CN113771840A - 自动驾驶紧急避险控制方法、系统及计算机储存介质 - Google Patents

自动驾驶紧急避险控制方法、系统及计算机储存介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自动驾驶车辆避险控制方法，用于在路边设置有防护设施的路段，所述防护设施具有若干个并排设置于路边的柱状防撞桶，所述方法包括：获取防撞桶的参数及所述车辆静态参数，所述防撞桶的参数包括防撞桶的质量m2，所述车辆静态参数包括车辆的质量m1；控制所述车辆与所述防撞桶发生碰撞时的撞击角度，使所述车辆与所述防撞桶的发生碰撞时的撞击角度θ满足以下第一公式，上述公开的一种自动驾驶车辆避险控制方法能够通过控制车辆的撞击角度，使车辆内的驾驶人员或乘坐人员所受到的冲击力小于人体所能承受的最大冲击力，这样能够最大程度的减少人员伤亡。

Description

自动驾驶紧急避险控制方法、系统及计算机储存介质
技术领域
本发明涉及自动驾驶领域，特别是涉及一种自动驾驶车辆避险控制方法、系统及计算机 储存介质。
背景技术
众所周知，自动驾驶、无人驾驶作为汽车现在以及未来的研究方向，其对于汽车行业甚 至是交通运输业有着深远的影响。无人驾驶汽车的来临将能够解放人类的双手，降低发生交 通事故发生的频率，保证了人们的安全。但是任何技术的出现都是循序渐进不断革新的过程， 无人驾驶从出现到成熟再到能够在世界范围内运用，尚需要解决一系列技术上等各方面所面 临的挑战。
目前，国内的百度、长安等企业以及国防科技大学、军事交通学院等军事院校的无人驾 驶汽车走在国内研发的前列。例如长安汽车实现了无人驾驶汽车从重庆出发一路北上到达北 京的国内无人驾驶汽车长途驾驶记录。百度汽车同样在北京进行了初次无人驾驶汽车在北京 道路的实验并且取得了成功。而到2020年，无人驾驶车辆在北京到崇礼的延崇高速路上实现 道路测试。相关技术的快速发展无疑为无人驾驶的未来提供了强有力的技术支持。
目前国内无人驾驶技术得到了不断的发展并且取得了长足的进步，无人驾驶汽车已经得 到了公众的认可，但是要实现无人驾驶汽车的普及化仍然需要很长的路要走。
另一方面，我国车辆因撞击道路护栏而导致车内人员伤亡的事故屡见不鲜。造成车内人 员伤亡很大一部分原因是由于在车辆撞击时，车内人员瞬间受到巨大冲击力造成的，而当自 动驾驶车辆需要紧急避险时，特别是在受控制条件下撞击道路护栏从而实现避险目的时，当 车辆撞击护栏时尽量减少车内人员受到的巨大冲击力，保证车内人员不会因碰撞受到冲击力 而造成伤亡。
发明内容
基于此，有必要针对上述如何防止自动驾驶车辆在发生紧急避险受控碰撞护栏时，进而 造成车内人员因受到巨大冲击力造成人员伤亡等问题，提供一种自动驾驶车辆避险控制方法、 系统及计算机储存介质。
一种自动驾驶车辆避险控制方法，用于在路边设置有防护设施的路段，所述防护设施具 有若干个并排设置于路边的柱状防撞桶，所述方法包括：
获取防撞桶的参数及所述车辆静态参数，所述防撞桶的参数包括防撞桶的质量m2，所述 车辆静态参数包括车辆的质量m1；
控制所述车辆与所述防撞桶发生碰撞时的撞击角度，使所述车辆与所述防撞桶的发生碰 撞时的撞击角度θ满足以下第一公式，
所述第一公式为：
Figure RE-GDA0003348772200000021
上述Fmax为人体所能承受的最大冲击力，m1为车辆的重量，x1为车辆在碰撞后的移动距 离，x2为与车辆碰撞的护栏移动的距离，其中车辆在碰撞后的移动距离x1以及车辆碰撞的护 栏移动的距离x2，满足以下第二公式：
所述第二公式为：
Figure RE-GDA0003348772200000022
Figure RE-GDA0003348772200000023
上述第二公式中，v1为车辆发生碰撞时的瞬时速度，t为车辆发生碰撞过程的时间，m2为护栏的质量，k1为车辆的弹性系数，k2为护栏的弹性系数，上述a、b、c满足以下条件：
Figure RE-GDA0003348772200000024
在其中一个优选实施方式中，所述防撞桶的参数及所述车辆静态参数储存于储存器中。
在其中一个优选实施方式中，获取车辆行驶的当前动态参数，所述动态参数包括车辆当 前行驶速度，根据所述车辆当前行驶速度，得到所述碰撞前所述车辆的瞬时速度。
在其中一个优选实施方式中，所述车辆行驶的当前动态参数还包括当前车辆行驶加速度 a0，以及车头离所述防撞桶的距离s，所述车辆的瞬时速度v1满足：
Figure RE-GDA0003348772200000025
