控制系统的相继成熟,使得开发一款性能全面的碰撞预防系统成为了可能。公开日为2008年2月27日,公开号为CN101131321A的专利文件公开了一种实时测量安全车距用于汽车防撞预警的方法及装置, 该专利通过设置微处理器实时采集预定时间间隔的前后两个时间点本车与前车的车距,利用两个时间点车距差值除以其时间间隔得到本车相对前车的相对速度;根据预先设置的预警时间、驾驶员反应时间、机构滞后时间和制动力增长时间以及本车相对前车的相对速度,和制动距离,实时计算安全距离;实时判断本车与前车车距是否小于所述实时计算的安全距离;当本车与前车的距离小于安全距离时,则提醒驾驶员注意。这种结构只关注了本车与前车可能出现的碰撞,对于可能出现的本车与后车碰撞的问题不能起到保护作用。另外,现有技术防撞预警系统都是通过刹车来实现防撞的,报警系统也仅仅是针对本车驾驶员的,这些都限制了系统防撞功能的全面提升,影响了防撞效果。
发明内容
本发明的目的是为解决现有技术的防撞预警系统的防护功能不全、防撞效果差的问题而提供一种防护功能全,防撞效果得以全面提升的汽车纵向碰撞缓解系统。
本发明的另一目的是为解决现有技术的防撞预警系统的防护功能不全、防撞效果差的问题而提供一种防护功能全,防撞效果好的汽车纵向碰撞缓解系统的控制方法。
本发明为达到上述技术目的所采用的具体技术方案为:一种汽车纵向碰撞缓解系统,用于最大限度地避免汽车碰撞或减轻汽车碰撞带来的损害,所述汽车纵向碰撞缓解系统包括雷达测距系统、防撞控制单元、车速控制系统及报警单元,其中:
雷达测距系统,包括前测距雷达及后测距雷达,分别用于测量本车与前车及本车与后车之间的实时距离;本发明同时使用前测距雷达及后测距雷达,分别用于测量出本车与前车及本车与后车之间的实时距离,这里所述的前车与后车,是指在同一车道内行驶的、距离本车最近的前方及后方车辆;这里所述的距离,是指两车之间的不包括车体的空间距离。
防撞控制单元,用于接收雷达测距系统测量的实时距离并对上述雷达测距系统提供的实时距离进行计算,同时根据预设的阈值对本车状态进行判定,在本车进入危险时段时,根据预先设定的程序向执行机构发送相应的指令;防撞控制单元是本发明的运算与控制模块,用于接收雷达及其他检测、传感设备的实时数据,并对这些数据加以运算,得出计算结果,并将计算结果与系统预置的各系统控制阈值进行比较,当实时数据达到或超过某一控制阈值时,防撞控制单元根据预先设定的程序向相应的执行机构发送相应的指令。
车速控制系统,用于根据防撞控制单元的指令,控制本车的加速或减速制动;车速控制系统接到防撞控制单元的控制指令后,即对汽车进行加速或减速刹车等控制,从而最大限度地避免汽车的碰撞或减轻汽车碰撞带来的损害。
报警单元,包括声音报警与灯光报警两部分,用于根据防撞控制单元的指令,向本车及相关车辆驾驶员发出报警信息。在汽车进入可能发生碰撞危险的初始阶段,通过声音与灯光,提醒本车及相关车辆的驾驶员注意可能出现的危险,以便尽早进行人工控制,使汽车脱离危险区域。对本车驾驶员的报警通过车内的指示灯闪亮以及告警喇叭鸣响提示的方式进行,对于相关车辆驾驶员的报警可以通过车灯及汽车喇叭进行,对于前车的报警通过汽车前灯频繁闪亮、汽车喇叭鸣响进行,而对于后车的报警则可以通过汽车尾灯闪亮、汽车后喇叭鸣响进行,也可以设置专门的报警灯及报警喇叭对前车或后车进行告警。
作为优选,所述的汽车纵向碰撞缓解系统还包括:
爆胎监测单元,用于在本车发生爆胎事故时,将该爆胎数据提供给防撞控制单元;虽然在汽车爆胎时,前述汽车纵向碰撞缓解系统也能够起到一定的作用,但是考虑到汽车爆胎时汽车是实际速度会降低、操控难度也会加大,因此可能出现的风险更大,所以本发明在碰撞缓解系统中特别考虑了汽车爆胎的影响,专门设置了爆胎监测单元,以便更好的处理汽车突发爆胎的问题。
作为优选,所述的汽车纵向碰撞缓解系统还包括:
