CN110723142B - 一种智能汽车紧急避撞控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能汽车在紧急情况下的避撞控制方法，将自车紧急制动安全距离d_b、自车转向避撞所需安全距离d_s、自车制动同时转向所需安全距离d_l分别与自车与前车距s_f进行比较；根据比较结果，同时考虑邻车道车辆行驶状态，采取一级制动、紧急制动、转向避撞、制动转向协调避撞四种方式中的最佳避撞方式，能够实现在紧急情况下躲避前方车辆或障碍物以避免事故的发生，极大地提高了驾驶员及乘客的安全。

Description

一种智能汽车紧急避撞控制方法

技术领域

本发明属于汽车主动安全领域，尤其是一种智能汽车在紧急情况下的避撞控制方法。

背景技术

随着人工智能时代的来临，智能汽车已经成为当今的研究重点。智能汽车的上路最大的问题是安全问题，汽车主动安全技术必然越来越受到人们的关注。大部分交通事故都是由于车辆间相互碰撞导致的，而这些碰撞中包括了正面前向碰撞、追尾碰撞等，此外还有一定比例的具有一定角度的碰撞。

主动避撞控制系统可以控制车辆执行制动避撞、转向避撞、制动同时转向避撞三种模式以保证安全性。然而，在紧急情况下，如果自车需要换道进行避撞，首先需要进行轨迹规划。在轨迹规划完成后，其完成紧急制动避撞所需距离、转向避撞所需距离、制动同时转向所需距离大小不一，需要根据自车车速、自车距前方车辆或障碍物距离等信息，决策出最佳的避撞方式。现有技术未考虑紧急情况下制动所需安全距离和转向所需安全距离会因自车车速的不同产生变化，总是优先紧急制动，但并非所有场景下这都是最佳选择。同时，如果自车需要进行换道避撞，邻车道车辆对换道安全性也是需要考虑的问题，现有技术或者未考虑邻车道车辆影响，或者在考虑邻车道车辆时未考虑制动、转向所需安全距离对避撞选择的影响。为此，将提出一种智能汽车紧急避撞控制方法。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提出了一种智能汽车在紧急情况下的避撞控制方法，能够根据实况选择最佳的避撞方式，实现不同工况下的不同控制方法，能够更有效地解决紧急避撞问题。

本发明所采用的技术方案如下：

一种智能汽车紧急避撞控制方法，步骤如下：

步骤1，采集数据，并计算出自车紧急制动安全距离d_b、自车转向避撞所需安全距离d_s和自车制动同时转向所需安全距离d_l；

步骤2，将三种距离d_b、d_s、d_l分别和自车与前车距s_f进行比较；根据比较结果采取不同的避撞方法；具体如下：

若s_f＞d_b＞d_s＞d_l，自车采取紧急制动；

若d_b＞s_f＞d_s＞d_l，则判断邻车道是否安全，若领车道安全自车采取转向；若邻车道不安全则自车采取紧急制动；

若d_b＞d_s＞s_f＞d_l，则判断邻车道是否安全，若邻车道安全自车采取紧急制动同时转向；若邻车道不安全则自车采取紧急制动；

若s_f＞d_s＞d_b＞d_l，采取一级制动；

若d_s＞s_f＞d_b＞d_l，自车采取紧急制动；

若d_s＞d_b＞s_f＞d_l，则判断邻车道是否安全，若邻车道安全自车采取紧急制动同时转向；若邻车道不安全则自车采取紧急制动；

进一步，所述邻车道是否安全的判断依据为：

通过车载雷达探测左右相邻车道内车辆情况，若v_l≥v_o或邻车道无车则邻车道安全；若v_l＜v_o，通过下式判断：

当d_b＞s_f＞d_s＞d_l时，通过v_l·t_e+s_l+d₀＞v₀·t_e判断邻车道是否安全，满足则安全，自车可以采取转向避撞；反之，不安全，自车采取紧急制动；其中，v_l为左右邻车道车辆车速，v_o为自车车速，s_l为自车与左右邻车道前方车辆的距离，d_o为安全距离余量，t_e为换道避撞完成时间；

当d_b＞d_s＞s_f＞d_l或者d_s＞d_b＞s_f＞d_l时，通过

判断邻车道是否安全，满足则安全，自车可以采用紧急制动同时转向；反之，

不安全，自车采取紧急制动。其中，a_bmax为最大制动减速度；

进一步，所述自车紧急制动安全距离

其中，τ₁是制动片与制动盘消除间隙所需时间，τ₂是制动力从零到最大值所需时间，

进一步，所述自车转向避撞所需安全距离计算方法为：

S1，构建换道避撞的五次多项式轨迹为：

X(t)＝v₀·t

其中，Y(t)为换道轨迹的实时横向位移，X(t)为换道轨迹的实时纵向位移y_e为换道完成的总横向位移，t为时间；

S2，对Y(t)求二阶导数得到，侧向加速度函数a_y(t)；设定换道避撞的侧向位移y_e、侧向加速度峰值a_{y max}的取值，代入侧向加速度函数a_y(t)中得到确定的换道避撞轨迹；