上述a0为所述车辆当前行驶加速度，s为当前车辆的车头与所述防撞桶的距离。
在其中一个优选实施方式中，在所述控制所述车辆行驶方向之前，所述方法还包括：
根据所获取碰撞前所述车辆的瞬时速度，判断车辆是否发生碰撞，若发生碰撞，触发所 述控制所述车辆行驶方向。
在其中一个优选实施方式中，所述人体所能承受最大冲击力Fmax满足：
Fmax＝4g
上述g为重力加速度。
上述公开的一种自动驾驶车辆避险控制方法能够通过控制车辆的撞击角度，使车辆内的 驾驶人员或乘坐人员所受到的冲击力小于人体所能承受的最大冲击力，这样能够最大程度的 减少人员伤亡。
一种自动驾驶紧急避险系统，其特征在于，
参数获取模块，用以获取防撞桶的参数及所述车辆静态参数，所述防撞桶的参数包括防 撞桶的质量m2，所述车辆静态参数包括车辆的质量m1；
行驶控制模块，用以控制所述车辆与所述防撞桶发生碰撞时的撞击角度，使所述车辆与 所述防撞桶的发生碰撞时的撞击角度θ满足以下第一公式，
所述第一公式为：
Figure RE-GDA0003348772200000031
上述Fmax为人体所能承受的最大冲击力，m1为车辆的重量，x1为车辆在碰撞后的移动距 离，x2为与车辆碰撞的护栏移动的距离，其中车辆在碰撞后的移动距离x1以及车辆碰撞的护 栏移动的距离x2，满足以下第二公式：
所述第二公式为：
Figure RE-GDA0003348772200000032
Figure RE-GDA0003348772200000033
上述第二公式中，v1为车辆发生碰撞时的瞬时速度，t为车辆发生碰撞过程的时间，m2为护栏的质量，k1为车辆的弹性系数，k2为护栏的弹性系数，上述a、b、c满足以下条件：
Figure RE-GDA0003348772200000034
在其中一个优选实施方式中，所述参数获取模块将所述防撞桶的参数及所述车辆静态参 数及所述静态参数储存于储存器中。
在其中一个优选实施方式中，所述自动驾驶车辆避险控制系统还包括：
触发模块，用以根据所获取碰撞前所述车辆的瞬时速度，判断车辆是否发生碰撞，若发 生碰撞，触发所述控制模块工作。
上述公开的一种自动驾驶车辆避险控制方法能够通过控制车辆的撞击角度，使车辆内的 驾驶人员或乘坐人员所受到的冲击力小于人体所能承受的最大冲击力，这样能够最大程度的 减少人员伤亡。
一种计算机储存介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时实现以上所述的 自动驾驶车辆避险控制方法。
上述上述计算机储存介质通过执行上述自动驾驶车辆避险控制方法，能够通过控制车辆 的撞击角度，使车辆内的驾驶人员或乘坐人员所受到的冲击力小于人体所能承受的最大冲击 力，这样能够最大程度的减少人员伤亡。
附图说明
图1为本发明第一优选实施方式中的一种自动驾驶车辆避险控制方法的流程图；
图2为本发明第一优选实施方式中公开的护栏设施的结构示意图；
图3为本发明第一优选实施方式中的一种自动驾驶车辆避险控制方法的车辆和护栏的两 自由度力学模型；
图4为本发明第二优选实施方式中的一种自动驾驶车辆避险控制系统的模块示意图。
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。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也 可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个 元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类 似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人 员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施 例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项 目的任意的和所有的组合。
本发明一优选实施方式公开了一种自动驾驶车辆避险控制方法，用于在路边设置有防护 设施的路段，所述防护设施具有若干个并排设置于路边的柱状防撞桶210。
用于在路边设置有防护设施的路段，上述防护设施具有若干个并排设置于路边护栏上的 柱状防撞桶210。
