CN109291923A - 一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆制动装置的布置或安装技术领域，具体为一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，装置包括设置在车辆上的传感器、螺线管、滑动变阻器和控制系统。通过传感器实时检测车车间距，通过车联网传输间距信息，依据间距采取吸引还是排斥策略，从而达到车辆安全跟驰的目的，避免车辆在跟驰过程中因驾驶员对距离的误判、判断不准确不能及时采取制动措施而发生追尾碰撞事故；一般的协同驾驶与命令时延和通信可靠性密切相关，本发明可以避免直接碰撞，在轻量化燃油汽车、混合动力汽车和正在推广的新能源电动车尤为显著，实现了车辆在跟驰状态下由被动防止碰撞向主动避免碰撞的效果。
Description
技术领域
本发明涉及车辆制动装置的布置或安装技术领域，具体为一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置。
背景技术
根据世界卫生组织2013年的报告，每年有超过120万人死于交通事故，预计到2030年，交通事故将成为世界上人类死亡的第五大主要原因，对交通事故进行分析，有30％～40％的事故是由于车辆追尾碰撞造成的，并且在近年来呈上升趋势，因此避免车辆追尾碰撞事故能明显降低交通事故，减少人员伤亡和财产损失。
中国现有的专利，申请号为“201510952704”公开了一种基于车车通信和车路通信的车辆协同驾驶方法，申请号为“201310170268”公开了一种基于车车协同的跟驰辅助控制系统，它们主要基于安装在车上传感器和通讯系统，将自身车辆的运动状态参数向周围打包发送出去，从而实现安全的车车跟驰行为，这种方法和装置对通讯系统和信息处理系统要求较高，同时在实际应用中需要适应一定的道路状况，若信息在交互过程发生延时、丢包，将存在发生碰撞的潜在危险，且车联网技术尚未在车辆中普遍应用，无法在短时间内应用于实际，会导致碰撞的不确定性。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，具备使车辆在跟驰状态下能够与前车保持一定的安全距离，依照同极相斥原理来抗拒两车间的距离缩小，异极相吸原理来提高跟驰效率，从而辅助驾驶员配合离合器进行刹车等车辆间距控制，防止车辆因跟驰距离太近来不及反应而导致追尾碰撞事故等优点，解决了车辆在跟驰状态下容易出现车辆追尾碰撞事故的问题，达到车辆在安全情况下高效跟驰的目的。
(二)技术方案
为实现上述使车辆在跟驰状态下能够与前车保持一定的安全距离，防止车辆因跟驰距离太近来不及反应而导致追尾碰撞事故等目的，本发明提供如下技术方案：一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，所述装置包括设置在车辆上的传感器、螺线管、滑动变阻器和控制系统，且螺线管电连接着所述车辆内部的电源，所述传感器一端电连接至控制系统，且传感器另一端电连接有信息采集设备，所述控制系统与所述滑动变阻器电连接，且控制系统电连接至所述滑动变阻器的滑动触头，所述信息采集设备与所述控制系统电连接，且滑动变阻器与所述车辆内部的电源电连接。
进一步优点，一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，所述方法包括以下步骤：
步骤1：当前车辆传感器感知周围车辆信息，判断车辆为非螺线管受控车辆时，进行步骤2；传感器判断车辆为螺线管受控车辆时，进行步骤3；
步骤2：车辆为非螺线管受控车辆，滑动变阻器接入最大电阻，即螺线管没有电流，磁力为0，传感器根据前后两车的距离提示驾驶员控制好速度，避免两车追尾相撞；
步骤3：当前车辆传感器感知相邻车辆为螺线管受控车辆，传感器根据前后两车之间的距离采取吸引还是排斥策略，从而控制接入螺线管滑动变阻器电阻的大小，当两车之间的距离小于或等于安全间距时，两车的滑动变阻器电阻随着距离的减小而减小；若两车之间的距离大于安全间距时，则滑动变阻器接入最大电阻，即螺线管没有电流，磁力为0；若两车之间的距离在传感器范围内持续增大，即前车速度持续大于后车速度，则螺线管电流改变方向，产生相互吸引的磁性；
