CN109080607B - 一种干燥路面无人驾驶车辆紧急制动时的制动力控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干燥路面无人驾驶车辆紧急制动时的制动力控制方法，该方法包括无人驾驶汽车车载传感器读取制动条件参数，根据以上参数计算实际所需制动力，将所需制动力按照比例指令三通道式ABS防抱死系统进行制动，并判断ABS系统实际输出总制动力是否满足制动需求；若不满足需求则进行转向避障；若满足要求则在0.5秒后利用车载传感器获取新的制动条件参数，判断是否需要继续制动；需要继续制动且当前制动力满足要求则保持当前制动力，不满足要求则重复上述制动力控制过程，直至结束制动。本制动力控制方法用于无人驾驶汽车在紧急制动时的自主控制，其能够根据障碍物的各个时刻状况实时决策制动策略，确保紧急制动过程的安全性。
Description
技术领域
本发明属于道路工程以及车辆工程领域，尤其涉及一种干燥路面无人驾驶车辆紧急制动时的制动力控制方法。
背景技术
无人驾驶汽车是未来车辆发展的重要方向之一，其最终目的在于车辆完全自我控制驾驶行为，取代驾驶员的控制角色，从而避免由于人为不确定因素造成的潜在交通事故风险，并提高交通运输效率。紧急制动是车辆发现行进轨迹内可能发生撞击的障碍物后所采取的重要避险手段。中国专利文献CN106394534A公布了一种无人驾驶电动汽车制动控制方法，但是其只是简单地将路面摩擦系数视为一个定值，并且并未考虑制动过程中可能出现的打滑抱死情况。目前关于无人驾驶汽车制动过程的控制方法相关专利文献较为缺乏，且现有的相关控制方法中均存在将路面----轮胎附着特性过分简化，将摩擦系数视为定值，且忽视了防抱死的安全因素考虑。因此紧急制动时的制动力控制方法作为无人驾驶汽车制动过程的控制主体，对其有着安全，可靠，方法简洁快速等多方面要求。同时有必要进一步考虑细化防抱死系统在无人车紧急制动过程中的影响，将防抱死系统整合入无人驾驶车辆紧急制动控制方法中，保证无人驾驶车辆紧急制动过程的安全性。
发明内容
发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种干燥路面无人驾驶车辆紧急制动时的制动力控制方法，该方法以0.5秒为周期的循环方法为主体，采取制动力连续控制方式，同时具有可靠，快速，运算简洁的特点。该方法可以满足无人驾驶安全，可靠，方法简洁快速等多方面要求，保证无人驾驶车辆在紧急制动时的风险降至最低。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种干燥路面无人驾驶车辆紧急制动时的制动力控制方法，包括以下步骤：
(1)行车控制电脑ECU指令车载传感器读取瞬时参数；
(2)行车控制电脑ECU根据步骤(1)中的参数计算实际所需制动力F实，并将F实输入步骤(3)；
(3)行车控制电脑ECU将F实按照比例输入三通道式ABS防抱死系统，并判断三通道式ABS防抱死系统实际输出总制动力是否满足制动需求，若不满足需求则行车控制电脑ECU命令转向控制系统介入进行转向避障，并保持最大制动力输出；若满足要求，则进入步骤(4)；
(4)行车控制电脑ECU命令车载传感器重新获取步骤(1)中的参数，并判断是否需要继续制动，若不需继续制动，则进入正常驾驶状态；若需要继续制动，则进入步骤(5)；
(5)行车控制电脑ECU判定当前制动力是否满足要求；若满足要求则保持当前制动力并重新进入步骤(4)；不满足要求，则重新进入步骤(3)，直至相对车速小于等于零，则制动结束。
其中，步骤(1)中的参数类型包括：本车当前与障碍物的瞬时相对距离Sr，本车当前与障碍物的瞬时相对速度Vr，本车当前所在路面的瞬时坡度角α，其中相对速度Vr以相对运动方向为正，坡度角α以上坡为正。
其中，其特征在于，步骤(2)所确定实际所需制动力F实的方法如下：
其中，m为整车质量，g为当地实时重力加速度值；t′为制动系统反应时间，即控制系统对制动系统下达制动命令到制动系统开始制动的时间；t″为车辆制动器从开始对车轮施加制动力到制动力施加至制动系统所能达到的最大值动力所需时间。
