CN113954795A - 一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统，包括：数据采集模块、数据计算模块、指令发送模块、刹车执行模块。本发明通过主动刹车执行条件以及刹车指令种类多样化，并根据需求以及实际环境进行取舍和搭配，配合使用，达到刹车效果最优，实现辅助用户执行刹车，更加适用于驾车培训车辆进行使用，还可提升用户体验感；基于车辆状态数据进行动态的刹车距离选择机制，不仅提高安全性，而且在刹车体验感和安全性之间找到了平衡点；安全刹车执行等级划分，满足不同维度下对刹车需求的不同。

Description

一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统

技术领域

本发明属于刹车系统技术领域，尤其涉及一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统。

背景技术

正常车辆刹车系统的工作原理是利用机械结构制造出巨大的摩擦力，将车辆的动能转化为热能以完成刹车，上述操作执行的方式一般是由驾驶员主动踩下脚刹配合档位和手刹实现。但是对于处于培训阶段的人员来说，还未完全学会开车，经常出现由于紧张出现误操作的现象，严重时还会造成车辆损坏和人员伤亡。为解决上述技术问题，本领域技术人员提出辅助刹车系统，当出现意外情况下实现自动刹车，以避免初学人员忘记或乱踩刹车的情况。但是目前的刹车系统的刹车方式比较粗暴和单一，不仅无法完全保障安全性，而且刹车效果不好且用户体验感较差，比如执行刹车动作猛踩刹车时可以快速停下车辆，但是体验感较差，为了解决该问题，可以相对缓慢刹车，但是刹车距离就会变长，导致车辆会经常性刹车，严重影响使用体验感，如此一来刹车距离和体验感就成为一个矛盾点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明采用如下技术方案：

在一些可选的实施例中，提供一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统，包括：

数据采集模块，用于采集车辆状态数据；

数据计算模块，用于获取所述数据采集模块上传的所述车辆状态数据并计算出主动刹车执行条件，并根据所述车辆状态数据判断当前车辆是否满足所述主动刹车执行条件，若是满足则通知指令发送模块下发刹车指令；

指令发送模块，用于下发刹车指令；

刹车执行模块，用于依据所述刹车指令执行刹车动作。

进一步的，所述数据采集模块所采集的所述车辆状态数据包括：车辆位置数据、车辆与车身前后障碍物之间的距离数据、车辆速度、车辆航向、手刹状态、脚刹状态、油门状态、安全带状态、车门状态、车辆档位状态、发动机转速。

进一步的，所述数据采集模块包括：雷达、OBD模块以及GNSS板卡；所述数据采集模块通过所述GNSS板卡获取所述车辆位置数据、所述车辆速度及所述车辆航向；所述数据采集模块通过所述雷达获取所述车辆与车身前后障碍物之间的距离数据；所述数据采集模块通过所述OBD模块获取所述手刹状态、所述脚刹状态、所述油门状态、所述安全带状态、所述车门状态、所述车辆档位状态及所述发动机转速。

进一步的，所述数据计算模块所计算出的所述主动刹车执行条件包括：车速超过阈值、车辆驶离安全区、溜车、车辆与车身前方障碍物之间距离到达阈值、车辆与车身后方障碍物之间距离到达阈值、行驶中安全带打开、行驶中车门打开、油门踩下速度异常、车辆转弯速度超过阈值。

进一步的，所述刹车指令包括：点刹、长刹、长刹车踩刹车目标位置、长刹车抬刹车目标位置以及踩抬刹车速度。

进一步的，所述数据计算模块包括：障碍刹车单元；所述障碍刹车单元用于根据所述车辆状态数据计算得到所述主动刹车执行条件中的所述车辆与车身前方障碍物之间距离到达阈值以及所述车辆与车身后方障碍物之间距离到达阈值中所限定的阈值数值，并与获取的当前车辆与障碍物之间的距离数值进行比较，当超过限定的阈值数值时则通知所述指令发送模块下发刹车指令。

进一步的，所述数据计算模块还包括：电子围栏刹车单元；所述电子围栏刹车单元用于获取所述车辆航向、所述车辆速度以及所述车辆位置数据，当车辆的位置离开限定区域同时向远离限定区域的方向进行行进且车速不为零时则通知所述指令发送模块下发刹车指令。

进一步的，所述数据计算模块还包括：安全带刹车单元以及车门刹车单元；所述安全带刹车单元用于获取所述车辆速度以及所述安全带状态，当车速不为零且安全带打开时则通知所述指令发送模块下发刹车指令；所述车门刹车单元用于获取所述车辆速度以及所述车门状态，当车速不为零且车门打开时则通知所述指令发送模块下发刹车指令。