步骤4：车辆传感器感知两车螺线管产生相互排斥的磁性后，传感器根据计算的加速度通过控制系统控制后车减速、前车加速。
进一步优点，所述螺线管分别设置于所述车辆的车头和车尾，且前后两车的所述螺线管产生的磁性相对。
进一步优点，所述步骤1中，传感器感知相邻两车速度、位置和纵向距离，同时传感器根据安全间距控制两车的螺线管通电并产生磁性，来控制两车的加减速行为。
进一步优点，所述步骤3中，两车的螺线管通电产生磁力，磁力的大小取决于缠绕在螺线管的线圈数和电流的大小，磁极的性质取决于螺线管的电流方向；传感器根据两车的距离和状态，控制接入滑动变阻器的电阻和电流方向。
进一步优点，感应距离S根据传感器感知车道信息，根据不同车道的限速要求对应不同的感应距离S。
进一步优点，所述步骤4中，根据动力学和乘客舒适度两方面对车辆的跟驰行为进行约束，约束条件包括：
加速度满足：amax为最大加速度或最大减速度；
速度满足：vmax为车辆的最大速度限制；
vmax＝v0+amaxt，v0为车辆加速或减速前的速度，t∈[t0,t1]；
前后两车安全距离满足：其中，d为最小安全距离，f(v,t)为后车的速度函数，g(v,t)为当前车的速度函数，且f(v,t)和g(v,t)在时间[t0,t1]内分段连续可导；
最小安全距离d事先设定于车辆控住系统中，amax根据车辆的运动学参数预先设定于车辆控制系统中，vmax根据道路限速要求事先设定于系统中。
进一步优点，两车的螺线管通电并产生磁力，磁力的排斥力不能使车辆倾覆。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，具备以下有益效果：该种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，基于通电螺线管的电磁理论，避免车辆在跟驰过程中因驾驶员对距离的误判、判断不准确不能及时采取制动措施而发生追尾碰撞事故；一般的协同驾驶与命令时延和通信可靠性密切相关，本发明可以避免直接碰撞，在轻量化燃油汽车、混合动力汽车和正在推广的新能源电动车尤为显著，而且本发明融入了V2X技术，准确获取车辆位置和状态信息，对后续通电螺线管原理的跟驰辅助精准控制提供了可靠信息，由传统的被动保护实现主动防撞，同时，保证车辆处于跟驰状态下与前车保持一定的安全距离，避免车辆跟驰距离太远，致使空间资源的浪费，达到安全、高效的跟驰目的，从而本发明可适用于高速公路道路场景，还可适用于城市道路场景，传感器对应不同场景切换不同的控制模式。
附图说明
图1为本发明的结构框架图；
图2为本发明螺线管装置连接示意图；
图3为本发明实施的一个场景示意图，为双向四车道；
图4为本发明车辆跟驰过程的场景示意图，为单向单车道；
图5为本发明所述实施的流程图；
图6为本发明电路原理模块图。
图中：1-车辆；2-传感器；3-信息采集设备；4-控制系统；5-滑动变阻器；6-螺线管。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
在实施例一中，如图1-6所示，本实施公开一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，所述装置包括设置在车辆1上的传感器2、螺线管6、滑动变阻器5和控制系统4，且螺线管6电连接着所述车辆1内部的电源，所述传感器2一端电连接至控制系统4，且传感器2另一端电连接有信息采集设备3，所述控制系统4与所述滑动变阻器5电连接，且控制系统4电连接至所述滑动变阻器5的滑动触头，所述信息采集设备3与所述控制系统4电连接，且滑动变阻器5与所述车辆1内部的电源电连接，由于螺线管6分别设置于所述车辆1的车头和车尾，且前后两车的螺线管6产生的磁性相对，使得当前车感知前后两车为螺线管6受控车辆1时，且在安全间距内，车辆里的螺线管装置起作用，车辆VH1感知到前车为非螺线管6受控车辆1，则VH1车头的螺线管装置不起作用。
