CN110053622A - 车辆及其主动刹车控制方法和装置 - Google Patents

车辆及其主动刹车控制方法和装置 Download PDF

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郑焱
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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Abstract

本发明提供了一种车辆及其主动刹车控制方法和装置，其中车辆主动刹车控制方法包括以下步骤：获取车辆的速度信息和车辆与前向障碍物之间的距离信息，并根据速度信息和距离信息计算前向障碍物的移动速度；获取车辆的偏航角速率信息和速度方向角信息，并根据偏航角速率信息和速度方向角信息计算车辆的速度方向角速率；获取车辆的前向加速度信息；根据前向障碍物的移动速度、车辆的速度方向角速率和车辆的前向加速度信息对车辆进行刹车控制。本发明能够避免车辆主动刹车时的侧倾过大的问题，并在有一定距离余度的情况下使得刹车控制量较小，从而在保证安全性的同时兼顾乘车的舒适性。

Description

车辆及其主动刹车控制方法和装置
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，具体涉及一种车辆主动刹车控制方法、一种车辆主动刹车控制装置和一种车辆。
背景技术
目前，主动刹车技术已成为提高车辆行驶安全性能的重要技术之一。一般地，车辆在转弯时突然刹车会造成车辆侧倾过大而造成行车安全问题，并且车辆在急刹车时产生的较大惯性也会造成乘坐舒适性差的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种车辆主动刹车控制方法，能够通过结合车辆速度方向角速率进行刹车控制，从而避免车辆主动刹车时的侧倾过大的问题，通过结合前向障碍物的移动速度和前向加速度信息进行刹车控制，保证在有一定距离余度的情况下使得刹车控制量较小，从而在保证安全性的同时兼顾乘车的舒适性。
本发明的第二个目的在于提出一种车辆主动刹车控制装置。
本发明的第三个目的在于提出一种车辆。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种车辆主动刹车控制方法，包括以下步骤：S1，获取所述车辆的速度信息和所述车辆与前向障碍物之间的距离信息，并根据所述速度信息和所述距离信息计算所述前向障碍物的移动速度；S2，获取所述车辆的偏航角速率信息和速度方向角信息，并根据所述偏航角速率信息和速度方向角信息计算所述车辆的速度方向角速率；S3，获取所述车辆的前向加速度信息；S4，根据所述前向障碍物的移动速度、所述车辆的速度方向角速率和所述车辆的前向加速度信息对所述车辆进行刹车控制。
根据本发明实施例的车辆主动刹车控制方法，通过车辆的速度信息和车辆与前向障碍物之间的距离信息计算前向障碍物的移动速度，通过车辆的偏航角速率信息和速度方向角信息计算车辆的速度方向角速率，通过获取的车辆的前向加速度信息结合前向障碍物的移动速度信息和车辆的速度方向角速率信息对车辆进行刹车控制，能够避免车辆主动刹车时的侧倾过大的问题，并在有一定距离余度的情况下使得刹车控制量较小，从而在保证安全性的同时兼顾乘车的舒适性。
另外，根据本发明上述实施例提出的车辆主动刹车控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述步骤S1包括：获取当前时刻所述车辆的速度和预设时间间隔之前的上一时刻所述车辆的速度，并根据所述当前时刻和所述上一时刻所述车辆的速度计算所述车辆在所述预设时间间隔内的平均速度和位移；获取当前时刻所述车辆与前向障碍物之间的距离和预设时间间隔之前的上一时刻所述车辆与前向障碍物之间的距离，并计算所述预设时间间隔内所述车辆与前向障碍物之间的距离之差；根据所述车辆在所述预设时间间隔内的平均速度和位移、所述预设时间间隔内所述车辆与前向障碍物之间的距离之差计算所述前向障碍物的移动速度。