其中，步骤(3)的方法如下：行车控制电脑ECU将实际所需制动力F实按照0.3F实，0.3F实，0.25F实，0.25F实的比例分别通过三通道式ABS防抱死系统输入车辆两个前轮与两个后轮进行制动，同时指令方向控制系统介入保持车辆正确行进方向，判定三通道式ABS防抱死系统实际输出的四轮总制动力是否大于等于F实，若不满足该条件，行车控制电脑ECU则指令转向控制系统介入进行转向避障，并保持各轮最大制动力输出直至避开障碍；若满足该条件，则进入步骤(4)。
其中，步骤(4)的方法如下：行车控制电脑ECU在0.5s后指令车载传感器重新获取步骤(1)中的参数，并判断新的瞬时相对速度Vr1是否小于等于零，若满足则制动结束，进入正常驾驶状态，若不满足则需要继续制动。
其中，步骤(5)的具体方法如下：根据步骤(4)中的判断结果，若需要继续制动时，行车控制电脑ECU重新计算新的所需制动力F实1，若F实大于等于F实1，则重新进入步骤(4)，不满足要求，则令F实＝F实1，重新进入步骤(3)，直至判定可以结束制动，进入正常驾驶状态。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下的有益技术效果：
本发明提供的干燥路面无人驾驶车辆紧急制动时的制动力控制方法，取代有人驾驶中驾驶员对制动过程的控制角色，以0.5秒为周期的循环语句为主体，同时与三通道式ABS防抱死系统以及车辆转向控制系统配合。以运算简单快速，可靠性高的瞬时稳定状态分析为核心方法，使得该控制方法同时达到可靠，安全，简洁快速，能够应对任何运行状态的障碍物等特点。
附图说明
图1为本发明的紧急制动制动力控制方法总体流程图；
图2为本发明的紧急制动制动力控制方法详细流程图；
图3为本发明用到的车辆受力分析图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
本发明所述的一种干燥路面无人驾驶车辆紧急制动时的制动力控制方法，总体方法流程如说明书附图1所示，详细控制流程如说明书附图2所示。以下结合图2，说明干燥路面无人驾驶车辆紧急制动时的制动力控制方法的运行过程。
(1)行车控制电脑ECU指令车载传感器获取相应方法输入参数
行车控制电脑ECU命令测距传感器与车载米波雷达定位确定障碍物，获取本车与障碍物的相对距离Sr与相对速度Vr，速度以相对运动方向为正。同时通过车载重力传感器确定车辆所在路面当前坡度角α，坡度角以上坡为正，测出三参数后返回行车控制电脑ECU中。该方法中所有参数均采用国际单位制。
(2)计算实际所需制动力F实
行车控制电脑ECU按照下述程序进行计算决断：首先将本车运行状态与障碍物运行状态视为匀速运动，将坡度角α视为不变定值。以障碍物为参考系，以当车辆与障碍物相对速度减为零时，二者相对距离也正好减为零为极限状态，确定本车减速速率：
其中a以减速为正，加速为负；t′为制动系统反应时间，即控制系统对制动系统下达制动命令到制动系统开始制动的时间；t″为车辆制动器从开始对车轮施加制动力到制动力施加至制动系统所能达到的最大值动力所需时间。该两项参数均是车辆制动系统的固有属性值。进一步得出车辆所需总向后力为：
其中F以本车运行反方向为正，m为本车整车质量，采用国际单位制。为确保制动力的充足以及制动结束后本车与障碍物尚存一定安全距离，不考虑本车所受风阻，机械摩阻力以及车轮滚动等阻力。如说明书附图3所示进行车辆受力分析，可知车辆实际所需施加的制动力：
(3)行车控制电脑ECU将F实按照比例输入三通道式ABS防抱死系统，并判断三通道式ABS防抱死系统实际输出总制动力是否满足制动需求决定是否进入步骤(4)。
为了确保同时兼顾制动过程的效率以及方向可控性，采用三通道式ABS防抱死系统进行实际车辆制动力控制。为确保实际制动力的充足，且保证后轮不首先出现临界抱死的不稳状态，保证车辆制动过程中的操控性，行车控制电脑ECU分别以0.3F实，0.25F实的比例命令三通道式ABS防抱死系统将制动力分配给两个前轮与两个后轮，因此输入三通道式ABS防抱死系统的四轮总和制动力为1.1F实，即取用1.1的安全系数。对实际三通道式ABS防抱死系统输出四轮总制动力F总的充足性判别时不考虑1.1安全系数，即判定F总是否大于等于F实，若不符合条件则命令转向自动控制系统介入进行转向避障，并保持各轮最大制动力输出直至避开障碍。若符合条件则进入步骤(4)。
