CN106153984A - 一种前车加速度测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

一种前车加速度测量装置及其测量方法，其中的测量装置中模拟信号处理模块（2）与本车加速度传感器（9）相连接，CAN通信模块（3）分别采集雷达CAN信号（6）和本车车速信号（7），并输出前车加速度信号（8）；其中的测量方法包括模拟信号处理模块（2）将数字信号传输到MCU模块（5）、CAN通信模块（3）将本车车速信号（7）和前车相对速度信号传输到MCU模块（5）中、MCU模块（5）判断前车速度和纵向距离是否发生突变、MCU模块（5）计算得到前车加速度步骤。能实时连续的测量前车瞬时加速度，准确可靠，克服了传统方法监测前车运动状态不够准确的缺点，满足使用需求。

Description

一种前车加速度测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种测量装置，更具体地说一种前车加速度测量装置及其测量方法。

背景技术

车载智能安全系统，譬如AEBS(自动紧急刹车系统)、ACC(自适应巡航控制)等在汽车中的应用越来越广泛。这类系统均需要对前方车辆运动状态进行实时跟踪和检测，根据前车纵向距离和相对速度适时调整本车的运动状态。

目前，现有的车载智能安全系统在实时监测本车和前车的运动状态时，仅使用了本车速度、纵向距离、前车相对速度、前车最大加速度和本车最大加速度；其中前车最大加速度通过标定确定，换而言之，智能安全系统确定以后，前车最大加速度都是一个固定的值。但是，但是，对于不同的前方车辆、不同的路况，前车最大加速度是不相同的；因此，仅通过前车最大加速度不能实时反映前车的运动状态，不能准确监测前车状态的变化，要准确监测前车状态的变化，还必须引入前车的瞬时加速度。

发明内容

本发明针对现有的车载智能安全系统不能准确监测前车状态变化等问题，提供一种前车加速度测量装置及其测量方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种前车加速度测量装置，包括电源模块、模拟信号处理模块、CAN通信模块、BDM接口模块和MCU模块，所述的电源模块分别与模拟信号处理模块、CAN通信模块、BDM接口模块和MCU模块相连接，所述的模拟信号处理模块包括低通滤波电路和模拟信号转数字信号电路，模拟信号处理模块的数字信号输出端与MCU模块的数字信号接收管脚相连接，且模拟信号处理模块与本车加速度传感器相连接，所述CAN通信模块的CAN接口与MCU模块的CAN接口相连接，且CAN通信模块分别采集雷达CAN信号和本车车速信号，并输出前车加速度信号，所述的BDM接口模块和MCU模块相连接。

所述模拟信号处理模块中的低通滤波电路为一阶RC无源滤波器。

所述的MCU模块为16位单片机。

一种前车加速度测量装置的测量方法，包括以下步骤：

步骤一、模拟信号处理模块采集本车加速度传感器发出的本车加速度电压信号并进行低通滤波、再将电压信号转为数字信号，然后将数字信号传输到MCU模块；

步骤二、CAN通信模块采集本车车速信号和雷达CAN信号中的前车相对速度信号，然后CAN通信模块将本车车速信号和前车相对速度信号传输到MCU模块中；

步骤三、MCU模块根据其中的软件滤波算法对本车车速信号和前车相对速度信号进行滤波，通过计算得到前车速度；

步骤四、MCU模块通过以下公式分析一定时间内前车速度的变化和纵向距离的变化，判断前车速度和纵向距离是否发生突变：

|V_t-V₀|＞|α_max|·ΔT+V_cal (1)

$|{\mathrm{\ΔS}}_t-{\mathrm{\ΔS}}_0|>\frac{1}{2}\left|{\mathrm{\Δa}}_{\max }\right|\·{\mathrm{\ΔT}}^2+\left|{\mathrm{\ΔV}}_0\right|\·\mathrm{\Δ}T+S_{cal}---\left(2\right)$

其中公式(1)为速度突变判断公式，用于分析前车速度是否突变，

公式(2)为纵向距离突变判断公式，用于分析纵向距离是否突变，

V_t为当前周期前车速度，V₀为上一周期前车速度，ΔS_t为当前周期纵向距离，ΔS₀为上一周期纵向距离，

若公式(1)、(2)只要有一个成立，则视为前车发生切换，发生突变；

步骤五、若前车未发生突变，没有发生切换，则认为前车被连续识别到，MCU模块对前车速度按一定周期进行微分得到前车加速度；

若前车发生突变，前车发生了切换，则前车未被连续识别到，MCU模块重置前车前车加速度微分的周期计数，以保证当前计算的加速度与前车是相互对应的，已经计数的这段时间内，前车加速度置为0，其中，计数周期取决于本车速度和相对速度的精度。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1、本发明中的测量装置结构简单，成本低，各部件能在一块电路板上进行集成，结构紧凑，便于在车上布置。

