CN114872656B - 车辆乘员安全保护系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆乘员安全保护系统，包括车载系统、路侧感知系统、控制单元、安全气囊、安全带；车载系统用于判断本车辆是否发生碰撞以及获取碰撞相对速度，路侧感知系统用于获取前方障碍物类型和碰撞角度；控制单元用于根据前方障碍物类型、碰撞角度和碰撞相对速度标定得到安全气囊起爆时间和安全带预紧时间。本发明还公开了一种车辆乘员安全保护系统的控制方法，当发生碰撞时根据前方障碍物的类型、碰撞角度和碰撞相对速度标定得到安全气囊起爆时间和安全带预紧时间，控制安全气囊的起爆时间和安全带的预紧时间。本发明根据碰撞的实际场景和碰撞参数确定合适的安全气囊起爆时间和安全带预紧时间，大大地降低乘员的伤害。

Description

车辆乘员安全保护系统及控制方法
技术领域
本发明涉及车辆安全控制技术领域，具体地指一种车辆乘员安全保护系统及控制方法。
背景技术
目前的汽车安全气囊控制器探测碰撞的算法是基于加速度的，车辆在行驶过程中发生碰撞且加速度信号达到一定的强度时，车内气囊和安全带等乘员约束系统将响应并保护车内乘员免受到严重的二次伤害，当前约束系统仅以碰撞传感器采集到的加速度信号作为约束系统启功的唯一信号输入，在高速追尾缺少防撞栏的大型货车或者撞击电线杆/树木特殊场景事故中，由于碰撞位置距离碰撞传感器较远，位于汽车前防撞梁的碰撞加速度传感器无法在碰撞早期采集到足够大的加速度信号，此时约束系统无法收到启动工作的信号无法对车内乘员进行有效的保护。
目前乘用车辆在设计中仅针对法规特定工况下碰撞场景(如以50km/h的碰撞速度与刚性墙发生正面碰撞)进行了安全气囊、安全带等约束系统的设计和优化，即约束系统仅对特定工况进行标定，实现对车内乘员的最优保护。由于现实中在事故突发时情况极其复杂，当事故发生场景及碰撞车速与标定的标准工况差异较大时，导致乘员约束系统不能较好保护乘员，甚至会加重乘员的伤害情况。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种车辆乘员安全保护系统及控制方法，根据碰撞的实际场景和碰撞参数确定合适的安全气囊起爆时间和安全带预紧时间，在任意碰撞场景下均大大地降低乘员的伤害。
为实现上述目的，本发明提供一种车辆乘员安全保护系统，包括车载系统、路侧感知系统、控制单元、安全气囊、安全带；所述车载系统用于判断本车辆是否发生碰撞以及获取碰撞相对速度，所述路侧感知系统用于获取前方障碍物类型和碰撞角度；所述控制单元用于根据前方障碍物类型、碰撞角度和碰撞相对速度标定得到安全气囊起爆时间和安全带预紧时间。
进一步地，所述车载系统用于获取本车辆的运行参数，所述路侧感知系统用于获取前方障碍物的运行参数，所述控制单元用于根据本车辆和前方障碍物的运行参数得到前方障碍物与本车辆的相对距离和碰撞时间，并用于判断当相对距离小于安全距离或碰撞时间小于碰撞时间阈值时，控制制动系统进行制动减速或控制转向系统进行变道避让。
进一步地，所述车载系统包括碰撞加速度传感器，所述碰撞加速度传感器设置在前防撞梁上，所述路侧感知系统用于根据前方图像判断本车辆与前方障碍物是否发生重叠，所述车载系统用于判断当碰撞加速度大于或等于设定加速度且本车辆与前方障碍物存在重叠时，认定发生碰撞。
本发明还提供一种车辆乘员安全保护系统的控制方法，包括：采集本车辆与前方障碍物的运行参数和前方图像，判断本车辆是否发生碰撞，当发生碰撞时获取前方障碍物的类型、碰撞角度和碰撞相对速度，根据前方障碍物的类型、碰撞角度和碰撞相对速度标定得到安全气囊起爆时间和安全带预紧时间，控制安全气囊的起爆时间和安全带的预紧时间。
进一步地，所述安全气囊起爆时间和所述安全带预紧时间的标定方法包括，根据法规碰撞工况确定气囊体积、气体发生器质量流量、气囊排气孔径和安全带拉紧力，利用控制变量法模拟本车辆与不同的障碍物类型、不同的碰撞角度和不同的碰撞相对速度发生碰撞，在每次碰撞中得到一组最佳的安全气囊起爆时间和安全带的预紧时间，使模拟乘员的伤害值最小。
进一步地，所述碰撞相对速度小于碰撞相对速度阈值时，不起爆安全气囊且不进行安全带预紧。
进一步地，模拟不同的障碍物类型的方法包括，改变障碍物的刚度和强度。
