CN108482351B - 一种自动制动系统低速紧急制动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动制动系统低速紧急制动控制方法,克服了只考虑主动增压单元中系统延时阶段而没考虑电机转动建立压力的增压阶段而带来的计算误差以及没考虑前车急刹车导致计算误差的问题。该方法步骤如下：1)自车纵向速度和纵向加速度的获取；2)驾驶员行为判定；3)判断自车由于主动增压其停车时间会落在哪个阶段：通过自车速度v_ego计算因主动增压使自车停车的时间；4)确定前车停车时间；5)确定所需相对距离：当确定了因主动增压各自的停车时间t_egostop和t_objstop后，确定以各自当前状态在各自停车时间范围内所走过的距离，进而做差得到主动增压过程使自车停止所需要的相对距离；6)判断是否满足主动增压条件。

Description

一种自动制动系统低速紧急制动控制方法

技术领域

本发明涉及属于汽车自动紧急制动领域的一种控制方法，更确切地说，本发明涉及一种自动制动系统低速紧急制动控制方法。

背景技术

随着交通安全问题的凸显，能够预防事故发生的汽车主动安全技术在世界范围内引起高度重视，自动紧急制动系统(AEB)作为一种可以在检测到存在碰撞风险时，自动制动或协助驾驶员制动以有效避撞或减轻碰撞伤害的主动安全技术在汽车中的应用正在逐步普及。

低速自动紧急制动系统，针对于自车车速不大于30km/h的工况下，利用毫米波雷达实时探测前方道路状况，主动监测前方目标车辆并结合自车的运行情况，根据前车以及自车车辆信息对车辆当前行驶状态是否符合安全状态分析并判断，当车辆处于可能存在碰撞危险而驾驶员没有任何反应时，系统会通过制动执行底层ESP(Electronic StabilityProgram)主动向各个轮缸建立液压对车辆进行自动制动，使车辆避免碰撞，保证驾驶员的行车安全性。

车辆在行驶中当满足了自动制动的触发条件后，ESP系统启动电机从主缸抽油并通过柱塞泵生成一定压力，同时开启高压阀和稳压阀，向各个轮缸以一定速率、一定压力输送制动液，从而对车辆进行制动。其中通过稳压阀的开度(PWM占空比)可以调节制动压力，然而ESP以最大开度的稳压阀达到全力制动的时间长达520ms左右。

对于低速自动紧急制动系统，最重要的是避免碰撞保证驾驶员的安全性，在现有的通过博世ESP的主动增压制动的技术方案中，由于只考虑了主动增压单元中系统延时阶段和全压力阶段而没有考虑电机转动建立压力得增压阶段而带来了减速度的计算误差以及没有考虑到前车由于急刹车导致在自车主动增压过程中前车比自车先停车而带来的所需相对距离的计算误差，从而导致了制动时间的偏差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在只考虑了主动增压单元中系统延时阶段和全压力阶段而没有考虑电机转动建立压力的增压阶段而带来减速度的计算误差以及没有考虑到前车由于急刹车导致在自车主动增压过程中前车比自车先停车而带来的所需相对距离的计算误差，从而导致制动时间的偏差的问题，提供了一种自动制动系统低速紧急制动控制方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的一种自动制动系统低速紧急制动控制方法包括如下步骤：

1)自车纵向速度和纵向加速度的获取：

通过整车CAN总线接收自车纵向速度v_ego与纵向加速度a_ego；

2)驾驶员行为判定：

保证驾驶员没有进行任何制动动作，即保证a_ego≥0，如果a_ego>0，那么延时阶段a_ego从0开始；

3)判断自车由于主动增压其停车时间会落在哪个阶段：

通过自车速度v_ego计算因主动增压使自车停车的时间；

4)确定前车停车时间：

通过毫米波雷达接收到的与前方目标车辆的纵向相对速度v_rel和纵向相对加速度a_rel信息确定其纵向速度v_obj和纵向加速度a_obj,并通过因主动增压而使自车停车时间t_egostop确定前车停车时间t_objstop：

如果a_obj≥0则t_objstop＝∞，如果a_obj<0则t_objstop＝v_obj/|a_obj|；如果t_objstop＝∞或t_objstop≥t_egostop则t_objstop＝t_egostop，如果t_objstop<t_egostop则t_objstop＝v_obj/|a_obj|；

5)确定所需相对距离：

当确定了因主动增压各自的停车时间t_egostop和t_objstop后，确定以各自当前状态在各自停车时间范围内所走过的距离，进而做差得到主动增压过程使自车停止所需要的相对距离:

(1)如果t_egostop落在区间[t₀,t₁]，即自车在主动增压过程的增压阶段停车，那么

d₁＝v_egot₀；

d_ego＝d₁+d₂,其中d_ego为自车在t_egostop时间段内走过的距离，d₁为自车在延时阶段[0,t₀]内走过的距离，d₂为自车在增压阶段[t₀,t₁]内走过的距离，K_ego为增压阶段减速度增加速率；