如图2所示，本实施方式中，车辆以一定速度撞击到带有旋转防护桶的新型护栏上，受 到汽车撞击后，防护桶将绕着桶与护栏的接触点发生转动，具体地，上述防撞桶210可以为 一种弹性螺旋滚筒，在弹性螺旋滚筒体内加装弹性材料，使车在撞击时弹性螺旋滚筒体内有 一定的弹性变形，其作用是在一定程度上吸收车的撞击能量和防止车向相对方向运动。更重 要的是将弹性螺旋滚筒设计为柱状结构，当车撞击这个可以作滚动运动的弹性螺旋滚筒时， 除了有一定的弹性变形，还可以沿车行进的方向做轴向滚动一定的角度，使滑动摩擦转换成 滚动摩擦，可以很大程度上减少滑动摩擦的阻力。这样随着行进中的车辆连续撞击具有连续 排布的弹性螺旋滚筒的防护设施，车速逐次下降直至停止。车的行进方向也会随着滚动体的 辅助转向作用使其调正为与高速公路的轴向方向一致，从而进而最大程度的减少对车乘人员 的伤害和对车辆的损毁，降低二次事故的概率。
具体地，结合图1所示，上述方法包括：
S10：获取防撞桶的参数及所述车辆静态参数，所述防撞桶的参数包括防撞桶的质量m2， 所述车辆静态参数包括车辆的质量m1；
上述S10步骤中，上述防撞桶210的质量m2等为防撞桶210的参数，车辆的质量m1为车 辆静态参数，本实施方式中，上述防撞桶210的参数及上述车辆静态参数数储存于储存器中。
上述实施方式中将防撞桶210的参数及上述车辆静态参数储存于储存器中，该储存器可 以位于上述车辆内，也可以位于控制中心的平台中并通过无线信号传到车辆内的控制器中， 便于上述控制器及时获取上述防撞桶210的参数及车辆静态参数，进而及时控制车辆。
S20：控制所述车辆与所述防撞桶发生碰撞时的撞击角度，使所述车辆与所述防撞桶的发 生碰撞时的撞击角度θ满足以下第一公式，
所述第一公式为：
Figure RE-GDA0003348772200000051
上述Fmax为人体所能承受的最大冲击力，m1为车辆的重量，x1为车辆在碰撞后的移动距 离，x2为与车辆碰撞后护栏移动的距离，其中车辆在碰撞后的移动距离x1以及车辆碰撞的护 栏移动的距离x2，满足以下第二公式：
所述第二公式为：
Figure RE-GDA0003348772200000061
Figure RE-GDA0003348772200000062
上述第二公式中，v1为车辆发生碰撞时的瞬时速度，m2为护栏的质量，k1为车辆的弹性 系数，k2为护栏的弹性系数，上述a、b、c满足以下条件：
Figure RE-GDA0003348772200000063
下述为上述公式的详细导出过程：
本实施方式中将车辆与护栏相撞的过程模拟成一个双自由度计算模型。将车与护栏各自 简化为一个整体，并忽略塑性变形和碰撞过程中的阻尼作用，可得到如图3所示的两自由度 力学模型，其中车辆质量为m1，弹性系数为k1，护栏的有效质量为m2，弹性系数为k2。
那么，根据冲量的相关定理得到车辆所受到的冲击力为：
F＝k1(x1-x2) (1)
而上述车辆所受到的冲击力F应小于车辆人员的人体所能承受的最大冲击力Fmax，即：
F≤Fmax (2)
根据国内外资料以及相关规范，车辆的弹性系数k1可以用下式计算：
k1＝(0.0491θ2+0.140θ)*m1，(kN/m) (3)
其中：θ为车辆与所述防撞桶的发生碰撞时的撞击角度。
将上述(1)式及(3)式代入上述(2)式得到：
Figure RE-GDA0003348772200000064
其中车辆位移为x1，护栏位移用x2表示，那么该两自由度系统的动力学方程式为：
Figure RE-GDA0003348772200000065
写成矩阵形式：
Figure RE-GDA0003348772200000071
令
Figure RE-GDA0003348772200000072
上式公式(5)可以化简为求解以下方程组：
Figure RE-GDA0003348772200000073
对式(6)进行求解，可得：
Figure RE-GDA0003348772200000074
把式(7)带入到式(4)中可得：
Figure RE-GDA0003348772200000075
根据初始条件：x1＝0，x2＝0，
Figure RE-GDA0003348772200000076
带入到式(7)(4)中得：
Figure RE-GDA0003348772200000077
α1＝0，α2＝0(9b)
Figure RE-GDA0003348772200000078
从而方程的解为：
Figure RE-GDA0003348772200000079
其中，t为车辆发生碰撞过程的时间，vn为汽车撞击护栏时点速度v1垂直于护栏平面方向上 的分速度，大小等于vn＝v1sinθ。
