CN107933555B - 汽车低速用直线巡航系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车低速用直线巡航系统及方法，由超声波雷达组、系统控制开关、主控制器、发动机控制系统、电子稳定程序、自动变速箱控制系统、网关控制器和仪表组成；主控制器根据超声波雷达距离信号识别出行驶方向车辆距离、前车速度、行驶方向障碍物距离和危险确认标志，结合本车车速、期望车速、期望时距、油门和刹车情况，计算合适的扭矩、制动减速度和期望挡位输入给发动机控制系统、电子稳定程序和自动变速箱控制系统，同时发送显示信息给网关控制器以提示驾驶员当前系统状况；发动机控制系统、电子稳定程序、自动变速箱控制系统执行主控制器的指令。本发明实现了低速堵车时自动跟随前方车辆行驶功能，且成本低。

Description

汽车低速用直线巡航系统及方法

技术领域

本发明属于交通拥堵及汽车低速行驶下的主动安全控制技术，具体涉及一种汽车低速用直线巡航方法。

背景技术

现代城市交通经常拥堵，交通情况复杂（如：车辆加塞、前车紧急制动、车辆溜坡、行人随意性大），驾驶员需频繁切换油门和制动踏板，注意力经常分散（如：看手机、聊天），易造成驾驶疲倦，存在碰撞、刮擦等潜在危险。同时，当前车载倒车雷达仅提醒驾驶员是否有障碍物，若倒车时驾驶员注意力不集中，无法主动紧急刹车避免碰撞。

目前市场上的自适应巡航、自动紧急制动功能可以实现全速工况自动跟车、紧急制动以减少驾驶疲劳，但由于其采用了毫米波雷达和摄像头，故而成本高，不利于大批量推广。市场成熟倒车雷达提醒等功能仅提醒驾驶员倒车碰撞危险，但仍无法主动避免碰撞，存在功能应用缺陷。

因此，有必要开发一种新的汽车低速用直线巡航系统及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车低速用直线巡航系统及方法，能实现低速堵车时自动跟随前方车辆行驶功能，且成本低，利于推广。

本发明所述的汽车低速用直线巡航系统，由超声波雷达组、系统控制开关、主控制器、发动机控制系统、电子稳定程序、自动变速箱控制系统、网关控制器和仪表组成，所述超声波雷达、系统控制开关分别和主控制器连接，主控制器分别与发动机控制系统、电子稳定程序、自动变速箱控制系统和网关控制器连接，交互车辆信息；网关控制器和仪表连接，交互系统状态显示信息；

所述超声波雷达组包括多个超声波雷达，分别安装在车辆的前保险杠和后保险杠上；

所述系统控制开关用于设置期望车速和期望时距；

所述主控制器根据超声波雷达距离信号识别出行驶方向障碍物距离、行驶方向障碍物速度和危险确认标志，结合本车车速、期望车速、期望时距、油门和刹车情况，计算合适的扭矩、制动减速度和期望挡位输入给发动机控制系统、电子稳定程序和自动变速箱控制系统，同时发送显示信息给网关控制器以提示驾驶员当前系统状况；

所述发动机控制系统、电子稳定程序、自动变速箱控制系统执行主控制器的指令，实现车辆的加速、减速换挡控制；

所述网关控制器和仪表实现系统状态信息的转发与显示。

所述超声波雷达共十二颗，分别安装在车辆的前保险杠和后保险杠上。

本发明所述的汽车低速用直线巡航方法，采用如本发明所述的汽车低速用直线巡航系统，其方法包括：

所述超声波雷达探测前车速度和前车距离，主控制器综合判断期望车速、期望时距、前车速度和前车距离，识别出以下不同工况：

当前方车辆不在超声波雷达的探测距离范围时，本车以期望车速匀速行驶；

当前方车辆在超声波雷达的探测距离范围内但未达到期望时距时，则本车以设定的期望时距控制行驶；

当前方车辆在超声波雷达的探测距离范围内且达到期望时距时，则本车以前车速度跟随前车行驶；

当本车跟随前车行驶且前车速度小于预设车速Vstop时，则以预设的跟车距离跟随行驶。

还包括，自动紧急制动：

系统实时检测行驶方向最近的障碍物距离和制动踏板状态，计算本车各车速下的安全距离，当判断出当前车速和安全距离不匹配时，识别以下不同情况：

若驾驶员制动且能在安全距离内刹停本车，即认为系统无危险，则主控制器不干预制动；

若驾驶员制动但当前驾驶员踏板减速度不能在安全距离内刹停本车，则主控制器计算出合适的辅助减速度并发送给电子稳定程序执行；

若驾驶员未踩制动，则主控制器以当前能执行的最大减速度发送给电子稳定程序执行。

当前车速和安全距离不匹配时，危险确认标志为1；当前车速和安全距离匹配时，危险确认标志为0。

本发明的有益效果：

（1）当城市路况低速堵车时，本系统能够解放驾驶员的双脚，仅用手掌握方向盘，即可轻松驾驶，跟随前车行驶；

（2）当车辆低速前进或后退行驶时，若出现危险情况，系统能够主动紧急制动，以避免或减少碰撞擦刮事故，提升了车辆的安全保障；

（3）它借用整车上的自动泊车系统或倒车雷达控制系统，无需额外硬件成本，即在现有自动泊车或倒车雷达系统上增加了低速直线巡航及自动紧急制动功能；

综上所述，本发明能够实现低速堵车时自动跟随前方车辆行驶及主动避免碰撞功能，且成本低，利于推广。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的软件控制图；

