CN114873521A - 一种叉车智能紧急避险辅助系统 - Google Patents

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冯达春
邱锐磊
王乾武
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Abstract

本发明公开了一种叉车智能紧急避险辅助系统，涉及叉车紧急避险领域，本发明包括获取叉车运行状态的实时信息，获取叉车运行时周围环境的实时信息，计算当前车况下的紧急避险临界值，对危险状况发生等级进行判别，触发叉车制动措施实现智能控制；本发明通过车载传感器与雷达传感器采集叉车行车信息以及行车环境内的目标物信息，根据行车状况下的横向安全距离以及纵向安全距离，计算当前车况下的紧急避险临界值，通过阈值法来判别当前的危险工况，当车载制动器接收到紧急制动指令时,自主且自动触发制动系统进行制动，并在制动过程中对制动器制动力进行调节，以此获得较好的制动附着效果，可有效防止叉车与其他物体及人相撞发生事故风险。

Description

一种叉车智能紧急避险辅助系统
技术领域
本发明涉及叉车紧急避险技术领域，尤其涉及一种叉车智能紧急避险辅助系统。
背景技术
手动叉车是一种高起升装卸和短距离运输两用车，由于不产生火花和电磁场。特别适用于汽车装卸及车间、仓库、码头、车站、货场等地的易燃、易爆和禁火物品的装卸运输。该产品具有升降平衡、转动灵活、操作方便等特点。
现使用的小型手动叉车，无制动装置。在装有重物上下坡时，受重力作用速度很难把控，易发生危险。手动叉车在上述情况易于其他物体及人相撞发生事故风险。叉车在装有大件物件看不清时易于其他物体及人相撞，造成事故；在有坡度的地方使用可能会出现人力无法制动、失控、失速的情况，易造成安全事故。因此设计此手动叉车智能缓速制动辅助系统，减少事故的发生。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在易于其他物体及人相撞发生事故风险，无法在失控、失速的情况进行制动的缺点，而提出的一种叉车智能紧急避险辅助系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种叉车智能紧急避险辅助系统，包括紧急避险方法，所述紧急避险方法步骤如下：
S1、获取叉车运行状态的实时信息；
S2、获取叉车运行时周围环境的实时信息；
S3、计算当前车况下的紧急避险临界值；
S4、对危险状况发生等级进行判别；
S5、触发叉车制动措施实现智能控制。
所述获取叉车运行状态的实时信息，具体如下：
通过车载传感器获取叉车运行状态的实时状态信息，并将车载传感器所采集的信息输入车载制动器中；
优选地，所述实时状态信息包括：叉车行驶中的速度，叉车所载货物重量，叉车行驶中的加速度，货叉的角度，叉车自身的长度以及宽度。
优选地，所述获取叉车运行时周围环境的实时信息，具体如下：
在叉车前端安装毫米波雷达传感器，其感知区域为一扇形，且从横向与纵向两个方面同时进行危险监测；
根据毫米波雷达传感器监测信息计算当前行车状况下的横向安全距离，模型公式如下：
Wlrs＝Lmual sinθ1
Figure BDA0003566160620000021
式中：Wlrs表示毫米波雷达与目标障碍物的横向距离，θ1表示毫米波雷达正前方向与最近目标点方向的夹角，Lmual表示最近目标点与毫米波雷达之间的距离，WA表示叉车车身宽度；
根据自车车速与相对速度等信息计算当前行车状况下的纵向安全距离，模型公式如下：
Figure BDA0003566160620000022
式中：vA表示叉车制动前的行驶速度，单位m/s；am表示理想状态下汽车保持的最大制动加速度，单位m/s2；SA表示叉车在制动过程中行驶的距离，单位m；
叉车制动所需时间如下：
Figure BDA0003566160620000023
在0～t2时间段内，前方目标物的纵向安全距离，模型公式如下
Figure BDA0003566160620000031
式中：SB表示前方目标物的纵向安全距离，单位m；Δv前方目标物与叉车自身的速度差，单位m/s；
优选地，所述计算当前车况下的紧急避险临界值，具体如下：
根据当前行车状况下的横向安全距离以及纵向安全距离，计算当前车况下的紧急避险临界值，确保叉车与目标物的实际纵向相对距离应大于两者在制动过程中行驶的位移差；
当叉车与目标物的实际纵向距离达到该临界安全距离时，两者刚好发生碰撞，紧急避险临界值模型公式如下：
Figure BDA0003566160620000032
优选地，所述对危险状况发生等级进行判别，具体如下：
