CN112373460B - 基于场景变化动态调整阈值的车辆侧翻预警方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于场景变化动态调整阈值的车辆侧翻预警方法及系统，属于车辆安全技术领域，其中，方法的实现包括：根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，由车辆与前后车时距调整TTR得到目标TTR；根据车辆实时侧倾角和侧倾角速度得到当前时刻横向载荷转移率LTR，将由当前时刻LTR增大到目标LTR的时间间隔作为当前TTR值；根据当前TTR值与目标TTR之间的大小关系，确定是否需要侧翻预警。本发明使用摄像头及雷达相结合的环境感知系统，动态识别不同的驾驶场景，根据不同场景设定不同的侧翻预警安全阈值，使得侧翻预警时间更加合理，符合驾驶实际，增强驾驶员对侧翻预警系统的信任度。

Description

基于场景变化动态调整阈值的车辆侧翻预警方法及系统
技术领域
本发明属于车辆安全技术领域，更具体地，涉及一种基于场景变化动态调整阈值的车辆侧翻预警方法及系统。
背景技术
车辆侧翻对驾驶人员和乘客的健康和安全构成了重大威胁。根据研究表明，仅占有8％比重的侧翻事故反而造成了高达21％和31％的伤残率与死亡率，且事故发生后会导致道路堵塞、周围环境遭到毁损，还会对其他车辆产生潜在威胁。及时识别车辆侧翻风险，对驾驶员进行预警，可以一定程度上减少侧翻事故发生。
现有技术一般是根据车辆实时状态计算侧翻预警指标值(比如侧倾角、侧向加速度、横向载荷转移率以及侧翻时间等)，用其与安全阈值做比较，从而判断是否在当前时刻进行侧翻预警。然而，在现有技术中仅考虑单一安全阈值，存在预警不及时、偏离实际驾驶情况的风险，进而影响驾驶员对侧翻预警系统的信任度。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种基于场景变化动态调整阈值的车辆侧翻预警方法及系统，得到的侧翻预警时间更加合理，符合驾驶实际，增强驾驶员对侧翻预警系统的信任度。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于场景变化动态调整阈值的车辆侧翻预警方法，包括：
(1)根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，由车辆与前后车时距调整TTR得到目标TTR；
(2)根据车辆实时侧倾角和侧倾角速度得到当前时刻横向载荷转移率LTR，将由当前时刻LTR增大到目标LTR的时间间隔作为当前TTR值；
(3)根据当前TTR值与目标TTR之间的大小关系，确定是否需要侧翻预警。
在一些可选的实施方案中，在步骤(1)之前，所述方法还包括：
在当前车速小于预设车速时，将目标TTR设置为预设TTR值；
步骤(1)包括：
在当前车速大于等于预设车速时，根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，由车辆与前后车时距调整TTR得到目标TTR。
在一些可选的实施方案中，步骤(1)包括：
(1.1)根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速确定对应的侧翻时间TTR；
(1.2)在车辆与前后车时距均大于目标时距时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR作为目标TTR；
(1.3)在车辆与前车时距或车辆与后车时距大于目标时距时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR增加第一预设时间作为目标TTR；
(1.4)在车辆与前后车时距不满足步骤(1.2)和步骤(1.3)的情况时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR增加第二预设时间作为目标TTR。
在一些可选的实施方案中，步骤(1.1)包括：
由
Figure BDA0002782670100000021
确定不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，其中，x为道路曲率，y为车速，f(x,y)表示得到的侧翻时间TTR，p00、p10、p01、p20、p11、p30、p21、p40、p31表示系数。
在一些可选的实施方案中，步骤(2)包括：
设定累计时间的初始值，判断当前时刻LTR是否小于目标LTR，若当前时刻LTR小于目标LTR，则增加累计时间，并由当前累计时间更新侧倾角，由当前侧倾角计算车辆在经过当前累计时间后的LTR，再次判断经过当前累计时间后的LTR是否小于目标LTR，若经过当前累计时间后的LTR小于目标LTR，则再次增加累计时间，并由当前累计时间更新侧倾角，由当前侧倾角计算车辆在经过当前累计时间后的LTR，反复执行上述操作，直至当前时刻LTR不小于目标LTR，将最终得到的累计时间作为当前TTR值。
按照本发明的另一方面，提供了一种基于场景变化动态调整阈值的车辆侧翻预警系统，包括：
场景判断模块，用于根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，由车辆与前后车时距调整TTR得到目标TTR；
TTR确定模块，用于根据车辆实时侧倾角和侧倾角速度得到当前时刻横向载荷转移率LTR，将由当前时刻LTR增大到目标LTR的时间间隔作为当前TTR值；
预警模块，用于根据当前TTR值与目标TTR之间的大小关系，确定是否需要侧翻预警。
在一些可选的实施方案中，所述系统还包括：
速度判断模块，用于在当前车速小于预设车速时，将目标TTR设置为预设TTR值；
所述场景判断模块，用于在当前车速大于等于预设车速时，根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，由车辆与前后车时距调整TTR得到目标TTR。