进一步地，所述模拟乘员伤害值的确定方法包括，分别获取模拟乘员各个部位的伤害值，然后进行加权求和。
进一步地，在本车辆发生碰撞之前，还根据本车辆与前方障碍物的运行参数得到前方障碍物与本车辆的相对距离和碰撞时间，当相对距离小于安全距离或碰撞时间小于碰撞时间阈值时，进行制动减速或变道避让。
进一步地，判断本车辆是否发生碰撞的方法包括，碰撞加速度大于或等于设定加速度且本车辆与前方障碍物存在重叠。
本发明的有益效果：本发明首先根据碰撞加速度和本车辆与前方障碍物是否重叠判断是否发生碰撞，提高了碰撞判断的准确性，在判断发生碰撞后，根据前方障碍物的类型、碰撞角度和碰撞相对速度来确定最佳的安全气囊起爆时间和安全带的预紧时间，使乘员的伤害值最小。本发明能根据碰撞的实际场景和碰撞参数确定合适的安全气囊起爆时间和安全带的预紧时间，大大提高了乘员的安全性。
附图说明
图1为本发明车辆乘员安全保护系统结构示意图。
图2为本发明的控制方法流程图。
图中各部件标号如下：车载系统100、路侧感知系统200、控制单元300、安全气囊400、安全带500。
具体实施方式
下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
如图1所示，一种车辆乘员安全保护系统，包括车载系统100、路侧感知系统200、控制单元300、安全气囊400、安全带500；车载系统100用于判断本车辆是否发生碰撞以及获取碰撞相对速度，路侧感知系统200用于通过获取前方图像识别前方障碍物类型和碰撞角度，障碍物类型包括小汽车、客车、大货车、防护栏、隔离带、路灯、树木，碰撞角度包括正面碰撞、斜向碰撞和侧面碰撞；控制单元300用于根据前方障碍物类型、碰撞角度和碰撞相对速度标定得到安全气囊起爆时间和安全带预紧时间，安全气囊400用于根据安全气囊起爆时间进行起爆，安全带500用于根据安全带预紧时间进行拉紧，安全气囊起爆时间和安全带预紧时间均是以识别到本车辆发生碰撞的时刻算起。
车载系统100用于获取本车辆的运行参数，路侧感知系统200用于获取前方障碍物的运行参数，运行参数包括本车辆位置、速度、加速度，控制单元300用于根据本车辆和前方障碍物的运行参数得到前方障碍物与本车辆的相对距离和碰撞时间，并用于判断当相对距离小于安全距离或碰撞时间小于碰撞时间阈值时，控制制动系统进行制动减速或控制转向系统进行变道避让。这样，在存在潜在碰撞风险时，通过制动和转向主动进行避让，提高车辆安全性。
车载系统100包括碰撞加速度传感器，碰撞加速度传感器设置在前防撞梁上，碰撞加速度传感器用于采集碰撞加速度，路侧感知系统200用于根据前方图像判断本车辆与前方障碍物是否发生重叠，车载系统100用于判断当碰撞加速度大于或等于设定加速度且本车辆与前方障碍物存在重叠时，认定发生碰撞。当小汽车与大货车碰撞时，由于大货车后箱体高度高于小汽车机舱盖，因此在碰撞加速度还没有检测到碰撞时，小汽车与大货车后箱体便已经发生碰撞了，因此将本车辆与前方障碍物存在重叠也作为判断碰撞的条件之一，可以更加准确地提高判断碰撞的准确性。
如图2所示，上述车辆乘员安全保护系统的控制方法如下：
1、采集本车辆与前方障碍物的运行参数位置、速度、加速度、本车辆的碰撞加速度和前方图像。
2、判断本车辆是否发生碰撞，在本车辆发生碰撞之前，根据本车辆与前方障碍物的运行参数得到前方障碍物与本车辆的相对距离和碰撞时间，碰撞时间为相对距离与相对速度的除数，当相对距离小于安全距离或碰撞时间小于碰撞时间阈值时，进行制动减速或变道避让。
3、当碰撞加速度大于或等于设定加速度且本车辆与前方障碍物存在重叠时，判断本车辆与前方障碍物发生碰撞。
4、获取前方障碍物的类型、碰撞角度和碰撞相对速度，根据前方障碍物的类型、碰撞角度和碰撞相对速度标定得到安全气囊起爆时间和安全带预紧时间。
5、从判断为发生碰撞时刻为起始时间，安全气囊根据安全气囊起爆时间进行起爆，安全带根据安全带预紧时间进行拉紧。
上述控制方法中，安全气囊起爆时间和安全带预紧时间的标定方法为，根据法规碰撞工况确定气囊体积、气体发生器质量流量、气囊排气孔径和安全带拉紧力，利用控制变量法模拟本车辆与不同的障碍物类型、不同的碰撞角度和不同的碰撞相对速度发生碰撞，在每次碰撞中得到一组最佳的安全气囊起爆时间和安全带的预紧时间，使模拟乘员的伤害值最小。法规碰撞工况为以50km/h的碰撞速度与刚性墙发生正面碰撞