在实施例二中，如图1-6所示，在实施例一的基础上，本实施公开一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，所述方法包括以下步骤：
步骤1：车辆在道路上行驶，当前车辆传感器感知周围车辆信息，判断车辆为非螺线管受控车辆时，进行步骤2；传感器判断车辆为螺线管受控车辆时，进行步骤3，通过传感器感知前车和后车的车辆信息，且感应距离S根据传感器感知车道信息，并且根据不同车道的限速要求对应不同的感应距离S，感知的信息包括车辆是否为螺线管受控车辆、前后车距离、速度、加速度，传感器若判定车辆为螺线管受控车辆，螺线管受控模块将被激活，对应步骤3；传感器若判定车辆为非螺线管受控车辆，非螺线管受控模块将被激活，对应步骤2，使得传感器感知相邻两车速度、位置和纵向距离，同时传感器根据安全间距控制两车的螺线管通电并产生磁性，来控制两车的加减速行为；
步骤2：车辆为非螺线管受控车辆，滑动变阻器接入最大电阻，即螺线管没有电流，磁力为0，传感器根据前后两车的距离提示驾驶员控制好速度，避免两车追尾相撞；
步骤3：当前车辆传感器感知相邻车辆为螺线管受控车辆，传感器根据前后两车之间的距离采取吸引还是排斥策略，从而控制接入螺线管滑动变阻器电阻的大小，当两车之间的距离小于或等于安全间距时，两车的滑动变阻器电阻随着距离的减小而减小；若两车之间的距离大于安全间距时，则滑动变阻器接入最大电阻，即螺线管没有电流，磁力为0；若两车之间的距离在传感器范围内持续增大，即前车速度大于后车速度，则螺线管电流改变方向，产生相互吸引的磁性，进而实现辅助跟驰的目的；由于传感器根据两车的距离，控制接入滑动变阻器的电阻，从而控制电流的大小和方向，进而控制螺线管的磁力大小和磁性，使得两车的螺线管通电产生相互排斥的磁力，使得可以将两辆车等同于两个磁性相对的螺线管，磁力的大小取决于缠绕在螺线管的线圈数和电流的大小，磁性方向取决于电流方向，且磁力的大小不能使车辆倾覆，传感器根据安全间距分为两种情况来控制车辆的加减速行为，具体控制过程为：当两车之间的距离小于或等于安全间距上限时，两车的螺线管通电并产生相互排斥的磁性，从而使后车减速；若两车之间的距离小于安全间距下限，两车的螺线管通电；系统计算的后车减速度满足最大减速度amax则后车减速，前车行驶状态不受跟驰影响；计算的后减速度不满足最大减速度amax，则后车减速、前车加速，使两车处于安全的跟驰距离，当前车辆和周围车辆通过通电螺线管产生的磁力、油门控制和制动器来实现车辆加减速，车辆的加速动作由当前车辆与周围车辆通过通电螺线管产生的磁力和油门的开度(动力系统)共同作用来实现，车辆的减速动作由当前车辆与周围车辆通过通电螺线管产生的磁力和制动器的制动力共同作用来实现，而且控制系统使两车发生在碰撞前后车平稳停下或前后两车速度差保持为0，进而当前后两车之间的距离小于或等于安全间距时，随着距离的减小，滑动变阻器的触头向A端移动，电阻减小，电流增大，磁力增大，从而使后车减速、前车加速；若两车之间的距离在传感器范围内持续增大，即前车速度持续大于后车速度，则螺线管电流改变方向，产生相互吸引的磁性；
步骤4：车辆传感器感知两车螺线管产生相互排斥的磁性后，传感器根据计算的加速度通过控制系统控制后车减速、前车加速，最终应当判断计算结果是否满足约束条件，若满足，则后车减速，若不满足，则后车减速、前车加速，使两车保持足够的安全距离，约束条件包括：
加速度满足：amax为最大加速度或最大减速度；
速度满足：vmax为车辆的最大速度限制；
vmax＝v0+amaxt，v0为车辆加速或减速前的速度，t∈[t0,t1]；
前后两车安全距离满足：其中，d为最小安全距离，f(v,t)为后车的速度函数，g(v,t)为当前车的速度函数，且f(v,t)和g(v,t)在时间[t0,t1]内分段连续可导；
最小安全距离d事先设定于车辆控住系统中，amax根据车辆的运动学参数预先设定于车辆控制系统中，vmax根据道路限速要求事先设定于系统中。
