CN108284842A - 一种车辆前向防撞系统评价技术指标阈值计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车辆前向防撞系统评价技术指标阈值计算方法，按如下步骤计算：1)首先根据不同工况，计算出自车与前方障碍物不发生碰撞的安全距离d；2)再根据所述安全距离确定用于有效评价前向防撞系统的最小初始距离d₀；3)再根据所述安全距离d、自车和前方障碍物的运动速度、运动加速度，以及驾驶员制动反应时间T、预期制动加速度a_s，计算出自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间TTC和速度减小量SD。只有当前向防撞系统报警时自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间大于等于理论TTC时，前向防撞系统预警性能评价才为合格；只有自车速度实际减小量大于等于理论速度减小量SD时，前向防撞系统自动制动性能评价为合格。该方法适用于多种工况和多种车辆。

Description

一种车辆前向防撞系统评价技术指标阈值计算方法

技术领域

本发明涉及车辆主动安全技术，尤其涉及一种车辆前向防撞系统评价技术指标阈值的方法。

背景技术

车辆前向防撞系统对行车安全意义重大。美国公路安全保险协会发布研究表明，自动紧急制动系统(AEBS)能够将追尾事故发生率降低40％，而前向防撞系统在没 有自动紧急制动系统的情况下，也能够降低23％的追尾事故发生率。

AEBS将逐步成为车辆强制安装的配置。欧盟从2013年11月1日起对新注册的 N2、N3、M2、M3类商用车辆(专项作业车和有站立位的客车等特殊车辆除外)已经 强制要求安装自动紧急制动系统，我国《机动车运行安全技术条件》(GB 7258-2017) 规定“车长大于11m的公路客车和旅游客车应装备符合标准规定的车道保持辅助系 统和自动紧急制动系统，《营运客车安全技术条件》(JT/T 1094-2016)规定“车长大于 9m的营运客车应装备符合JT/T 883规定的车道偏离预警系统(LDWS)，还应装备自 动紧急制动系统(AEBS)”，《营运货车安全技术条件》(征求意见稿-2017)规定“N3 类载货汽车应装备自动紧急制动系统(AEBS)”。

前向防撞系统必须经过封闭场地的标准性测试才能进入市场。测试一般在试验场完成，分为前车静止、前车匀速、前车减速、行人横穿等多种工况，评价技术指标一 般包括自车与目标障碍物发生碰撞所需的时间(TTC)、自车速度减小量等，而各评价 技术指标的阈值随工况不同而变化，阈值制定的科学性直接影响了评价结果的有效性。

由于没有科学的参数阈值的计算方法，当我国测试工况与国外不一致时，阈值将难以有效确定，导致国内制定标准时只能参考国外已有的测试工况及其对应的阈值， 制定的标准难以真正体现我国的交通特色。

发明内容

为了进一步提高车辆前向防撞系统评价的科学性和合理性，本发明提出一种车辆前向防撞系统评价技术指标阈值计算方法，采用该方法，在工况改变时，指标阈值可 随之改变，且可适用于不同车型，且更符合中国国情，为车辆安全系统的评价提供更 科学的依据。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种车辆前向防撞系统评价技术指标阈值计算方法，按如下步骤计算：

1)首先根据不同工况，计算出自车与前方障碍物不发生碰撞的安全距离d；

2)再根据所述安全距离确定用于有效评价前向防撞系统的最小初始距离d₀；

3)再根据所述安全距离d、自车和前方障碍物的运动速度、运动加速度以及驾驶员制动反应时间T、预期制动加速度a_s，计算出自车与前方障碍物发生碰撞所需的理 论时间TTC和理论速度减小量SD；

只有当自车与前方障碍物初始距离d₀大于等于安全距离d时，前向防撞系统评价才有效；只有当前向防撞系统报警时自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间大于等于 理论时间TTC时，前向防撞系统预警性能评价才为合格；只有自车实际速度减小量大 于等于理论速度减小量SD时，前向防撞系统自动制动性能评价才为合格。

