CN104554439B - 一种表盘指针式侧翻预警动态显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表盘指针式动态显示方法及侧翻预警动态显示方法，各指示区域根据车速动态变化，而指针的位置则表明驾驶员操纵方向盘的状态，跟随车辆转向角的变化而变化，预测并反映出车辆侧倾角的动态变化过程。该方法以简单的仪表形式，动态显示整个驾驶过程，在驾驶员未达到预警状态可以对驾驶员状态进行评估，对驾驶员是一种积极的参考；当驾驶员达到预警状态，能对驾驶员有一个正确的指示作用，使得驾驶员能清楚如何解除预警。通过全过程动态显示的方法，促使驾驶员培养良好的驾驶习惯，到达安全驾驶的目的。

Description

一种表盘指针式侧翻预警动态显示方法

技术领域

本发明涉及一种表盘指针式动态显示方法及侧翻预警动态显示方法。

背景技术

现在的表盘指针式显示方法其各指示区域一般以颜色来区分，其各区域的范围是固定的，无法实现指示值的相关参数变化时指示区域的变化情况。

另外，现在由于侧翻事故造成很多严重损失，有时甚至危及到驾驶员及乘客的安全，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。现有的侧翻预警系统一般仅能在危险状态以声音或光的形式对驾驶员进行提醒，但不能在驾驶过程对驾驶员状态进行判断，而且当驾驶员达到预警状态，也不能指示驾驶员如何操作才能解除预警，以致传统预警有时不但不能给驾驶员起到正确指示作用，还会对驾驶员起一定干扰作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种表盘指针式动态显示方法，以解决现有固定指示方式无法实现指示区域随指示值的相关参数变化时而变化的问题，同时提供一种采用该方法的侧翻预警动态显示方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种表盘指针式动态显示方法，包括扇形的指示盘及对应的指针，所述指示盘上设有不同颜色的指示区域，各区域的范围随着该表盘所在系统的相应参数的变化而变化。

本发明表盘指针式侧翻预警动态显示方法的技术方案如下：包括扇形的指示盘及对应的指针，所述指针的指示位置为车辆转向角的实时值，所述指示盘上设有用于指示安全驾驶和至少一级侧翻预警的不同颜色的指示区域，各区域的范围随着车速的变化而变化。

侧翻预警区域边界角度r的计算公式如下：

ⅰ、车辆侧向加速度a_y随着车速V和车辆转向角θ的变化而变化，具体公式为：

其中，L为车辆轴距；

ⅱ、车辆静态侧翻侧向加速度临界值的计算公式为：

其中，h——车辆重心高度，g——重力加速度，B为车辆轮距；

ⅲ、根据车辆静态侧翻侧向加速度临界值计算其动态侧翻侧向加速度临界值进而得到车辆转向角的预警门限值θ_阈，其计算公式如下：

其中，M为修正量，该值与车辆类型相关；K为预警级别参数；

ⅳ、根据侧翻预警门限值θ_阈计算得到侧翻预警区域边界角度r，其计算公式如下：

其中，k为显示设定参数。

车辆转向角实时值的计算公式如下：

其中，L为车辆轴距，B为车辆轮距，Δω为轮速差，V为车速。

选取扇形指示盘的中间为0deg，车辆转向角向右为正值，向左为负值。

本发明的表盘指针式动态显示方法及侧翻预警动态显示方法，各指示区域根据车速动态变化，而指针的位置则表明驾驶员操纵方向盘的状态，跟随车辆转向角的变化而变化，预测并反映出车辆侧倾角的动态变化过程。该方法以简单的仪表形式，动态显示整个驾驶过程，在驾驶员未达到预警状态可以对驾驶员状态进行评估，对驾驶员是一种积极的参考；当驾驶员达到预警状态，能对驾驶员有一个正确的指示作用，使得驾驶员能清楚如何解除预警。通过全过程动态显示的方法，促使驾驶员培养良好的驾驶习惯，到达安全驾驶的目的。

本发明的侧翻预警动态显示方法相对于一般方法而言，具有如下优势：

(1)全过程驾驶状态评估，该方法可以在车辆整个行车过程中对车辆行驶状态和操纵状态进行显示，并从整个过程都对驾驶员的驾驶状态进行显示，更直观、更人性化的达到防止侧翻、安全预警的目的；

(2)不仅在危险情况能提前对驾驶员进行预警，还能更明确的使驾驶员明白，如何可以解除预警，使未经了解系统的驾驶员也可以轻松使用。

附图说明

图1为车辆准静态侧翻原理图；

图2为用于侧翻预警的交互界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

本发明提供了一种表盘指针式动态显示方法，包括扇形的指示盘及对应的指针，所述指示盘上设有不同颜色的指示区域，各区域的范围随着该表盘所在系统的相应参数的变化而变化。

将上述动态显示方法应用于车辆预警指示领域，则本发明还提供了一种表盘指针式侧翻预警动态显示方法，包括扇形的指示盘及对应的指针，所述指针的指示位置为车辆转向角的实时值，指示盘上设有用于指示安全驾驶和至少一级侧翻预警的不同颜色的指示区域，各区域的范围随着车速的变化而变化。

本实施例通过扇形仪表的方式显示预警过程，主要分为两个部分，扇形表盘和指针。这里采用两级预警，则扇形表盘界面分为三个部分，分别为绿、黄、红区域，三个部分分别表示安全驾驶、初级预警(一级预警)、严重预警(二级预警)，而且三个区域是动态变化的，主要根据车速进行变化，而指针的位置则表明驾驶员操纵方向盘的状态，跟随车辆转角的变化而变化，预测并反映出车辆侧倾角的动态变化过程。