其中d_obj为目标车辆在t_objstop时间段内走过的距离；

d_n＝d_ego-d_obj，d_n为所需相对距离；

(2)如果t_egostop>t₁,即自车在主动增压过程的全压力阶段停车，那么

d₁＝v_egot₀；

d_ego＝d₁+d₂+d₃,其中d_ego为自车在t_egostop时间段为走过的距离，d₁为自车在延时阶段[0,t₀]内走过的距离，d₂为自车在增压阶段[t₀,t₁]内走过的距离，d₃为自车在全压力阶段走过的距离；v_egot1为自车在t₁点的速度；a_egomax为增压单元能够提供最大压力下的最大减速度，不同车辆的a_egomax各不同；

其中d_obj为目标车辆在t_objstop时间段内走过的距离；

d_n＝d_ego-d_obj,d_n为相对距离；

6)判断是否满足主动增压条件：在自车靠近前车过程中，车辆前方毫米波雷达实时监测与前方目标车辆的相对距离d_rel发送至自动制动系统控制器中，通过综合判断自车当前加速度a_ego是否大于等于零,自车和目标车辆以各自当前状态因主动增压而使自车停止两车所走的相对距离是d_n否大于零且是否大于等于毫米波雷达实时监测的与目标车辆的相对距离d_rel与安全距离d_safe的差值,决定是否主动增压。

技术方案中所述的通过自车速度v_ego计算因主动增压使自车停车的时间是指：

(1)于增压阶段停车t₀≤t_egostop≤t₁

求解t_egostop观察其正解是否落在区间[t₀,t₁]；其中t_egostop为因主动增压而使自车停止的时间，在这里为了方便计算将增压阶段减速度增长速率看作为线性增长，K_ego为增压阶段减速度增加速率；

(2)于全压力阶段停车t_egostop>t₁

求解t_egostop并观察是否落在区间(t₁,

≦)，其中a_egomax为增压单元能够提供最大压力下的最大减速度。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

由于考虑了主动增压过程中的三个阶段即延时阶段、增压阶段以及全压力阶段，因各个阶段中所提供的压力有差别，明确各阶段下的行走距离，优化了因主动增压所走过的距离，并全面考虑了在主动增压过程中自车和前车的停车时间从而：

1.优化了主动制动使自车停止的时间；在保证驾驶员没有采取任何制动措施的情况下，结合增压阶段增压速率计算当前速度会在哪个阶段减小至零，从而确定停车时间。

2.优化了在主动制动使自车停止时间内前车走过的距离；为了防止前车因急刹车出现在自车主动增压过程中前车比自车先停车的现象，实时比对前车的停车时间与自车主动增压的停车时间。

3.优化了自车与前车以当前状态因主动增压而使自车停止两车所走的相对距离。确定了自车与前车的停车时间后，对于自车依次分别计算在主动增压过程中三个阶段内所走过的距离，并与前车在其停车时间段内走过的距离做差得到所需要的相对距离，修正了主动增压过程中增压阶段带来的距离偏差。因而优化了制动距离以及主动增压的时机，通过实例自车以30km/h匀速驶向前方静止车辆的仿真中，参阅图4-1至图4-2，由图4-1可观察到以安全距离2m为前提，自车完全停止两车相对距离对比中，本发明提出的方法(实线)为1.90m而传统方法(虚线)为1.36m，距离优化达到27％，并且图4-2中主动增压触发时间提早了0.065s。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的一种自动制动系统低速紧急制动控制方法的流程框图；

图2是本发明所述的一种自动制动系统低速紧急制动控制方法中主动增压的三阶段示意图；

图3是根据本发明实施例中的自车靠近前车的模型示意图。

图4-1是实施例中本发明提出的方法(实线表示)和传统方法(虚线表示)自车完全停止后与前方车辆的相对距离对比图。

图4-2是实施例中本发明提出的方法(实线)和传统方法(虚线)自车主动增压时机对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图2，主动增压的三个阶段：第一阶段(延时阶段)，静止到开始增压的制动系统延时以及信号传输延时阶段0-t₀；第二阶段(增压阶段)，电机以一定增压速率增至最大压力P_max的增压阶段t₀-t₁；第三阶段(全压力阶段)，t₁往后为增压单元能够持续提供最大压力P_max的全压力阶段。