预紧式安全带控制单元,用于根据防撞控制单元的指令,在本车减速制动时收紧安全带以保护乘客;在汽车进入可能发生碰撞危险的中间阶段,采用提前收紧安全带的方法以保护乘客。
安全气囊控制单元,用于根据防撞控制单元的指令,提前启动安全气囊以保护乘客;在汽车进入可能发生碰撞危险的最后阶段,即汽车发生碰撞已经无法避免时,采用提前启动安全气囊的方法,确保将乘客在碰撞中受到的伤害降低到最小程度。
作为优选,所述的汽车纵向碰撞缓解系统还包括车速传感器,用于检测本车的车速,并将该车速数据提供给防撞控制单元。车速传感器用于检测本车的绝对车速,为防撞控制单元确定行车的安全距离提供车速数据。
汽车纵向碰撞缓解系统的控制方法,包括以下步骤:
根据雷达测距系统提供的前后两个测量时间点的本车与前车或/和后车的距离,用两个时间点车距差值除以两个时间点的时间差值得到本车相对于前车或/和后车的相对速度;用后一时间点测得的距离减去前一时间点测得的距离,如果该数值小于零,则表明本车与前车或/和后车之间的距离在缩短,如果该数值大于零,则表明本车与前车或/和后车之间的距离在拉大,而该数值等于零,则表明本车与前车或/和后车之间的距离没有发生变化,用该数值除以两个时间点的时间差值即后一时间点的时间减去前一时间点的时间,得到的即是本车相对于前车或后车的相对速度,当该相对速度为负值时,表明两车之间的距离在缩短,有发生碰撞的趋势,因此本发明只需对相对速度为负值的情况作出反应。
根据本车与前车或/和后车的距离及相对速度实时判断本车与前车或/和后车可能发生碰撞的时间;在可能发生碰撞的前提下,根据最近测得的距离除以相对速度,即为本车与前车或/和后车之间可能出现碰撞的剩余时间,然后根据剩余时间的长短及路面的具体情况,分别采取相应的应对措施,以尽可能的避免碰撞或减轻碰撞带来的损害,具体措施如下:
当前方有车,后方无车,本车与前车可能发生碰撞的时间小于3秒而大于等于2秒时,向本车及前车驾驶员发出声音及灯光报警信息;本车与前车可能发生碰撞的时间小于2秒而大于等于1秒时,向本车及前车驾驶员发出声音及灯光报警信息,车速控制系统控制本车实施减速制动;本车与前车可能发生碰撞的时间小于1秒时,车速控制系统控制本车实施紧急制动。
当前方无车,后方有车,本车与后车可能发生碰撞的时间小于3秒而大于等于2秒时,向本车及后车驾驶员发出声音及灯光报警信息;本车与后车可能发生碰撞的时间小于2秒时,向本车及后车驾驶员发出声音及灯光报警信息,车速控制系统控制本车加速。
当前方后方均有车,本车与前车及后车均可能发生碰撞时且先发生的碰撞时间小于3秒而大于等于2秒时,向本车及前车、后车驾驶员发出声音及灯光报警信息;可能发生碰撞的时间小于2秒时,向本车及前车、后车驾驶员发出声音及灯光报警信息,车速控制系统控制本车加速或减速制动,将本车控制在前车与后车的中间位置。
作为优选,当所述的汽车纵向碰撞缓解系统包括爆胎监测单元时,汽车纵向碰撞缓解系统的控制方法还包括以下步骤:
当本车发生爆胎时,爆胎监测单元将爆胎数据提供给防撞控制单元,防撞控制单元自动转入爆胎处理程序,爆胎处理程序检测本车与后车的距离及相对速度并计算可能出现的碰撞时间,当本车与后车可能发生碰撞的时间大于3秒时,向本车及后车驾驶员发出声音及灯光报警信息,车速控制系统控制本车实施减速制动;本车与后车可能发生碰撞的时间小于3秒时,向本车及后车驾驶员发出声音及灯光报警信息。考虑到汽车的爆胎是突然发生的,驾驶员通过来不及反应及正确应对,同时考虑到汽车爆胎时又出现其他意外情况的可能性极小,因此在出现汽车爆胎时,防撞控制单元自动转入爆胎处理程序,这时汽车纵向碰撞缓解系统仅处理爆胎问题,暂时放弃对其他问题处理,这样可以大大缩短程序的运行时间,便于更快地处理爆胎问题。在距离后车较远时,可以采取减速制动措施,如果距离太近,则不采取刹车措施,但对后车发出报警,以尽量避免减速过快发生与后车碰撞的事故。
作为优选,当所述的汽车纵向碰撞缓解系统包括预紧式安全带控制单元及安全气囊控制单元时,汽车纵向碰撞缓解系统的控制方法还包括以下步骤:
