CN114572239A - 一种防车辆追尾碰撞的自适应驾驶预警方法及控制系统 - Google Patents

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吴啸宇
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Abstract

本发明公开了一种防车辆追尾碰撞的自适应驾驶预警方法，判断行驶车辆距离间隔是否超阈值，在超过阈值的情况下，对驾驶员进行预警提示，采取自动驾驶控制措施。另外，本发明还提供了应用防车辆追尾碰撞的自适应驾驶预警方法的控制系统，通过数据采集模块获取车辆的行驶信息并向中央控制模块发送反馈信息，中央控制模块根据反馈信息生成预警信息发送给预警提示模块和自动驾驶模块，自动驾驶模块接收并执行预警提示模块发布的自动驾驶托管指令，实现对车辆行驶速度加速、减速和车辆转向的控制。本发明与现有技术相比，其显著优点是：提高对车辆行驶信息检测预警分析的精准度，通过自动驾驶控制方式，增加行车的安全性，降低了交通事故的发生频率。

Description

一种防车辆追尾碰撞的自适应驾驶预警方法及控制系统
技术领域
本发明涉及车辆驾驶安全控制技术领域，特别是涉及一种防车辆追尾碰撞的自适应驾驶预警方法及控制系统。
背景技术
随着城市道路规划和人们生活水平改善，如绿色公交、私家汽车等各类车辆成为了人们日常必备的出行代步工具，由此引发的交通事故数量也逐年增加。其中，车辆追尾碰撞是交通事故中易发、频发的一种典型情况；据不完全统计，2021年由于车辆追尾碰撞事故形态所导致的人员伤亡数量占总数比例的45％。因此，如何实现对驾驶环境的分析预警并且控制车辆采取应对措施成为了人们持续关注的研究热点。
市面上现有的车辆控制系统产品主要分为两类，一类是采取三维视觉成像技术研发的车辆控制系统，该系统不仅采购成本高，还因人们操作认知水平不同，导致人们使用不便，实际应用推广难以普及；另外一类是通过传统的光学测距方法研发的车辆控制系统，该系统功能较为单一，容易受恶劣天气的影响，导致测距数值产生偏差。
自动驾驶技术是利用物联网应用来实现信息收集和数据处理工作，通过计算得出车辆最优化的加速、制动和减速方式，结合地图对前方道路进行导航，从而提高道路交通的安全性。
专利文献CN201710199107.7公开了一种高速公路车辆群运行险态警示系统及方法，该方法通过收集车辆的行驶速度、车辆坐标和车辆方向信息计算出车头间距，结合采集的驾驶员心率、是否处于疲劳信息判定车辆运行险态并发送至其他车辆的方式，来预防车辆追尾撞车事故的发生。针对这种情况，若驾驶员未及时接收警示或突发不能够应对时，只能等待救援队伍施救，这不仅会扩大事故伤害程度，还错失最佳的救援时机。
发明内容
本发明的目的在于一种防车辆追尾碰撞的自适应驾驶预警方法及控制系统，通过数据集成实时监测驾驶状态，在预警提示下判断并且响应车辆自动驾驶托管指令，用于解决驾驶员在突发交通事故前后不能够及时应对处理的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种防车辆追尾碰撞的自适应驾驶预警方法，包括：在路面上有至少一个目标物，至少一个目标物与行驶车辆之间存在距离间隔；接收行驶车辆的行驶信息；判断至少一个目标物与行驶车辆之间距离间隔是否超阈值DS，在超过阈值DS的情况下，生成预警信息进行提示；接收预警信息的提示后，发布自动驾驶托管指令；执行自动驾驶托管指令，使得至少一个目标物与行驶车辆之间距离间隔不超过阈值，预警信息的提示解除。
根据一种防车辆追尾碰撞的自适应驾驶预警方法，本发明还提出了应用于防车辆追尾碰撞的自适应驾驶预警方法的控制系统，包括数据采集模块、中央控制模块、预警提示模块和自动驾驶模块，其中：
数据采集模块用于获取车辆的行驶信息并且发布反馈信息，包括设置在车辆变速器壳内用于检测车速信息的车速传感器、设置在车轮轮毂上用于检测轮速信息的轮速传感器和设置在车辆前后保险杠上用于检测行驶车距间隔信息的车距传感器。
中央控制模块安装在车辆仪表盘内，用于接收数据采集模块的反馈信息，生成预警信息发送给预警提示模块和自动驾驶模块。
预警提示模块设置在车辆警示灯内，用于接收中央控制单元发出的预警信息，向自动驾驶模块发出自动驾驶托管指令。
自动驾驶模块设置在车内，用于接收预警提示模块发出的自动驾驶托管指令，并且控制车辆的行驶状态，包括动力控制器和转向控制器，动力控制器分别安装在油门踏板和刹车踏板上，实现对车辆行驶速度加速、减速的控制；转向控制器安装在车辆转向盘内，实现对车辆行驶方向的控制。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：
1、采用自动驾驶控制模式，避免因驾驶员的应对不及时而造成交通事故，增强道路安全、减少交通事故发生的频率；
2、支持车速、轮速和车距的多种数据综合检测，提高了对车辆追尾碰撞风险分析的精准度。
附图说明
图1是本发明的防车辆追尾碰撞的自适应驾驶控制系统结构示意图；
图2是本发明的行驶车辆间隔距离示意图。