进一步地：

对于前方障碍物为静止的工况：

1)设自车以v_s恒定速度行驶接近前方障碍物，则安全距离应为：

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间TTC为：

TTC＝d/v_s；

3)自车速度减小量SD为：

对于前方障碍物减速且与自车同向行驶的工况：

1)设前方障碍物以恒定加速度a_t进行制动，自车以v_s恒定速度行驶接近前车，则安全距离应为：

v_t＝v_t0-a_t*t，v_t0为前方障碍物初始速度，a_t为前方障碍物制动加速度的绝对值，对于时间t，通过如下方法确定：

前方障碍物减速行驶t时间时两者的实际距离为：

令d＝s，即计算出实际距离达到安全距离所用的时间t^*，进而计算出安全距离d；

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间TTC为：

其中，

3)自车速度减小量SD为：

对于前方障碍物比自车速度低，且同向恒速行驶的工况：

1)设前方障碍物以v_t恒速行驶，自车以v_s恒速同向行驶，则安全距离应为：

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间TTC为：

TTC＝d/v_r；

其中，v_r＝v_s-v_t；

3)自车速度减小量SD为：

对于前方障碍物为横穿马路的工况：

1)设自车以v_s恒定速度行驶，前方障碍物以v_p的速度横穿马路，则安全距离应为：

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间为：

TTC＝d/v_s；

设前方障碍物距离自车车道的近端距离d_p，则障碍物到自车车道近端的时间TTL为：TTL＝d_p/v_p；

设前方障碍物距离自车车道的近端距离s_p，则障碍物到自车车道远端的时间TTS为：TTS＝s_p/v_p；

当TTL≤TTC≤TTS时，前向防撞系统评价才有效，否则无需评价；

3)自车速度减小量SD为：

以上符号：d为计算的安全距离，v_s为制动前的自车车速，T为驾驶员制动反应 时间，a_s为自车预期加速度的绝对值，a_ss为自车实际制动加速度，v_t0为前方障碍物 初始速度，v_t为前方障碍物在减速t时间后的速度，a_t为前方障碍物制动加速度的绝对 值，T、a_s、a_t根据需求自确定。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、该方法首次提出了各工况下，车辆前向防撞系统评价技术指标阈值理论计算模型。2、该方法适用于前车静止、前车 匀速、前车减速、行人横穿等多种工况，将工况作为输入参数，工况不同时，阈值不 同。3、该方法可适用于不同车型。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明。

以下实施例按照前车静止、前车匀速、前车减速、行人横穿等情况分别给出计算方法。

工况1：前车静止。设前车和自车的方向一致，初始两车距离为d₀，自车以v_s恒 定速度行驶接近前车。

1)计算安全距离d

计算当自车以v_s恒定速度接近前车时，不发生碰撞的安全距离应为：

v_s为自车车速；T为驾驶员制动反应时间(是指系统发出报警后驾驶员采取制动的反应时间)，是一常规统计量，一般取0.8s～1.4s；a_s为自车预期加速度的绝对值(因 为自车要采取制动，所以加速度的矢量值此时是负的，针对此表达式应取绝对值)，车 辆制动性能正常时，该加速度的绝对值一般大于0.4g。

计算安全距离时上述各参数都可作为一已知量，从而可确定安全距离d。通过安全距离d可确认初始两车距离d₀，即只有当初始两车距离d₀大于等于该安全距离d时， 进行前向防撞系统的评价才能有效。

2)计算TTC

TTC是指自车与目标障碍物(前车)发生碰撞所需的时间。在安全距离计算出后，可进一步计算TTC：

TTC＝d/v_s

3)计算自车速度减小量SD

速度减小量SD是指初始自车车速减去碰撞时的自车车速。理想情况下，当初始两车距离d₀大于等于安全距离d的情况下，自车能够安全停下来，不与前车发生碰撞， 但是，由于实际制动过程中，实际制动加速度a_ss与预期加速度a_s不一致，导致自车不 能够完全停下来，从而与前车发生碰撞，给定碰撞发生时的自车车速为v_c，则速度减 小量SD的计算方法为：