参阅图1，本发明所述的一种自动制动系统低速紧急制动控制方法的步骤如下：

1.自车纵向速度和纵向加速度的获取

通过整车CAN((Controller Area Network))接收自车纵向速度v_ego与纵向加速度a_ego；

2.驾驶员行为判定

保证驾驶员没有进行任何制动动作，即保证a_ego≥0，如果a_ego>0，那么延时阶段a_ego从0开始；

3.判断自车由于主动增压其停车时间会落在哪个阶段

通过自车速度v_ego计算因主动增压使自车停车的时间：

1)于第二阶段增压阶段停车t₀≤t_egostop≤t₁

求解t_egostop观察其正解是否落在区间[t₀,t₁]；其中t_egostop为因主动增压而使自车停止的时间，在这里为了方便计算将在增压阶段减速度增长速率看作为线性增长，K_ego为减速度线性增加速率；

2)于第三阶段全压力阶段停车t_egostop>t₁

求解t_egostop并观察是否落在区间(t₁,∞)；其中a_egomax为增压单元能够提供最大压力下的最大减速度。

4.确定前车停车时间

通过毫米波雷达接收到的与前方目标车辆的纵向相对速度v_rel和纵向相对加速度a_rel信息确定其纵向速度v_obj和纵向加速度a_obj,并通过因主动增压而使自车停车的时间t_egostop确定前车停车时间t_objstop：

如果a_obj≥0则t_objstop＝∞，如果a_obj<0则t_objstop＝v_obj/|a_obj|；如果t_objstop＝∞或t_objstop≥t_egostop则t_objstop＝t_egostop，如果t_objstop<t_egostop则t_objstop＝v_obj/|a_obj|。

5.确定所需相对距离

当确定了因主动增压各自的停车时间t_egostop和t_objstop后，确定以各自当前状态在各自停车时间范围内所走过的距离，进而做差得到主动增压过程使自车停止所需要的相对距离：

1)如果t_egostop落在区间[t₀,t₁]，即自车在主动增压过程的第二阶段增压阶段停车，那么

d₁＝v_egot₀；

d_ego＝d₁+d₂,其中d_ego为自车在t_egostop时间段为走过的距离，d₁为自车在第一阶段[0,t₀]内走过的距离，d₂为自车在第二阶段[t₀,t₁]内走过的距离；K_ego为同上所述减速度线性增加速率；

其中d_obj为目标车辆在t_objstop时间段内走过的距离；

d_n＝d_ego-d_obj，d_n为所需相对距离；

2)如果t_egostop>t₁,即自车在主动增压过程的第三阶段全压力阶段停车，那么

d₁＝v_egot₀；

d_ego＝d₁+d₂+d₃,其中d_ego为自车在t_egostop时间段为走过的距离，d₁为自车在第一阶段[0,t₀]内走过的距离，d₂为自车在第二阶段[t₀,t₁]内走过的距离，d₃为自车在第三阶段走过的距离；v_egot1为自车在t₁点的速度；a_egomax为同上所述增压单元能够提供最大压力下的最大减速度,不同车辆的a_egomax各不同；

其中d_obj为目标车辆在t_objstop时间段内走过的距离；d_n＝d_ego-d_obj,d_n为所需相对距离。

6.判断是否满足主动增压条件

在自车靠近前车过程中，车辆前方毫米波雷达实时监测与前方目标车辆的相对距离d_rel发送至自动制动系统控制器中，通过综合判断自车当前加速度a_ego是否大于(-v_I/t₀),自车和目标车辆以各自当前状态因主动增压而使自车停止两车所走的相对距离是d_n否大于零且是否大于等于毫米波雷达实时监测的与目标车辆的相对距离d_rel与安全距离d_safe的差值,决定是否主动增压。

实施例：

参阅图3，图3为自车驶向前方车辆的仿真模型图，以安全距离d_safe＝2m为前提设定前方车辆为静止车辆即v_obj＝0,a_obj＝0；自车以匀速30km/h驶向前车即v_ego＝30,a_ego＝0，其中前车与自车间相对距离d_rel设为150m。通过实车实验标定ESP，ESP系统延时350ms即t₀＝0.35s,增压时长150ms即t₁＝0.5s,将实车时间-制动压力特性曲线导入Carsim车辆模型中以用来模仿实车制动过程，通过Simulink联合仿真，车辆模型能够达到最大减速度d_egomax为-9.2m/s²,从而K_ego约为61.33m/s³。

1.自车纵向速度和纵向加速度的获取

自车纵向速度v_ego＝30km/h与纵向加速度a_ego＝0m/s²。

2.驾驶员行为判定

由于a_ego＝0可判断为驾驶员始终没有采取任何制动措施，由于a_ego＝0,延时阶段a_ego从0开始。

3.判断自车由于主动增压其停车时间会落在哪个阶段

通过自车速度v_ego计算因主动增压使自车停车的时间：

于第三阶段全压力阶段停车t_egostop>t₁

求解t_egostop＝1.33s落在区间(0.5,∞)。

4.确定前车停车时间

由于前方车辆静止，a_obj＝0,所以t_objstop＝t_egostop＝1.33s。

5.确定所需相对距离

当确定了因主动增压各自的停车时间t_egostop和t_objstop后，确定以各自当前状态在各自停车时间范围内所走过的距离，进而做差得到主动增压过程使自车停止所需要的相对距离：

由于t_egostop>t₁,即自车在主动增压过程的全压力阶段停车，那么通过代入各值算得：

d₁＝v_egot₀；

d_ego＝d₁+d₂+d₃＝7.31m

d_n＝d_ego-d_obj＝7.31m.