图中，1、超声波雷达，2、线缆，3、系统控制开关，4、主控制器，5、电子稳定程序，6、网关控制器，7、低速CAN总线，8、仪表控制器，9、高速CAN总线，10、自动变速箱控制系统，11、发动机控制系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示的汽车低速用直线巡航系统，由超声波雷达组、系统控制开关3、主控制器4（ECU）、发动机控制系统11（EMS）、电子稳定程序5（ESP）、自动变速箱控制系统10（TCU）、网关控制器6（GW）和仪表8（IP）组成，不需要摄像头或其他传感器，故不会增加硬件成本。

所述超声波雷达组包括多个超声波雷达1，本实施例中，所述超声波雷达1共十二颗，分别安装在车辆的前保险杠和后保险杠上。具体布置情况为正前和正后各两个，四个角各一个，左右侧边各两个，即采用现有汽车上的自动泊车系统或倒车雷达控制系统，利用超声波雷达1实时探测车辆周围约四米的障碍物。

所述系统控制开关3用于驾驶员设置期望车速和期望时距，并传输给主控制器4。

各超声波雷达1、系统控制开关3分别通过线缆2和主控制器4连接，主控制器4分别与发动机控制系统11、电子稳定程序5、自动变速箱控制系统10和网关控制器6之间通过高速CAN总线9连接，交互车辆信息；网关控制器6和仪表8之间通过低速CAN总线7连接，交互系统状态显示信息。

所述主控制器4根据超声波雷达距离信号识别出行驶方向障碍物距离、行驶方向障碍物速度和危险确认标志（即当前车速和安全距离不匹配时，危险确认标志为1；当前车速和安全距离匹配时，危险确认标志为0），结合本车车速、期望车速、期望时距、油门和刹车情况，计算合适的扭矩、制动减速度和期望挡位输入给发动机控制系统11、电子稳定程序5和自动变速箱控制系统10，同时发送显示信息给网关控制器6以提示驾驶员当前系统状况。所述发动机控制系统11、电子稳定程序5、自动变速箱控制系统10执行主控制器4的指令，实现车辆的加速、减速换挡控制。

当需要加速时，发动机控制系统11响应主控制器4发送的扭矩请求，控制发动机输出请求的扭矩，实现加速。当需要减速时，电子稳定程序5响应主控制器4发送的减速度请求，控制制动系统输出请求的减速度，实现减速与紧急制动。自动变速箱控制系统10响应主控制器4发送的挡位请求，控制变速箱切换到期望挡位；网关控制器6转发高速CAN9和低速CAN7的总线信息；仪表8实现系统状态信息显示，实时提醒驾驶员当前系统状况。

本实施例中，当本车向前行驶且障碍物为车辆时，行驶方向障碍物距离为前车距离，行驶方向障碍物速度为前车速度；当本车倒车且障碍物为车辆时，行驶方向障碍物距离为后车距离，行驶方向障碍物速度为后车速度。本实施例中的障碍物除了车辆外，还可以是行人或其他障碍物。

本发明所述的汽车低速用直线巡航方法，采用如本发明所述的汽车低速用直线巡航系统，其方法包括低速直线巡航控制和自动紧急制动控制。

本实施例中，所述低速直线巡航控制包括：

所述超声波雷达1探测前车速度和前车距离，主控制器4综合判断期望车速、期望时距、前车速度和前车距离，识别出以下不同工况：

当前方车辆不在超声波雷达1的探测距离范围时，本车以期望车速匀速行驶；

当前方车辆在超声波雷达1的探测距离范围内但未达到期望时距时，则本车以设定的期望时距控制行驶；

当前方车辆在超声波雷达1的探测距离范围内且达到期望时距时，则本车以前车速度跟随前车行驶；

当本车跟随前车行驶且前车速度小于预设车速Vstop时，则以预设的跟车距离（标定得出）跟随行驶，前方车辆停止，本车停止，同样，前方车辆起步，则本车起步。

当城市路况低速堵车时，利用本系统能够解放驾驶员的双脚，仅用手掌握方向盘，即可轻松驾驶，跟随前车行驶。

本实施例中，所述自动紧急制动控制包括：

系统实时检测行驶方向最近的障碍物（以下以障碍物为车辆进行说明）距离和制动踏板状态，计算本车各车速下的安全距离，当判断出当前车速和安全距离相匹配（即危险确认标志为0）时，则系统认为当前无危险。当判断出当前车速和安全距离不匹配（即危险确认标志为1）时，则识别以下不同情况：

