CN114103859A - 一种汽车防追尾预警方法及系统 - Google Patents

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羊玢
汪瑷媛
朱长建
陈一凡
冷妍
李安楠
蒋志坚
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Abstract

本发明公开了一种汽车防追尾预警方法及系统，该系统包括汽车制动数学模型单元、安全距离预警单元、安全带预紧单元以及安全气囊点爆单元，汽车制动数学模型单元根据两车理论刹停距离的数学表达式判断是否存在危险状况，安全距离预警单元在危险状况下对驾驶员发出避险提醒，安全带预紧单元在危险状况下提高对安全带的约束力，安全气囊点爆单元在危险状况下提前点爆；本方案具有分析明确、可靠性高的优点，可根据不同危险状况对驾乘人员发出不同等级的预警以及对安全带产生不同强度的约束力，实用性能更强，安全气囊可提前点爆，防护性能更高，安全气囊设置在后保险杆上，可对车身进行保护。

Description

一种汽车防追尾预警方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车安全防护系统，具体涉及一种汽车防追尾预警方法及系统。
背景技术
尽管大部分的汽车都配有安全气囊以及三点式安全带等被动安全装置，但追尾发生时前车受到向后的加速度，导致乘员易受颈部挥鞭伤。因此，为汽车设计追尾防撞预紧系统十分契合当下的市场需求。
公开号为CN109466490A的专利《防追尾预警系统和防追尾预警方法》，采用检测装置来检测到即将发生追尾时，通过安全防护措施对驾乘人员进行保护。然而，该方法中，对危险状况的分析不够明确，且主要的防护措施是灯光、声音等提醒方式，对行车安全性的提高效果并不显著。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种有效提高行车安全性的汽车防追尾预警方法及系统。
技术方案：本发明所述的一种汽车防追尾预警方法，通过传感器对前车速度、两车相对速度以及两车的相对距离进行采集，并推导得到制动过程中前后两车的位移距离，根据两车理论刹停距离的数学表达式判断是否存在危险状况，在危险状况下，对驾驶员发出避险提醒，收紧安全带，并在判断到碰撞无法避免时安全气囊提前点爆。
在上述方案中，通过两车理论刹停距离来对危险状况进行判断，相较于传统的检测装置，该方式具有分析明确、可靠性强等优点；在判断进入危险状况后，对驾驶员发出提醒，提高对安全带约束力的方式能够有效提高整体的行车安全性，安全气囊提前点爆的设计能够进一步对驾乘人员进行保护，并在碰撞无法避免时才点爆，实用性能强。
优选的，两车理论刹停距离的数学表达式中，包括前车A、后车B、制动过程中驾驶员反应时间t1、消除空行程时间t2、制动器作用时间t3、持续制动时间t4、所述A车的制动位移计算公式为：
Figure BDA0003312054700000011
其中，uA为A车车速，abmax为制动产生的最大减速度，在干燥路面下abmax取10m/s2；
所述B车的制动位移计算公式为：
Figure BDA0003312054700000012
其中，uB为B车车速；
所述制动停止时两车之间的距离ΔS表达公式为：
Figure BDA0003312054700000021
其中，S’为制动前跟车距离。
由此设计了一套完整有效的汽车制动数学模型单元，相较于传统检测装置的方式，该方式具有分析明确、可靠性强等优点；同时定义了危险状况的三种程度，以合理操控各个安全措施运行工作，防止在不需要的情况下产生多余的操作。
优选的，ΔS＞3m时为预警提醒状态，2m＜ΔS＜3m时为弱危险状态，ΔS＜2m时为高危险状态，在不同状态下对驾驶员发出不同频率等级的避险提醒，这样可以根据实际情况来调整提醒的等级，从而让驾乘人员明确状况，并做出合适反应。
优选的，当S＜0时，通过车载雷达检测两车距离S2，0.4m＜S2＜3m时为一级预紧状态，S2＜0.4m为二级预警状态，在不同状态下对安全带采用不同预紧力等级的约束，这样可以根据实际情况对安全带的约束力进行调整，进而对驾乘人员进行保护的同时，不会影响其正常行驶。
优选的，当雷达检测到两车相对车速S3＞30km/h时，计算ΔS，若ΔS＜3m且S3＞15km/h，则判断为碰撞无法避免状态，提前点爆安全气囊。
优选的，安全气囊部分设置在汽车后保险杆处，这样可以同时降低车身的受损风险，在前后车之间建立安全保护屏障。
一种汽车防追尾预警系统，包括汽车制动数学模型单元、安全距离预警单元、安全带预紧单元以及安全气囊点爆单元，汽车制动数学模型单元根据两车理论刹停距离的数学表达式判断是否存在危险状况，安全距离预警单元在危险状况下对驾驶员发出避险提醒，安全带预紧单元在危险状况下提高对安全带的约束力，安全气囊点爆单元在危险状况下提前点爆。
由此通过汽车制动数学模型单元来对危险状况进行判定，相较于传统装置检测方式，该方式分析更明确，效果更好；安全距离预警单元能够根据危险状况发出警报，但安全带预紧单元能够加强安全带对驾乘人员的约束，安全气囊提前点爆可以保护车身。
有益效果：本发明与现有技术相比，其具有的优点：1、采用汽车制动数学模型单元来对危险状况进行判定分析，其分析更明确，精度更高；2、可根据不同危险状况对驾乘人员发出不同等级的预警以及产生对安全带不同强度的约束力，实用性能更强；3、安全气囊可提前点爆，防护性能更高；4、安全气囊设置在后保险杆上，可对车身进行保护。
附图说明
图1为本发明中安全距离预警单元运行流程示意图；
图2为本发明中安全带预警单元运行流程示意图；
图3为本发明中安全气囊点爆单元运行流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，所述的汽车防追尾预警方法，首先建立汽车制动数学模型单元，其通过车载霍尔式车速传感器对前车速度、两车相对速度以及两车的相对距离进行采集，并推导得到制动过程中前后两车的位移距离，根据两车理论刹停距离的数学表达式进而判断是否存在危险情况。
由此采用了数学模型的方式来对刹停距离进行计算，进而判断是否存在危险情况，相较于传统的装置检测，该方式具有分析明确、可靠性高的优点，不容易出现误判的情况。
具体的，该表达式中，包括前车A、后车B，制动过程中驾驶员反应时间t1、消除空行程时间t2、制动器作用时间t3、持续制动时间t4、所述A车的制动位移计算公式为：
Figure BDA0003312054700000031
其中，uA为A车车速，abmax为制动产生的最大减速度，在干燥路面下abmax取10m/s2；
所述B车的制动位移计算公式为：
Figure BDA0003312054700000032
其中，uB为B车车速；
所述制动停止时两车之间的距离ΔS表达公式为：
Figure BDA0003312054700000033
其中，S’为制动前跟车距离，在得到危险状态的判断后，安全距离预警单元、安全带预紧单元以及安全气囊点爆单元会进行相应的动作。
具体的，ΔS＞3m时为预警提醒状态，2m＜ΔS＜3m时为弱危险状态，ΔS＜2m时为高危险状态；在预警提醒状态下，安全距离预警单元将对驾乘人员发出微弱预警信号，用于警示驾乘人员此时已经进入预警状态；到达弱危险状态时，安全距离预警单元将发出低频警报，用于警示驾乘人员提前规避可能的危险；到达高危险状态时，安全距离预警单元将发出高频阶跃警报，提醒其立马进行紧急避险行为。
当S＜0时，通过车载雷达检测两车距离S2，0.4m＜S2＜3m时为一级预紧状态，此时安全带预紧单元将对安全带的约束力进行一级预紧；S2＜0.4m为二级预警状态，此时安全带预紧单元将进行二级强预紧，以保护驾乘人员应对即将到来的碰撞。
当雷达检测到两车相对车速S3＞30km/h时，计算ΔS，若ΔS＜3m且S3＞15km/h，则判断为碰撞无法避免状态，提前点爆安全气囊，以保护驾乘人员。同时，该安全气囊点爆单元部分设置在汽车的后保险杆处，这样可以起到保护车身的作用。
另外，本发明所述的一种汽车防追尾预警系统，包括上述的汽车制动数学模型单元、安全距离预警单元、安全带预警单元以及安全气囊点爆单元。
综上，本技术方案具有分析明确、可靠性高的优点，能够对驾乘人员起到有效的碰撞保护以及车身保护，实用性能高，防护性能好。

