CN104290655B - 一种车辆侧翻预警方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆侧翻预警方法和装置，车辆侧翻预警方法通过对产生车辆侧向加速度的重要因素方向盘转角进行分析，并结合方向盘转角加速度来判断侧向加速度的变化趋势，较根据侧向加速度来对侧翻状态进行识别，能够提供更加充分和有效的预警时间提醒驾驶员采取合理操纵，提升车辆行驶安全性。

Description

一种车辆侧翻预警方法和装置

技术领域

本发明涉及一种车辆侧翻预警方法和装置，属于车辆主动安全预警技术领域。

背景技术

侧翻事故造成的损失严重，是道路交通安全和车辆安全研究领域的重要问题。随着车辆传感器的不断发展，为车辆运动状态识别提供了有效的感知信号，对车辆事故前预防起到了重要的作用。在车辆侧翻状态识别领域，也出现了以侧向加速度临界值为基础的，用侧翻时间(Time-To-Rollover:TTR)来进行预警机制判断的侧翻预警算法。侧向加速度信号对侧翻状态的判断属于直接信号，根据侧向加速度产生的侧倾力矩计算侧翻时间。这种计算方法在实际应用过程中，必须是加速度已经产生并且持续一段时间才会进行预警，这就会导致即使预警信号发出，驾驶员能够采取纠正动作的时间有限，产生的有益效果很小。

发明内容

本发明的目的是提供一种侧翻预警方法和装置，用以解决预判车辆侧翻状态，及时有效的发出预警信号，保证驾驶员有足够的时间对侧翻趋势进行纠正，提醒驾驶员减速或者缓打方向避免侧翻发生，保证车辆安全行驶的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种车辆侧翻预警方法，包括如下步骤：

1).采集方向盘转角信息和车速V_x信息，记录转角变化的初始时刻t₀、侧向加速度产生的峰值a_ymax，计算峰值响应时间t_rsp-t₀，所述的初始时刻t₀是方向盘转角绝对值开始增加的时刻，t_rsp为方向盘转角绝对值第一次到达峰值的时刻；

2).记当前时刻为t_n，进行比较，当t_n-t₀>t_rsp-t₀-t_warn时，产生预警信号，所述t_warn为预设值。

通过在不同车速V_x和不同方向盘转角角速度条件下进行的方向盘角阶跃试验确定车速Vx与侧向加速度产生的峰值a_ymax和峰值响应时间t_rsp-t₀的关系。

当车速下降或所述方向盘转角角速度δ′与方向盘转角δ符号相反时，预警信号解除。

一种车辆侧翻预警装置，包括：

1).采集方向盘转角信息和车速V_x信息的模块，记录转角变化的初始时刻t₀、侧向加速度产生的峰值a_ymax，计算峰值响应时间t_rsp-t₀，所述的初始时刻t₀是方向盘转角绝对值开始增加的时刻，t_rsp为方向盘转角绝对值第一次到达峰值的时刻；

2).数值比较模块，记当前时刻为t_n，当t_n-t₀>t_rsp-t₀-t_warn时，产生预警信号，所述t_warn为预设值。

通过在不同车速V_x和不同方向盘转角角速度条件下进行的方向盘角阶跃试验确定车速Vx与侧向加速度产生的峰值a_ymax和峰值响应时间t_rsp-t₀的关系。

当车速下降或所述方向盘转角角速度δ′与方向盘转角δ符号相反时，预警信号解除。

本发明的有益效果为，本发明提供的是一种车辆侧翻预警方法和装置，通过对产生车辆侧向加速度的重要因素——方向盘转角进行分析，并结合方向盘转角加速度来判断侧向加速度的变化趋势，较根据侧向加速度来对侧翻状态进行识别，能够提供更加充分和有效的预警时间提醒驾驶员采取合理操纵，提升车辆行驶安全性。

附图说明

图1是方向盘转角与时间的关系示意图；

图2是侧向加速度响应特性参数示意图；

图3是车辆侧向运动系统参数示意图。

图中：

m：车辆质量；h：质心高度；L；轮距；h_R：侧倾中心高度；a_y：侧向加速度；F_zi：地面施加给内侧车轮的垂向力；F_zo：地面施加给外侧车轮的垂向力。

具体实施方式

下面结合附图对车辆侧翻预警方法做进一步详细的说明。

一种车辆侧翻预警方法，包括如下步骤：

1).采集方向盘转角信息和车速V_x信息，记录转角变化的初始时刻t₀，侧向加速度产生的峰值a_ymax，计算峰值响应时间t_rsp-t₀，所述的初始时刻t₀是方向盘转角绝对值开始增加的时刻；

2).记当前时刻为t_n，进行比较，当t_n-t₀>t_rsp-t₀-t_warn时，产生预警信号，所述t_warn为预设值。

记录方向盘转角变化的初始时刻t₀，除非方向盘转角绝对值有减小的趋势，否则该初始时刻保持不更新；在方向盘转角绝对值增加的过程中，取最大的角速度作为该过程的方向盘转角角速度

计算峰值响应时间t_rsp-t₀：在不同的车速V_x和不同方向盘转角角速度[δ_max/(t_step-t₀)]条件下，进行一系列方向盘角阶跃试验；分析上述试验中侧向加速度对不同方向盘转角输入的峰值响应特性，如图1和图2所示，获取侧向加速度峰值a_ymax、侧向加速度峰值响应时间t_rsp-t₀；

