CN105346388A - 一种用于汽车上坡时的辅助系统及其控制方法 - Google Patents

一种用于汽车上坡时的辅助系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车上坡时的辅助系统及其控制方法，包括信息采集系统、信息处理系统、控制系统和初始化按钮；信息采集系统将采集的自车与前方障碍物的距离、自车车速和车身俯仰角信息传送给信息处理系统；信息处理系统计算出自车与障碍物的相对距离、自车车速和自车车身俯仰角，并通过计算结果判断车辆是否处于安全状态，将判断结果发送给控制系统；控制系统根据自车的安全状态,决定是否启动辅助干预模式；初始化按钮可使该辅助系统恢复到初始状态。本发明可以提高驾驶者在驾驶过程中的舒适度；对于前进方向上驾驶者视野盲区内的物体，汽车可以进行主动避撞，有效减轻人员损伤及经济损失。

Description

一种用于汽车上坡时的辅助系统及其控制方法
技术领域
本发明属于车辆控制技术领域，具体涉及一种用于汽车上坡时的辅助系统及其控制方法。
背景技术
随着汽车保有量的不断攀升，汽车驾驶安全问题已经越来越受到人们的重视。有资料显示70％～90％的交通事故都是由驾驶人员的操作失误而导致的，其中只有3％左右的事故是由汽车自身的原因导致的。
有研究表明应用主动避撞系统可以有效的降低追尾或交叉碰撞事故率，所以研究主动避撞系统是必要的。目前用于前进方向上的主动避撞系统有CWS、ACC，汽车在上坡是的辅助系统多数用来辅助起步，但是这些系统在一些特殊工况下，对于安全状态判别的准确率却大大降低了。
汽车在上坡过程中，如果坡度过大，驾驶者有可能看不见前方几米内的物体，而且上坡时会造成汽车的前保险杠与地面接触，对汽车造成损坏，所以设计一种用于上坡过程中的主动避撞系统是有必要的。本发明设计了一款专门用于汽车上坡过程中预警，并减少由于视野盲区而导致的事故发生可能性的辅助系统及其控制方法。
发明内容
为克服汽车在上坡过程中由于盲区扩大从而导致事故的发生，本发明提供了一种汽车上坡过程时辅助系统及其控制方法。
所述的一种用于汽车上坡时的辅助系统，包括信息采集系统、信息处理系统、控制系统、初始化按钮。
所述信息采集系统包括车载雷达装置、车速传感器以及垂直陀螺仪传感器；安装在汽车车身底盘最前端的左、中、右三个位置，用于采集自车与前方障碍物的距离信息，所述车速传感器用于采集自车车速信息，所述垂直陀螺仪传感器用于采集自车车身俯仰角信息：
所述信息处理系统(ECU)的输入端与信息采集系统的输出端相连，根据信息采集系统采集的信号计算出自车与障碍物的相对距离、自车车速和自车车身俯仰角，通过计算结果判断车辆是否处于安全状态，并将危险状态信息发送给控制系统；
所述控制系统包括显示装置、警示装置、电动刹车制动系统及节气门控制系统；所述控制系统的输入端与信息处理系统的输出端相连，当自车处于安全状态时，控制系统不作出反应；当自车处于危险状态时，控制系统启动辅助干预模式，显示装置显示电动刹车制动系统和节气门控制系统的干预操作，方便驾驶员判断，同时给驾驶员提供参考；
所述系统初始化按钮可使该辅助系统复原到初始状态，即关闭系统前一次的执行；长按初始化按钮5s则可关闭辅助系统。
进一步所述的显示装置为LED显示屏；所述警示装置采用红色警示灯。
进一步垂直陀螺仪传感器每隔0.05s收集一次车身俯仰角信息，并将相邻0.15s内的三次俯仰角信息进行比较，如果在相邻的0.15s内收集的俯仰角信息均大于6°，那么系统就判断汽车处于上坡过程中。
进一步在上坡过程中，如果在0.15s内收集的俯仰角度介于6°～10°，系统判定汽车处于轻微坡度上坡过程中，设定安全速度为50Km/h，不设定安全距离；如果在0.15s内收集的俯仰角度介于10°～20°，系统判定汽车处于中度坡度上坡过程中，设定安全速度为30Km/h，安全距离10m；如果在0.15s内收集的俯仰角度介于20°～30°，系统判定汽车处于大坡度上坡过程中，设定安全速度为10Km/h，安全距离2.5m，警示灯闪烁；如果在0.15s内收集的俯仰角度大于30°，系统判定汽车处于危险坡度上坡过程中，警示灯常亮并刹车。
在汽车行车方向上，车载雷达装置、车速传感器和垂直陀螺仪传感器会分别获取自车与障碍物的距离、自车车速以及自车车身俯仰角，控制车速并判断汽车是否处于安全距离范围内，若不安全则启动电动刹车，控制节气门关闭并开启警示装置。
一种用于汽车上坡时的辅助系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤1，信息采集系统中的车载雷达装置、车速传感器和垂直陀螺仪传感器分别采集自车与障碍物距离、自车车速和自车车身俯仰角信息；
步骤2，信息采集系统将采集的信息传送给信息处理系统，信息处理系统计算出自车与障碍物的相对距离、自车车速及自车车身俯仰角，并以此计算结果判断自车的安全状态，信息处理系统将自车的危险状态信息发送给控制系统；