本实施方式中，上述车辆发生碰撞过程的时间t可以取0.1s，由此，得出了汽车与护栏撞 击角度θ、冲击力F、汽车撞击速度v1之间的关系式(29)。可以发现，撞击速度分量vn和撞 击角度θ成正比例关系，且根据(29)式可得撞击力F随着vn增大而增大。
结合式(8)、(9c)、(10)得到所述第二公式：
Figure RE-GDA0003348772200000081
上述人体所能承受的最大冲击力Fmax可以经过大量的实验数据，对上述最大冲击力Fmax的值进行定义，使Fmax取的值接近客观上人体所能承受最大冲击力，本实施方式中，所述人 体所能承受最大冲击力Fmax满足：
Fmax＝4g
上述g为重力加速度。
本实施方式中，选取了三种典型的车辆，根据上述第一公式及第二公式，可以得到不同 类型的车辆在不同行驶速度下的安全撞击角度，如下表1所示。
不同车辆在不同行驶速度下的最大安全碰撞角度(°)
Figure RE-GDA0003348772200000082
表1
本实施方式中，本方法还可以通过获取车辆行驶的当前行驶速度，根据当前行驶速度， 得到上述碰撞前上述的车辆的瞬时速度。
具体地，通过车辆当前行驶速度，获得上述碰撞前上述车辆的瞬时速度v1，本方法中可 以设定，车辆为匀速运动，这样，车辆当前行驶速度与上述碰撞前车辆的瞬时速度相等。
本方法还可以获取的上述车辆行驶的当前动态参数还可以包括当前车辆行驶加速度a0， 以及车头离上述防撞桶210的距离s，上述车辆的碰撞前瞬时速度v1满足：
Figure RE-GDA0003348772200000091
上述a0为上述车辆当前行驶加速度，s为当前车辆的车头与上述防撞桶210的距离。
上述实施方式中，可以假定车辆行驶当前到碰撞时的过程为匀加速或匀减速运动，这样， 便可利用当前车辆行驶加速度a0，以及车头离上述防撞桶210的距离s获取上述车辆在碰撞 前的瞬时速度。也可以通过其他方式获得行驶的车辆在碰撞前的瞬时速度v1，只要是通过常 规推导获得的，均在本发明保护的范围之内。
在上述控制上述车辆行驶方向之前，上述方法还包括：
根据所获取碰撞前上述车辆的瞬时速度，判断车辆是否发生碰撞，若发生碰撞，触发控 制上述车辆行驶方向。若不发生碰撞，则无需触发控制上述车辆行驶方向的上述控制方法。
上述实施方式中在上述车辆行驶方向之前，还可以包括触发步骤，通过触发步骤确定上 述获取碰撞前上述车辆的瞬时速度，判断车辆是否需要执行紧急避险程序发生碰撞，若判定 将发生碰撞，触发控制上述车辆行驶方向。
具体地，本发明可以通过m当前的车辆的速度以及车辆转向的转角，判断车辆是否发生 碰撞，若获取在碰撞时车辆的瞬时速度为0或者小于预设的阈值，则可以控制不触发上述车 辆的方向的控制。
上述公开的一种自动驾驶车辆避险控制方法能够通过控制车辆的撞击角度，使车辆内的 驾驶人员或乘坐人员所受到的冲击力小于人体所能承受的最大冲击力，这样能够最大程度的 减少人员伤亡。
结合图2及图4所示，本发明第二优选实施方式公开了一种自动驾驶车辆避险控制系统， 用于在路边设置有防护设施的路段，所述防护设施具有若干个并排设置于路边的柱状防撞桶 210。
用于在路边设置有防护设施的路段，上述防护设施具有若干个并排设置于路边护栏上的 柱状防撞桶210。
如图2所示，本实施方式中，车辆以一定速度撞击到带有旋转防护桶的新型护栏上，受 到汽车撞击后，防护桶将绕着桶与护栏的接触点发生转动，具体地，上述防撞桶210可以为 一种弹性螺旋滚筒，在弹性螺旋滚筒体内加装弹性材料，使车在撞击时弹性螺旋滚筒体内有 一定的弹性变形，其作用是在一定程度上吸收车的撞击能量和防止车向相对方向运动。更重 要的是将弹性螺旋滚筒设计为柱状结构，当车撞击这个可以作滚动运动的弹性螺旋滚筒时， 除了有一定的弹性变形，还可以沿车行进的方向做轴向滚动一定的角度，使滑动摩擦转换成 滚动摩擦，可以很大程度上减少滑动摩擦的阻力。这样随着行进中的车辆连续撞击具有连续 排布的弹性螺旋滚筒的防护设施，车速逐次下降直至停止。车的行进方向也会随着滚动体的 辅助转向作用使其调正为与高速公路的轴向方向一致，从而进而最大程度的减少对车乘人员 的伤害和对车辆的损毁，降低二次事故的概率。
具体地，结合图4所示，上述自动驾驶车辆避险控制系统100包括参数获取模块110及 行驶控制模块120。
参数获取模块110用以获取防撞桶的参数及所述车辆静态参数，所述防撞桶的参数包括 防撞桶的质量m2，所述车辆静态参数包括车辆的质量m1；
