CN104228820A - 利用偏航率来防止车辆碰撞的系统和方法 - Google Patents

利用偏航率来防止车辆碰撞的系统和方法 Download PDF

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Abstract

根据本发明的用于防止车辆碰撞的系统包括：转向检测部，其被配置为检测与物体的碰撞；计算部，其被配置为计算车辆的偏航率并计算目标转向角；制动器控制部，其被配置为根据所述目标转向角来控制所述车辆的转向操作；以及车轮控制部，其与所述制动器控制部联锁并被配置为根据所述目标转向角来控制所述车辆的转向操作。根据本发明的用于防止车辆碰撞的方法包括：在车辆的转向检测部估计与物体的碰撞；在计算部计算所述车辆的偏航率；根据所述计算部计算出的偏航率来计算目标转向角；和根据所述目标转向角由车轮控制部和制动器控制部中的至少一个来执行使所述车辆返回的转向操作。

Description

利用偏航率来防止车辆碰撞的系统和方法
技术领域
本发明涉及防止处于车道变换等状态的车辆之间发生碰撞的用于防止车辆碰撞的系统和用于防止车辆碰撞的方法，更具体地，涉及一种利用偏航率来防止车辆碰撞的系统和一种利用偏航率来防止车辆碰撞的方法。
背景技术
最近，人们正在开发和研究辅助系统，用于在车辆行驶时有可能与相应车道上处于车道变换等状态的另一车辆发生碰撞时自动避免碰撞。
用于自动避免碰撞的传统辅助系统利用安装在车辆上的传感器来判断一致方向(corresponding direction)上是否有其它车辆，有可能碰撞时自动地控制转向装置，并将车辆返回到其初始车道。
然而，在这种情况下，驾驶员可能有抵触情绪，可能会对车轮的突然移动感到困惑，因此可能会导致二次事故。
另外，因为在控制车轮时难以精确地计算控制角，所以很难将车辆完全恢复到其原始车道。
因此，需要一种解决上述问题的方法。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：第10-0588563号韩国专利
发明内容
本发明旨在提供一种利用偏航率来防止车辆碰撞的系统和一种利用偏航率来防止车辆碰撞的方法，其可以最小化由于车辆的返回控制而对用户造成的困惑，并提供舒适的乘坐，因此可减少二次事故。
本发明还旨在提供一种利用偏航率来防止车辆碰撞的系统和一种利用偏航率来防止车辆碰撞的方法，其可以精确地计算出用于控制车轮的控制角。
本发明的其他方面部分将通过下面的文字描述得到阐述，部分将通过以下文字描述而显见，或者可以通过对本发明的实践而习得。
本发明的一方面提供了一种防止车辆碰撞的方法，包括以下步骤：在车辆的转向检测部处估计与物体的碰撞；在计算部处计算所述车辆的偏航率；根据所述计算部计算出的偏航率来计算目标转向角；并根据所述目标转向角由车轮控制部和制动器控制部中的至少一个来执行使车辆返回的转向操作。
该方法可以进一步包括以下步骤：在计算所述目标转向角的步骤和执行使车辆返回的转向操作的步骤之间由所述计算部将计算出的偏航率与阈值进行比较。
在执行使车辆返回的转向操作的步骤中，当计算出的偏航率小于所述阈值时，制动器控制部可以根据所述目标转向角来执行使车辆返回的转向操作。
在执行使车辆返回的转向操作的步骤中，如果在制动器控制部执行转向操作时，在受控车轮处产生了大于等于预先设定的基准值的滑移，则车轮控制部可以附带地执行车辆的转向操作。
在执行使车辆返回的转向操作的步骤中，当计算出的偏航率大于等于阈值时，制动器控制部和车轮控制部可以同时执行车辆的转向操作。
在执行使车辆返回的转向操作的步骤中，当计算出的偏航率大于等于阈值时，制动器控制部可以按照该阈值来执行车辆的转向操作，而车轮控制部可以按照所述目标转向角与该阈值之差来执行车辆的转向操作。
本发明的另一方面提供了一种用于防止车辆碰撞的系统，该系统包括：转向检测部，其被配置为检测与物体的碰撞；计算部，其被配置为计算车辆的偏航率并计算目标转向角；制动器控制部，其被配置为根据所述目标转向角来控制车辆的转向操作；以及车轮控制部，其与制动器控制部联锁并被配置为根据所述目标转向角来控制车辆的转向操作。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示范实施方案，本发明的上述和其它目的、特征和优点对于本领域普通技术人员将变得更加明了，附图中：
图1是示出根据本发明一个实施方案的利用偏航率来防止车辆碰撞的系统的各个元件的图；
图2是示出根据本发明一个实施方案的利用偏航率来防止车辆碰撞的方法的各个步骤的流程图；
图3是示出根据各个目标转向角，偏航率随时间变化的曲线图；
图4是示出当目标转向角为每秒1度时，偏航率随时间变化的曲线图；
图5是示出当目标转向角为每秒2.25度时，偏航率随时间变化的曲线图。
[主要元件的详细说明]
30：方向盘          40：车轮
110：转向检测部     120：计算部
130：车轮控制部     140：制动器控制部
具体实施方式
下面将参照附图来详细描述根据本发明的利用偏航率来防止车辆碰撞的系统和利用偏航率来防止车辆碰撞的方法。
图1是示出根据本发明一个实施方案的利用偏航率来防止车辆碰撞的系统的各元件的图。
如图1所示，根据本发明一个实施方案的利用偏航率来防止车辆碰撞的系统包括转向检测部110、计算部120、车轮控制部130以及制动器控制部140。
转向检测部110是被配置为在车辆变换车道等情况下检测与另一物体的碰撞的结构元件，并且可以形成为用于捕捉其它物体的位置信息的各种类型，例如距离传感器、无线通信以及GPS。