侧翻预警区域边界角度r的计算公式如下：

ⅰ、车辆侧向加速度a_y随着车速V和车轮转角车辆转角θ的变化而变化，具体公式为：

其中，L为车辆轴距；

ⅱ、如图1所示，车辆静态侧翻侧向加速度临界值的计算公式为：

其中，h——车辆重心高度，g——重力加速度，B为车辆轮距；

ⅲ、根据车辆静态侧翻侧向加速度临界值计算其动态侧翻侧向加速度临界值进而得到车辆转向角的预警门限值θ_阈，其计算公式如下：

其中，M为修正量，该值与车辆类型相关；K为预警级别参数；

ⅳ、根据侧翻预警门限值θ_阈计算得到侧翻预警区域边界角度r，其计算公式如下：

其中，k为显示设定参数。

本实施例选取扇形指示盘的中间为0deg，车辆转向角向右为正值，向左为负值。

另外，对车辆行驶状态进行估计，通过几何关系的计算，车辆转向角θ实时值的计算公式如下：

车轮转角δ≈L/R，则转向半径R≈L/δ，

又因为，那么，有

其中，ω_内为车辆转向内侧车轮轮速(单位km/h)，ω_外为车辆转向外侧车轮轮速(单位km/h)；

由此可知：

其中，δ为车辆转向角的弧度值，L为车辆轴距，B为车辆轮距，Δω为轮速差，V为车速。

下面以一个具体的实例进行说明：选取某客车，已知轴距L＝6.25m，轮距B＝2.06m，质心高度h＝1.15m，修正值M＝0.5(由汽车理论给出)，将上述值代入车辆转向角的侧翻阈值计算公式：

计算可以得出，

则侧翻预警界面中区域边界值r＝±kθ_阈，k为显示设定参数，这里的正负代表车辆的偏转方向。

本实施例取扇形中间为0deg，两侧总角度为140deg(每边各70度，下面以一边情况进行说明)，选取显示设定参数k＝2.5，令一级预警时(即绿色边界)K₁＝0.3，此时边界为r₁；二级预警时(即黄色边界)K₂＝0.5，此时边界为r₂。

当车速为100km/h(客车最高限速值)时，由上述公式可以计算得到：

θ_阈＝2.037*K

此时，r₁＝2.037*K₁*k＝1.53，r₂＝2.037*K₂*k＝2.55。

车速为20km/h(从该车速时开始预警过程)时，由上述公式可以计算得到：

θ_阈＝50.919*K，

此时，r₁＝50.919*K₁*k＝38.19，r₂＝50.919*K₂*k＝63.65。

左边范围同样如此，如图2所示，那么根据上述计算值可知，在车速为 100km/h(客车最高限速值)时，中间安全区域为(-1.53，1.53)之间的连续区间，一级预警为(-2.55，-1.53)、(1.53,2.55)之间的区间，二级预警为(-70，-2.55、(2.55,70)之间的区间；在车速为20km/h(从该车速时开始预警过程)时，中间安全区域为(-38.19，38.19)之间的连续区间，一级预警为(-63.65，-38.19)、(38.19,63.65)之间的区间，二级预警为(-70，-63.65)、(63.65,70)之间的区间。

上述过程只是对两个特殊工况进行计算举例，实际工况时系统会自动计算阈值，并动态变化界面和指针位置。

在驾驶过程中，该预警界面一直动态变化，可以直观的指引驾驶员的驾驶方式：当车辆转向时，车辆的车辆转向角以及对应的车速达到侧翻阈值，该侧倾预警系统便会以声音、震动等形式提醒驾驶员，同时侧翻预警的交互界面持续动态显示车辆行驶状态和操纵状态，指导驾驶员安全驾驶。当车辆发出预警时，驾驶员及时纠正驾驶动作，采取缓慢转向、恢复方向盘转角至零位、减速等措施即可自动解除预警，以避免侧翻事故的发生。

以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种表盘指针式侧翻预警动态显示方法，其特征在于：包括扇形的指示盘及对应的指针，所述指针的指示位置为车辆转向角的实时值，所述指示盘上设有用于指示安全驾驶和至少一级侧翻预警的不同颜色的指示区域，各区域的范围随着车速的变化而变化；侧翻预警区域边界角度r的计算公式如下：

ⅰ、车辆侧向加速度a_y随着车速V和车辆转向角θ的变化而变化，具体公式为：

$a_y=\frac{V^2}{R}=\frac{{\mathrm{\πV}}^2}{180L}*\mathrm{\θ}$

其中，L为车辆轴距，R为转向半径；

ⅱ、车辆静态侧翻侧向加速度临界值的计算公式为：

$\left|A_y\right|=\frac{B}{2h}*g$

其中，h——车辆重心高度，g——重力加速度，B为车辆轮距；

ⅲ、根据车辆静态侧翻侧向加速度临界值计算其动态侧翻侧向加速度临界值进而得到车辆转向角的预警门限值θ_阈，其计算公式如下：

其中，M为修正量，该值与车辆类型相关；K为预警级别参数；

ⅳ、根据侧翻预警门限值θ_阈计算得到侧翻预警区域边界角度r，其计算公式如下：

其中，k为显示设定参数。

2.根据权利要求1所述的表盘指针式侧翻预警动态显示方法，其特征在于：车辆转向角实时值的计算公式如下：

$\mathrm{\θ}=\frac{L}{B}*\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}}{V}*\frac{180}{\mathrm{\π}}$

其中，L为车辆轴距，B为车辆轮距，Δω为轮速差，V为车速。

3.根据权利要求2所述的表盘指针式侧翻预警动态显示方法，其特征在于：选取扇形指示盘的中间为0deg，车辆转向角向右为正值，向左为负值。