上述防撞桶210的质量m2等为防撞桶210的参数，车辆的质量m1为车辆静态参数，本实 施方式中，上述参数获取模块110获取的防撞桶210的参数及上述车辆静态参数数储存于储 存器中。
上述实施方式中将防撞桶210的参数及上述车辆静态参数储存于储存器中，该储存器可 以位于上述车辆内，也可以位于控制中心的平台中并通过无线信号传到车辆内的控制器中， 便于上述控制器及时获取上述防撞桶210的参数及车辆静态参数，进而及时控制车辆。
行驶控制模块120用以控制所述车辆与所述防撞桶发生碰撞时的撞击角度，使所述车辆 与所述防撞桶的发生碰撞时的撞击角度θ满足以下第一公式，
所述第一公式为：
Figure RE-GDA0003348772200000101
上述Fmax为人体所能承受的最大冲击力，m1为车辆的重量，x1为车辆在碰撞后的移动距 离，x2为与车辆碰撞后护栏移动的距离，其中车辆在碰撞后的移动距离x1以及车辆碰撞的护 栏移动的距离x2，满足以下第二公式：
所述第二公式为：
Figure RE-GDA0003348772200000102
Figure RE-GDA0003348772200000103
上述第二公式中，v1为车辆发生碰撞时的瞬时速度，m2为护栏的质量，k1为车辆的弹性 系数，k2为护栏的弹性系数，上述a、b、c满足以下条件：
Figure RE-GDA0003348772200000111
下述为上述公式的详细导出过程：
本实施方式中将车辆与护栏相撞的过程模拟成一个双自由度计算模型。将车与护栏各自 简化为一个整体，并忽略塑性变形和碰撞过程中的阻尼作用，可得到如图3所示的两自由度 力学模型，其中车辆质量为m1，弹性系数为k1，护栏的有效质量为m2，弹性系数为k2。
那么，根据冲量的相关定理得到车辆所受到的冲击力为：
F＝k1(x1-x2) (1)
而上述车辆所受到的冲击力F应小于车辆人员的人体所能承受的最大冲击力Fmax，即：
F≤Fmax (2)
根据国内外资料以及相关规范，车辆的弹性系数k1可以用下式计算：
k1＝(0.0491θ2+0.140θ)*m1，(kN/m) (3)
其中：θ为车辆与所述防撞桶的发生碰撞时的撞击角度。
将上述(1)式及(3)式代入上述(2)式得到：
Figure RE-GDA0003348772200000112
其中车辆位移为x1，护栏位移用x2表示，那么该两自由度系统的动力学方程式为：
Figure RE-GDA0003348772200000113
写成矩阵形式：
Figure RE-GDA0003348772200000114
令
Figure RE-GDA0003348772200000115
上式公式(5)可以化简为求解以下方程组：
Figure RE-GDA0003348772200000116
对式(6)进行求解，可得：
Figure RE-GDA0003348772200000117
把式(7)带入到式(4)中可得：
Figure RE-GDA0003348772200000121
根据初始条件：x1＝0，x2＝0，
Figure RE-GDA0003348772200000122
带入到式(7)(4)中得：
Figure RE-GDA0003348772200000123
α1＝0，α2＝0 (9b)
Figure RE-GDA0003348772200000124
从而方程的解为：
Figure RE-GDA0003348772200000125
其中，t为车辆发生碰撞过程的时间，vn为汽车撞击护栏时点速度v1垂直于护栏平面方向上 的分速度，大小等于vn＝v1 sinθ。
本实施方式中，上述车辆发生碰撞过程的时间t可以取0.1s，由此，得出了汽车与护栏撞 击角度θ、冲击力F、汽车撞击速度v1之间的关系式(29)。可以发现，撞击速度分量vn和撞 击角度θ成正比例关系，且根据(29)式可得撞击力F随着vn增大而增大。
结合式(8)、(9c)、(10)得到所述第二公式：
Figure RE-GDA0003348772200000126
上述人体所能承受的最大冲击力Fmax可以经过大量的实验数据，对上述最大冲击力Fmax的值进行定义，使Fmax取的值接近客观上人体所能承受最大冲击力，本实施方式中，所述人 体所能承受最大冲击力Fmax满足：
Fmax＝4g
上述g为重力加速度。
本实施方式中，选取了三种典型的车辆，根据上述第一公式及第二公式，可以得到不同 类型的车辆在不同行驶速度下的安全撞击角度，如下表1所示。
不同车辆在不同行驶速度下的最大安全碰撞角度(°)
