CN106080600A - 一种基于v2v的汽车距离控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于V2V通讯的汽车距离控制系统及方法，系统包括检测单元、V2V通讯单元、中央处理单元、预警单元以及控制单元，方法包括：S1)、所述V2V通讯单元获取前车的路面信息、速度、方向以及地面摩擦力系数等参数并发送所述中央处理单元；S2)、所述检测单元检测本车的速度和本车与前车的距离参数并发送给所述中央处理单元；S3)、所述中央处理单元根据接收到的信息利用相关公式和定律进行计算，根据计算结果决定是否发送预警信号或控制信号到预警单元或者控制单元；提出的一种基于V2V通讯的汽车距离控制系统及方法，将V2V通讯与现代汽车控制系统相结合，提高了预测的精度和及时性，通过对汽车的实时有效控制，大大地降低了行驶汽车的碰撞概率。

Description

一种基于V2V的汽车距离控制系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车联网技术领域，更具体地说，涉及一种基于V2V的汽车距离控制系统及方法。

背景技术

近年来随着生活水平的提高，汽车变得越来越普及，但汽车数量的增长远远大于道路数量的增加，因此发生车辆碰撞的风险在慢慢的增加，在行驶实践中，不少的驾驶员把握不好纵向安全距离而发生追尾碰撞事故；人们对安全驾驶的需求变得越来越迫切，伴随着电子技术的发展，传感器技术的进步，以前无法解决的问题现在慢慢成为可能，许多的研究机构都对智能交通表现出兴趣，许多的安全驾驶系统都在不断的研发之中，特别是大量的研究表明自己的车辆与前向的车辆通过V2V通讯保持距离控制，规避碰撞的发生并提前产生预警可以确保在复杂的道路情况下得到一个更安全的驾驶环境。

对于前向的碰撞与距离控制，目前国外做法有采用单脉冲雷达，探测主车正前方的目标，以距离最近的车辆作为主目标，当两车距离小于驾驶员所设定的距离时，该系统向驾驶员发出警报；另外还有三菱公司研制开发的PDC系统是具有现代设计思想的系统，包括雷达、转向传感器、执行机构和显示单元，当预测到两车距离过近向驾驶员给出警告消息，同时通过控制节气门开度调整发动机的输出功率，并按需求自动换挡、减速。

在国内基于V2V通讯现在还处在概念上并没有实际提出一种可行的方法，本发明所说的V2V距离控制系统就是将近年来提出的车对车通信概念，运用到车辆的检测碰撞当中，提高汽车控制系统的预测精度和及时性。

发明内容

针对汽车在高速多车辆路段的碰撞问题，本发明将V2V运用到车辆的检测碰撞当中，提高汽车控制系统的预测精度和及时性，提出一种基于V2V通讯的汽车距离控制系统，包括接收前车的路面信息及前车速度、方向、地面摩擦力系数的V2V通讯单元、检测本车与前车信息的检测单元、计算汽车安全行驶距离的中央处理单元、对本车进行控制的控制单元以及接收和发送预警信息的预警单元。

所述V2V通讯单元用来接收来自前车的各种信息发送给中央处理单元，所述检测单元检测本车信息与前车信息并发送给中央处理单元，中央处理单元根据V2V通讯单元和检测单元发送过来的信息，通过事先设定的算法进行计算并将计算结果发送预警单元和汽车控制单元，预警单元和汽车控制单元根据计算结果判定是否向汽车驾驶员发出预警信息和对汽车进行控制。

所述V2V通讯单元用来接收前车的路面信息、前车速度、方向以及地面摩擦力系数。

所述检测单元包括距离检测单元以及速度检测单元，所述距离检测单元和速度检测单元分别通过距离传感器和速度传感器来完成检测任务，所述距离检测单元用来检测本车与前车的距离，所述速度检测单元用来检测本车的速度。

所述中央处理单元根据V2V通讯单元和检测单元发送过来的路况及距离信息，根据相关公式和定律求出本车的加速度和牵引力，并将控制信号和预警信号分别发送给所述控制单元和所述预警单元，当汽车将要进入安全距离内时，所述预警单元先进行预警，当汽车进入到安全距离内后，所述控制单元对汽车的速度进行控制。