2、本发明中的测量方法基于前车和本车已有的信号，能实时连续的测量前车瞬时加速度，准确可靠，克服了传统方法监测前车运动状态不够准确的缺点，满足使用需求。

附图说明

图1是本发明中测量装置结构原理图。

图2是本发明中测量方法流程图。

图中，电源模块1，模拟信号处理模块2，CAN通讯模块3，BDM接口模块4，MCU模块5，雷达CAN信号6，本车车速信号7，前车加速度信号8，本车加速度传感器9。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图1，一种前车加速度测量装置，其能够准确判断前车运动的状态，包括电源模块1、模拟信号处理模块2、CAN通信模块3、BDM接口模块4和MCU模块5。所述的电源模块1分别与模拟信号处理模块2、CAN通信模块3、BDM接口模块4和MCU模块5相连接；电源模块1输入电压为车载24V标准电压，用于给模拟信号处理模块2、CAN通信模块3、BDM接口模块4和MCU模块5提供电源。

参见图1，所述的模拟信号处理模块2包括低通滤波电路和模拟信号转数字信号电路(ADC)，模拟信号处理模块2的数字信号输出端与MCU模块5的数字信号接收管脚相连接，且模拟信号处理模块2与本车加速度传感器9相连接。具体的，所述模拟信号处理模块2中的低通滤波电路为一阶RC无源滤波器，其截止频率为1Hz；所述的模拟信号转数字信号电路(ADC)采集范围为0～5V，采样精度为10bit。模拟信号处理模块2用于采集本车加速度传感器9发出的本车加速度电压信号后先进行一阶低通滤波，滤波截至频率为1Hz，再将0～5V的电压信号转为数字信号，采样精度为10bit，然后传输到MCU模块5进行处理、用于计算。

参见图1，所述CAN通信模块3的CAN接口与MCU模块5的CAN接口相连接，且CAN通信模块3分别采集雷达CAN信号6和本车车速信号7，并输出前车加速度信号8。所述的雷达CAN信号6包括前车相对速度、纵向距离、横向距离(或偏离角度)信号。工作时，CAN通信模块3用于采集车辆总线上的本车车速信号7和雷达内部总线上的雷达CAN信号6，然后发送给MCU模块5；同时，CAN通信模块3将输出的前车加速度信号8发布到车辆总线上。由于雷达需要实时采集道路上多个目标的雷达CAN信号6，因此对CAN通讯速率有较高的要求，其通讯速率为500Kbps甚至更高；且由于本车车速信号7和前车加速度信号8为250Kbps CAN信号，因此本CAN通讯模块3块需要同时接受和发送上述速率的信号，即CAN通讯模块3能同时传输波特率500Kbps、250Kbps的CAN信号，其中500K波特率传输的是雷达CAN信号6，250K波特率传输的是本车车速信号7和前车加速度信号8。

参见图1，所述的BDM接口模块4和MCU模块5相连接。BDM接口模块4为通用的调试接口，前车加速度计算程序通过本BDM接口模块4烧写到MCU模块5中，即BDM接口模块4用于将计算程序下载到MCU模块5中。

具体的，所述的MCU模块5为16位单片机。

参见图2，一种前车加速度测量装置的测量方法，其能够准确测量前车的加速度，包括以下步骤：

步骤一、前车在本车前方行驶，其纵向距离和横向距离在雷达监测范围内，模拟信号处理模块2采集本车加速度传感器9发出的本车加速度电压信号并进行低通滤波、再将电压信号转为数字信号，然后将数字信号传输到MCU模块5。

步骤二、CAN通信模块3采集本车车速信号7和雷达CAN信号6中的前车相对速度信号，然后CAN通信模块3将本车车速信号7和前车相对速度信号传输到MCU模块5中。

步骤三、MCU模块5根据其中的软件滤波算法对本车车速信号7和前车相对速度信号进行滤波，通过计算得到前车速度。该算法计算时对本车车速信号7进行低通滤波、对前车相对速度信号进行均值滤波；其中前车相对速度只在前车存在时(纵向距离不为0)才进行滤波，若前车不存在，相对速度为0，然后再通过计算得到前车速度。

步骤四、MCU模块5通过以下公式分析一定时间内前车速度的变化和纵向距离的变化，判断前车速度和纵向距离是否发生突变：

|V_t-V₀|＞|α_max|·ΔT+V_cal (1)