Figure RE-GDA0003348772200000131
表1
本实施方式中，本系统还可以通过获取车辆行驶的当前行驶速度，根据当前行驶速度， 得到上述碰撞前上述的车辆的瞬时速度。
具体地，通过车辆当前行驶速度，获得上述碰撞前上述车辆的瞬时速度v1，本系统中可 以设定，车辆为匀速运动，这样，车辆当前行驶速度与上述碰撞前车辆的瞬时速度相等。
本行驶控制模块120还可以包括速度分析单元，速度分析单元可以获取的上述车辆行驶 的当前动态参数还可以包括当前车辆行驶加速度a0，以及车头离上述防撞桶210的距离s，上 述车辆的碰撞前瞬时速度v1满足：
Figure RE-GDA0003348772200000132
上述a0为上述车辆当前行驶加速度，s为当前车辆的车头与上述防撞桶210的距离。
上述实施方式中，可以假定车辆行驶当前到碰撞时的过程为匀加速或匀减速运动，这样， 便可利用当前车辆行驶加速度a0，以及车头离上述防撞桶210的距离s获取上述车辆在碰撞 前的瞬时速度。也可以通过其他方式获得行驶的车辆在碰撞前的瞬时速度v1，只要是通过常 规推导获得的，均在本发明保护的范围之内。
在上述控制上述车辆行驶方向之前，上述系统还包括触发模块，触发模块用以根据所获 取碰撞前上述车辆的瞬时速度，判断车辆是否发生碰撞，若发生碰撞，触发控制上述车辆行 驶方向。若不发生碰撞，则无需触发控制上述车辆行驶方向。
上述实施方式中在上述车辆行驶方向之前，还可以包括触发模块通过触发确定上述获取 碰撞前上述车辆的瞬时速度，判断车辆是否需要执行紧急避险程序发生碰撞，若判定将发生 碰撞，触发控制上述车辆行驶方向。
具体地，本发明可以通过m当前的车辆的速度以及车辆转向的转角，判断车辆是否发生 碰撞，若获取在碰撞时车辆的瞬时速度为0或者小于预设的阈值，则可以控制不触发上述车 辆的方向的控制。
上述公开的一种自动驾驶车辆避险控制系统能够通过控制车辆的撞击角度，使车辆内的 驾驶人员或乘坐人员所受到的冲击力小于人体所能承受的最大冲击力，这样能够最大程度的 减少人员伤亡。
本发明另一优选实施方式公开了一种计算机储存介质，上述计算机可执行指令在由计算 机处理器执行时实现以上上述的自动驾驶车辆避险控制方法。
本实施方式中的计算机储存介质，通过执行可执行指令在由计算机处理器执行时实现以 上上述的自动驾驶车辆避险控制方法，统能够通过控制车辆的撞击角度，使车辆内的驾驶人 员或乘坐人员所受到的冲击力小于人体所能承受的最大冲击力，这样能够最大程度的减少人 员伤亡。
需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可 读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于—— 电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机 可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计 算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器 (EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储 器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号， 其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于 电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储 介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指 令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代 码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的 任意合适的组合。