图中：中央控制单元10；数据采集模块20，车速传感器21，轮速传感器22，车距传感器23；预警提示模块30；自动驾驶模块40，动力控制器41，转向控制器42。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，防车辆追尾碰撞的自适应驾驶控制系统，包括中央控制单元10、数据采集模块20、预警提示模块30和自动驾驶模块40。其中：
中央控制单元40是安装在车辆仪表盘内的集成微处理芯片，中央控制单元40接收数据采集模块20的反馈信息并且对数据采集模块20的反馈信息进行计算判断，同时中央控制单元40将计算判断的结果生成预警信息分别向预警提示模块30和自动驾驶模块40发出。
数据采集模块20包括设置在车辆变速器壳内用于检测车速信息的车速传感器21、设置在车轮轮毂上用于检测轮速信息的轮速传感器22和设置在车辆前后保险杠上用于检测行驶车距间隔信息的车距传感器23。数据采集模块20可选用具备存储介质的SD卡来对已采集的信息进行存储，并且将已采集的信息反馈给中央控制单元40。
预警提示模块30设置在车辆警示灯内，根据接收中央控制单元40发出的预警信息，控制车辆前后警示灯，启动自动驾驶模块40发出自动驾驶托管指令。警示灯具有亮灯闪烁和/或鸣笛提醒的作用。
自动驾驶模块40设置在车内，包括动力控制器41和转向控制器42；动力控制器41分别安装在油门踏板和刹车踏板上，实现对车辆行驶速度加速、减速的控制；转向控制器42安装在车辆转向盘内，实现对车辆行驶方向的控制。自动驾驶模块40接收自动驾驶托管指令，并且将执行状态发送给中央控制单元10和预警提示模块30。
综上所述，本发明还提出了一种防车辆追尾碰撞的自适应驾驶控制系统的预警方法，具体操作如下：
在路面上行驶有至少两辆车辆，至少两辆车辆之间存在距离间隔；
接收驾驶员在路面上行驶车辆的行驶信息；
判断至少两辆车辆(第一目标物与行驶车辆)距离间隔是否超阈值，在超过阈值的情况下，生成预警信息进行提示；
接收预警信息的提示后，根据至少两辆车辆距离间隔是否超阈值确定自动驾驶托管指令；
执行自动驾驶托管指令，使得至少两辆车辆距离间隔不超过阈值，预警信息的提示解除。
进一步，设定行驶车辆距离间隔的阈值为DS，实际计算公式为：
Figure BDA0003569856840000041
式中，DS为行车距离安全值(m)，v0为汽车制动初速度(km/h)，t为制动操作反应时间(s)；3.6为速度单位换算系数；2g为制动距离数值，g＝9.8m/s2；
Figure BDA0003569856840000042
为道路附着系数，S0为行车补偿间距(m)。
利用该计算公式的原理，比较行车距离安全值DS与数据采集模块20的反馈信息，判断行驶车辆距离间隔是否超过阈值DS；即当行驶车辆距离间隔≥阈值DS时，预警提示模块30响应；反之，当行驶车辆距离间隔＜阈值DS时，预警提示模块30关闭。
如图2所示，在同一时间段内，同车道行驶有A、B、C三辆车辆，Da-b为A车辆与B车辆的行车距离(m)，Db-c为B车辆与C车辆的行车距离(m)。
从A车辆视角出发：当Da-b＞DS时，A车辆正常行驶；当Da-b≤DS时，中央控制模块10向预警提示模块30和自动驾驶模块40发出预警信息，警示灯提示并且提醒本车以及后车驾驶员谨慎驾驶，自动驾驶托管指令响应，动力控制器41执行控制A车辆加速直到中央控制模块30计算判断Da-b＞DS，预警提示模块30关闭，警示灯停止工作。
从B车辆视角出发：当Da-b＜DS或者Db-c＜DS任一种情况出现时，中央控制模块10向预警提示模块30和自动驾驶模块40发出预警信息，警示灯提示并且提醒本车以及后车驾驶员谨慎驾驶，自动驾驶托管指令响应，动力控制器41执行控制B车辆加速或者减速直到中央控制模块30计算判断Da-b＞DS和Db-c＞DS同时满足，预警提示模块30关闭，警示灯停止工作；若在动力控制器41执行控制B车辆加速或者减速时，导致＜DS Da-b和Db-c＜DS同时满足，则转向控制器42执行控制B车辆转向，避免发生夹车碰撞事故。
从C车辆视角出发：当Db-c＞DS时，C车辆正常行驶；当Db-c≤DS时，中央控制模块10向预警提示模块30和自动驾驶模块40发出预警信息，警示灯提示并且提醒本车以及后车驾驶员谨慎驾驶，自动驾驶托管指令响应，动力控制器41执行控制C车辆减速直到中央控制模块30计算判断Db-c＞DS，预警提示模块30关闭，警示灯停止工作。
进一步，设定行驶车辆前方出现明显无法直接跨过的目标物，如临时熄火的车辆、静态的障碍物以及动态的行人等。
从B车辆视角出发：当Da-b＜DS并且Da-b＝S0时，中央控制模块10向预警提示模块30和自动驾驶模块40发出预警信息，警示灯提示并且提醒本车以及后车驾驶员谨慎驾驶，自动驾驶托管指令响应，转向控制器42执行控制B车辆转向，避免发生追尾事故。
从C车辆视角出发：当Db-c＜DS并且Db-c＝S0时，中央控制模块10向预警提示模块30和自动驾驶模块40发出预警信息，警示灯提示并且提醒本车以及后车驾驶员谨慎驾驶，自动驾驶托管指令响应，转向控制器42执行控制C车辆转向，避免发生追尾事故；若Db-c＜DS并且Db-c＜S0，则动力控制器41执行控制C车辆驻车制动，采取紧急刹车应对措施。
上述内容是通过利用自动驾驶模块来控制车辆的方式达到预防车辆追尾碰撞的情况，降低交通事故的发生率；其并不影响驾驶员在收到预警提醒时，采取手动调整车速或者把控方向盘转向的人为措施。