(4)更新参数并判别是否继续制动，若不需继续制动则进入正常驾驶状态，否则进入步骤(5)。
从步骤(3)进入该步骤0.5s后，通过距离传感器与车载多普勒测速雷达对障碍物进行重新定位，获取本车与障碍物此时的相对距离Sr1与新的瞬时相对速度Vr1。同时通过车载重力传感器确定车辆所在路面当前坡度角α1。判定Vr1是否小于等于0，符合该条件说明可以结束制动，恢复正常驾驶状态，否则进入步骤(5)。
(5)行车控制电脑ECU判定当前制动力F总是否满足要求；若满足要求，则保持当前制动力，不满足要求则更新F实，重复步骤(3)及其后步骤，直至相对车速小于等于零时结束制动。
当步骤(4)中判定进入此步骤时，则根据步骤(4)中更新的参数Sr1，Vr1以及α1，ECU根据式：
根据上述计算公式计算新的实际所需制动力F实1，并判定F实1是否大于等于F实，若不满足该条件，则重新进入步骤(4)；若满足该条件，则说明当前制动力不能满足安全要求，则令F实等于F实1，重新进入步骤(3)。
Claims (2)
1.一种干燥路面无人驾驶车辆紧急制动时的制动力控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)行车控制电脑ECU指令车载传感器读取瞬时参数，包括：本车当前与障碍物的瞬时相对距离Sr，本车当前与障碍物的瞬时相对速度Vr，本车当前所在路面的瞬时坡度角α，其中相对速度Vr以相对运动方向为正，坡度角α以上坡为正；
(2)行车控制电脑ECU根据步骤(1)中的参数计算实际所需制动力F实，
其中计算 实际所需制动力F实的方法如下：
其中，m为整车质量，g为当地实时重力加速度值；t′为制动系统反应时间，即控制系统对制动系统下达制动命令到制动系统开始制动的时间；t″为车辆制动器从开始对车轮施加制动力到制动力施加至制动系统所能达到的最大值动力所需时间；
(3)行车控制电脑ECU将F实按照比例输入三通道式ABS防抱死系统，并判断三通道式ABS防抱死系统实际输出总制动力是否满足制动需求，若不满足需求，则行车控制电脑ECU命令转向控制系统介入进行转向避障，并保持最大制动力输出；若满足要求，则进入步骤(4)，
其中，步骤(3)的方法如下：行车控制电脑ECU将实际所需制动力F实按照0.3F实，0.3F实，0.25F实，0.25F实的比例分别通过三通道式ABS防抱死系统输入车辆两个前轮与两个后轮进行制动，同时指令方向控制系统介入保持车辆正确行进方向，判定三通道式ABS防抱死系统实际输出的四轮总制动力是否大于等于F实，若不满足该条件，行车控制电脑ECU则指令转向控制系统介入进行转向避障，并保持各轮最大制动力输出直至避开障碍；若满足该条件，则进入步骤(4)；
(4)行车控制电脑ECU命令车载传感器重新获取步骤(1)中的参数，并判断是否需要继续制动，若不需继续制动，则进入正常驾驶状态；若需要继续制动，则进入步骤(5)，
其中步骤(4)的方法如下：行车控制电脑ECU在0.5s后指令车载传感器重新获取步骤(1)中的参数，并判断新的瞬时相对速度Vr1是否小于等于零，若满足，则制动结束，进入正常驾驶状态，若不满足，则需要继续制动；
(5)行车控制电脑ECU判定当前制动力是否满足要求；若满足要求，则保持当前制动力并重新进入步骤(4)；若不满足要求，则重新进入步骤(3)，直至相对车速小于等于零，则制动控制结束。
2.根据权利要求1所述的一种干燥路面无人驾驶车辆紧急制动时的制动力控制方法，其特征在于，步骤(5)的方法如下：根据步骤(4)中的判断结果，若需要继续制动时，行车控制电脑ECU重新计算新的所需制动力F实1，若F实大于等于F实1，则重新进入步骤(4)，不满足要求，则令F实＝F实1重新进入步骤(3)，直至判定可以结束制动，进入正常驾驶状态。
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