在一些实施方式中，客户端、服务器可以利用诸如HTTP(HyperText TransferProtocol， 超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形 式或介质的数字数据通信(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)， 广域网(“WAN”)，网际网(例如，互联网)以及端对端网络(例如，ad hoc端对端网络)， 以及任何当前已知或未来研发的网络。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入 该电子设备中。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备 执行时，使得该电子设备：
以上上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中 的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾， 都应当认为是本说明书记载的范围。
以上上述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因 此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不 脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因 此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准
以上上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中 的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾， 都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因 此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不 脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因 此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自动驾驶车辆避险控制方法，用于在路边设置有防护设施的路段，所述防护设施具有若干个并排设置于路边的柱状防撞桶，其特征在于，所述方法包括：
获取防撞桶的参数及所述车辆静态参数，所述防撞桶的参数包括防撞桶的质量m2，所述车辆静态参数包括车辆的质量m1；
控制所述车辆与所述防撞桶发生碰撞时的撞击角度，使所述车辆与所述防撞桶的发生碰撞时的撞击角度θ满足以下第一公式，
所述第一公式为：
Figure RE-FDA0003348772190000011
上述Fmax为人体所能承受的最大冲击力，m1为车辆的重量，x1为车辆在碰撞后的移动距离，x2为与车辆碰撞的护栏移动的距离，其中车辆在碰撞后的移动距离x1以及车辆碰撞的护栏移动的距离x2，满足以下第二公式：
所述第二公式为：
Figure RE-FDA0003348772190000012
Figure RE-FDA0003348772190000013
上述第二公式中，v1为车辆发生碰撞时的瞬时速度，t为车辆发生碰撞过程的时间，m2为护栏的质量，k1为车辆的弹性系数，k2为护栏的弹性系数，上述a、b、c满足以下条件：
Figure RE-FDA0003348772190000014
2.根据权利要求1所述的自动驾驶紧急避险方法，其特征在于，所述防撞桶的参数及所述车辆静态参数储存于储存器中。
3.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆避险控制方法，其特征在于，获取车辆行驶的当前动态参数，所述动态参数包括车辆当前行驶速度，根据所述车辆当前行驶速度，得到所述碰撞前所述车辆的瞬时速度。
4.根据权利要求3所述的自动驾驶车辆避险控制方法，其特征在于，所述车辆行驶的当前动态参数还包括当前车辆行驶加速度a0，以及车头离所述防撞桶的距离s，所述车辆的瞬时速度v1满足：
Figure RE-FDA0003348772190000021
上述a0为所述车辆当前行驶加速度，s为当前车辆的车头与所述防撞桶的距离。
5.根据权利要求3所述的自动驾驶车辆避险控制方法，其特征在于，在所述控制所述车辆行驶方向之前，所述方法还包括：
根据所获取碰撞前所述车辆的瞬时速度，判断车辆是否发生碰撞，若发生碰撞，触发所述控制所述车辆行驶方向。
6.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆避险控制方法，其特征在于，所述人体所能承受最大冲击力Fmax满足：