所述中央处理单元为了达到安全行驶距离的目的，实时调整并发送控制信号给所述控制单元。

所述预警单元接收所述中央处理单元的预警信息，通过显示或者语音播报对驾驶人员进行提醒。

所述控制单元用来控制车辆的行驶情况，可以通过CAN总线与ECU相连，控制车辆的功率、速度以及刹车等。

一种基于V2V通讯的汽车行驶安全距离的控制方法，汽车距离控制系统通过V2V通讯单元、检测单元、中央处理单元、预警单元以及控制单元来实现汽车行驶安全距离的控制，控制方法包括以下步骤：

S1)、所述V2V通讯单元获取前车的路面信息、速度、方向以及地面摩擦力系数等参数并发送所述中央处理单元；

S2)、所述检测单元检测本车的速度和本车与前车的距离参数并发送给所述中央处理单元；

S3)、所述中央处理单元根据接收到的信息利用相关公式和定律进行计算，根据计算结果决定是否发送预警信号或控制信号到预警单元或者控制单元；

优选地，步骤S3)包括以下子步骤：

S31)、所述中央处理单元根据接收到的前车的路面信息，根据不同的路况与车辆的速度通过相应的算法计算保持安全行驶的距离；

S32)、所述中央处理单元单元根据安全距离计算出达到目标距离的加速度以及汽车的牵引力，并将控制信号发送到所述控制单元；

S33)、若本车与前车的距离若大于安全距离，所述控制单元不对本车进行控制，若本车与前车的距离接近安全距离，则所述预警单元对本车驾驶员预警提示，若本车与前车的距离小于安全距离，则所述控制单元对本车进行控制，调整本车最佳的牵引力来驱动本车安全行驶。

有益效果

提出的一种基于V2V通讯的汽车距离控制系统及方法，将V2V通讯与现代汽车控制系统相结合，利用V2V获取前车的路况、路面信息、速度以及方向，提高了预测的精度和及时性，再通过本车的汽车控制系统实现对汽车的实时有效控制，大大地降低了行驶汽车的碰撞概率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明中基于V2V通讯的汽车距离控制系统逻辑示意图

图2是本发明中基于V2V通讯的汽车距离控制方法步骤流程图

图3是本发明中基于V2V通讯的汽车距离控制方法子步骤流程图

具体实施方式

图1是本发明中基于V2V通讯的汽车距离控制系统100逻辑示意图，汽车距离控制系统100包括检测单元101、V2V通讯单元102、中央处理单元103、预警单元104以及控制单元105，V2V通讯单元102，在信号覆盖的范围以内的车辆将形成一个局域的网络连接，这样车与车之间的可以进行自由的信息传输，目前虽然没有统一的标准协议，但IEEE制定了基于WAVE的试用标准，该协议充分考虑了车联网高速移动的特点，能支持高速移动的车与车之间的通信，有效缓和了道路拥挤以及车辆的消费和排放。通过车与路边单元之间的通信能够得知交通信号灯、路面状态、天气情况等信息，从而提高交通运输效率，在本发明中本车接收处于同一车道的前车的信息，可以是速度、方向、位置信息以及路面信息，将这些信息定时的发送与接收，如每秒中发送10次。

检测单元101包括速度检测单元101a和距离检测单元101b，速度检测单元101a用于测量本车的车速，距离检测单元101b用于检测本车与前车的距离；本车接收到后对数据进行解析与计算，同时也需要本车的速度检测单元101a和距离检测单元101b检测到的本车的速度和本车与前车的相对距离。速度传感器可以安装在变速器上，检测输出轴的转速，也可以是安装在车轮上，检测车轮的角速度，对于距离的检测可以通过安装在车前的距离传感器(雷达、超声波、激光)检测前向距离最近的目标。根据上面提供的信息，我们可以计算出目标距离，也就是与前车所保持的安全距离，公式为：C＝v²/2ug+c₀，C代表的是目标距离，u是一个跟路面情况摩擦系数有关的常数，我们可以事先建立起路面情况与摩擦系数的映射关系，根据关系求出常数1/2ug，V是车速，CO代表一个最小的V2V通讯距离，计算出安全距离，根据当前与前车的距离和与前车的相对速度计算出达到安全目标距离的加速度，同时也可以通过一些算法来校正结果，并减少误差。

