CN109050538B - 一种安全车距估算装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种安全车距估算装置及方法，其能够通过计算模块于存储模块存储的驾驶人制动反应时间、驾驶人制动响应时间、本车制动减速度、前车制动减速度、两车静止时应保持的最小安全距离以及检测模块检测获得的本车车速和前车车速计算获得预估安全车距，并进一步基于模拟测试模块赋予的感知特性值、判断特性值及操作特性值、以及判断模块获得的车辆类型及行驶道路类型修正预估安全车距，能够有效避免估算的安全车距过大或者过小，既提高了系统距离估算精度和防碰撞概率，同时也保证了驾乘舒适性和行车效率。

Description

一种安全车距估算装置及方法
技术领域：
本发明涉及汽车安全技术领域，具体涉及到一种安全车距的估算装置和方法。
背景技术：
随着汽车的普及化，交通事故也在不断增加，近年来，碰撞事故频发高发，而其中追尾碰撞占碰撞事故75％以上。而汽车追尾碰撞事故大多是因为行车速度过快、行车间距过小、刹车不及时等因素造成的。如果汽车主动避撞系统能够提前做出判断、预警、驾驶干预等，可提高驾驶的安全性。能够做出准确的预判是汽车主动避撞系统至关重要的一环，而预判又和安全车距模型息息相关。其中，安全车距具体指的是后方车辆为了避免与前方车辆发生意外碰撞而在行驶中与前车所保持的必要间隔距离。
现有的一些安全车距模型，主要有固定车距法、车头时距法、驾驶员估计模型法等。但是各模型都存在一些共性问题，模型参数需要事先确定，同时没有综合考虑驾驶员、行驶路面以及车辆动力特性和制动性能等方面的差异性，适应性差，安全车距估算过大或者过小，无法同时兼顾车辆安全性和道路行车效率。
发明内容
本发明针对现有技术中安全车距估算过大或过小的问题，提出一种安全车距的估算装置和方法。
本发明的安全车距估算装置，包括存储模块，用于存储预先设定的驾驶人制动反应时间、驾驶人制动响应时间、本车制动减速度、前车制动减速度以及两车静止时应保持的最小安全距离；
检测模块，包括用于检测本车车速的传感器以及用于检测前车车速的雷达；
模拟测试模块，用于通过模拟固定道路环境和车辆状态测试驾驶人的感知特性、判断特性及操作特性并赋予相应的感知特性值、判断特性值及操作特性值；
判断模块，用于判断并获取本车的车辆类型、车辆当前行驶道路类型，以及基于所述模拟测试装置获得的感知特性值、判断特性值及操作特性值判断驾驶人的驾驶行为类型；
计算模块，基于所述存储模块存储的驾驶人制动反应时间、驾驶人制动响应时间、本车制动减速度、前车制动减速度、两车静止时应保持的最小安全距离以及所述检测模块检测获得的本车车速和前车车速计算获得预估安全车距；
修正模块，基于所述模拟测试模块赋予的感知特性值、判断特性值及操作特性值、以及所述判断模块获得的车辆类型及行驶道路类型修正预估安全车距；或者基于所述判断模块获得的车辆类型、行驶道路类型以及驾驶行为类型修正预估安全车距。
所述感知特性为驾驶人对距离感知和速度感知的特点；所述判断特性为驾驶人对制动判断时间和反应时间的特点；所述操作特性为驾驶人的行驶轨迹、操作正确与错误次数以及驾驶速度的特点。
所述车辆类型包括微型车、小客车和大卡车。
所述道路类型包括高速公路、快速公路、普通公路和城市道路。
所述驾驶行为类型包括激进型、常规型和稳重型。
本发明的安全车距估算方法，包括以下步骤：
根据预先设定的驾驶人制动反应时间、驾驶人制动响应时间、本车车速、前车车速、本车制动减速度、前车制动减速度以及两车静止时应保持的最小安全距离预估安全车距预估安全车距D0，具体如下：
其中，V1为本车车速、V2为前车车速、T1为驾驶人制动反应时间、T2为驾驶人制动响应时间、a1为本车制动减速度预估值、a2为前车制动减速度预估值、d为两车静止时应保持的最小安全距离。
反应时间的长短对车辆安全有较大的影响，反应时间长的驾驶人，在突发状况下易发生车速及间距判断误差，并引发危险情况。因此，综合考虑驾驶人的因素用于修正安全车距能使估算的结果更合理。不同驾驶人的感知特性主要区别在对距离感知和速度感知的差异上，通过模拟固定道路环境和车辆状态以测试驾驶人对距离感知和速度感知情况获得感知特性值。进一步，驾驶人的判断特性受到经验、生理状态、驾驶水平等因素的影响，测试驾驶人制动判断时间和反应时间获得判断特性值，采用该特性值用于修正驾驶人制动反应时间。驾驶人的操作特性主要有制动动作的速度、协调性及准确性。通过测试驾驶人行驶轨迹、操作正确与错误次数以及速度获得操作特性值，采用该特性值用于修正驾驶人制动反应时间，修正后的预估安全车距具体如下：