根据本发明的一个实施例，所述步骤S2包括：获取当前时刻所述车辆的偏航角速率和预设时间间隔之前的上一时刻所述车辆的偏航角速率，并根据所述当前时刻和所述上一时刻所述车辆的偏航角速率计算所述车辆在所述预设时间间隔内的平均偏航角速率；获取当前时刻所述车辆的速度方向角和预设时间间隔之前的上一时刻所述车辆的速度方向角，并根据所述当前时刻和所述上一时刻所述车辆的速度方向角计算所述车辆在所述预设时间间隔内的速度方向角变化率；对所述平均偏航角速率和所述速度方向角变化率进行加权求和，得到所述车辆的速度方向角速率。
根据本发明的一个实施例，所述步骤S3包括：根据所述车辆的速度信息动态调节进行加权求和的权重系数。
根据本发明的一个实施例，所述步骤S4包括：根据所述前向障碍物的移动速度与当前时刻所述车辆的速度计算所述车辆与所述前向障碍物之间的相对速度，并结合比例系数得到期望的加速度；根据所述期望的加速度与当前时刻所述车辆的前向加速度得到期望的刹车控制量；通过所述车辆的速度方向角速率对所述期望的刹车控制量进行调节，得到用于对所述车辆进行刹车控制的刹车控制信号。由此，可保证在有一定距离余度的情况下使得刹车期望加速度较小，保证刹车时的乘坐舒适度；通过车辆速度方向角率对期望的刹车控制量进行调节还可避免车辆刹车时造成的侧倾过大问题。
为达到上述目的，本发明第二方面提出了一种车辆主动刹车控制装置，包括：第一获取模块，用于获取所述车辆的速度信息；第二获取模块，用于获取所述车辆与前向障碍物之间的距离信息；第一计算模块，用于根据所述速度信息和所述距离信息计算所述前向障碍物的移动速度；第三获取模块，用于获取所述车辆的偏航角速率信息；第四获取模块，用于获取所述车辆的速度方向角信息；第二计算模块，用于根据所述偏航角速率信息和速度方向角信息计算所述车辆的速度方向角速率；第五获取模块，用于获取所述车辆的前向加速度信息；刹车控制模块，用于根据所述前向障碍物的移动速度、所述车辆的速度方向角速率和所述车辆的前向加速度信息对所述车辆进行刹车控制。
根据本发明实施例的车辆主动刹车控制装置，通过第一计算模块根据第一获取模块获取的车辆速度信息和第二获取模块获取的车辆与前向障碍物之间的距离信息计算前向障碍物的移动速度，通过第二计算模块根据第三获取模块获取的车辆的偏航角速率信息和第四获取模块获取的车辆的速度方向角信息计算车辆的速度方向角速率，通过刹车控制模块根据第五获取模块获取的车辆的前向加速度信息结合前向障碍物的移动速度和车辆的速度方向角速率对车辆进行刹车控制，该装置能够避免车辆主动刹车时的侧倾过大的问题，并在有一定距离余度的情况下使得刹车控制量较小，从而在保证安全性的同时兼顾乘车的舒适性。
另外，根据本发明上述实施例提出的车辆主动刹车控制装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述第一获取模块包括时速传感器，所述第二获取模块包括雷达，所述第三获取模块和所述第五获取模块均包括惯性测量传感器，所述第四获取模块包括GPS模块。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种车辆，包括上述的车辆主动刹车控制装置。
根据本发明实施例的车辆，采用上述的车辆主动刹车控制装置，其主动刹车控制能够在保证安全性的同时兼顾乘车的舒适性。
附图说明
图1为本发明实施例的车辆主动刹车控制方法的流程图；
图2为本发明实施例的车辆主动刹车控制装置的方框示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例的车辆主动刹车控制方法流程图。
如图1所示，本发明实施例的车辆主动刹车控制方法，包括以下步骤：
S1，获取车辆的速度信息和车辆与前向障碍物之间的距离信息，并根据速度信息和距离信息计算前向障碍物的移动速度。