Claims (7)

1.一种防车辆追尾碰撞的自适应驾驶预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
在路面上有至少一个目标物，所述至少一个目标物与行驶车辆之间存在距离间隔；
接收所述行驶车辆的行驶信息；
判断所述至少一个目标物与所述行驶车辆之间距离间隔是否超阈值DS，在超过阈值DS的情况下，生成预警信息进行提示；
接收所述预警信息的提示后，发布自动驾驶托管指令；
执行所述自动驾驶托管指令，使得所述至少一个目标物与行驶车辆之间距离间隔不超过阈值，所述预警信息的提示解除。
2.根据权利要求1所述的防车辆追尾碰撞的自适应驾驶预警方法，其特征在于，所述阈值DS为行车距离安全值，具体计算公式如下：
Figure FDA0003569856830000011
式中，DS为行车距离安全值(m)，v0为汽车制动初速度(km/h)，t为制动操作反应时间(s)；3.6为速度单位换算系数；2g为制动距离数值，g＝9.8m/s2；
Figure FDA0003569856830000012
为道路附着系数，S0为行车补偿间距(m)。
3.根据权利要求1所述的一种防车辆追尾碰撞的自适应驾驶预警方法，其特征在于，所述行驶信息包括车速信息、轮速信息和行驶车距间隔信息。
4.一种应用于权利要求1-3任一所述防车辆追尾碰撞的自适应驾驶预警方法的控制系统，其特征在于：包括：
数据采集模块：用于获取车辆的行驶信息并且发布反馈信息；
中央控制模块：安装在车辆仪表盘内，用于接收所述数据采集模块的反馈信息，生成预警信息发送给所述预警提示模块和所述自动驾驶模块；
预警提示模块：设置在车辆警示灯内，用于接收所述中央控制单元发出的预警信息，向所述自动驾驶模块发送自动驾驶托管指令；
自动驾驶模块：设置在车内，用于接收所述预警提示模块发出的自动驾驶托管指令，并且控制车辆的行驶状态。
5.根据权利要求4所述的防车辆追尾碰撞的自适应驾驶控制系统，其特征在于，所述数据采集模块包括设置在车辆变速器壳内用于检测所述车速信息的车速传感器、设置在车轮轮毂上用于检测所述轮速信息的轮速传感器和设置在车辆前后保险杠上用于检测所述行驶车距间隔信息的车距传感器。
6.根据权利要求4所述的防车辆追尾碰撞的自适应驾驶控制系统，其特征在于，所述中央控制单元是安装在车辆仪表盘内的集成微处理芯片。
7.根据权利要求4所述的防车辆追尾碰撞的自适应驾驶控制系统，其特征在于，所述自动驾驶模块包括动力控制器和转向控制器，所述动力控制器安装在油门踏板和刹车踏板上，实现对车辆行驶速度加速、减速的控制；所述转向控制器安装在车辆转向盘内，实现对车辆行驶方向的控制。
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