步骤3，当自车车身俯仰角达到门限值时，控制系统采取干预措施，设定自车车速和自车与障碍物安全距离的门限值；否则回到步骤1；
步骤4，当自车车速及与障碍物安全距离达到危险门限值时，控制系统采取干预措施：警示装置启动，电动刹车制动系统刹车，节气门控制系统关闭节气门；
步骤5，当自车车速及与障碍物安全距离达到安全门限值时，控制系统退出干预，汽车照常行驶，此时进入步骤1；
步骤6，当按下初始化按钮时，信息处理系统清零，控制系统关闭，进入步骤1；长按初始化按钮5s，可使辅助系统关闭。
本发明的有益效果是：
1、信息采集系统中的垂直陀螺仪传感器每隔0.05s收集一次车身俯仰角信息，并将相邻0.15s内的三次俯仰角信息进行比较，在上坡过程中，根据0.15s内收集的俯仰角度，系统判定汽车是处于轻微、中度、大坡度和危险四种坡度上坡过程中的哪一种，同时结合车速传感器测得的自车车速，系统作出相应的控制动作,可使汽车以平稳安全的速度驶过上坡路，提高驾驶者在驾驶过程中的舒适度。
2、对于前进方向上驾驶者视野盲区内的物体，安装在汽车车身底盘最前端的左、中、右三个位置的车载雷达装置采集自车与前方障碍物的距离信息，并传送给信息处理系统；信息处理系统根据车载雷达探测到自车与前方障碍物的距离，判定自车的安全状态，控制系统根据自车的安全状态判定是否作出动作；如果自车与前方障碍物的距离小于设定的安全距离，汽车可以进行主动避撞，有效地避免了由于事故导致的人员损伤以及经济损失。
附图说明
图1是用于汽车上坡时的辅助系统的结构框图；
图2是本发明的车载雷达位置图；其中图2(a)是车载雷达位置侧视图，其中图2(b)是车载雷达位置俯视图；
图3是本发明在上坡过程中的实例简图。
具体实施方式
为方便对本发明的理解，下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,一种用于汽车上坡时的辅助系统结构框图,该系统包括信息采集系统、信息处理系统、控制系统和初始化按钮；
信息采集系统包括车载雷达装置(3个)、车速传感器和垂直陀螺仪传感器；信息采集系统用于获取自车与前方障碍物的距离信息、自车车速信息以及自车车身俯仰角信息，并将采集到的信息传送给信息处理系统；
信息处理系统对信息采集系统获取的信息进行处理，得到前方障碍物的相对距离、自车车速及自车车身俯仰角；
控制系统对信息处理系统得到的数据进一步处理，分析出自车与障碍物的距离是否处于安全状态，如果危险，则启动电动刹车制动系统，同时关闭节气门控制系统的节气门，使节气门失去加速能力，警示装置开启；
显示装置显示电动刹车制动系统和节气门控制系统的干预操作；
初始化按钮是用来终止该系统操作进程解除系统下达的命令，即当电动刹车启动，节气门失去加速能力时，汽车停止，此时按下初始化按钮，电动刹车解除制动，节气门恢复加速能力，辅助系统恢复到初始状态；当不需要辅助系统时，长按5s关闭系统，系统会在下一次汽车启动时自动开启。
如图2所示，三个车载雷达分别位于车身底盘前端的左侧1、中间2、右侧3，用来探索前方是否有障碍物以及与障碍物的距离信息，并将采集到的信息传送给信息处理系统。图3是本发明在上坡过程中的实例简图，首先垂直陀螺仪传感器每隔0.05s收集一次自车车身俯仰角信息，并将相邻0.15s内的三次俯仰角信息进行比较，如果在相邻的0.15s内收集的俯仰角信息均大于6°，系统就判定汽车处于上坡过程中。而在上坡过程中，若在0.15s内收集的俯仰角度介于6°～10°，系统判定汽车处于轻微坡度上坡过程中；此时通过车速传感器测得自车车速，如果车速大于50km/h，启动电动刹车进行减速，如果车速小于50km/h，汽车照常前行；由于未设定安全距离，系统判定安全，汽车平稳驶过上坡路。若在0.15s内收集的俯仰角度介于10°～20°，系统判定汽车处于中度坡度上坡过程中；此时通过车速传感器测得自车车速，如果车速大于30km/h，启动电动刹车进行减速，如果车速小于30km/h，汽车照常前行；同时如果车载雷达探测到自车与前方障碍物距离小于10m，启动电动刹车制动系统并使节气门失去加速能力，从而使汽车减速直至停止；当按下初始化按钮时，电动刹车解除制动，节气门恢复加速能力，汽车平稳驶过上坡路。若在0.15s内收集的俯仰角度介于20°～30°，系统判定汽车处于大坡度上坡过程中；此时通过车速传感器测得自车车速，如果车速大于10km/h，启动电动刹车进行减速，如果车速小于10km/h，汽车照常前行；同时如果雷达探测到自车与前方障碍物距离小于2.5m时，启动电动刹车制动系统并使节气门失去加速能力，从而使汽车减速直至停止；当按下初始化按钮时，电动刹车解除制动，节气门恢复加速能力，汽车平稳驶过上坡路。若在0.15s内收集的俯仰角度大于30°，系统判定汽车处于危险坡度上坡过程中，警示灯常亮并启动电动刹车制动系统进行刹车。