具体地，可通过时速传感器获取当前时刻t1的车辆速度V_t1和预设时间间隔之前的上一时刻t2的车辆速度V_t2，并根据当前时刻t1和上一时刻t2的车辆速度计算车辆在预设时间间隔内的平均速度Vs和位移ds，可通过雷达获取当前时刻t1的车辆与前向障碍物之间的距离d_t1和预设时间间隔之前的上一时刻t2的车辆与前向障碍物之间的距离d_t2，并计算预设时间间隔内车辆与前向障碍物之间的距离之差dm，然后根据车辆在预设时间间隔内的平均速度Vs和位移ds、预设时间间隔内车辆与前向障碍物之间的距离之差dm计算前向障碍物的移动速度Vm。
进一步地，车辆在预设时间间隔内的平均速度Vs和位移ds可通过下式计算：
Vs＝(V_t1-V_t2)/2；
ds＝Vs*dt
其中，dt为t1与t2之间的时间间隔。
车辆在预设时间间隔内车辆与前向障碍物之间的距离之差dm可通过下式计算：
dm＝d_t1-d_t2。
车辆前向障碍物的移动速度Vm可通过下式计算：
Vm＝Vs*dm/ds。
S2，获取车辆的偏航角速率信息和速度方向角信息，并根据偏航角速率信息和速度方向角信息计算车辆的速度方向角速率。
具体地，可通过惯性测量传感器获取当前时刻t1的车辆偏航角速率Yaw_t1和预设时间间隔之前的上一时刻t2的车辆的偏航角速率Yaw_t2，并根据当前时刻t1和上一时刻t2的车辆偏航角速率Yaw_t1和Yaw_t2计算车辆在预设时间间隔内的平均偏航角速率，可通过GPS模块获取当前时刻t1的车辆速度方向角R_t1和预设时间间隔之前的上一时刻t2的车辆速度方向角R_t2，并根据当前时刻t1和上一时刻t2的车辆速度方向角R_t1和R_t2计算车辆在预设时间间隔内的速度方向角变化率，对平均偏航角速率和速度方向角变化率进行加权求和，得到车辆的速度方向角速率R。其中，速度方向角为车辆当前速度方向在真北坐标系的角度，即通过GPS接收机获取的地速方向角。
进一步地，车辆的速度方向角速率R可通过下式计算：
R＝k*(Yaw_t1-Yaw_t2)/dt+(1-k)*(R_t1-R_t2)/2。
其中，k为进行加权求和的权重系数，0<k<1，可根据车辆的速度信息动态调节进行加权求和的权重系数k。
在本发明的一个实施例中，权重系数k可通过下式计算：
k＝lg(Vs+1)；
其中，lg(x)表示x的以自然常数e为底数的对数函数。
S3，获取车辆的前向加速度信息As。
具体地，可通过惯性测量传感器获取车辆的前向加速度信息As。
S4，根据前向障碍物的移动速度、车辆的速度方向角速率和车辆的前向加速度信息对车辆进行刹车控制。
具体地，可根据前向障碍物的移动速度Vm与当前时刻t1的车辆速度V_t1计算车辆与前向障碍物之间的相对速度Vs，并结合比例系数得到期望的加速度Am，并根据期望的加速度Am与当前时刻t1的车辆前向加速度As得到期望的刹车控制量Bm，然后通过车辆的速度方向角速率R对期望的刹车控制量Bm进行调节，得到用于对车辆进行刹车控制的刹车控制信号B。
进一步地，期望的加速度Am可通过下式计算：
Am＝ka*(Vm-Vs)；
其中，Am＝0当且仅当Am>As。
进一步地，期望的刹车控制量Bm可通过下式计算：
Bm＝lg[(sqrt(Am/As)*∫(Am-As)*dt)2+1]；
其中，sqrt(x)表示x的开方。
进一步地，对车辆进行刹车控制的刹车控制信号B可通过下式计算：
B＝Bm/exp(R)；
其中，exp(x)表示x的指数函数。
本发明实施例通过前向障碍物的移动速度与车辆与前向障碍物之间的相对速度，并结合比例系数得到期望的加速度，然后根据期望的加速度与当前时刻的车辆前向加速度得到期望的刹车控制量，可保证在有一定距离余度的情况下使得刹车控制量较小，从而保证乘车的舒适性；通过车辆的速度方向角速率对期望的刹车控制量进行调节，得到用于对车辆进行刹车控制的刹车控制信号，可避免车辆刹车时造成的侧倾过大的问题，保证行车安全。
需要说明的是，图1所示的步骤S1～S3的执行顺序为本发明一个实施例中的执行顺序，在本发明的其他实施例中，上述步骤S1～S3可以任意顺序执行，或同步执行。
根据本发明实施例的车辆主动刹车控制方法，通过车辆的速度信息和车辆与前向障碍物之间的距离信息计算前向障碍物的移动速度，通过车辆的偏航角速率信息和速度方向角信息计算车辆的速度方向角速率，通过获取的车辆的前向加速度信息结合前向障碍物的移动速度信息和车辆的速度方向角速率信息对车辆进行刹车控制，该方法能够避免车辆主动刹车时的侧倾过大的问题，并在有一定距离余度的情况下使得刹车控制量较小，从而在保证安全性的同时兼顾乘车的舒适性。