若驾驶员进行了制动且能在安全距离内刹停本车，即认为系统无危险，则主控制器4不干预制动；

若驾驶员进行了制动但当前驾驶员踏板减速度不能在安全距离内刹停本车，则主控制器4计算出合适的辅助减速度并发送给电子稳定程序执行；

若驾驶员未进行制动，则主控制器4以当前能执行的最大减速度发送给电子稳定程序执行。

当车辆低速前进或倒车时，若出现危险情况，系统能够主动紧急制动避免或减少碰撞擦刮事故，提升了车辆安全保障。

本实施例中，还能利用超声波雷达1来区分障碍物的类型，识别出障碍物是行人，或其他物体，或车辆。主控制器4根据超声波雷达距离信号识别出的障碍物类型（行人、车辆或其他类型障碍物）、行人距离、行人移动速度、行驶方向车辆距离、行驶方向前车速度，辨认当前处于正常行驶情况还是碰撞危险情况，根据障碍物距离、速度，修正自动巡航的目标车速，结合本车车速、期望车速、期望时距、油门和刹车情况，当预计碰撞到行人时，以较大减速度刹停为控制目标，当预计碰撞到车辆或其他障碍物时，以合适减速度刹停为控制目标，当无碰撞危险时，以合适目标速度为控制目标，计算合适的扭矩、制动减速度和期望档位输入给发动机控制系统11、电子稳定程序5和自动变速箱控制系统10，同时发送显示信息给网关控制器6。

如图2所示，图中的HMI为人机界面。

Claims (4)

1.一种汽车低速用直线巡航方法，其特征在于，采用汽车低速用直线巡航系统，由超声波雷达组、系统控制开关（3）、主控制器（4）、发动机控制系统（11）、电子稳定程序（5）、自动变速箱控制系统（10）、网关控制器（6）和仪表（8）组成；所述超声波雷达（1）、系统控制开关（3）分别和主控制器（4）连接，主控制器（4）分别与发动机控制系统（11）、电子稳定程序（5）、自动变速箱控制系统（10）和网关控制器（6）连接，交互车辆信息；网关控制器（6）和仪表（8）连接，交互系统状态显示信息；

所述超声波雷达组包括多个超声波雷达（1），分别安装在车辆的前保险杠和后保险杠上；

所述系统控制开关（3）用于设置期望车速和期望时距；

所述主控制器（4）根据超声波雷达距离信号识别出行驶方向障碍物距离、行驶方向障碍物速度和危险确认标志，结合本车车速、期望车速、期望时距、油门和刹车情况，计算合适的扭矩、制动减速度和期望挡位输入给发动机控制系统（11）、电子稳定程序（5）和自动变速箱控制系统（10），同时发送显示信息给网关控制器（6）以提示驾驶员当前系统状况；

所述发动机控制系统（11）、电子稳定程序（5）、自动变速箱控制系统（10）执行主控制器（4）的指令，实现车辆的加速、减速换挡控制；

所述网关控制器（6）和仪表（8）实现系统状态信息的转发与显示；

其方法包括：

所述超声波雷达（1）探测前车速度和前车距离，主控制器（4）综合判断期望车速、期望时距、前车速度和前车距离，识别出以下不同工况：

当前方车辆不在超声波雷达（1）的探测距离范围时，本车以期望车速匀速行驶；

当前方车辆在超声波雷达（1）的探测距离范围内但未达到期望时距时，则本车以设定的期望时距控制行驶；

当前方车辆在超声波雷达（1）的探测距离范围内且达到期望时距时，则本车以前车速度跟随前车行驶；

当本车跟随前车行驶且前车速度小于预设车速Vstop时，则以预设的跟车距离跟随行驶。

2.根据权利要求1所述的汽车低速用直线巡航方法，其特征在于：还包括，自动紧急制动：

系统实时检测行驶方向最近的障碍物距离和制动踏板状态，计算本车各车速下的安全距离，当判断出当前车速和安全距离不匹配时，识别以下不同情况：

若驾驶员制动且能在安全距离内刹停本车，即认为系统无危险，则主控制器（4）不干预制动；

若驾驶员制动但当前驾驶员踏板减速度不能在安全距离内刹停本车，则主控制器（4）计算出合适的辅助减速度并发送给电子稳定程序（5）执行；

若驾驶员未踩制动，则主控制器（4）以当前能执行的最大减速度发送给电子稳定程序执行。

3.根据权利要求2所述的汽车低速用直线巡航方法，其特征在于：当前车速和安全距离不匹配时，危险确认标志为1；当前车速和安全距离匹配时，危险确认标志为0。

4.根据权利要求1至3任一所述的汽车低速用直线巡航方法，其特征在于：所述超声波雷达（1）共十二颗，分别安装在车辆的前保险杠和后保险杠上。