工况2：前车减速。设初始两车距离为d₀，同向行驶，前车以恒定加速度进行制 动，自车以v_s恒定速度行驶接近前车。

1)计算安全距离d

①首先计算前车当前车速

v_t＝v_t0-a_t*t

v_t为前车当前时刻车速；v_t0为前车初始车速；a_t为前车制动加速度的绝对值，根据实际情况可以确定；t为前车减速行驶时间。

②计算前车减速行驶t时间时两车的实际距离

v_s为自车车速；T为驾驶员制动反应时间；a_s为自车预期加速度的绝对值；其他 参数同上。

③计算理论上两车安全距离

④令d＝s，就可计算出实际距离达到安全距离时所用时间t^*。

⑤进而计算出t^*时刻两车相距的距离s^*、前车的车速两车相对车速v_r。

初始两车相距距离d₀应大于等于安全距离d即s^*，也就是在前车减速行驶至t^*时刻时开始前向防撞系统的评价才有效。

2)计算TTC

3)计算自车速度减小量SD

工况3：前车低速行驶。设初始两车距离为d₀，前车以v_t的恒定速度行驶，自车 以v_s的恒定速度接近前车，前车速度比自车速度低。

1)计算安全距离d

a_s为自车预期加速度；

同理，两车相对速度：v_r＝v_s-v_t

初始两车相距距离d₀应大于等于安全距离d，进行前向防撞系统的评价才能有效。

2)计算TTC

TTC＝d/v_r

3)计算自车速度减小量SD

工况4：行人横穿。自车距离目标行人纵向距离为d₀，自车以v_s恒定速度行驶接 近行人，行人以v_p的速度横穿马路。

1)计算安全距离d

通过安全距离d确认初始两车距离d₀，只有当初始两车距离d₀大于等于该安全距离d时，进行前向防撞系统的评价才能有效。

2)计算TTC

TTC＝d/v_s

设行人距离自车车道的近端距离d_p，行人横穿马路速度v_p，则横向TTL(行人到 自车车道近端的时间)为：TTL＝d_p/v_p。

设行人距离自车车道的近端距离s_p，行人横穿马路速度v_p，则横向TTS(行人到 自车车道远端的时间)为：TTS＝s_p/v_p。

行人过车道，先过的那条车道线叫近端，后过的那条叫远端。

只有当TTL≤TTC≤TTS时，采用TTC的值评价，其他情况不采用，不需要预警。

3)计算自车速度减小量SD

以上各工况，未一一解释的参数符号，同一符号表示相同的含义。

通过上述各工况描述可知，只有当初始两车距离d₀大于等于该安全距离d时，进行前向防撞系统的评价才能有效，自车速度实际减小量都应大于等于理论计算量SD， 否则试验失败，评价无效。

具体实施例：

给定驾驶员反应时间T为0.8s，自车预期减速度a_s为5m/s²，自车实际制动减速 度a_ss不低于4m/s²。

(1)前车静止。前车和自车的方向一致，距离目标车辆150m，自车以20m/s恒 定速度行驶接近前车。根据工况1计算TTC阈值为2.8s，则该工况下前向防撞系统应 能够在TTC最小为2.8s时发出报警。否则试验失败。计算得到碰撞时的速度为32km/h， 则速度减小量SD为40km/h，提出速度减小量SD至少为40km/h，否则试验失败。

(2)前车减速。自车和前车距离30m，以20m/s速度同向行驶，前车以0.3g的 恒定减速度进行制动。根据工况2计算TTC阈值为2.44，留有余量确定为2.5s，则该 工况下前向防撞系统应能够在TTC最小为2.5s时发出报警。否则试验失败。计算得到 碰撞时的速度为32km/h，则速度减小量SD为40km/h，提出速度减小量SD至少为 40km/h，否则试验失败。

(3)前车低速。自车和前车相距150m，前车以9m/s的恒定速度行驶，自车以 20m/s的恒定速度接近前车。根据工况3计算TTC阈值为1.82，留有余量确定为1.9s， 则该工况下前向防撞系统应能够在TTC最小为1.9s时发出报警。否则试验失败。计算 得到碰撞时的速度为10km/h，则速度减小量SD为62km/h，提出速度减小量SD至少 为60km/h，否则试验失败。

(4)行人横穿。自车距离目标行人纵向距离为60m，自车以60km/h恒定速度行 驶接近行人；行人以6km/h的速度横穿，假设距离自车车道线近端的距离为5m，距 离自车车道线远端的距离为8.5m。根据工况4计算TTC值为2.4s，TTL为3s，TTC<TTL， 不需要预警。行人以15km/h的速度横穿，TTS为2.04s，TTC>TTS，不需要预警。行 人以9km/h的速度横穿，TTL为2s，TTS为3.4s，TTL<TTC<TTS，采用TTC的值， 即该工况下前向防撞系统应能够在TTC最小为2.4s时发出报警，否则试验失败。计算 得到碰撞时的速度为27km/h，则速度减小量SD为33km/h，保守提出速度减小量SD 至少为30km/h，否则试验失败。