为实现上述实施例中的车辆主动刹车控制方法，本发明还提出了一种车辆主动刹车控制装置。
图2是本发明实施例的车辆主动刹车控制装置的方框示意图。如图2所示，本发明实施例的车辆主动刹车控制装置，包括：第一获取模块10、第二获取模块20、第三获取模块30、第四获取模块40、第五获取模块50、第一计算模块60、第二计算模块70和刹车控制模块80。
其中，第一获取模块10用于获取车辆的速度信息。第二获取模块20用于获取车辆与前向障碍物之间的距离信息。第一计算模块60用于根据速度信息和距离信息计算前向障碍物的移动速度。第三获取模块30用于获取车辆的偏航角速率信息。第四获取模块40用于获取车辆的速度方向角信息。第二计算模块70用于根据偏航角速率信息和速度方向角信息计算车辆的速度方向角速率。第五获取模块50用于获取车辆的前向加速度信息。刹车控制模块80用于根据前向障碍物的移动速度、车辆的速度方向角速率和车辆的前向加速度信息对车辆进行刹车控制。
在本发明的一个实施例中，第一获取模块10可包括时速传感器，第一获取模块10通过时速传感器获取当前时刻t1的车辆速度V_t1和预设时间间隔之前的上一时刻t2的车辆速度V_t2。第二获取模块20可包括雷达，第二获取模块20通过雷达获取当前时刻t1的车辆与前向障碍物之间的距离d_t1和预设时间间隔之前的上一时刻t2的车辆与前向障碍物之间的距离d_t2。
在本发明的一个实施例中，第一计算模块60可通过公式Vs＝(V_t1-V_t2)/2和ds＝Vs*dt(dt为t1与t2之间的时间间隔)计算车辆在预设时间间隔内的平均速度Vs和位移ds，并通过公式dm＝d_t1-d_t2计算车辆在预设时间间隔内车辆与前向障碍物之间的距离之差dm，以及通过公式Vm＝Vs*dm/ds计算车辆前向障碍物的移动速度Vm。
在本发明的一个实施例中，第三获取模块30可包括惯性测量传感器，第三获取模块30通过惯性测量传感器获取当前时刻t1的车辆偏航角速率Yaw_t1和预设时间间隔之前的上一时刻t2的车辆的偏航角速率Yaw_t2。第四获取模块40可包括GPS模块，第四获取模块40通过GPS模块获取当前时刻t1的车辆速度方向角R_t1和预设时间间隔之前的上一时刻t2的车辆速度方向角R_t2。其中，速度方向角为车辆当前速度方向在真北坐标系的角度，即通过GPS接收机获取的地速方向角。
在本发明的一个实施例中，第二计算模块70可通过公式R＝k*(Yaw_t1-Yaw_t2)/dt+(1-k)*(R_t1-R_t2)/2计算车辆的速度方向角速率，并通过公式k＝lg(Vs+1)计算车辆的速度信息动态调节进行加权求和的权重系数K，其中0<k<1、lg(x)表示x的以自然常数e为底数的对数函数。
在本发明的一个实施例中，第五获取模块50可包括惯性测量传感器，第五获取模块50通过惯性传感器获取车辆的前向加速度信息As。
在本发明的一个实施例中，刹车控制模块80根据前向障碍物的移动速度Vm、车辆的速度方向角速率R和车辆的前向加速度As信息对车辆进行刹车控制。
根据本发明实施例的车辆主动刹车控制装置，通过第一计算模块根据第一获取模块获取的车辆速度信息和第二获取模块获取的车辆与前向障碍物之间的距离信息计算前向障碍物的移动速度，通过第二计算模块根据第三获取模块获取的车辆的偏航角速率信息和第四获取模块获取的车辆的速度方向角信息计算车辆的速度方向角速率，通过刹车控制模块根据第五获取模块获取的车辆的前向加速度信息结合前向障碍物的移动速度和车辆的速度方向角速率对车辆进行刹车控制，该车辆主动刹车控制装置能够避免车辆主动刹车时的侧倾过大的问题，并在有一定距离余度的情况下使得刹车控制量较小，从而在保证安全性的同时兼顾乘车的舒适性。
对应上述实施例，本发明还提出了一种车辆。
本发明实施例的车辆，包括上述任一实施例所述的车辆主动刹车控制装置。