进一步的，所述数据计算模块还包括：超速刹车单元及转速过快刹车单元；所述超速刹车单元用于获取所述车辆航向以及所述车辆速度，当车速超过前进时的车速阈值或后退时的车速阈值时则通知所述指令发送模块下发刹车指令；所述转速过快刹车单元用于获取所述车辆航向以及所述车辆速度，当车速超过转弯时所限定的车速阈值时则通知所述指令发送模块下发刹车指令。

进一步的，所述数据计算模块还包括：误踩油门刹车单元；所述误踩油门刹车单元用于获取所述油门状态并计算出油门踩下速率，当油门踩下速率超过阈值时则通知所述指令发送模块下发刹车指令。

本发明所带来的有益效果：

1.本发明通过主动刹车执行条件以及刹车指令种类多样化，并根据需求以及实际环境进行取舍和搭配，配合使用，达到刹车效果最优，实现辅助用户执行刹车，更加适用于驾车培训车辆进行使用，还可提升用户体验感；

2.基于车辆状态数据进行动态的刹车距离选择机制，不仅提高安全性，而且在刹车体验感和安全性之间找到了平衡点；

3.安全刹车执行等级划分，满足不同维度下对刹车需求的不同。

附图说明

图1是本发明一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统的示意图；

图2是本发明一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统的执行流程图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地展示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。

如图1-2所示，在一些说明性的实施例中，本发明提供一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统，包括：数据采集模块1、数据计算模块2、指令发送模块3以及刹车执行模块4。

车辆通过数据采集模块1获取到车辆的车辆状态数据，即数据采集模块1用于采集车辆状态数据。其中，车辆状态数据包括：车辆位置数据、车辆与车身前后障碍物之间的距离数据、车辆速度、车辆航向、手刹状态、脚刹状态、油门状态、安全带状态、车门状态、车辆档位状态、发动机转速。

手刹状态是指手刹拉起和手刹放下；脚刹状态是指脚刹踩下和脚刹松开；油门状态是指油门踩下和油门松开；安全带状态是指安全带打开和安全带扣紧；车门状态是指车门关闭和车门打开；车辆档位状态是指车辆所挂的档位，和具体车型有关，比如1挡、2挡、3挡和空挡。

数据采集模块1包括：雷达、OBD模块102以及GNSS板卡101，雷达包括：超声波雷达103及毫米波雷达104。OBD模块102即为OBD系统，是一种为汽车故障诊断而延伸出来的一种检测系统。GNSS板卡101是指全球导航卫星系统，是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。

数据采集模块1通过GNSS板卡101获取车辆位置数据、车辆速度及车辆航向；数据采集模块1通过雷达获取车辆与车身前后障碍物之间的距离数据；数据采集模块1通过OBD模块102获取手刹状态、脚刹状态、油门状态、安全带状态、车门状态、车辆档位状态及发动机转速。

数据计算模块2，用于获取数据采集模块1上传的车辆状态数据并计算出主动刹车执行条件，并根据实时采集到的车辆状态数据判断当前车辆是否满足主动刹车执行条件，若是满足则通知指令发送模块下发刹车指令。数据计算模块2采用中央处理器实现数据的分析、计算和处理。

其中，主动刹车执行条件中所限定的阈值可以为根据实时获取的车辆状态数据给出，也可以预先根据使用环境进行设定。主动刹车执行条件具体包括：车速超过阈值、车辆驶离安全区、溜车、车辆与车身前方障碍物之间距离到达阈值、车辆与车身后方障碍物之间距离到达阈值、行驶中安全带打开、行驶中车门打开、油门踩下速度异常、车辆转弯速度超过阈值。

数据计算模块2包括：障碍刹车单元、电子围栏刹车单元、安全带刹车单元、车门刹车单元、超速刹车单元、转速过快刹车单元、误踩油门刹车单元、溜车刹车单元及预警单元。

障碍刹车单元，用于根据车辆状态数据计算得到主动刹车执行条件所限定的阈值数值，并与获取的实时的障碍物距离数值进行比较，当离障碍物过近即超过限定的阈值数值时则通知指令发送模块3下发刹车指令。其中，障碍刹车单元所使用的车辆状态数据为车辆位置数据、车辆速度、车辆航向、车辆档位状态。障碍刹车单元所使用的主动刹车执行条件为车辆与车身前方障碍物之间距离到达阈值以及车辆与车身后方障碍物之间距离到达阈值。具体执行时，当障碍刹车单元获取到相应的车辆状态数据后即可给出车辆与车身前方障碍物之间距离到达阈值以及车辆与车身后方障碍物之间距离到达阈值中所限定的阈值数值，比如车辆位于安全区、档位为2挡、向前行进且速度为10公里每小时，给出阈值数值为5米。此时，若检测到车辆距车身前方障碍物之间的距离到达5米或5米以内时即可通知指令发送模块3下发刹车指令。