在一些可选的实施方案中，所述场景判断模块包括：
第一判断单元，用于根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速确定对应的侧翻时间TTR；
第二判断单元，用于在车辆与前后车时距均大于目标时距时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR作为目标TTR；
第三判断单元，用于在车辆与前车时距或车辆与后车时距大于目标时距时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR增加第一预设时间作为目标TTR；
第四判断单元，用于在车辆与前后车时距不满足步骤第二判断单元和第三判断单元的情况时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR增加第二预设时间作为目标TTR。
在一些可选的实施方案中，所述第一判断单元，用于由
Figure BDA0002782670100000041
确定不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，其中，x为道路曲率，y为车速，f(x,y)表示得到的侧翻时间TTR，p00、p10、p01、p20、p11、p30、p21、p40、p31表示系数。
在一些可选的实施方案中，所述TTR确定模块，用于设定累计时间的初始值，判断当前时刻LTR是否小于目标LTR，若当前时刻LTR小于目标LTR，则增加累计时间，并由当前累计时间更新侧倾角，由当前侧倾角计算车辆在经过当前累计时间后的LTR，再次判断经过当前累计时间后的LTR是否小于目标LTR，若经过当前累计时间后的LTR小于目标LTR，则再次增加累计时间，并由当前累计时间更新侧倾角，由当前侧倾角计算车辆在经过当前累计时间后的LTR，反复执行上述操作，直至当前时刻LTR不小于目标LTR，将最终得到的累计时间作为当前TTR值。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
对于带有辅助驾驶功能的车辆，使用摄像头及雷达相结合的环境感知系统，动态识别不同的驾驶场景，根据不同场景设定不同的侧翻预警安全阈值，使得侧翻预警时间更加合理，符合驾驶实际，增强驾驶员对侧翻预警系统的信任度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于场景变化动态调整阈值的车辆侧翻预警方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于场景的TTR安全阈值判断流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种基于场景变化动态调整阈值的车辆侧翻预警方法的流程示意图。
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明实例中，“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明是应用在配备智能驾驶辅助功能的车辆上，与传统方案相比，利用智能驾驶车辆较高的环境感知和信息处理能力，充分考虑侧翻预警功能应用的不同场景，针对不同场景设定不同的侧翻预警阈值，使得侧翻预警时间更加合理，符合驾驶实际。
如图1所示是本发明实施例提供的一种基于场景变化动态调整阈值的车辆侧翻预警方法的流程示意图，在图1所示的方法中包括以下步骤：
S1：根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间(Time toRollover，TTR)，由车辆与前后车时距调整TTR得到目标TTR；
在步骤S1中，选择TTR做为侧翻预警判断的指标，不同场景侧翻预警安全阈值设定不同，在步骤S1之前，首先判断车速，在当前车速小于预设车速时，将目标TTR设置为预设TTR值；在当前车速大于等于预设车速时，根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，由车辆与前后车时距调整TTR得到目标TTR。
在本发明实施例中，预设车速可以根据实际需要确定，如50km/h，预设TTR值可以设置高一点，如3。
如图2所示是本发明实施例提供的一种基于场景的TTR安全阈值判断流程示意图，具体地，步骤S1可以通过以下方式实现：
S1.1：根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速确定对应的侧翻时间TTR；
其中，在步骤S1.1中，可以由
Figure BDA0002782670100000061
确定不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，其中，x为道路曲率，y为车速，f(x,y)表示得到的侧翻时间TTR，p00、p10、p01、p20、p11、p30、p21、p40、p31表示系数，可以通过对不同车速及不同道路曲率场景进行测试，由三维曲面拟合得到。例如，p00＝2.179；p10＝1002；p01＝0.004018；p20＝-4.594e+05；p11＝-0.02134；p30＝9.976e+07；p21＝8.27；p40＝-8.246e+09；p31＝-1004。
S1.2：在车辆与前后车时距均大于目标时距时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR作为目标TTR；
其中，目标时距可以根据实际需要确定，如5s。
S1.3：在车辆与前车时距或车辆与后车时距大于目标时距时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR增加第一预设时间作为目标TTR；
其中，第一预设时间可以根据实际需要确定，如0.5s。