根据本发明实施例的车辆，采用上述的车辆主动刹车控制装置，其主动刹车控制能够在保证安全性的同时兼顾乘车的舒适性。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种车辆主动刹车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获取所述车辆的速度信息和所述车辆与前向障碍物之间的距离信息，并根据所述速度信息和所述距离信息计算所述前向障碍物的移动速度；
S2，获取所述车辆的偏航角速率信息和速度方向角信息，并根据所述偏航角速率信息和速度方向角信息计算所述车辆的速度方向角速率；
S3，获取所述车辆的前向加速度信息；
S4，根据所述前向障碍物的移动速度、所述车辆的速度方向角速率和所述车辆的前向加速度信息对所述车辆进行刹车控制。
2.根据权利要求1所述的车辆主动刹车控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
获取当前时刻所述车辆的速度和预设时间间隔之前的上一时刻所述车辆的速度，并根据所述当前时刻和所述上一时刻所述车辆的速度计算所述车辆在所述预设时间间隔内的平均速度和位移；
获取当前时刻所述车辆与前向障碍物之间的距离和预设时间间隔之前的上一时刻所述车辆与前向障碍物之间的距离，并计算所述预设时间间隔内所述车辆与前向障碍物之间的距离之差；
根据所述车辆在所述预设时间间隔内的平均速度和位移、所述预设时间间隔内所述车辆与前向障碍物之间的距离之差计算所述前向障碍物的移动速度。
3.根据权利要求1或2所述的车辆主动刹车控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
获取当前时刻所述车辆的偏航角速率和预设时间间隔之前的上一时刻所述车辆的偏航角速率，并根据所述当前时刻和所述上一时刻所述车辆的偏航角速率计算所述车辆在所述预设时间间隔内的平均偏航角速率；
获取当前时刻所述车辆的速度方向角和预设时间间隔之前的上一时刻所述车辆的速度方向角，并根据所述当前时刻和所述上一时刻所述车辆的速度方向角计算所述车辆在所述预设时间间隔内的速度方向角变化率；
对所述平均偏航角速率和所述速度方向角变化率进行加权求和，得到所述车辆的速度方向角速率。
4.根据权利要求3所述的车辆主动刹车控制方法，其特征在于，其中，根据所述车辆的速度信息动态调节进行加权求和的权重系数。
5.根据权利要求4所述的车辆主动刹车控制方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
根据所述前向障碍物的移动速度与当前时刻所述车辆的速度计算所述车辆与所述前向障碍物之间的相对速度，并结合比例系数得到期望的加速度；
根据所述期望的加速度与当前时刻所述车辆的前向加速度得到期望的刹车控制量；
通过所述车辆的速度方向角速率对所述期望的刹车控制量进行调节，得到用于对所述车辆进行刹车控制的刹车控制信号。
6.一种车辆主动刹车控制装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取所述车辆的速度信息；
第二获取模块，用于获取所述车辆与前向障碍物之间的距离信息；
第一计算模块，用于根据所述速度信息和所述距离信息计算所述前向障碍物的移动速度；
第三获取模块，用于获取所述车辆的偏航角速率信息；
第四获取模块，用于获取所述车辆的速度方向角信息；
第二计算模块，用于根据所述偏航角速率信息和速度方向角信息计算所述车辆的速度方向角速率；
第五获取模块，用于获取所述车辆的前向加速度信息；
刹车控制模块，用于根据所述前向障碍物的移动速度、所述车辆的速度方向角速率和所述车辆的前向加速度信息对所述车辆进行刹车控制。
7.根据权利要求6所述的车辆主动刹车控制装置，其特征在于，所述第一获取模块包括时速传感器，所述第二获取模块包括雷达，所述第三获取模块和所述第五获取模块均包括惯性测量传感器，所述第四获取模块包括GPS模块。
8.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求6或7所述的车辆主动刹车控制装置。
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