当本车与前车或/和后车可能发生碰撞的时间小于2秒而大于等于1秒时,防撞控制单元通过预紧式安全带控制单元收紧安全带以保护乘客;在汽车可能发生碰撞的危险性显著增大时,采用提前收紧安全带的方法以保护乘客。
当本车与前车或/和后车可能发生碰撞的时间小于1秒时,根据相对车速判断两车的碰撞强度,如果碰撞时的相对车速小于等于10米/秒,防撞控制单元通过预紧式安全带控制单元收紧安全带以保护乘客;如果相对车速大于10米/秒,防撞控制单元通过安全气囊控制单元提前启动安全气囊以保护乘客。在汽车即将碰撞或者说碰撞已经无法避免时,根据可能发生碰撞的强度决定应当采取的措施,如果此前最后测得的相对车速小于等于10米/秒,则可以认为碰撞所产生的后果不严重,因此仅采用收紧安全带的方法保护乘客;如果相对车速大于10米/秒,则表明碰撞所产生的后果严重,则在收紧安全带的同时采用提前启动安全气囊的方法以保护乘客,这样一来可以在碰撞发生时由于气囊已经开启从而减少对乘客的伤害,另外也可以避免撞车发生时气囊无法开启情况的出现,确保将乘客在碰撞中受到的伤害降低到最小程度。
作为优选,当所述的汽车纵向碰撞缓解系统包括车速传感器时,汽车纵向碰撞缓解系统的控制方法还包括以下步骤:
根据车速传感器提供的本车车速数据,当本车车速大于75公里/小时时,确定本车与前车的安全距离,当雷达测距系统所测的本车与前车的距离小于安全距离时,向本车驾驶员发出声音报警信息;本车与前车的安全距离按S=0.075V^2+0.5V+20计算,其中S为安全距离(单位:米),V为车速(单位:米/秒)。车速传感器主要用来测定本车的车速以便在行车过程中确定安全距离,确保行车安全,在实际距离小于行车安全距离时,提醒驾驶员注意,例如在车速为108公里/小时即30米每秒时,根据上述公式可以算出S=0.075*30*30+0.5*30+20=102.5米。考虑到车速较低时安全问题相对不大,因此,当车速小于等于75公里/小时时,车距控制交由驾驶员处理,这样可以避免不必要的限制车距。
本发明的有益效果是:它有效地解决了现有技术的防撞预警系统的防护功能不全、防撞效果差的问题,本发明的汽车纵向碰撞缓解系统防护功能全,防撞效果好,具有显著推广价值与社会效益。
附图说明
图1是本发明汽车纵向碰撞缓解系统实施例1的一种结构框图;
图2是本发明汽车纵向碰撞缓解系统实施例2的一种结构框图;
图3是本发明汽车纵向碰撞缓解系统实施例3的一种结构框图;
图4是本发明汽车纵向碰撞缓解系统实施例4的一种结构框图。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图对本发明技术方案的具体实施方式作进一步的说明。
实施例1
在图1所示的实施例1中,一种汽车纵向碰撞缓解系统,用于最大限度地避免汽车碰撞或减轻汽车碰撞带来的损害,所述汽车纵向碰撞缓解系统包括雷达测距系统、防撞控制单元、车速控制系统及报警单元,其中:
雷达测距系统,包括前测距雷达及后测距雷达,前测距雷达及后测距雷达分别设置在汽车的车头部及尾部,分别用于测量本车与同一车道内的前车及本车与同一车道内的后车之间的实时距离;
防撞控制单元,用于接收雷达测距系统测量的实时距离并对上述雷达测距系统提供的实时距离进行计算,同时根据预设的阈值对本车状态进行判定,在本车进入可能发生碰撞的危险时段时,根据预先设定的程序向执行机构发送相应的指令;
车速控制系统,用于根据防撞控制单元的指令,控制本车的加速或减速制动;
报警单元,包括声音报警与灯光报警两部分,用于根据防撞控制单元的指令,向本车及相关车辆驾驶员发出报警信息。
实施例1的汽车纵向碰撞缓解系统的控制方法,包括以下步骤:
根据雷达测距系统提供的前后两个测量时间点的本车与前车或/和后车的距离,用两个时间点车距差值除以两个时间点的时间间隔得到本车相对于前车或/和后车的相对速度。