其中，A为判断特性值，B为操作特性值。所述A的取值范围为0.8～1.2，所述B的取值范围为0.9～1.1。
或者基于感知特性值、判断特性值及操作特性值将驾驶人的驾驶行为划分为不同类型，所述不同类型为激进型、常规型和稳重型；基于所述驾驶行为的不同类型对安全车距进行修正，通过赋予三种类型行不同的系数，对预估安全车距进行进一步修正，具体如下：
其中，C为不同驾驶行为类型对应值，当驾驶行为为激进型，所述C的取值范围为1.2～1.6；当驾驶行为为常规型，所述C的取值范围为0.9～1.1；当驾驶行为为稳重型，所述C的取值范围为0.5～0.9。
进一步，不同类型车辆的动力性能和制动方式均不相同，其中制动方式影响着车辆制动力增长时间，即不同制动方式下，车辆在制动过程中制动力缓慢增长直至最大的持续时间是不相同的。同类车辆在不同道路下行驶时其制动效果也存在较大的差异。基于车辆类型和道路类型分别对制动的影响采用加权评定的方式对安全距离进行修正，从而获得最终安全车距，具体如下：
或
其中，m1为本车制动修正系数，m2为前车制动修正系数，制动修正系数为m＝w1P+w2Q，其中P值反应不同车辆对制动的影响程度，Q值反应不同道路对制动的影响程度，w1和w2分别为P和Q对应的权重系数，w1的取值范围为0.6～1.5，w2的取值范围为0.8～1.2。。
基于车辆结构特征和轴距大小将车辆类型主要分为微型车、小客车和大中型车，微型车主要包括例如吉普车、客货两用车、微型面包车及其改装车等，小客车主要包括例如小轿车、轻型货车、面包车等，大中型车主要包括例如大卡车、载货汽车、大客车、拖车等。当车辆为微型车时，所述P的取值范围为1～1.5；当车辆为小客车时，所述P的取值范围为0.9～1.2；当车辆为大卡车时，所述P的取值范围为0.6～0.9。
现有的道路一般划分为高速公路、快速公路、普通公路以及城市道路，当行驶路段为高速公路时，所述Q的取值范围为1.3～1.6；当行驶路段为快速公路时，所述Q的取值范围为1.1～1.3；当行驶路段为普通公路时，所述Q的取值范围为0.9～1.1；当行驶路段为城市道路时，所述Q的取值范围为0.7～1.2。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明充分考虑了不同驾驶人的个性差异、不同车辆动力特性和制动性能、以及行驶路面、制动性能和行驶状态等多种影响因素，与现有技术相比，其安全车距估算结果更合理，能够避免估算的安全车距过大或者过小，既提高了系统距离估算精度和防碰撞概率，同时也保证了驾乘舒适性和行车效率。
附图说明
图1是安全车距估算装置的系统结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种安全车距估算装置，包括存储模块1，用于存储预先设定的驾驶人制动反应时间、驾驶人制动响应时间、本车制动减速度、前车制动减速度以及两车静止时应保持的最小安全距离；
检测模块2，包括用于检测本车车速的传感器以及用于检测前车车速的雷达；
模拟测试模块3，用于通过模拟固定道路环境和车辆状态测试驾驶人的感知特性、判断特性及操作特性并赋予相应的感知特性值、判断特性值及操作特性值；
判断模块4，用于判断并获取本车的车辆类型、车辆当前行驶道路类型，以及基于所述模拟测试装置获得的感知特性值、判断特性值及操作特性值判断驾驶人的驾驶行为类型；
计算模块5，基于所述存储模块存储的驾驶人制动反应时间、驾驶人制动响应时间、本车制动减速度、前车制动减速度、两车静止时应保持的最小安全距离以及所述检测模块检测获得的本车车速和前车车速计算获得预估安全车距；
修正模块6，基于所述模拟测试模块赋予的感知特性值、判断特性值及操作特性值、以及所述判断模块获得的车辆类型及行驶道路类型修正预估安全车距；或者基于所述判断模块获得的车辆类型、行驶道路类型以及驾驶行为类型修正预估安全车距。
本发明通过模拟固定道路环境和车辆状态以测试驾驶人对距离感知和速度感知以获取感知特性值，该值取值范围为0.7～1.3，数值越小，体现出驾驶人反应越快，相反则越慢。通过模拟固定道路环境和车辆状态以测试驾驶人制动判断时间和反应时间获得判断特性值，该值取值范围为0.8～1.2，数值越小，体现出驾驶人对制动动作的判断和反应越快，相反则越慢。通过模拟固定道路环境和车辆状态以测试驾驶人行驶轨迹、操作正确与错误次数以及驾驶速度获得操作特性值，该值取值范围为0.9～1.1，数值越小，体现出驾驶人操作和驾驶的熟练程度更高，稳定性越好。