S3，将最小横向距离y_f输入确定的换道避撞轨迹，算出自车侧向让出距离y_f所需的时间t_f，进而得到自车转向避撞所需安全距离为：d_s＝v₀·t_f。

进一步，所述自车制动同时转向所需安全距离的计算方法为：

本发明的有益效果：

本发明所提出的一种智能汽车在紧急情况下的避撞控制方法，在车辆面对前方突发的紧急情况时，自车进行紧急制动避撞所需安全距离、转向避撞所需安全距离、制动同时转向所需安全距离大小不一，本发明根据自车车速、自车距前方车辆或障碍物距离等信息，同时探测邻车道安全性，决策出最佳的避撞方式，实现不同工况下的不同控制方法，能够更有效地解决紧急避撞问题。

附图说明

图1为本发明中紧急制动所需安全距离大于转向所需安全距离时的避撞工况分类图；

图2为本发明中转向所需安全距离大于紧急制动所需安全距离时的避撞工况分类图；

图3为本发明中转向避撞所需安全距离定义图；

图4为本发明中不同工况避撞控制方法策略图。

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，以下结合附图及实施例，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用于解释本发明，并不用于限定本发明。

假设避撞过程中，自车的纵向分运动和侧向分运动相对独立。根据与前方障碍物的不同距离及邻车道实时路况，可以把避撞模式分为制动控制避撞、转向控制避撞、制动转向协调控制避撞、无法避撞这四种情况，本发明所提出的一种智能汽车紧急避撞控制方法，包含以下步骤：

步骤1，采集数据：如图1、2、3所示通过自车上毫米波雷达测量自车与同车道前方车辆或障碍物的距离s_f、自车与左右邻车道前方车辆的距离s_l、左右邻车道车辆车速v_l，轮速传感器测量自车车速v₀、摄像头测量侧向避撞所需横向距离y_f，横摆角速度传感器实时获取自车的横摆角速度，将这些实时测量的各信号通过CAN总线输入给智能汽车避撞控制模块。

避撞控制模块解析各传感器信号，根据以下公式计算当前工况下自车的紧急制动安全距离：

其中，τ₁是制动片与制动盘消除间隙所需时间，τ₂是制动力从零到最大值所需时间，a_bmax是最大制动减速度，d₀是安全距离余量。

自车转向避撞所需安全距离计算方法为：

S1，通过各传感器采集到的相关信号，构建换道避撞的五次多项式轨迹为：

X(t)＝v₀·t

其中，Y(t)为换道轨迹的实时横向位移，X(t)为换道轨迹的实时纵向位移y_e为换道完成的总横向位移，t为时间；

S2，对Y(t)求二阶导数得到，侧向加速度a_y(t)：

侧向加速度a_y(t)在整个换道避撞过程中存在一个峰值，侧向加速度过大，会导致转向过快，汽车容易出现侧滑、甩尾等危险工况；侧向加速度a_y(t)过小，会导致换道时间过长，致使自车与前车发生小偏置碰撞，其后果比追尾更加严重。本发明取侧向加速度峰值0.28g。y_e取标准公路宽度3.5m。这样，根据侧向加速度峰值，反推得采用五次多项式轨迹的侧向避撞时间为2.7s，设定换道避撞的侧向位移y_e、侧向加速度峰值a_ymax的取值，代入侧向加速度函数a_y(t)中得到确定的换道避撞轨迹；

S3，由摄像头探测到的侧向避撞所需最小横向距离y_f，将最小横向距离y_f输入确定的换道避撞轨迹，算出自车侧向让出距离y_f所需的时间t_f，进而得到自车转向避撞所需安全距离为：

d_s＝v₀·t_f (4)

自车制动同时转向所需安全距离的计算方法为：

步骤2，如图4将三种距离d_b、d_s、d_l分别和自车与前车距s_f进行比较；根据比较结果采取不同的避撞方法；具体如下：

若s_f＞d_b＞d_s＞d_l，自车采取紧急制动避撞；

若d_b＞s_f＞d_s＞d_l，则判断邻车道是否安全，若此时v_l≥v_o或邻车道无车或v_l·t_e+s_l+d₀＞v₀·t_e，说明邻车道安全自车采取转向避撞；反之则说明邻车道不安全自车采取紧急制动避撞；