电子围栏刹车单元，用于获取数据采集模块1上传的车辆航向、车辆速度以及车辆位置数据，并进行判定，当检测到车辆的位置离开限定区域同时向远离限定区域的方向进行行进且车速不为零时，则此时满足主动刹车执行条件中的车辆驶离安全区，此时电子围栏刹车单元通知指令发送模块3下发刹车指令。限定区域为预选划定的练车区域，通过电子围栏实现区域的划定。

安全带刹车单元，用于获取数据采集模块1上传的车辆速度以及安全带状态，并进行判定，当车速不为零且安全带打开时，则此时满足主动刹车执行条件中的行驶中安全带打开，此时安全带刹车单元通知指令发送模块3下发刹车指令。

车门刹车单元，用于获取数据采集模块1上传的车辆速度以及车门状态，并进行判定，当车速不为零且车门打开时，则此时满足主动刹车执行条件中的行驶中车门打开，此时车门刹车单元通知指令发送模块3下发刹车指令。

超速刹车单元，用于获取数据采集模块1上传的车辆航向以及车辆速度，并进行判定，当车速超过前进时的车速阈值或后退时的车速阈值时，则此时满足主动刹车执行条件中的车速超过阈值，此时超速刹车单元通知指令发送模块3下发刹车指令。其中，车辆航向为前进或后退也可以通过OBD模块102获取车辆档位状态进行判定。

转速过快刹车单元，用于获取数据采集模块1上传的车辆航向以及车辆速度，并进行判定，即通过将获取到的转速数据与设定阈值进行比较决定是否执行刹车动作，当车速超过转弯时所限定的车速阈值时，则此时满足主动刹车执行条件中的车辆转弯速度超过阈值，此时转速过快刹车单元通知指令发送模块3下发刹车指令。

误踩油门刹车单元，用于获取数据采集模块1上传的油门状态并计算出油门踩下速率，例如，将油门踩到底的整个行程设定为100mm，在2秒内踩下为阈值，则油门踩下速率的阈值为50mm/s，误踩油门刹车单元进行判定，当油门踩下速率超过阈值50mm/s时则满足主动刹车执行条件中的油门踩下速度异常，此时误踩油门刹车单元通知指令发送模块3下发刹车指令。

溜车刹车单元，用于获取数据采集模块1上传的车辆位置数据、车辆航向、车辆速度以及车辆档位状态，并进行判定，当驾驶员意图与车辆行驶状态不符时则满足主动刹车执行条件中的溜车，此时溜车刹车单元通知指令发送模块3下发刹车指令。驾驶员意图通过档位状态判断，例如，当OBD模块获取到的车辆档位状态为1、2、3、4、5或者空档状态时，同时车辆行驶方向为后退，并且车速大于零，车辆行驶距离大于0.6米时，则通知指令发送模块3下发刹车指令。

预警单元，用于当满足预警条件时，控制语音播放器播放预警提示音。

预警条件包括：车速到达预警阈值、车辆与障碍物之间的距离到达预警阈值、车辆与电子围栏划定的边界之间的距离到达预警阈值、车辆转弯速度到达预警阈值。例如设置车辆前进超速刹车的阈值为20公里每小时，此时设置前进超速点刹阈值为15公里每小时，车辆加速到15公里每小时的时候，会执行点刹动作，小幅减速，并提醒驾驶员速度过快，如果驾驶员置之不理，继续加速到20公里每小时，车辆会执行刹车动作，将车速降为零，然后等待解除刹车指令。

本发明当满足主动刹车执行条件中的行驶中安全带打开、行驶中车门打开、车辆转弯速度超过阈值、车速超过阈值、油门踩下速度异常、溜车这几个条件中的中任何一个时，则可判定属于车辆误操作刹车范畴，指令发送模块3将刹车指令下发至刹车执行模块4，刹车执行模块4完成相应的刹车动作。

指令发送模块3，用于依据数据计算模块2的判定结果下发刹车指令。

刹车执行模块4，用于依据刹车指令执行刹车动作。

其中，刹车指令包括：点刹、长刹、长刹车踩刹车目标位置、长刹车抬刹车目标位置以及踩抬刹车速度。

点刹是指刹车快速踩下并快速松开。长刹是指刹车踩下，并在得到抬起刹车命令之前，一直处于刹车踩下状态。长刹车踩刹车目标位置，是指在长刹的前提下限定刹车踏板踩到的位置，可以为将刹车踏板踩下后刹车踏板最外端与车内地面之间的距离。长刹车抬刹车目标位置，是指在长刹的前提下并得到抬起刹车命令后限定刹车抬起的位置，可以为将刹车踏板抬起后，刹车踏板最外端与车内地面之间的距离。踩抬刹车速度是指踩下刹车踏板的速度以及抬起刹车踏板的速度。