本发明基于车辆结构特征和轴距大小将车辆类型主要分为微型车、小客车和大中型车，微型车主要包括例如吉普车、客货两用车、微型面包车及其改装车等，小客车主要包括例如小轿车、轻型货车、面包车等，大中型车主要包括例如大卡车、载货汽车、大客车、拖车等。当车辆为微型车时，所述P的取值范围为1～1.5；当车辆为小客车时，所述P的取值范围为0.9～1.2；当车辆为大卡车时，所述P的取值范围为0.6～0.9。
本发明的道路类型包括高速公路、快速公路、普通公路和城市道路。当行驶路段为高速公路时，所述Q值的取值范围为1.3～1.6；当行驶路段为快速公路时，所述Q的取值范围为1.1～1.3；当行驶路段为普通公路时，所述Q的取值范围为0.9～1.1；当行驶路段为城市道路时，所述Q的取值范围为0.7～1.2。
本发明的驾驶行为类型包括激进型、常规型和稳重型。
本发明的的安全车距估算方法，包括以下步骤：
S1、根据预先设定的驾驶人制动反应时间、驾驶人制动响应时间、本车车速、前车车速、本车制动减速度、前车制动减速度以及两车静止时应保持的最小安全距离预估安全车距预估安全车距D0，具体如下：
其中，V1为本车车速、V2为前车车速、T1为驾驶人制动反应时间、T2为驾驶人制动响应时间、a1为本车制动减速度预估值、a2为前车制动减速度预估值、d为两车静止时应保持的最小安全距离；T1一般取值范围为0.6～1.5s，优选为1.2s；制动减速度的一般取值范围为3.5～10m/s2，小轿车制动减速度优选为5.5m/s2，载货汽车制动减速度优选为3.6m/s2，两车静止时应保持的最小安全距离一般为2～3m，优选为2.5m。
S2、通过模拟固定道路环境和车辆状态以测试驾驶人对距离感知和速度感知情况获得感知特性值，通过模拟固定道路环境和车辆状态以测试驾驶人制动判断时间和反应时间获得判断特性值，通过模拟固定道路环境和车辆状态以测试驾驶人行驶轨迹、操作正确与错误次数以及驾驶速度获得操作特性值；基于感知特性值、判断特性值及操作特性值将驾驶人的驾驶行为划分为不同类型，所述不同类型为激进型、常规型和稳重型；基于所述驾驶行为的不同类型对安全车距进行修正；或者基于驾驶人判断特性值修正驾驶人制动反应时间并且基于驾驶人操作特性值修正驾驶人制动反应时间；
S3、基于不同车辆类型及不同道路类型进一步修正制动减速度，从而获得最终安全车距，所述不同车辆类型为微型车、小客车和大卡车；所述不同道路类型为高速公路、快速公路、普通公路和城市道路；
所述最终安全车距为：
或
其中，A为判断特性值，其取值范围为0.8～1.2，B为操作特性值，其取值范围为0.9～1.1。m1为本车制动修正系数，m2为前车制动修正系数，C为不同驾驶行驶类型对应值；其中，制动修正系数为m＝w1P+w2Q，其中，P值反应不同车辆对制动的影响程度，Q值反应不同道路对制动的影响程度，w1和w2分别为P和Q对应的权重系数，其根据不同车辆和道路环境对制动影响的重要性进行调整。通常情况下，w1的取值范围为0.6～1.5，w2的取值范围为0.8～1.2。
当驾驶行为为激进型，所述C的取值范围为1.2～1.6；当驾驶行为为常规型，所述C的取值范围为0.9～1.1；当驾驶行为为稳重型，所述C的取值范围为0.5～0.9。
当车辆为微型车时，所述P的取值范围为1～1.5；当车辆为小客车时，所述P的取值范围为0.9～1.2；当车辆为大卡车时，所述P的取值范围为0.6～0.9。
当行驶路段为高速公路时，所述Q的取值范围为1.3～1.6；当行驶路段为快速公路时，所述Q的取值范围为1.1～1.3；当行驶路段为普通公路时，所述Q的取值范围为0.9～1.1；当行驶路段为城市道路时，所述Q的取值范围为0.7～1.2。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种安全车距估算装置，其特征在于，包括存储模块，用于存储预先设定的驾驶人制动反应时间、驾驶人制动响应时间、本车制动减速度、前车制动减速度以及两车静止时应保持的最小安全距离；
检测模块，包括用于检测本车车速的传感器以及用于检测前车车速的雷达；