S1.4：在车辆与前后车时距不满足步骤S1.2和步骤S1.3的情况时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR增加第二预设时间作为目标TTR。
其中，第二预设时间可以根据实际需要确定，如1s。
在本发明实施例中，步骤S1基于不同的场景，设置不同的TTR门限值。当与前车和后车时距均大于5s时，TTR的门限值为根据道路曲率及车速确定的TTRP；当前车或后车时距大于5s时，TTR门限值为TTRP+0.5s；当不符合以上情况时，TTR门限值为TTRP+1s。使侧翻预警时间更加合理，提高了驾驶员对侧翻预警系统的信任度。
根据以上描述，将根据不同车速不同道路曲率对应的TTRp模型表达如下：
Figure BDA0002782670100000071
S2：根据车辆实时侧倾角和侧倾角速度得到当前时刻横向载荷转移率(Lateral-Load Transfer Ratio，LTR)，将由当前时刻LTR增大到目标LTR的时间间隔作为当前TTR值；
在本发明实施例中，步骤(2)可以通过以下方式实现：
设定累计时间的初始值，判断当前时刻LTR是否小于目标LTR，若当前时刻LTR小于目标LTR，则增加累计时间，并由当前累计时间更新侧倾角，由当前侧倾角计算车辆在经过当前累计时间后的LTR，再次判断经过当前累计时间后的LTR是否小于目标LTR，若经过当前累计时间后的LTR小于目标LTR，则再次增加累计时间，并由当前累计时间更新侧倾角，由当前侧倾角计算车辆在经过当前累计时间后的LTR，反复执行上述操作，直至当前时刻LTR不小于目标LTR，将最终得到的累计时间作为当前TTR值。
其中，目标LTR的大小可以根据实际需要确定，如1。
其中，横向载荷转移率可以通过以下方式确定：
从整车CAN网络中读取车辆实时侧倾角和侧倾角速度，通过
Figure BDA0002782670100000081
可以计算得到实时横向载荷转移率，其中，m为整车质量，T为轮距，g为重力加速度，c为悬架等效阻尼系数，ks悬架侧倾刚度，φ为侧倾角，ω为侧倾角速度。
S3：根据当前TTR值与目标TTR之间的大小关系，确定是否需要侧翻预警。
如图3所示，是本发明实施例提供的一种基于场景变化动态调整阈值的车辆侧翻预警方法的流程示意图，获取当前时刻的侧倾角和侧倾角速度，并计算车辆在保持当前状态下，由当前时刻LTR增大到LTR＝1的时间间隔TTR值，具体计算方式为：设定计算步长为0.02s，初始计数值n0＝0，初始累计时间t0＝0，计算开始之后，根据当前车辆实时侧倾角和侧倾角速度计算LTR值，比较LTR值是否小于1。若小于1，代表未发生侧翻，计数值n0＝n0+1，t0＝t0+n0*0.02，车辆保持当前状态，此时的φ＝φ0+ω*t0，ω及其他车辆参数不变，计算t0时刻后的LTR值，重复循环，判断是否小于1。直到循环中出现LTR＝1，代表汽车已经发生侧翻，输出TTR等于当前时刻的t0值，即计算出当前车辆由当前时刻LTR增大到LTR＝1的时间间隔。取该值与场景对应的TTR安全阈值进行比较，当TTR值小于TTR安全阈值时系统报警。
在本发明的另一实施例中，还提供了一种基于场景变化动态调整阈值的车辆侧翻预警系统，包括：
场景判断模块，用于根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，由车辆与前后车时距调整TTR得到目标TTR；
TTR确定模块，用于根据车辆实时侧倾角和侧倾角速度得到当前时刻横向载荷转移率LTR，将由当前时刻LTR增大到目标LTR的时间间隔作为当前TTR值；
预警模块，用于根据当前TTR值与目标TTR之间的大小关系，确定是否需要侧翻预警。
在一些可选的实施方案中，所述系统还包括：
速度判断模块，用于在当前车速小于预设车速时，将目标TTR设置为预设TTR值；
所述场景判断模块，用于在当前车速大于等于预设车速时，根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，由车辆与前后车时距调整TTR得到目标TTR。
在一些可选的实施方案中，所述场景判断模块包括：
第一判断单元，用于根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速确定对应的侧翻时间TTR；
第二判断单元，用于在车辆与前后车时距均大于目标时距时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR作为目标TTR；
第三判断单元，用于在车辆与前车时距或车辆与后车时距大于目标时距时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR增加第一预设时间作为目标TTR；
第四判断单元，用于在车辆与前后车时距不满足步骤第二判断单元和第三判断单元的情况时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR增加第二预设时间作为目标TTR。
在一些可选的实施方案中，所述第一判断单元，用于由
Figure BDA0002782670100000091
确定不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，其中，x为道路曲率，y为车速，f(x,y)表示得到的侧翻时间TTR，p00、p10、p01、p20、p11、p30、p21、p40、p31表示系数。
在一些可选的实施方案中，所述TTR确定模块，用于设定累计时间的初始值，判断当前时刻LTR是否小于目标LTR，若当前时刻LTR小于目标LTR，则增加累计时间，并由当前累计时间更新侧倾角，由当前侧倾角计算车辆在经过当前累计时间后的LTR，再次判断经过当前累计时间后的LTR是否小于目标LTR，若经过当前累计时间后的LTR小于目标LTR，则再次增加累计时间，并由当前累计时间更新侧倾角，由当前侧倾角计算车辆在经过当前累计时间后的LTR，反复执行上述操作，直至当前时刻LTR不小于目标LTR，将最终得到的累计时间作为当前TTR值。
