CN112373388A - 一种基于新能源汽车的智能辅助刹车系统及方法 - Google Patents

一种基于新能源汽车的智能辅助刹车系统及方法 Download PDF

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陈志军
周斯加
关超华
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    • B60Q9/00—Arrangement or adaptation of signal devices not provided for in one of main groups B60Q1/00 - B60Q7/00, e.g. haptic signalling
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • 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

本发明提供一种基于新能源汽车的智能辅助刹车系统，包括处理器定位装置、报警器和刹车辅助控制器；定位装置获取车辆的运动信息及位置信息；处理器根据运动信息及位置信息，计算出车辆与周围车辆或道路之间的行驶间距，以及调整报警距离阈值和刹车距离阈值，且在判定出行驶间距小于调整后的刹车距离阈值时输出刹车信号；或在判定出行驶间距大于调整后的刹车距离且小于调整后的报警距离阈值时输出报警信号；报警器接收报警信号，进行报警；刹车辅助控制器接收刹车信号，对刹车系统进行制动，降低车速。实施本发明，能通过智能辅助技术对车辆的安全性能进行改进，从而有效的预防安全事故的发生。

Description

一种基于新能源汽车的智能辅助刹车系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种基于新能源汽车的智能辅助刹车系统及方法。
背景技术
车辆行驶时，驾驶员常通过刹车系统来降低安全事故的发生，并辅以其它传统的安全技术(如安全带、安全气囊等)来进一步确保行驶安全性。
然而，车辆刹车时驾驶员需要一定反应时间，且车辆因惯性需要经过一段的距离才能完全停止下来，同时传统的安全技术已经不足以有效的降低安全事故的发生。
随着人们对驾驶安全的需求，需要对车辆的安全性能进行改进，并通过智能辅助技术来有效的预防安全事故的发生。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于新能源汽车的智能辅助刹车系统及方法，能通过智能辅助技术对车辆的安全性能进行改进，从而有效的预防安全事故的发生。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于新能源汽车的智能辅助刹车系统，包括处理器，以及与所述处理器均相连的定位装置、报警器和刹车辅助控制器；其中，
所述定位装置，用于获取车辆的运动信息及位置信息；
所述报警器，用于根据报警信号，进行报警；
所述刹车辅助控制器还与车辆的刹车系统相连，用于根据刹车信号，对所述车辆的刹车系统进行制动，用以降低所述车辆的车速；
所述处理器，用于根据所述车辆的运动信息及位置信息，计算出所述车辆与周围车辆或道路之间的行驶间距，以及调整报警距离阈值和刹车距离阈值，且在判定出所述行驶间距小于调整后的刹车距离阈值时输出刹车信号；或在判定出所述行驶间距大于调整后的刹车距离且小于调整后的报警距离阈值时输出报警信号。
其中、如权利要求1所述的基于新能源汽车的智能辅助刹车系统，其特征在于，所述定位装置包括用于获取车辆定位信息的定位模块以及用于获取车辆运动信息的测量模块；其中，
所述定位模块包括雷达和摄像头；
所述测量模块包括车距传感器和车速传感器。
其中，所述摄像头为双目摄像头。
其中，所述报警器为声光报警器。
其中，所述报警距离阈值通过公式d＝d0+d1+d2来表示，所述刹车距离阈值根据公式D＝d1+d2来表示；其中，
d为所述报警距离阈值；D为所述报警距离阈值；d0为安全停车间距，其为固定值；d1为反应距离，且d1＝Vit，Vi为所述车辆的实际车速，t为驾驶员反应时间并为固定值；d2为刹车距离，且
Figure RE-GDA0002890026960000021
φ为当前路面的附着系数。