其中，碰撞相对速度小于碰撞相对速度阈值时，不起爆安全气囊且不进行安全带预紧。这是因为当碰撞速度小于碰撞相对速度阈值时，不论碰撞角度以及障碍物类型如何，均不会对乘员造成较大实质性伤害，无需起爆安全气囊以及拉紧安全带。
其中，在模拟不同的障碍物类型时，是通过改变障碍物的刚度和强度来实现的。由于不同的障碍物的刚度和强度不同，在相同的碰撞相对速度和碰撞角度下导致的碰撞加速度和撞击力不同，造成的伤害程度也不同。
模拟乘员伤害值的确定方法为，分别获取模拟乘员各个部位的伤害值，然后进行加权求和，乘员各个部位的伤害值计算方法参考C-NCAP规则。这样可以综合评定乘员的整体伤害程度。

Claims (10)

1.一种车辆乘员安全保护系统，其特征在于：包括车载系统(100)、路侧感知系统(200)、控制单元(300)、安全气囊(400)、安全带(500)；所述车载系统(100)用于判断本车辆是否发生碰撞以及获取碰撞相对速度，所述路侧感知系统(200)用于获取前方障碍物类型和碰撞角度；所述控制单元(300)用于根据前方障碍物类型、碰撞角度和碰撞相对速度标定得到安全气囊起爆时间和安全带预紧时间，前方障碍物类型表征前方障碍物的刚度和强度，安全气囊起爆时间和安全带预紧时间均是以识别到本车辆发生碰撞的时刻算起。
2.根据权利要求1所述的车辆乘员安全保护系统，其特征在于：所述车载系统(100)用于获取本车辆的运行参数，所述路侧感知系统(200)用于获取前方障碍物的运行参数，所述控制单元(300)用于根据本车辆和前方障碍物的运行参数得到前方障碍物与本车辆的相对距离和碰撞时间，并用于判断当相对距离小于安全距离或碰撞时间小于碰撞时间阈值时，控制制动系统进行制动减速或控制转向系统进行变道避让。
3.根据权利要求1所述的车辆乘员安全保护系统，其特征在于：所述车载系统(100)包括碰撞加速度传感器，所述碰撞加速度传感器设置在前防撞梁上，所述路侧感知系统(200)用于根据前方图像判断本车辆与前方障碍物是否发生重叠，所述车载系统(100)用于判断当碰撞加速度大于或等于设定加速度且本车辆与前方障碍物存在重叠时，认定发生碰撞。
4.一种车辆乘员安全保护系统的控制方法，其特征在于：采集本车辆与前方障碍物的运行参数和前方图像，判断本车辆是否发生碰撞，当发生碰撞时获取前方障碍物的类型、碰撞角度和碰撞相对速度，根据前方障碍物的类型、碰撞角度和碰撞相对速度标定得到安全气囊起爆时间和安全带预紧时间，控制安全气囊的起爆时间和安全带的预紧时间，前方障碍物类型表征前方障碍物的刚度和强度，安全气囊起爆时间和安全带预紧时间均是以识别到本车辆发生碰撞的时刻算起。
5.根据权利要求4所述的车辆乘员安全保护系统的控制方法，其特征在于：所述安全气囊起爆时间和所述安全带预紧时间的标定方法包括，根据法规碰撞工况确定气囊体积、气体发生器质量流量、气囊排气孔径和安全带拉紧力，利用控制变量法模拟本车辆与不同的障碍物类型、不同的碰撞角度和不同的碰撞相对速度发生碰撞，在每次碰撞中得到一组最佳的安全气囊起爆时间和安全带的预紧时间，使模拟乘员的伤害值最小。
6.根据权利要求5所述的车辆乘员安全保护系统的控制方法，其特征在于：所述碰撞相对速度小于碰撞相对速度阈值时，不起爆安全气囊且不进行安全带预紧。
7.根据权利要求5所述的车辆乘员安全保护系统的控制方法，其特征在于：模拟不同的障碍物类型的方法包括，改变障碍物的刚度和强度。
8.根据权利要求5所述的车辆乘员安全保护系统的控制方法，其特征在于：所述模拟乘员伤害值的确定方法包括，分别获取模拟乘员各个部位的伤害值，然后进行加权求和。
9.根据权利要求4所述的车辆乘员安全保护系统的控制方法，其特征在于：在本车辆发生碰撞之前，还根据本车辆与前方障碍物的运行参数得到前方障碍物与本车辆的相对距离和碰撞时间，当相对距离小于安全距离或碰撞时间小于碰撞时间阈值时，进行制动减速或变道避让。
10.根据权利要求4所述的车辆乘员安全保护系统的控制方法，其特征在于：判断本车辆是否发生碰撞的方法包括，碰撞加速度大于或等于设定加速度且本车辆与前方障碍物存在重叠。
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