Claims (6)

1.一种用于汽车上坡时的辅助系统，其特征在于：包括信息采集系统、信息处理系统、控制系统和初始化按钮；
所述信息采集系统包括车载雷达装置、车速传感器以及垂直陀螺仪传感器；
所述车载雷达装置安装在汽车车身底盘最前端的左、中、右三个位置，用于采集自车与前方障碍物的距离信息，所述车速传感器用于采集自车车速信息，所述垂直陀螺仪传感器用于采集自车车身俯仰角信息：
所述信息处理系统的输入端与信息采集系统的输出端相连，根据信息采集系统采集的信号计算出自车与障碍物的相对距离、自车车速和自车车身俯仰角，通过计算结果判断车辆是否处于安全状态，并将危险状态信息发送给控制系统；
所述控制系统包括显示装置、警示装置、电动刹车制动系统及节气门控制系统；所述控制系统的输入端与信息处理系统的输出端相连，当自车处于安全状态时，控制系统不作出反应；当自车处于危险状态时，控制系统启动辅助干预模式，显示装置显示电动刹车制动系统和节气门控制系统的干预操作；
所述初始化按钮安装在所述控制系统的输出端,可使该辅助系统恢复到初始状态。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车上坡时的辅助系统，其特征在于：所述的显示装置为LED显示屏。
3.根据权利要求1所述的一种用于汽车上坡时的辅助系统，其特征在于：所述警示装置采用红色警示灯。
4.根据权利要求1所述的一种用于汽车上坡时的辅助系统，其特征在于：所述垂直陀螺仪传感器每隔0.05s收集一次自车车身俯仰角信息，并将相邻0.15s内的三次俯仰角信息进行比较。
5.一种用于汽车上坡时的辅助系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，信息采集系统中的车载雷达装置、车速传感器和垂直陀螺仪传感器分别采集自车与障碍物距离、自车车速和自车车身俯仰角信息；
步骤2，信息采集系统将采集的信息传送给信息处理系统，信息处理系统计算出自车与障碍物的相对距离、自车车速及自车车身俯仰角，并以此计算结果判断自车的安全状态，信息处理系统将自车的危险状态信息发送给控制系统；
步骤3，当自车车身俯仰角达到门限值时，控制系统采取干预措施，设定自车车速和自车与障碍物安全距离的门限值；否则回到步骤1；
步骤4，当自车车速及与障碍物安全距离达到危险门限值时，控制系统采取干预措施：警示装置启动，电动刹车制动系统刹车，节气门控制系统关闭节气门；
步骤5，当自车车速及与障碍物安全距离达到安全门限值时，控制系统退出干预，汽车照常行驶，此时进入步骤1；
步骤6，当按下初始化按钮时，信息处理系统清零，控制系统关闭，进入步骤1。
6.根据权利要求5所述的一种用于汽车上坡时的辅助系统的控制方法，其特征在于：长按初始化按钮5s，可使辅助系统关闭。
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