$|{\mathrm{\ΔS}}_t-{\mathrm{\ΔS}}_0|>\frac{1}{2}\left|{\mathrm{\Δa}}_{\max }\right|\·{\mathrm{\ΔT}}^2+\left|{\mathrm{\ΔV}}_0\right|\·\mathrm{\Δ}T+S_{cal}---\left(2\right)$

其中公式(1)为速度突变判断公式，用于分析前车速度是否突变；

公式(2)为纵向距离突变判断公式，用于分析纵向距离是否突变；

V_t为当前周期前车速度，V₀为上一周期前车速度，ΔS_t为当前周期纵向距离，ΔS₀为上一周期纵向距离；

若公式(1)、(2)只要有一个成立，则视为前车发生切换，发生突变。

步骤五、若前车未发生突变，没有发生切换，则认为前车被连续识别到，MCU模块5对前车速度按一定周期进行微分得到前车加速度。

若前车发生突变，前车发生了切换，则前车未被连续识别到；此时前车先沿本车道行驶、某一时刻转向换道离开，当前车转向离开时，其纵向距离和横向距离不在雷达监测范围内。通过CAN通信模块3传输到MCU模块5中的雷达CAN信号6均为0，前车速度也为0。MCU模块5重置前车加速度微分的周期计数，以保证当前计算的加速度与前车是相互对应的；已经计数的这段时间内，前车加速度置为0。其中，计数周期取决于本车速度和相对速度的精度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种前车加速度测量装置，其特征在于：包括电源模块(1)、模拟信号处理模块(2)、CAN通信模块(3)、BDM接口模块(4)和MCU模块(5)，所述的电源模块(1)分别与模拟信号处理模块(2)、CAN通信模块(3)、BDM接口模块(4)和MCU模块(5)相连接，所述的模拟信号处理模块(2)包括低通滤波电路和模拟信号转数字信号电路，模拟信号处理模块(2)的数字信号输出端与MCU模块(5)的数字信号接收管脚相连接，且模拟信号处理模块(2)与本车加速度传感器(9)相连接，所述CAN通信模块(3)的CAN接口与MCU模块(5)的CAN接口相连接，且CAN通信模块(3)分别采集雷达CAN信号(6)和本车车速信号(7)，并输出前车加速度信号(8)，所述的BDM接口模块(4)和MCU模块(5)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种前车加速度测量装置，其特征在于：所述模拟信号处理模块(2)中的低通滤波电路为一阶RC无源滤波器。

3.根据权利要求1所述的一种前车加速度测量装置，其特征在于：所述的MCU模块(5)为16位单片机。

4.一种前车加速度测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、模拟信号处理模块(2)采集本车加速度传感器(9)发出的本车加速度电压信号并进行低通滤波、再将电压信号转为数字信号，然后将数字信号传输到MCU模块(5)；

步骤二、CAN通信模块(3)采集本车车速信号(7)和雷达CAN信号(6)中的前车相对速度信号，然后CAN通信模块(3)将本车车速信号(7)和前车相对速度信号传输到MCU模块(5)中；

步骤三、MCU模块(5)根据其中的软件滤波算法对本车车速信号(7)和前车相对速度信号进行滤波，通过计算得到前车速度；

步骤四、MCU模块(5)通过以下公式分析一定时间内前车速度的变化和纵向距离的变化，判断前车速度和纵向距离是否发生突变：

|V_t-V₀|＞|a_max|·ΔT+V_cal (1)

$|{\mathrm{\ΔS}}_t-{\mathrm{\ΔS}}_0\]>\frac{1}{2}|{\mathrm{\Δa}}_{\max }|\·{\mathrm{\ΔT}}^2+|{\mathrm{\ΔV}}_0|\·\mathrm{\Δ}T+S_{cal}---\left(2\right)$

其中公式(1)为速度突变判断公式，用于分析前车速度是否突变，

公式(2)为纵向距离突变判断公式，用于分析纵向距离是否突变，

V_t为当前周期前车速度，V₀为上一周期前车速度，ΔS_t为当前周期纵向距离，ΔS₀为上一周期纵向距离，

若公式(1)、(2)只要有一个成立，则视为前车发生切换，发生突变；

步骤五、若前车未发生突变，没有发生切换，则认为前车被连续识别到，MCU模块(5)对前车速度按一定周期进行微分得到前车加速度；

若前车发生突变，前车发生了切换，则前车未被连续识别到，MCU模块(5)重置前车前车加速度微分的周期计数，以保证当前计算的加速度与前车是相互对应的，已经计数的这段时间内，前车加速度置为0，其中，计数周期取决于本车速度和相对速度的精度。