6.判断是否满足主动增压条件

自车靠近前车模型中，车辆前方毫米波雷达实时监测与前方目标车辆的相对距离d_rel发送至自动制动系统控制器中，已满足条件d_n>0,a_ego≥0,当d_rel-d_safe≤d_n即当d_rel-2≤7.31,主动增压。

Claims (2)

1.一种自动制动系统低速紧急制动控制方法,其特征在于，所述的一种自动制动系统低速紧急制动控制方法包括如下步骤：

1)自车纵向速度和纵向加速度的获取：

通过整车CAN总线接收自车纵向速度v_ego与纵向加速度a_ego；

2)驾驶员行为判定：

保证驾驶员没有进行任何制动动作，即保证a_ego≥0，如果a_ego>0，那么延时阶段a_ego从0开始；

3)判断自车由于主动增压其停车时间会落在哪个阶段：

通过自车速度v_ego计算因主动增压使自车停车的时间；

4)确定前车停车时间：

通过毫米波雷达接收到的与前方目标车辆的纵向相对速度v_rel和纵向相对加速度a_rel信息确定其纵向速度v_obj和纵向加速度a_obj,并通过因主动增压而使自车停车时间t_egostop确定前车停车时间t_objstop：

如果a_obj≥0则t_objstop＝∞，如果a_obj<0则t_objstop＝v_obj/|a_obj|；如果t_objstop＝∞或t_objstop≥t_egostop则t_objstop＝t_egostop，如果t_objstop<t_egostop则t_objstop＝v_obj/|a_obj|；

5)确定所需相对距离：

当确定了因主动增压各自的停车时间t_egostop和t_objstop后，确定以各自当前状态在各自停车时间范围内所走过的距离，进而做差得到主动增压过程使自车停止所需要的相对距离:

(1)如果t_egostop落在区间[t₀,t₁]，即自车在主动增压过程的增压阶段停车，那么

d₁＝v_egot₀；

d_ego＝d₁+d₂,其中d_ego为自车在t_egostop时间段内走过的距离，d₁为自车在延时阶段[0,t₀]内走过的距离，d₂为自车在增压阶段[t₀,t₁]内走过的距离，K_ego为增压阶段减速度增加速率；

其中d_obj为目标车辆在t_objstop时间段内走过的距离；

d_n＝d_ego-d_obj，d_n为所需相对距离；

(2)如果t_egostop>t₁,即自车在主动增压过程的全压力阶段停车，那么

d₁＝v_egot₀；

d_ego＝d₁+d₂+d₃,其中d_ego为自车在t_egostop时间段为走过的距离，d₁为自车在延时阶段[0,t₀]内走过的距离，d₂为自车在增压阶段[t₀,t₁]内走过的距离，d₃为自车在全压力阶段走过的距离；v_egot1为自车在t₁点的速度；a_egomax为增压单元能够提供最大压力下的最大减速度，不同车辆的a_egomax各不同；

其中d_obj为目标车辆在t_objstop时间段内走过的距离；

d_n＝d_ego-d_obj,d_n为相对距离；

6)判断是否满足主动增压条件：在自车靠近前车过程中，车辆前方毫米波雷达实时监测与前方目标车辆的相对距离d_rel发送至自动制动系统控制器中，通过综合判断自车当前加速度a_ego是否大于等于零,自车和目标车辆以各自当前状态因主动增压而使自车停止两车所走的相对距离是d_n否大于零且是否大于等于毫米波雷达实时监测的与目标车辆的相对距离d_rel与安全距离d_safe的差值,决定是否主动增压。

2.按照权利要求1所述的一种自动制动系统低速紧急制动控制方法,其特征在于，所述的通过自车速度v_ego计算因主动增压使自车停车的时间是指：

(1)于增压阶段停车t₀≤t_egostop≤t₁

求解t_egostop观察其正解是否落在区间[t₀,t₁]；其中t_egostop为因主动增压而使自车停止的时间，在这里为了方便计算将增压阶段减速度增长速率看作为线性增长，K_ego为增压阶段减速度增加速率；

(2)于全压力阶段停车t_egostop>t₁

求解t_egostop并观察是否落在区间(t₁,∞)，其中a_egomax为增压单元能够提供最大压力下的最大减速度。

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