上述实施例中运用的：1-车辆；2-传感器；3-信息采集设备；4-控制系统；5-滑动变阻器；6-螺线管均可通过市场购买或私人定制获得。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，其特征在于：所述装置包括设置在车辆(1)上的传感器(2)、螺线管(6)、滑动变阻器(5)和控制系统(4)，且螺线管(6)电连接着所述车辆(1)内部的电源，所述传感器(2)一端电连接至控制系统(4)，且传感器(2)另一端电连接有信息采集设备(3)，所述控制系统(4)与所述滑动变阻器(5)电连接，且控制系统(4)电连接至所述滑动变阻器(5)的滑动触头，所述信息采集设备(3)与所述控制系统(4)电连接，且滑动变阻器(5)与所述车辆(1)内部的电源电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：当前车辆传感器感知周围车辆信息，判断车辆为非螺线管受控车辆时，进行步骤2；传感器判断车辆为螺线管受控车辆时，进行步骤3；
步骤2：车辆为非螺线管受控车辆，滑动变阻器接入最大电阻，即螺线管没有电流，磁力为0，传感器根据前后两车的距离提示驾驶员控制好速度，避免两车追尾相撞；
步骤3：当前车辆传感器感知相邻车辆为螺线管受控车辆，传感器根据前后两车之间的距离采取吸引还是排斥策略，从而控制接入螺线管滑动变阻器电阻的大小，当两车之间的距离小于或等于安全间距时，两车的滑动变阻器电阻随着距离的减小而减小；若两车之间的距离大于安全间距时，则滑动变阻器接入最大电阻，即螺线管没有电流，磁力为0；若两车之间的距离在传感器范围内持续增大，即前车速度大于后车速度，则螺线管电流改变方向，产生相互吸引的磁性；
步骤4：车辆传感器感知两车螺线管产生相互排斥的磁性后，传感器根据计算的加速度通过控制系统控制后车减速、前车加速。
3.根据权利要求1所述的一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，其特征在于：所述螺线管(6)分别设置于所述车辆(1)的车头和车尾，且前后两车的所述螺线管(6)产生的磁极相对。
4.根据权利要求2所述的一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，其特征在于：所述步骤1中，传感器感知相邻两车速度、位置和纵向距离，同时传感器根据安全间距控制两车的螺线管通电并产生相互排斥或吸引的磁性，来控制两车的加减速行为来辅助车辆安全跟驰。
5.根据权利要求2所述的一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，其特征在于：所述步骤3中，两车的螺线管通电产生磁力，磁力的大小取决于缠绕在螺线管的线圈数和电流的大小，磁极的性质取决于螺线管的电流方向；传感器根据两车的距离和状态，控制接入滑动变阻器的电阻和电流方向。
6.根据权利要求2所述的一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，其特征在于：感应距离S根据传感器感知车道信息，根据不同车道的限速要求对应不同的感应距离S。
7.根据权利要求2所述的一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，其特征在于：所述步骤4中，根据动力学和乘客舒适度两方面对车辆的跟驰行为进行约束，约束条件包括：
加速度满足：amax为最大加速度或最大减速度；
速度满足：vmax为车辆的最大速度限制；
vmax＝v0+amaxt，v0为车辆加速或减速前的速度，t∈[t0,t1]；
前后两车安全距离满足：其中，d为最小安全距离，f(v,t)为后车的速度函数，g(v,t)为当前车的速度函数，且f(v,t)和g(v,t)在时间[t0,t1]内分段连续可导；
最小安全距离d事先设定于车辆控住系统中，amax根据车辆的运动学参数预先设定于车辆控制系统中，vmax根据道路限速要求事先设定于系统中。
8.根据权利要求4所述的一种基于通电螺线管原理的跟驰辅助控制方法及装置，其特征在于：两车的螺线管通电并产生磁力，磁力的排斥力不能使车辆倾覆。
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