本发明实施例还提供了一种基于新能源汽车的智能刹车辅助方法，通过前述的基于新能源汽车的智能辅助刹车系统来提升车辆安全性能，包括以下步骤：
获取车辆的运动信息及位置信息；
根据所述车辆的运动信息及位置信息，计算出所述车辆与周围车辆或道路之间的行驶间距，以及调整报警距离阈值和刹车距离阈值，且在判定出所述行驶间距小于调整后的刹车距离阈值时输出刹车信号；或在判定出所述行驶间距大于调整后的刹车距离且小于调整后的报警距离阈值时输出报警信号；
根据报警信号，进行报警；或根据刹车信号，对车辆的刹车系统进行制动，用以降低所述车辆的车速。
其中，所述报警距离阈值通过公式d＝d0+d1+d2来表示，且所述刹车距离阈值根据公式D＝d1+d2来表示；其中，
d为所述报警距离阈值；D为所述报警距离阈值；d0为安全停车间距，其为固定值；d1为反应距离，且d1＝Vit，Vi为所述车辆的实际车速，t为驾驶员反应时间并为固定值；d2为刹车距离，且
Figure RE-GDA0002890026960000031
φ为当前路面的附着系数。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明通过监测车辆的运动信息及位置信息，计算出车辆与周围车辆或道路之间的行驶间距，以及调整报警距离阈值和刹车距离阈值，并进行对比输出刹车信号来制动降速或输出报警信号来预警，从而实现对车辆的安全性能进行改进，有效的预防安全事故的发生。
附图说明
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的基于新能源汽车的智能辅助刹车系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的基于新能源汽车的智能刹车辅助方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提出的一种基于新能源汽车的智能辅助刹车系统，包括处理器1，以及与处理器1均相连的定位装置2、报警器3和刹车辅助控制器4；其中，
定位装置2，用于获取车辆的运动信息及位置信息；其中，定位装置2包括用于获取车辆定位信息的定位模块以及用于获取车辆运动信息的测量模块；其中，定位模块包括雷达和摄像头(如双目摄像头)；测量模块包括车距传感器和车速传感器；
报警器3，用于根据报警信号，进行报警；其中，该报警器3为声光报警器；
刹车辅助控制器4还与车辆的刹车系统(未图示)相连，用于根据刹车信号，对车辆的刹车系统进行制动，用以降低车辆的车速；
处理器1，用于根据车辆的运动信息及位置信息，计算出车辆与周围车辆或道路之间的行驶间距，以及调整报警距离阈值和刹车距离阈值，且在判定出行驶间距小于调整后的刹车距离阈值时输出刹车信号；或在判定出行驶间距大于调整后的刹车距离且小于调整后的报警距离阈值时输出报警信号。
在本发明实施例中，报警距离阈值通过公式d＝d0+d1+d2来表示，刹车距离阈值根据公式D＝d1+d2来表示；其中，
d为报警距离阈值；D为报警距离阈值；d0为安全停车间距，其为固定值； d1为反应距离，且d1＝Vit，Vi为车辆的实际车速，t为驾驶员反应时间并为固定值；d2为刹车距离，且
Figure RE-GDA0002890026960000041
φ为当前路面的附着系数，可根据摄像头检测当前路面情况并查表得到。
应当说明的是，雷达可远距离、高准确性的感知周围环境，但不能判断感知的何种物体，因此在雷达上安装双目摄像头便可对道路的参数进行识别并可精确的计算出物体的距离，同时双目摄像头能更加快速和准确的测量障碍物的方位和距离。车距传感器和速度传感器用来测量周围车辆之间或车与道路其他之间的距离，方位和相对速度。报警器3包括警告灯和报警器，用来当距离超过设定的距离阈值时对驾驶员进行提醒。刹车辅助控制器4是在驾驶员采取措施后仍无法避免碰撞时，则给刹车系统施加制动以降低车速。
在本发明实施例中，车辆与周围车辆之间的行驶间距是通过运动学自行车模型计算出来的，具体如下：
第一步、由于车辆运行参数包括本车与周围车辆的质心连线向量、本车与周围车辆的质心距离、周围车辆的相对运动轨迹向量、本车的行驶速度和周围车辆的行驶速度中的至少一个，因此将本车的信息带入运动学自行车模型，得到本车的运动方程，并将周围车辆的信息带入运动学自行车模型，得到周围车辆的运动方程。
在一个实施例中，运动学自行车模型可以通过如下公式或公式变形进行表达：