根据本车与前车或/和后车的距离及相对速度实时判断本车与前车或/和后车可能发生碰撞的时间;在可能发生碰撞的前提下,根据最近测得的距离除以相对速度,即为本车与前车或/和后车之间可能出现碰撞的剩余时间,然后根据剩余时间的长短及路面的具体情况,分别采取相应的应对措施,其中:
当前方有车,后方无车,本车与前车可能发生碰撞的时间小于3秒而大于等于2秒时,向本车及前车驾驶员发出声音及灯光报警信息;本车与前车可能发生碰撞的时间小于2秒而大于等于1秒时,向本车及前车驾驶员发出声音及灯光报警信息,车速控制系统控制本车实施减速制动;本车与前车可能发生碰撞的时间小于1秒时,车速控制系统控制本车实施紧急制动。
当前方无车,后方有车,本车与后车可能发生碰撞的时间小于3秒而大于等于2秒时,向本车及后车驾驶员发出声音及灯光报警信息;本车与后车可能发生碰撞的时间小于2秒时,向本车及后车驾驶员发出声音及灯光报警信息,车速控制系统控制本车加速。
当前方后方均有车,本车与前车及后车均可能发生碰撞时且先发生的碰撞时间小于3秒而大于等于2秒时,向本车及前车、后车驾驶员发出声音及灯光报警信息;可能发生碰撞的时间小于2秒时,向本车及前车、后车驾驶员发出声音及灯光报警信息,车速控制系统控制本车加速或减速制动,将本车控制在前车与后车的中间位置。
实施例2
在图2所示的实施例2中,汽车纵向碰撞缓解系统还设有爆胎监测单元,用于在本车发生爆胎事故时,将该爆胎数据提供给防撞控制单元,其余和实施例1相同。
实施例2的汽车纵向碰撞缓解系统的控制方法是:当本车发生爆胎时,爆胎监测单元将爆胎数据提供给防撞控制单元,防撞控制单元自动转入爆胎处理程序,爆胎处理程序检测本车与后车的距离及相对速度并计算可能出现的碰撞时间,当本车与后车可能发生碰撞的时间大于3秒时,向本车及后车驾驶员发出声音及灯光报警信息,车速控制系统控制本车实施减速制动;本车与后车可能发生碰撞的时间小于3秒时,向本车及后车驾驶员发出声音及灯光报警信息而不采取刹车措施,其余和实施例1相同。
实施例3
在图3所示的实施例3中,汽车纵向碰撞缓解系统还设有预紧式安全带控制单元及安全气囊控制单元,其中预紧式安全带控制单元用于根据防撞控制单元的指令,在本车减速制动时收紧安全带以保护乘客;安全气囊控制单元用于根据防撞控制单元的指令,提前启动安全气囊以保护乘客,其余和实施例2相同。
实施例3的汽车纵向碰撞缓解系统的控制方法是:当本车与前车或/和后车可能发生碰撞的时间小于2秒而大于等于1秒时,防撞控制单元通过预紧式安全带控制单元收紧安全带以保护乘客;当本车与前车或/和后车可能发生碰撞的时间小于1秒时,根据相对车速判断两车的碰撞强度,如果碰撞时的相对车速小于等于10米/秒,防撞控制单元通过预紧式安全带控制单元收紧安全带以保护乘客;如果相对车速大于10米/秒,防撞控制单元通过安全气囊控制单元提前启动安全气囊以保护乘客,其余和实施例2相同。
实施例4
实施例4的汽车纵向碰撞缓解系统还包括车速传感器,车速传感器用于检测本车的车速,并将该车速数据提供给防撞控制单元,其余和实施例3相同。
实施例4的汽车纵向碰撞缓解系统的控制方法是:在实施例3控制方法的基础上,根据车速传感器提供的本车车速数据,当本车车速大于75公里/小时时,确定本车与前车的安全距离,当雷达测距系统所测的本车与前车的距离小于安全距离时,向本车驾驶员发出声音报警信息,本车与前车的安全距离按S=0.075V^2+0.5V+20计算,其中S为安全距离(单位:米),V为车速(单位:米/秒)。
需要说明的是,除上述实施例外,根据实际的使用需要,本发明所述的汽车纵向碰撞缓解系统可选择性地包括所述爆胎监测单元、预紧式安全带控制单元、安全气囊控制单元或车速传感器中的一种或两种以上,所述爆胎监测单元、预紧式安全带控制单元、安全气囊控制单元或车速传感器也可相互独立运行。
Claims (3)