侧向加速度峰值a_ymax：在该工况下侧向加速度能够达到的最大值；

侧向加速度加速度峰值响应时间t_rsp-t₀：方向盘角阶跃输入起始，到第一次侧向加速度峰值产生时的时间差。

侧向加速度加速度峰值响应时间t_rsp-t₀为参考值，作为在进行侧翻预警判断时的比较值。

如图3所示，计算准静态侧翻阈值A_y，此时内侧车轮离开地面(即：F_zi＝0)：

$A_y=\frac{L}{2h}g$

取准静态侧翻阈值的1/3作为动态侧翻预警阈值：

${\hat{A}}_y=\frac{A_y}{3}$

记当前时刻为t_n，当t_n-t₀>t_rsp-t₀-t_warn时，产生预警信号，t_warn为预设值。

t_warn为提前提醒驾驶员减速或者缓打方向的时间；当车速下降到K×V_x或方向盘转角角速度与方向盘转角δ符号相反时，预警信号解除，其中K为预警解除标定参数，取值范围为(0,1)。

下面结合一个具体实施例对本发明进行一个详细的说明。

某车型L＝2068mm，h＝1156mm，根据

$A_y=\frac{L}{2h}g$

${\hat{A}}_y=\frac{A_y}{3}$

得：

准静态侧翻阈值A_y＝g×2068/(2×1156)＝0.89g，

动态侧翻阈值 ${\hat{A}}_y=A_y/3=0.3g.$

取[t_step-t₀]＝1s，通过车辆动力学仿真，根据侧翻预警方法，如图1和图2所示对侧向加速度峰值响应特性进行标定，结合动态侧翻阈值确定可能产生侧翻的工况，并提前进行预警，得出如下表1所示的一系列数据：

表1 某车型侧向加速度响应特性

黑体部分为近似或超出动态侧翻阈值的工况，需要提前预警。

考虑驾驶员的反应特性，取t_warn＝0.5s做为提前预警时间，取K＝0.8作为预警解除标定参数，通过本发明中的信息采集处理装置采集车速、方向盘转角、方向盘转角角加速度信号并记录时间。

根据表1所示，在车速为70km/h条件下，方向盘开始转动作为t₀时刻，如果方向盘转角角速度超过90°/s，则会在t_n(t_n＝1.55-0.5＝1.05s)时刻将预警信号发出，通过声音、光学、振动等方式提醒驾驶员车辆侧翻趋势的产生。

驾驶员根据侧翻预警信号采取减速或者缓打方向的方式来避免侧翻发生，当车速下降至70×0.8＝56km/h或方向盘转角角加速度与方向盘转角方向相反时，解除预警信号。

根据车速信号、方向盘转角信号、方向盘转角加速度信号，结合本发明提供的侧翻预警方法，计算TTR并对车辆的侧翻趋势进行判断；然后根据预警机制采取声音、光学、振动等方式提醒驾驶员车辆侧翻趋势的产生；最后驾驶员根据侧翻预警信号采取减速或者缓打方向的方式来避免侧翻发生，保证车辆安全行驶。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种车辆侧翻预警方法，其特征在于，所述车辆侧翻预警方法包括如下步骤：

1).采集方向盘转角信息和车速V_x信息，记录转角变化的初始时刻t₀、侧向加速度产生的峰值a_ymax，计算峰值响应时间t_rsp-t₀，所述的初始时刻t₀是方向盘转角绝对值开始增加的时刻，t_rsp为方向盘转角绝对值第一次到达峰值的时刻；

2).记当前时刻为t_n，进行比较，当t_n-t₀>t_rsp-t₀-t_warn时，产生预警信号，所述t_warn为预设值。

2.根据权利要求1所述的车辆侧翻预警方法，其特征在于，通过在不同车速V_x和不同方向盘转角角速度条件下进行的方向盘角阶跃试验确定车速Vx与侧向加速度产生的峰值a_ymax和峰值响应时间t_rsp-t₀的关系。

3.根据权利要求1所述的车辆侧翻预警方法，其特征在于，当车速下降或所述方向盘转角角速度δ′与方向盘转角δ符号相反时，预警信号解除。

4.一种车辆侧翻预警装置，其特征在于，所述车辆侧翻预警装置包括：

1).采集方向盘转角信息和车速V_x信息的模块，记录转角变化的初始时刻t₀、侧向加速度产生的峰值a_ymax，计算峰值响应时间t_rsp-t₀，所述的初始时刻t₀是方向盘转角绝对值开始增加的时刻，t_rsp为方向盘转角绝对值第一次到达峰值的时刻；

2).数值比较模块，记当前时刻为t_n，当t_n-t₀>t_rsp-t₀-t_warn时，产生预警信号，所述t_warn为预设值。

5.根据权利要求4所述的车辆侧翻预警装置，其特征在于，通过在不同车速V_x和不同方向盘转角角速度条件下进行的方向盘角阶跃试验确定车速Vx与侧向加速度产生的峰值a_ymax和峰值响应时间t_rsp-t₀的关系。

6.根据权利要求4所述的车辆侧翻预警装置，其特征在于，当车速下降或所述方向盘转角角速度δ′与方向盘转角δ符号相反时，预警信号解除。