模拟测试模块，用于通过模拟固定道路环境和车辆状态测试驾驶人的感知特性、判断特性及操作特性并赋予相应的感知特性值、判断特性值及操作特性值；
判断模块，用于判断并获取本车的车辆类型、车辆当前行驶道路类型，以及基于所述模拟测试模块获得的感知特性值、判断特性值及操作特性值判断驾驶人的驾驶行为类型；
计算模块，基于所述存储模块存储的驾驶人制动反应时间、驾驶人制动响应时间、本车制动减速度、前车制动减速度、两车静止时应保持的最小安全距离以及所述检测模块检测获得的本车车速和前车车速计算获得预估安全车距；
修正模块，基于所述模拟测试模块赋予的感知特性值、判断特性值及操作特性值、以及所述判断模块获得的车辆类型及行驶道路类型修正预估安全车距；或者基于所述判断模块获得的车辆类型、行驶道路类型以及驾驶行为类型修正预估安全车距。
2.根据权利要求1所述的安全车距估算装置，其特征在于，所述感知特性为驾驶人对距离感知和速度感知的特点；所述判断特性为驾驶人对制动判断时间和反应时间的特点；所述操作特性为驾驶人的行驶轨迹、操作正确与错误次数以及驾驶速度的特点。
3.根据权利要求2所述的安全车距估算装置，其特征在于，所述车辆类型包括微型车、小客车和大卡车。
4.根据权利要求3所述的安全车距估算装置，其特征在于，所述道路类型包括高速公路、快速公路、普通公路和城市道路。
5.根据权利要求4所述的安全车距估算装置，其特征在于，所述驾驶行为类型包括激进型、常规型和稳重型。
6.一种基于权利要求1-5中任一项所述的安全车距估算装置的安全车距估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据预先设定的驾驶人制动反应时间、驾驶人制动响应时间、本车车速、前车车速、本车制动减速度、前车制动减速度以及两车静止时应保持的最小安全距离预估安全车距D0，具体如下：
其中，V1为本车车速、V2为前车车速、T1为驾驶人制动反应时间、T2为驾驶人制动响应时间、a1为预先设定的本车制动减速度、a2为预先设定的前车制动减速度、d为两车静止时应保持的最小安全距离；
S2、通过模拟固定道路环境和车辆状态以测试驾驶人对距离感知和速度感知情况获得感知特性值，通过模拟固定道路环境和车辆状态以测试驾驶人制动判断时间和反应时间获得判断特性值，通过模拟固定道路环境和车辆状态以测试驾驶人行驶轨迹、操作正确与错误次数以及驾驶速度获得操作特性值；基于感知特性值、判断特性值及操作特性值将驾驶人的驾驶行为划分为不同类型，所述不同类型为激进型、常规型和稳重型；基于所述驾驶行为的不同类型对安全车距进行修正；或者基于驾驶人判断特性值修正驾驶人制动反应时间并且基于驾驶人操作特性值修正驾驶人制动反应时间；
S3、基于不同车辆类型及不同道路类型进一步修正制动减速度，从而获得最终安全车距，所述不同车辆类型为微型车、小客车和大卡车；所述不同道路类型为高速公路、快速公路、普通公路和城市道路；
所述最终安全车距为：
或
其中，A为判断特性值，B为操作特性值，m1为本车制动修正系数，m2为前车制动修正系数，C为不同驾驶行驶类型对应值；其中，制动修正系数为m＝w1P+w2Q，其中，P值反应不同车辆对制动的影响程度，Q值反应不同道路对制动的影响程度，w1和w2分别为P和Q对应的权重系数，w1的取值范围为0.6～1.5，w2的取值范围为0.8～1.2。
7.根据权利要求6所述的安全车距估算方法，其特征在于，所述A的取值范围为0.8～1.2；所述B的取值范围为0.9～1.1。
8.根据权利要求6所述的安全车距估算方法，其特征在于，当车辆为微型车时，所述P的取值范围为1～1.5；当车辆为小客车时，所述P的取值范围为0.9～1.2；当车辆为大卡车时，所述P的取值范围为0.6～0.9。
9.根据权利要求6所述的安全车距估算方法，其特征在于，当行驶路段为高速公路时，所述Q的取值范围为1.3～1.6；当行驶路段为快速公路时，所述Q的取值范围为1.1～1.3；当行驶路段为普通公路时，所述Q的取值范围为0.9～1.1；当行驶路段为城市道路时，所述Q的取值范围为0.7～1.2。
10.根据权利要求6所述的安全车距估算方法，其特征在于，当驾驶行为为激进型，所述C的取值范围为1.2～1.6；当驾驶行为为常规型，所述C的取值范围为0.9～1.1；当驾驶行为为稳重型，所述C的取值范围为0.5～0.9。
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