1.一种汽车纵向碰撞缓解系统的控制方法,用于最大限度地避免汽车碰撞或减轻汽车碰撞带来的损害,所述汽车纵向碰撞缓解系统包括雷达测距系统、防撞控制单元、车速控制系统及报警单元,其中:
雷达测距系统,包括前测距雷达及后测距雷达,分别用于测量本车与前车及本车与后车之间的实时距离;
防撞控制单元,用于接收雷达测距系统测量的实时距离并对上述雷达测距系统提供的实时距离进行计算,同时根据预设的阈值对本车状态进行判定,在本车进入危险时段时,根据预先设定的程序向执行机构发送相应的指令;
车速控制系统,用于根据防撞控制单元的指令,控制本车的加速或减速制动;
报警单元,包括声音报警与灯光报警两部分,用于根据防撞控制单元的指令,向本车及相关车辆驾驶员发出报警信息;
预紧式安全带控制单元,用于根据防撞控制单元的指令,在本车减速制动时收紧安全带以保护乘客;
安全气囊控制单元,用于根据防撞控制单元的指令,提前启动安全气囊以保护乘客;
其特征是所述的控制方法包括以下步骤:
a.根据雷达测距系统提供的前后两个测量时间点的本车与前车或/和后车的距离,用两个时间点车距差值除以两个时间点的时间间隔得到本车相对于前车或/和后车的相对速度;
b.根据本车与前车或/和后车的距离及相对速度实时判断本车与前车或/和后车可能发生碰撞的时间,其中:
当前方有车,后方无车,本车与前车可能发生碰撞的时间小于3秒而大于等于2秒时,向本车及前车驾驶员发出声音及灯光报警信息;本车与前车可能发生碰撞的时间小于2 秒而大于等于1 秒时,向本车及前车驾驶员发出声音及灯光报警信息,车速控制系统控制本车实施减速制动;本车与前车可能发生碰撞的时间小于1秒时,车速控制系统控制本车实施紧急制动;
当前方无车,后方有车,本车与后车可能发生碰撞的时间小于3秒而大于等于2秒时,向本车及后车驾驶员发出声音及灯光报警信息;本车与后车可能发生碰撞的时间小于2秒时,向本车及后车驾驶员发出声音及灯光报警信息,车速控制系统控制本车加速;
当前方后方均有车,本车与前车及后车均可能发生碰撞时且先发生的碰撞时间小于3秒而大于等于2秒时,向本车及前车、后车驾驶员发出声音及灯光报警信息;可能发生碰撞的时间小于2秒时,向本车及前车、后车驾驶员发出声音及灯光报警信息,车速控制系统控制本车加速或减速制动,将本车控制在前车与后车的中间位置;同时:
当本车与前车或/和后车可能发生碰撞的时间小于2秒而大于等于1秒时,防撞控制单元通过预紧式安全带控制单元收紧安全带以保护乘客;
当本车与前车或/和后车可能发生碰撞的时间小于1秒时,根据相对车速判断两车的碰撞强度,如果碰撞时的相对车速小于等于10米/秒,防撞控制单元通过预紧式安全带控制单元收紧安全带以保护乘客;如果相对车速大于10米/秒,防撞控制单元通过安全气囊控制单元提前启动安全气囊以保护乘客。
2.根据权利要求1所述的汽车纵向碰撞缓解系统的控制方法,所述的汽车纵向碰撞缓解系统包括爆胎监测单元,其特征在于:
当本车发生爆胎时,爆胎监测单元将爆胎数据提供给防撞控制单元,防撞控制单元自动转入爆胎处理程序,爆胎处理程序检测本车与后车的距离及相对速度并计算可能出现的碰撞时间,当本车与后车可能发生碰撞的时间大于3 秒时,向本车及后车驾驶员发出声音及灯光报警信息,车速控制系统控制本车实施减速制动;当本车与后车可能发生碰撞的时间小于3秒时,向本车及后车驾驶员发出声音及灯光报警信息。
3.根据权利要求1所述的汽车纵向碰撞缓解系统的控制方法,所述的汽车纵向碰撞缓解系统包括车速传感器,其特征在于:
根据车速传感器提供的本车车速数据,当本车车速大于75公里/小时时,确定本车与前车的安全距离,当雷达测距系统所测的本车与前车的距离小于安全距离时,向本车驾驶员发出声音报警信息;
本车与前车的安全距离按S=0.075V^2+0.5V+20计算,其中S为安全距离(单位:米),V为车速(单位:米/秒)。
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