其中，各模块及单元的具体实施方式可以参考方法实施例的描述，本发明实施例将不再复述。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于场景变化动态调整阈值的车辆侧翻预警方法，其特征在于，包括：
(1)在当前车速小于预设车速时，将目标TTR设置为预设TTR值，在当前车速大于等于预设车速时，根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，由车辆与前后车时距调整TTR得到目标TTR；
其中，根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，由车辆与前后车时距调整TTR得到目标TTR，包括：
(1.1)根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速确定对应的侧翻时间TTR；
(1.2)在车辆与前后车时距均大于目标时距时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR作为目标TTR；
(1.3)在车辆与前车时距或车辆与后车时距大于目标时距时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR增加第一预设时间作为目标TTR；
(1.4)在车辆与前后车时距不满足步骤(1.2)和步骤(1.3)的情况时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR增加第二预设时间作为目标TTR；
(2)根据车辆实时侧倾角和侧倾角速度得到当前时刻横向载荷转移率LTR，将由当前时刻LTR增大到目标LTR的时间间隔作为当前TTR值；
(3)根据当前TTR值与目标TTR之间的大小关系，确定是否需要侧翻预警。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1.1)包括：
由
Figure FDA0003247224640000021
确定不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，其中，x为道路曲率，y为车速，f(x,y)表示得到的侧翻时间TTR，p00、p10、p01、p20、p11、p30、p21、p40、p31表示系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括：
设定累计时间的初始值，判断当前时刻LTR是否小于目标LTR，若当前时刻LTR小于目标LTR，则增加累计时间，并由当前累计时间更新侧倾角，由当前侧倾角计算车辆在经过当前累计时间后的LTR，再次判断经过当前累计时间后的LTR是否小于目标LTR，若经过当前累计时间后的LTR小于目标LTR，则再次增加累计时间，并由当前累计时间更新侧倾角，由当前侧倾角计算车辆在经过当前累计时间后的LTR，反复执行上述操作，直至当前时刻LTR不小于目标LTR，将最终得到的累计时间作为当前TTR值。
4.一种基于场景变化动态调整阈值的车辆侧翻预警系统，其特征在于，包括：
速度判断模块，用于在当前车速小于预设车速时，将目标TTR设置为预设TTR值；
场景判断模块，用于在当前车速大于等于预设车速时，根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，由车辆与前后车时距调整TTR得到目标TTR；
其中，所述场景判断模块包括：
第一判断单元，用于根据不同的场景，基于不同道路曲率及不同车速确定对应的侧翻时间TTR；
第二判断单元，用于在车辆与前后车时距均大于目标时距时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR作为目标TTR；
第三判断单元，用于在车辆与前车时距或车辆与后车时距大于目标时距时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR增加第一预设时间作为目标TTR；
第四判断单元，用于在车辆与前后车时距不满足步骤第二判断单元和第三判断单元的情况时，将基于不同道路曲率及不同车速确定的侧翻时间TTR增加第二预设时间作为目标TTR；
TTR确定模块，用于根据车辆实时侧倾角和侧倾角速度得到当前时刻横向载荷转移率LTR，将由当前时刻LTR增大到目标LTR的时间间隔作为当前TTR值；
预警模块，用于根据当前TTR值与目标TTR之间的大小关系，确定是否需要侧翻预警。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一判断单元，用于由
Figure FDA0003247224640000031
确定不同道路曲率及不同车速对应的侧翻时间TTR，其中，x为道路曲率，y为车速，f(x,y)表示得到的侧翻时间TTR，p00、p10、p01、p20、p11、p30、p21、p40、p31表示系数。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述TTR确定模块，用于设定累计时间的初始值，判断当前时刻LTR是否小于目标LTR，若当前时刻LTR小于目标LTR，则增加累计时间，并由当前累计时间更新侧倾角，由当前侧倾角计算车辆在经过当前累计时间后的LTR，再次判断经过当前累计时间后的LTR是否小于目标LTR，若经过当前累计时间后的LTR小于目标LTR，则再次增加累计时间，并由当前累计时间更新侧倾角，由当前侧倾角计算车辆在经过当前累计时间后的LTR，反复执行上述操作，直至当前时刻LTR不小于目标LTR，将最终得到的累计时间作为当前TTR值。
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