根据以上计算结果可以实现对牵引力的控制，目前车辆与牵引力控制技术有一定的发展，现有的汽车控制系统对车辆速度的调节主要是通过发动机节气门开度和自动降低档位来实现，但由于有一定的滞后，当本车前面有其他车辆并入或有其他紧急情况时，这样的速度调节不足以为驾驶员提供充足的第一反应时间，因此，本发明提出的汽车距离控制系统可以与制动系统直接相连，具有主动制动功能；根据计算出的加速度求出控制发动机力矩的大小，或者直接控制汽车的刹车来达到保持车距的要求。同时此系统还有预警的功能，中央处理单元103通过计算当车快处于安全距离以内可以对驾驶人员进行语音提醒，通过V2V通讯102还可以对其他车辆的碰撞进行提前预测预警。

检测单元101和V2V通讯单元的输出端与中央处理单元103连接，中央处理单元103的输出端分别预警单元104和控制单元105的输入端连接；V2V通讯单元102用来接收来自前车的各种信息发送给中央处理单元103，检测单元101检测本车信息与前车信息并发送给中央处理单元103，中央处理单元103根据V2V通讯单元102和检测单元101发送过来的信息，通过事先设定的算法进行计算并将计算结果发送预警单元104和汽车控制单元105，预警单元104和汽车控制单元105根据计算结果判定是否向汽车驾驶员发出预警信息和对汽车进行控制。

中央处理单元根据V2V通讯单元102和检测单元101发送过来的路况及距离信息，根据相关公式和定律求出本车的加速度和牵引力，并将控制信号和预警信号分别发送给控制单元105和预警单元104，当本车与前车的距离接近安全距离内时，预警单元104先进行预警，当本车与前车的距离小于安全距离内后，控制单元105对汽车的速度进行控制，调整本车的牵引力来驱动车辆以达到安全行驶的目的。

图2是本发明中基于V2V通讯的汽车距离控制方法步骤流程图，图3是本发明中基于V2V通讯的汽车距离控制方法子步骤流程图，请参考图2-图3，一种基于V2V通讯102的汽车行驶安全距离的控制方法，汽车距离控制系统100通过V2V检测单元101、通讯单元102、中央处理单元103、预警单元104以及控制单元105来实现汽车行驶安全距离的控制，控制方法包括以下步骤：

S1)、V2V通讯单元102获取前车的路面信息、速度、方向以及地面摩擦力系数等参数并发送中央处理单元103；

S2)、检测单元101检测本车的速度和本车与前车的距离参数并发送给中央处理单元103；

S3)、中央处理单元103根据接收到的信息利用相关公式和定律进行计算，根据计算结果决定是否发送预警信号或控制信号到预警单元104或者控制单元105；

优选地，步骤S3)包括以下子步骤：

S31)、中央处理单元103根据接收到的前车的路面信息，根据不同的路况与车辆的速度通过相应的算法计算保持安全行驶的距离；

S32)、中央处理单元103根据安全距离计算出达到目标距离的加速度以及汽车的牵引力，并将控制信号发送到控制单元105；

S33)、若本车与前车的距离若大于安全距离，控制单元105不对本车进行控制，若本车与前车的距离接近安全距离，则预警单元104对本车驾驶员预警提示，若本车与前车的距离小于安全距离，则控制单元105对本车进行控制，调整本车最佳的牵引力来驱动本车安全行驶。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于V2V通讯的汽车距离控制系统(100)，其特征在于，包括检测本车与前车信息的检测单元(101)、接收前车的路面信息及前车速度、方向、地面摩擦力系数的V2V通讯单元(102)、计算汽车安全行驶距离的中央处理单元(103)、接收和发送预警信息的预警单元(104)以及对本车进行控制的控制单元(105)。