即，转向检测部110先前识别了在车辆转向时可能发生的与其他物体(例如车辆和结构)发生碰撞的情况。
计算部120是被配置为计算车辆的偏航率并计算目标转向角的结构元件。
也就是说，当转向检测部110预料到要和该物体碰撞时，计算部120可以计算出车辆的偏航率，并且因此可以计算出目标转向角以返回到初始位置。
此时，计算车辆的偏航率时，转向检测部110可以承担这个角色。否则，可以提供各种不同的偏航率检测部，如红外传感器和重力传感器，来执行这样的操作。
车轮控制部130和制动器控制部140是彼此联锁并被配置成控制车辆的转向操作的结构元件。也就是说，车轮控制部130可以控制车辆的方向盘30，制动器控制部140可以控制每个车轮40的制动。
此时，车轮控制部130和制动器控制部140可以根据目标转向角的绝对值、车辆是否发生滑移等来同时执行车辆的转向操作，也可以仅由制动器控制部140来控制车辆的转向。稍后将对此进行描述。
图2是示出根据本发明一个实施方案的利用偏航率来防止车辆碰撞的方法的各个步骤的流程图。
如图2所示，根据本发明一个实施方案的利用偏航率来防止车辆碰撞的方法包括：估计与物体的碰撞的步骤S10；计算车辆的偏航率的步骤S20；计算目标转向角的步骤S30；将偏航率与阈值进行比较的步骤S40；和执行转向操作的步骤S50。
估计与物体的碰撞的步骤S10是在车辆的转向检测部处估计与物体的碰撞的步骤。转向检测部110先前识别由于车辆转弯而可能与诸如其他车辆和结构的物体发生碰撞的情形。
计算车辆的偏航率的步骤S20是计算部计算车辆的偏航率的步骤。也就是说，当在步骤S10中估计要与物体发生碰撞时，计算车辆的偏航率。
在计算目标转向角的步骤S30中，计算部根据计算出的偏航率来计算目标转向角，并且将根据计算出的目标转向角来改变转向控制操作。
为此，可以执行将偏航率与阈值进行比较的步骤S40。在此步骤中，计算部将计算出的偏航率与阈值进行比较。
该阈值是预先设定的值。当偏航率小于该阈值时，仅制动器控制部可以执行转向操作，使得车辆按照目标转向角返回。
而当偏航率大于等于该阈值时，制动器控制部和车轮控制部可以同时执行车辆的转向操作。
这是因为，当方向盘被控制时，用户通常对于转向有抵触，会对车轮的突然移动感到困惑，从而可能会导致二次事故。因此，有必要最低限度地执行方向盘的控制。可以按照通过分别控制各车轮中的制动器而发生的差异制动来执行预定度数或更多度数的转向操作。
即，当偏航率小于阈值时，仅执行差异制动，而当偏航率大于等于阈值时，同时执行差异制动和方向盘的控制使得车辆返回。
更具体地说，当偏航率大于等于阈值时，制动器控制部按照该阈值来执行车辆的转向，因此，车轮控制部可以按照目标转向角与阈值之差来执行车辆的转向。在这种情况下，可以最小化对方向盘的控制。
在将偏航率与阈值进行比较的步骤S40之后，执行转向操作的步骤S50。在此步骤中，车轮控制部和制动器控制部中的至少一个执行使车辆返回的转向操作。此时，如上所述，可以同时执行差异制动和方向盘的控制，也可以单独执行差异制动或方向盘的控制。
同时，在执行使车辆返回的转向操作的步骤中，如果在制动器控制部执行转向操作时产生的受控车轮的滑移大于预先设定的基准值，则车轮控制部可以附带执行车辆的转向操作。也就是说，当只执行差异制动时，或者当按照阈值执行差异制动时产生的受控车轮的滑移大于预先设定的基准值时，可以附带地对方向盘进行控制以提高安全性。
如上所述，当方向盘被同时控制时，可以通过下面的等式1来计算方向盘的转向角，并且计算结果可以通过MDPS(电机驱动动力转向)来体现。
等式(1)
V · y γ · · e · y e · ϵ = a 11 a 12 0 0 a 21 a 22 0 0 1 0 0 V x 0 1 0 0 V y γ · e y e ϵ + C f / m l f · C f / I z 0 0 δ f + 0 0 0 - V x K L + 0 1 I z 0 0 M z
a 11 = - C f + C r m · V x , a 12 = - V x + - l f · C f + l r · C r m · V x
a 21 = - l f · C f + l r · C r I z · V x , a 22 = - l f 2 · C f + l r 2 · C r I z · V x
Vy：横向速度
γ：偏航率
ey：侧向偏移误差
eε：航向角误差
δf：转向角
KL：曲率
Vx：纵向速度
MZ：差异制动的时刻
可以如图3的曲线图所示来实现根据各个目标转向角来随时间控制偏航率。如该图中所示，可以理解的是，偏航率随时间的变化偏离随着时间的推移逐渐减小。
图4是示出当目标转向角为每秒1度时偏航率随时间的变化的曲线图，图5是示出当目标转向角是每秒2.25度时偏航率随时间的变化的曲线图。
在这两种情况下，可以理解的是，偏航率随时间变化的速率为最大0.5秒，然后逐渐降低，因此偏差减小。
这种利用偏航率来防止车辆碰撞的系统和利用偏航率来防止车辆碰撞的方法可以使用户由于车辆的返回控制而造成的困惑最小化并能提供舒适的乘坐。
因此，能够显著地降低二次事故。
另外，还能够精确地利用偏航率来计算用于控制车轮的控制角。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本领域技术人员可以想到对本发明的上述示范实施方案进行各种修改。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围之内的所有修改。