Claims (7)

1.一种汽车防追尾预警方法，其特征在于，通过传感器对前车速度、两车相对速度以及两车的相对距离进行采集，并推导得到制动过程中前后两车的位移距离，根据两车理论刹停距离的数学表达式判断是否存在危险状况，在危险状况下，对驾驶员发出避险提醒，收紧安全带，并在判断到碰撞无法避免时提前点爆安全气囊。
2.根据权利要求1所述的汽车防追尾预警方法，其特征在于，在两车理论刹停距离的数学表达式中，包括前车A、后车B、制动过程中驾驶员反应时间t1、消除空行程时间t2、制动器作用时间t3、持续制动时间t4，所述A车的制动位移计算公式为：
Figure FDA0003312054690000011
其中，uA为A车车速，abmax为制动产生的最大减速度，在干燥路面下abmax取10m/s2；
所述B车的制动位移计算公式为：
Figure FDA0003312054690000012
其中，uB为B车车速；
所述制动停止时两车之间的距离ΔS表达公式为：
Figure FDA0003312054690000013
其中，S’为制动前跟车距离。
3.根据权利要求2所述的汽车防追尾预警方法，其特征在于，ΔS＞3m时为预警提醒状态，2m＜ΔS＜3m时为弱危险状态，ΔS＜2m时为高危险状态，在不同状态下对驾驶员发出不同频率等级的避险提醒。
4.根据权利要求2所述的汽车防追尾预警方法，其特征在于，当ΔS＜0时，通过车载雷达检测两车距离S2，0.4m＜S2＜3m时为一级预紧状态，S2＜0.4m为二级预警状态，在不同状态下对安全带采用不同预紧力等级的约束。
5.根据权利要求2所述的汽车防追尾预警方法，其特征在于，当雷达检测到两车相对车速S3＞30km/h时，计算ΔS，若ΔS＜3m且S3＞15km/h，则判断为碰撞无法避免状态，提前点爆安全气囊。
6.根据权利要求1所述的汽车防追尾预警方法，其特征在于，所述安全气囊部分设置在所述汽车后保险杆处。
7.一种汽车防追尾预警系统，其特征在于，包括汽车制动数学模型单元、安全距离预警单元、安全带预紧单元以及安全气囊点爆单元；所述汽车制动数学模型单元根据两车理论刹停距离的数学表达式判断是否存在危险状况，所述安全距离预警单元在危险状况下对驾驶员发出避险提醒，所述安全带预紧单元在危险状况下提高对安全带的约束力，所述安全气囊点爆单元在危险状况下提前点爆。
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