刹车指令的执行可通过机械结构实现，比如利用任何一种可将旋转运动转换为直线运动的传动机构，利用电机进行驱动，以控制刹车踏板最外端以接近直线运动的方式进行移动，实现对刹车踏板的操控，或者使用链条传动进行控制。其中，当满足主动刹车执行条件中的某个条件时对应执行操作指令中的哪个指令可以依据现场环境和实际使用需求进行调整。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集车辆状态数据；

数据计算模块，用于获取所述数据采集模块上传的所述车辆状态数据并计算出主动刹车执行条件，并根据所述车辆状态数据判断当前车辆是否满足所述主动刹车执行条件，若是满足则通知指令发送模块下发刹车指令；

指令发送模块，用于下发刹车指令；

刹车执行模块，用于依据所述刹车指令执行刹车动作。

2.根据权利要求1所述的一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统，其特征在于，所述数据采集模块所采集的所述车辆状态数据包括：车辆位置数据、车辆与车身前后障碍物之间的距离数据、车辆速度、车辆航向、手刹状态、脚刹状态、油门状态、安全带状态、车门状态、车辆档位状态、发动机转速。

3.根据权利要求2所述的一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：雷达、OBD模块以及GNSS板卡；所述数据采集模块通过所述GNSS板卡获取所述车辆位置数据、所述车辆速度及所述车辆航向；所述数据采集模块通过所述雷达获取所述车辆与车身前后障碍物之间的距离数据；所述数据采集模块通过所述OBD模块获取所述手刹状态、所述脚刹状态、所述油门状态、所述安全带状态、所述车门状态、所述车辆档位状态及所述发动机转速。

4.根据权利要求3所述的一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统，其特征在于，所述数据计算模块所计算出的所述主动刹车执行条件包括：车速超过阈值、车辆驶离安全区、溜车、车辆与车身前方障碍物之间距离到达阈值、车辆与车身后方障碍物之间距离到达阈值、行驶中安全带打开、行驶中车门打开、油门踩下速度异常、车辆转弯速度超过阈值。

5.根据权利要求4所述的一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统，其特征在于，所述刹车指令包括：点刹、长刹、长刹车踩刹车目标位置、长刹车抬刹车目标位置以及踩抬刹车速度。

6.根据权利要求5所述的一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统，其特征在于，所述数据计算模块包括：障碍刹车单元；

所述障碍刹车单元用于根据所述车辆状态数据计算得到所述主动刹车执行条件中的所述车辆与车身前方障碍物之间距离到达阈值以及所述车辆与车身后方障碍物之间距离到达阈值中所限定的阈值数值，并与获取的当前车辆与障碍物之间的距离数值进行比较，当超过限定的阈值数值时则通知所述指令发送模块下发刹车指令。

7.根据权利要求6所述的一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统，其特征在于，所述数据计算模块还包括：电子围栏刹车单元；所述电子围栏刹车单元用于获取所述车辆航向、所述车辆速度以及所述车辆位置数据，当车辆的位置离开限定区域同时向远离限定区域的方向进行行进且车速不为零时则通知所述指令发送模块下发刹车指令。

8.根据权利要求7所述的一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统，其特征在于，所述数据计算模块还包括：安全带刹车单元以及车门刹车单元；所述安全带刹车单元用于获取所述车辆速度以及所述安全带状态，当车速不为零且安全带打开时则通知所述指令发送模块下发刹车指令；所述车门刹车单元用于获取所述车辆速度以及所述车门状态，当车速不为零且车门打开时则通知所述指令发送模块下发刹车指令。

9.根据权利要求8所述的一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统，其特征在于，所述数据计算模块还包括：超速刹车单元及转速过快刹车单元；所述超速刹车单元用于获取所述车辆航向以及所述车辆速度，当车速超过前进时的车速阈值或后退时的车速阈值时则通知所述指令发送模块下发刹车指令；所述转速过快刹车单元用于获取所述车辆航向以及所述车辆速度，当车速超过转弯时所限定的车速阈值时则通知所述指令发送模块下发刹车指令。

10.根据权利要求9所述的一种应用于驾驶员培训教练车的安全刹车系统，其特征在于，所述数据计算模块还包括：误踩油门刹车单元；所述误踩油门刹车单元用于获取所述油门状态并计算出油门踩下速率，当油门踩下速率超过阈值时则通知所述指令发送模块下发刹车指令。

Images