2.根据权利要求1所述的一种基于V2V通讯的汽车距离控制系统(100)，其特征在于，所述检测单元(101)检测本车信息与前车信息并发送给中央处理单元(103)，所述V2V通讯单元(102)用来接收来自前车的各种信息发送给中央处理单元(103)，中央处理单元(103)根据V2V通讯单元(102)和检测单元(101)发送过来的信息，通过事先设定的算法进行计算并将计算结果发送预警单元(104)和汽车控制单元(105)，预警单元(104)和汽车控制单元(105)根据计算结果判定是否向汽车驾驶员发出预警信息和对汽车进行控制。

3.根据权利要求1所述的一种基于V2V通讯的汽车距离控制系统(100)，其特征在于，所述V2V通讯单元(102)用来接收前车的路面信息、前车速度、方向以及地面摩擦力系数。

4.根据权利要求1所述的一种基于V2V通讯的汽车距离控制系统(100)，其特征在于，所述检测单元(101)包括距离检测单元(101a)以及速度检测单元(101b)，所述距离检测单元(101a)和速度检测单元(101b)分别通过距离传感器和速度传感器来完成检测任务，所述距离检测单元(101a)用来检测本车与前车的距离，所述速度检测单元(101b)用来检测本车的速度。

5.根据权利要求1所述的一种基于V2V通讯的汽车距离控制系统(100)，其特征在于，所述中央处理单元(103)根据V2V通讯单元(102)和检测单元(101)发送过来的路况及距离信息，根据相关公式和定律求出本车的加速度和牵引力，并将控制信号和预警信号分别发送给所述控制单元(105)和所述预警单元(104)，当汽车将要进入安全距离内时，所述预警单元(104)先进 行预警，当汽车进入到安全距离内后，所述控制单元(105)对汽车的速度进行控制。

6.根据权利要求1所述的一种基于V2V通讯的汽车距离控制系统(100)，其特征在于，所述中央处理单元(103)为了达到安全行驶距离的目的，实时调整并发送控制信号给所述控制单元(105)。

7.根据权利要求1所述的一种基于V2V通讯的汽车距离控制系统(100)，其特征在于，所述预警单元(104)接收所述中央处理单元(103)的预警信息，通过显示或者语音播报对驾驶人员进行提醒。

8.根据权利要求1所述的一种基于V2V通讯的汽车距离控制系统(100)，其特征在于，所述控制单元(103)用来控制车辆的行驶情况，可以通过CAN总线与ECU相连，控制车辆的功率、速度以及刹车等。

9.一种基于V2V通讯的汽车行驶安全距离的控制方法，汽车距离控制系统(100)通过V2V通讯单元(102)、检测单元(101)、中央处理单元(103)、预警单元(104)以及控制单元(105)来实现汽车行驶安全距离的控制，控制方法包括以下步骤：

S1)、所述V2V通讯单元(102)获取前车的路面信息、速度、方向以及地面摩擦力系数等参数并发送所述中央处理单元(103)；

S2)、所述检测单元(101)检测本车的速度和本车与前车的距离参数并发送给所述中央处理单元(103)；

S3)、所述中央处理单元(103)根据接收到的信息利用相关公式和定律进行计算，根据计算结果决定是否发送预警信号或控制信号到预警单元(104)或者控制单元(105)。

10.根据权利要求9所述的一种基于V2V通讯的汽车行驶安全距离的控制方法，其特征在于，步骤S3)包括以下子步骤：

S31)、所述中央处理单元(103)根据接收到的前车的路面信息，根据不同的路况与车辆的速度通过相应的算法计算保持安全行驶的距离；

S32)、所述中央处理单元(103)根据安全距离计算出达到目标距离的加速度以及汽车的牵引力，并将控制信号发送到所述控制单元(105)；

S33)、若本车与前车的距离若大于安全距离，所述控制单元(105)不对本车进行控制，若本车与前车的距离接近安全距离，则所述预警单元(103)对本车驾驶员预警提示，若本车与前车的距离小于安全距离，则所述控制单元(105)对本车进行控制，调整本车最佳的牵引力来驱动本车安全行驶。