Claims (7)

1.一种防止车辆碰撞的方法，包括：
步骤S10，在车辆的转向检测部(110)估计与物体的碰撞；
步骤S20，在计算部(120)计算所述车辆的偏航率；
步骤S30，根据所述计算部(120)计算出的所述偏航率来计算目标转向角；和
步骤S50，根据所述目标转向角由车轮控制部(130)和制动器控制部(140)中的至少一个执行使所述车辆返回的转向操作。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：步骤S40，在计算所述目标转向角的步骤和执行使所述车辆返回的转向操作的步骤之间由所述计算部(120)将计算出的偏航率与阈值进行比较。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在执行使所述车辆返回的转向操作的步骤S50中，当计算出的偏航率小于所述阈值时，所述制动器控制部(140)根据所述目标转向角来执行使所述车辆返回的转向操作。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在执行使所述车辆返回的转向操作的步骤S50中，如果在所述制动器控制部(140)执行转向操作时，在受控车轮处产生了大于等于预先设定的基准值的滑移，则所述车轮控制部(130)附带地执行所述车辆的转向操作。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，在执行使所述车辆返回的转向操作的步骤S50中，当计算出的偏航率大于等于所述阈值时，所述制动器控制部(140)和所述车轮控制部(130)同时执行所述车辆的转向操作。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在执行使所述车辆返回的转向操作的步骤S50中，当计算出的偏航率大于等于所述阈值时，所述制动器控制部(140)按照所述阈值来执行所述车辆的转向操作，而所述车轮控制部(130)按照所述目标转向角与所述阈值之差来执行所述车辆的转向操作。
7.一种用于防止车辆碰撞的系统，包括：
转向检测部(110)，其被配置为检测与物体的碰撞；
计算部(120)，其被配置为计算车辆的偏航率并计算目标转向角；
制动器控制部(140)，其被配置为根据所述目标转向角来控制所述车辆的转向操作；以及
车轮控制部(130)，其与所述制动器控制部(140)联锁并被配置为根据所述目标转向角来控制所述车辆的转向操作。
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