Fmax＝4g
上述g为重力加速度。
7.一种自动驾驶紧急避险系统，用于在路边设置有防护设施的路段，所述防护设施具有若干个并排设置于路边的柱状防撞桶，其特征在于，所述系统包括：
参数获取模块，用以获取防撞桶的参数及所述车辆静态参数，所述防撞桶的参数包括防撞桶的质量m2，所述车辆静态参数包括车辆的质量m1；
行驶控制模块，用以控制所述车辆与所述防撞桶发生碰撞时的撞击角度，使所述车辆与所述防撞桶的发生碰撞时的撞击角度θ满足以下第一公式，
所述第一公式为：
Figure RE-FDA0003348772190000022
上述Fmax为人体所能承受的最大冲击力，m1为车辆的重量，x1为车辆在碰撞后的移动距离，x2为与车辆碰撞的护栏移动的距离，其中车辆在碰撞后的移动距离x1以及车辆碰撞的护栏移动的距离x2，满足以下第二公式：
所述第二公式为：
Figure RE-FDA0003348772190000023
Figure RE-FDA0003348772190000024
上述第二公式中，v1为车辆发生碰撞时的瞬时速度，t为车辆发生碰撞过程的时间，m2为护栏的质量，k1为车辆的弹性系数，k2为护栏的弹性系数，上述a、b、c满足以下条件：
Figure RE-FDA0003348772190000031
8.根据权利要求7所述的自动驾驶车辆避险控制系统，其特征在于，所述参数获取模块将所述防撞桶的参数及所述车辆静态参数及所述静态参数储存于储存器中。
9.根据权利要求7所述的自动驾驶车辆避险控制系统，其特征在于，所述自动驾驶车辆避险控制系统还包括：
触发模块，用以根据所获取碰撞前所述车辆的瞬时速度，判断车辆是否发生碰撞，若发生碰撞，触发所述控制模块工作。
10.一种计算机储存介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的自动驾驶车辆避险控制方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6359553B1 (en) * 1998-06-26 2002-03-19 Volkswagen Ag Method and control arrangement for minimizing consequences of accidents
JP2012188029A (ja) * 2011-03-11 2012-10-04 Toyota Motor Corp 被害軽減制動装置及び方法
DE102015200926A1 (de) * 2015-01-21 2016-07-21 Robert Bosch Gmbh Schutzfunktion für ein automatisiert gesteuertes Kraftfahrzeug
CN111483457A (zh) * 2019-01-28 2020-08-04 株式会社万都 用于避免碰撞的装置、系统和方法
CN112092805A (zh) * 2020-09-23 2020-12-18 北京理工大学 一种智能车辆避撞与降低碰撞伤害的集成控制方法和系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6359553B1 (en) * 1998-06-26 2002-03-19 Volkswagen Ag Method and control arrangement for minimizing consequences of accidents
JP2012188029A (ja) * 2011-03-11 2012-10-04 Toyota Motor Corp 被害軽減制動装置及び方法
DE102015200926A1 (de) * 2015-01-21 2016-07-21 Robert Bosch Gmbh Schutzfunktion für ein automatisiert gesteuertes Kraftfahrzeug
CN111483457A (zh) * 2019-01-28 2020-08-04 株式会社万都 用于避免碰撞的装置、系统和方法
CN112092805A (zh) * 2020-09-23 2020-12-18 北京理工大学 一种智能车辆避撞与降低碰撞伤害的集成控制方法和系统

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