以上所述，仅为本发明较佳的实施方式，但本领域的技术人员应该知道，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技术方案精神实 质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种车辆前向防撞系统评价技术指标阈值计算方法，其特征在于：按如下步骤计算：

1)首先根据不同工况，计算出自车与前方障碍物不发生碰撞的安全距离d；

2)再根据所述安全距离确定用于有效评价前向防撞系统的最小初始距离d₀；

3)再根据所述安全距离d、自车和前方障碍物的运动速度、运动加速度以及驾驶员制动反应时间T、预期制动加速度a_s，计算出自车与前方障碍物发生碰撞所需的理论时间TTC和理论速度减小量SD；

只有当自车与前方障碍物初始距离d₀大于等于安全距离d时，前向防撞系统评价才有效；只有当前向防撞系统报警时自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间大于等于理论时间TTC时，前向防撞系统预警性能评价才为合格；只有自车实际速度减小量大于等于理论速度减小量SD时，前向防撞系统自动制动性能评价才为合格。

2.根据权利要求1所述的车辆前向防撞系统评价技术指标阈值计算方法，其特征在于：对于前方障碍物为静止的工况：

1)设自车以v_s恒定速度行驶接近前方障碍物，则安全距离应为：

d为安全距离，v_s为制动前的自车车速，T为驾驶员制动反应时间，根据需求自确定，a_s为自车预期加速度的绝对值，根据需求自确定；

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间TTC为：

TTC＝d/v_s；

3)自车速度减小量SD为：

a_ss是自车实际制动加速度。

3.根据权利要求1所述的车辆前向防撞系统评价技术指标阈值计算方法，其特征在于：对于前方障碍物减速且与自车同向行驶的工况：

1)设前方障碍物以恒定加速度a_t进行制动，自车以v_s恒定速度行驶接近前车，则安全距离应为：

v_s为制动前的自车车速，v_t为前方障碍物在减速t时间后的速度，v_t＝v_t0-a_t*t，v_t0为前方障碍物初始速度，a_t为前方障碍物制动加速度的绝对值，T为驾驶员制动反应时间，a_s为自车预期加速度的绝对值，a_t、T、a_s均根据需求自确定；

对于时间t，通过如下方法确定：

前方障碍物减速行驶t时间时两者的实际距离为：

令d＝s，即计算出实际距离达到安全距离所用的时间t^*，进而计算出安全距离d；

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间TTC为：

其中，

3)自车速度减小量SD为：

a_ss是自车实际制动加速度。

4.根据权利要求1所述的车辆前向防撞系统评价技术指标阈值计算方法，其特征在于：对于前方障碍物比自车速度低，且同向恒速行驶的工况：

1)设前方障碍物以v_t恒速行驶，自车以v_s恒速同向行驶，则安全距离应为：

T为驾驶员制动反应时间，a_s为自车预期加速度的绝对值，均根据需求自确定；

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间TTC为：

TTC＝d/v_r；

其中，v_r＝v_s-v_t；

3)自车速度减小量SD为：

a_ss是自车实际制动加速度。

5.根据权利要求1所述的车辆前向防撞系统评价技术指标阈值计算方法，其特征在于：对于前方障碍物为横穿马路的工况：

1)设自车以v_s恒定速度行驶，前方障碍物以v_p的速度横穿马路，则安全距离应为：

d为安全距离，v_s为制动前的自车车速，T为驾驶员制动反应时间，a_s为自车预期加速度的绝对值，均根据需求自确定；

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间为：

TTC＝d/v_s；

设前方障碍物距离自车车道的近端距离d_p，则障碍物到自车车道近端的时间TTL为：TTL＝d_p/v_p；

设前方障碍物距离自车车道的近端距离s_p，则障碍物到自车车道远端的时间TTS为：TTS＝s_p/v_p；

当TTL≤TTC≤TTS时，前向防撞系统评价才有效，否则无需评价；

3)自车速度减小量SD为：

a_ss是自车实际制动加速度。