Figure RE-GDA0002890026960000051
Figure RE-GDA0002890026960000052
Figure RE-GDA0002890026960000053
Figure RE-GDA0002890026960000054
Figure RE-GDA0002890026960000055
x和y分别表示车辆在GPS提供的惯性坐标下的质心坐标，v代表车辆的行驶速度，a表示车辆的行驶加速度，在运动学自行车模型中车辆的行驶加速度与车辆的行驶速度保持相同的方向。ψ是车辆的偏航角，β为车速方向角，lr和lf分别表示车辆质心坐标与其后轮轴线和前轮轴线的垂直距离。δf表示车辆的前轮转角，该角度可由方向盘转角乘以传动比计算得到，由于大部分车辆的后轮都无法转向，故假设δr为0。
将本车与周围车辆的信息分别代入上述离散化的运动学自行车模型，得到本车与周围车辆的运动方程，这里以A代表本车，B代表周围车辆。
本车A在t时刻的运动方程可以用下述公式或公式变形进行表达：
Figure RE-GDA0002890026960000056
Figure RE-GDA0002890026960000057
Figure RE-GDA0002890026960000061
Figure RE-GDA0002890026960000062
Figure RE-GDA0002890026960000063
当n＝0时：
Figure RE-GDA0002890026960000064
Figure RE-GDA0002890026960000065
Figure RE-GDA0002890026960000066
同样的，周围车辆B在t时刻的运动方程可以用下述公式或公式变形进行表达：
Figure RE-GDA0002890026960000067
Figure RE-GDA0002890026960000068
Figure RE-GDA0002890026960000069
Figure RE-GDA00028900269600000610
Figure RE-GDA00028900269600000611
当n＝0时：
Figure RE-GDA00028900269600000612
Figure RE-GDA00028900269600000613
Figure RE-GDA00028900269600000614
本申请实施例中的下标A和B分别代表本车A和周围车辆B相应的参数，坐标A(xA,yA)和坐标B(xB,yB)分别代表本车A和周围车辆B的质心坐标。
第二步、在所得到的本车的运动方程和周围车辆的运动方程中，确定各时刻对应的车辆运行参数，并设置迭代步长；
在一个实施例中，以A点作为相对运动的参考点保持静止，通过矢量法计算B点相对A的运动轨迹，此时车辆运行参数中相对运动的速度和加速度表达式如下：
Figure RE-GDA0002890026960000071
Figure RE-GDA0002890026960000072
以及t时刻周围车辆B相对于本车A的坐标Bt，进而得到在第一时刻的时候的相对运动轨迹向量
Figure RE-GDA0002890026960000073
的表达式为：
Figure RE-GDA0002890026960000074
其中Δt为时间间隔。
同时，以Δt＝Δt0为单位时间步长，迭代计算周围车辆在tn时刻相对本车的距离。
第三步、根据车辆运行参数以及调整后的迭代步长，迭代计算出与周围车辆的运动轨迹上存在距离最近的距离点，作为车辆与周围车辆的行驶间距。
另外，车辆与道路之间的行驶间距可以通过雷达实时探测得到，在此不再赘述。
本发明实施例中的一种基于新能源汽车的智能辅助刹车系统的工作原理为，通过定位装置2获取车辆的运动信息及位置信息，处理器1根据车辆的运动信息及位置信息，计算出车辆与周围车辆或道路之间的行驶间距，以及调整报警距离阈值和刹车距离阈值，并将行驶间距与调整后的刹车距离阈值及报警距离阈值对比，根据对比结果，刹车信号来制动降速或输出报警信号来预警，从而实现对车辆的安全性能进行改进，有效的预防安全事故的发生。
如图2所示，为本发明实施例中，提供的一种基于新能源汽车的智能刹车辅助方法，通过前述的基于新能源汽车的智能辅助刹车系统来提升车辆安全性能，包括以下步骤：
步骤S1、获取车辆的运动信息及位置信息；