若d_b＞d_s＞s_f＞d_l，则判断邻车道是否安全，若此时v_l≥v_o或邻车道无车或

说明邻车道安全自车采取紧急制动同时转向避撞；反之，

说明邻车道不安全，自车采取紧急制动避撞；

若s_f＞d_s＞d_b＞d_l，自车在紧急制动和转向都能完成避撞操作时，由于侧向避撞控制较制动控制复杂，且其安全性判断不仅考虑同车道车辆的避撞，还必须考虑转入邻车道时与其他干扰车的避撞情况，因此，采取一级制动避撞；

若d_s＞s_f＞d_b＞d_l，自车采取紧急制动避撞；

若d_s＞d_b＞s_f＞d_l，则判断邻车道是否安全，若此时v_l≥v_o或邻车道无车或

说明邻车道安全自车采取紧急制动同时转向避撞；反之，若

说明邻车道不安全则自车采取紧急制动避撞；

本专利发明的利用传感器采集到的实时数据，判断在紧急情况下，在保证自车稳定性前提条件下，自车采取以一级制动、紧急制动、转向避撞、制动转向协调避撞四种方式中的最佳避撞方式，实现在紧急情况下躲避前方车辆或障碍物以避免事故的发生，极大地提高了驾驶员及乘客的安全。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种智能汽车紧急避撞控制方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1，采集数据，并计算出自车紧急制动安全距离d_b、自车转向避撞所需安全距离d_s和自车制动同时转向所需安全距离d_l；

步骤2，将三种距离d_b、d_s、d_l分别和自车与前车距s_f进行比较；根据比较结果采取不同的避撞方法；具体如下：

若s_f＞d_b＞d_s＞d_l，自车采取紧急制动；

若d_b＞s_f＞d_s＞d_l，则判断邻车道是否安全，若领车道安全自车采取转向；若邻车道不安全则自车采取紧急制动；

若d_b＞d_s＞s_f＞d_l，则判断邻车道是否安全，若邻车道安全自车采取紧急制动同时转向；若邻车道不安全则自车采取紧急制动；

若s_f＞d_s＞d_b＞d_l，采取一级制动；

若d_s＞s_f＞d_b＞d_l，自车采取紧急制动；

若d_s＞d_b＞s_f＞d_l，则判断邻车道是否安全，若邻车道安全自车采取紧急制动同时转向；若邻车道不安全则自车采取紧急制动；

所述自车转向避撞所需安全距离计算方法为：

S1，构建换道避撞的五次多项式轨迹为：

X(t)＝v₀·t

其中，Y(t)为换道轨迹的实时横向位移，X(t)为换道轨迹的实时纵向位移，y_e为换道避撞的侧向位移，t为时间，v₀为自车车速，t_e为换道避撞完成时间；

S2，对Y(t)求二阶导数得到，侧向加速度函数a_y(t)；设定换道避撞的侧向位移y_e、侧向加速度峰值a_ymax的取值，代入侧向加速度函数a_y(t)中得到确定的换道避撞轨迹；

S3，将最小横向距离y_f输入确定的换道避撞轨迹，算出自车侧向让出距离y_f所需的时间t_f，进而得到自车转向避撞所需安全距离为：d_s＝v₀·t_f。

2.根据权利要求1所述的一种智能汽车紧急避撞控制方法，其特征在于，所述邻车道是否安全的判断依据为：

通过车载雷达探测左右相邻车道内车辆情况，若v_l≥v₀或邻车道无车则邻车道安全；若v_l＜v₀，通过下式判断：

当d_b＞s_f＞d_s＞d_l时，通过v_l·t_e+s_l+d₀＞v₀·t_e判断邻车道是否安全，满足则安全，自车可以采取转向避撞；反之，不安全，自车采取紧急制动；其中，v_l为左右邻车道车辆车速，v₀为自车车速，s_l为自车与左右邻车道前方车辆的距离，d₀为安全距离余量，t_e为换道避撞完成时间；

当d_b＞d_s＞s_f＞d_l或者d_s＞d_b＞s_f＞d_l时，通过

判断邻车道是否安全，满足则安全，自车可以采用紧急制动同时转向；反之，

不安全，自车采取紧急制动；其中，a_bmax为最大制动减速度。

3.根据权利要求2所述的一种智能汽车紧急避撞控制方法，其特征在于，所述自车紧急制动安全距离为

其中，τ₁是制动片与制动盘消除间隙所需时间，τ₂是制动力从零到最大值所需时间，a_bmax为最大制动减速度。

4.根据权利要求1所述的一种智能汽车紧急避撞控制方法，其特征在于，所述自车制动同时转向所需安全距离的计算方法为：

其中，a_bmax为最大制动减速度。

Images