步骤S2、根据所述车辆的运动信息及位置信息，计算出所述车辆与周围车辆或道路之间的行驶间距，以及调整报警距离阈值和刹车距离阈值，且在判定出所述行驶间距小于调整后的刹车距离阈值时输出刹车信号；或在判定出所述行驶间距大于调整后的刹车距离且小于调整后的报警距离阈值时输出报警信号；
步骤S3、根据报警信号，进行报警；或根据刹车信号，对车辆的刹车系统进行制动，用以降低所述车辆的车速。
其中，所述报警距离阈值通过公式d＝d0+d1+d2来表示，且所述刹车距离阈值根据公式D＝d1+d2来表示；其中，
d为所述报警距离阈值；D为所述报警距离阈值；d0为安全停车间距，其为固定值；d1为反应距离，且d1＝Vit，Vi为所述车辆的实际车速，t为驾驶员反应时间并为固定值；d2为刹车距离，且
Figure RE-GDA0002890026960000081
φ为当前路面的附着系数。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明通过监测车辆的运动信息及位置信息，计算出车辆与周围车辆或道路之间的行驶间距，以及调整报警距离阈值和刹车距离阈值，并进行对比输出刹车信号来制动降速或输出报警信号来预警，从而实现对车辆的安全性能进行改进，有效的预防安全事故的发生。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种基于新能源汽车的智能辅助刹车系统，其特征在于，包括处理器，以及与所述处理器均相连的定位装置、报警器和刹车辅助控制器；其中，
所述定位装置，用于获取车辆的运动信息及位置信息；
所述报警器，用于根据报警信号，进行报警；
所述刹车辅助控制器还与车辆的刹车系统相连，用于根据刹车信号，对所述车辆的刹车系统进行制动，用以降低所述车辆的车速；
所述处理器，用于根据所述车辆的运动信息及位置信息，计算出所述车辆与周围车辆或道路之间的行驶间距，以及调整报警距离阈值和刹车距离阈值，且在判定出所述行驶间距小于调整后的刹车距离阈值时输出刹车信号；或在判定出所述行驶间距大于调整后的刹车距离且小于调整后的报警距离阈值时输出报警信号。
2.如权利要求1所述的基于新能源汽车的智能辅助刹车系统，其特征在于，所述定位装置包括用于获取车辆定位信息的定位模块以及用于获取车辆运动信息的测量模块；其中，
所述定位模块包括雷达和摄像头；
所述测量模块包括车距传感器和车速传感器。
3.如权利要求2所述的基于新能源汽车的智能辅助刹车系统，其特征在于，所述摄像头为双目摄像头。
4.如权利要求1所述的基于新能源汽车的智能辅助刹车系统，其特征在于，所述报警器为声光报警器。
5.如权利要求1所述的基于新能源汽车的智能辅助刹车系统，其特征在于，所述报警距离阈值通过公式d＝d0+d1+d2来表示，所述刹车距离阈值根据公式D＝d1+d2来表示；其中，
d为所述报警距离阈值；D为所述报警距离阈值；d0为安全停车间距，其为固定值；d1为反应距离，且d1＝Vit，Vi为所述车辆的实际车速，t为驾驶员反应时间并为固定值；d2为刹车距离，且
Figure FDA0002737623130000021
φ为当前路面的附着系数。
6.一种基于新能源汽车的智能刹车辅助方法，其特征在于，通过如权利要求1-5中任一项所述的基于新能源汽车的智能辅助刹车系统来提升车辆安全性能，包括以下步骤：
获取车辆的运动信息及位置信息；
根据所述车辆的运动信息及位置信息，计算出所述车辆与周围车辆或道路之间的行驶间距，以及调整报警距离阈值和刹车距离阈值，且在判定出所述行驶间距小于调整后的刹车距离阈值时输出刹车信号；或在判定出所述行驶间距大于调整后的刹车距离且小于调整后的报警距离阈值时输出报警信号；
根据报警信号，进行报警；或根据刹车信号，对车辆的刹车系统进行制动，用以降低所述车辆的车速。
7.如权利要求6所述的基于新能源汽车的智能刹车辅助方法，其特征在于，所述报警距离阈值通过公式d＝d0+d1+d2来表示，且所述刹车距离阈值根据公式D＝d1+d2来表示；其中，
d为所述报警距离阈值；D为所述报警距离阈值；d0为安全停车间距，其为固定值；d1为反应距离，且d1＝Vit，Vi为所述车辆的实际车速，t为驾驶员反应时间并为固定值；d2为刹车距离，且
Figure FDA0002737623130000022
φ为当前路面的附着系数。
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