在叉车行驶过程中，随时将自车与前方障碍物的实际纵向相对距离与安全距离进行比较，以此判断叉车是否可能发生追尾碰撞危险；
Δl＝Lmual cosθ1
此处引入一无量纲参数p表示叉车可能发生碰撞的危险程度，并设定某一阈值表示发生碰撞危险的临界状态；
Figure BDA0003566160620000033
由于实际运行状态中制动力生效的反应时间以及最大制动加速度的大小保持均存在误差，故在纵向碰碰撞险临界阀值上应保留一定裕量，实际相对距离应取为理想安全距离临界值的1.2倍；
参数p的阈值状态等级划分如下：
当p＞1时，表明叉车与目标位保持着十分安全的车距状态；
当0.5＜p≤1时，表示叉车与目标位之间存在一定的碰撞危险，但并不严重，需要驾驶员保持警惕；
当0.2＜p≤0.5时，表明叉车与目标位之间存在有较大的碰撞危险，叉车应该发出报警提醒驾驶员采取制动措施；
当p≤0.2时，表明叉车与目标位之间十分接近碰撞危险，系统检测到驾驶员没有进行制动操作后，立即使用最大制动力进行自主紧急制动，以此避免碰撞伤害，减小碰撞损失。
优选地，所述触发叉车制动措施实现缓速控制，具体如下：
车载制动器接收到紧急制动指令后，立刻触发强行制动，并在制动过程中对制动器制动力进行调节，使得车轮滑移率逐渐趋于最佳阈值，以此获得较好的制动附着效果，达到叉车自动平稳制动的目的；
其中，车轮滑移率计算模型如下：
Figure BDA0003566160620000041
式中：s表示车轮滑移率系数；ωr表示车轮角速度，单位rad/s；
一种叉车智能紧急避险辅助系统，包括：
实时状态模块：用于获取叉车运行状态的实时信息；
实时环境模块：用于获取叉车运行时周围环境的实时信息；
避险计算模块：用于计算当前车况下的紧急避险临界值；
危险判别模块：用于对危险状况发生等级进行判别；
智能制动模块：用于触发叉车制动措施实现智能控制。
优选地，危险判别模块还包括，
安全信号子模块：用于当p＞1时，向车载制动器发出安全状态指示命令；
警惕信号子模块：用于当0.5＜p≤1时，向车载制动器发出警惕状态指示命令；
危险信息子模块：用于当0.2＜p≤0.5时，向车载制动器发出危险状态指示命令；
强行制动子模块：用于当p≤0.2时，向车载制动器发出紧急制动指示命令。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器执行所述计算机可读指令时实现叉车智能紧急避险方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被处理器执行时实现叉车智能紧急避险方法的步骤。
相比现有技术，本发明的有益效果为：
本发明根据车载传感器与雷达传感器采集叉车行车信息以及行车环境内的目标物信息，根据行车状况下的横向安全距离以及纵向安全距离，计算当前车况下的紧急避险临界值，通过阈值法来判别当前的危险工况，当车载制动器接收到紧急制动指令时，自主且自动触发制动系统进行制动，从而提高了叉车行驶中的安全性能；并在制动过程中对制动器制动力进行调节，使得车轮滑移率逐渐趋于最佳阈值，以此获得较好的制动附着效果，达到叉车自动平稳制动的目的，可有效防止叉车与其他物体及人相撞发生事故风险。
附图说明
图1为本发明提出的一种叉车智能紧急避险方法的的步骤流程示意图；
图2为本发明提出的一种叉车智能紧急避险方法的制动判定流程示意图；
图3为本发明提出的一种叉车智能紧急避险辅助系统的框架结构示意图；
图4为本发明提出的一种叉车智能紧急避险辅助系统的计算机结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-4，一种叉车智能紧急避险辅助系统，包括紧急避险方法，紧急避险方法步骤如下：
S1、获取叉车运行状态的实时信息，具体如下：
通过车载传感器获取叉车运行状态的实时状态信息，并将车载传感器所采集的信息输入车载制动器中；
实时状态信息包括：叉车行驶中的速度，叉车所载货物重量，叉车行驶中的加速度，货叉的角度，叉车自身的长度以及宽度。
S2、获取叉车运行时周围环境的实时信息，具体如下：
在叉车前端安装毫米波雷达传感器，其感知区域为一扇形，且从横向与纵向两个方面同时进行危险监测；
根据毫米波雷达传感器监测信息计算当前行车状况下的横向安全距离，模型公式如下：
Wlrs＝Lmual sinθ1
Figure BDA0003566160620000061
式中：Wlrs表示毫米波雷达与目标障碍物的横向距离，θ1表示毫米波雷达正前方向与最近目标点方向的夹角，Lmual表示最近目标点与毫米波雷达之间的距离，WA表示叉车车身宽度；
根据自车车速与相对速度等信息计算当前行车状况下的纵向安全距离，模型公式如下：
Figure BDA0003566160620000062
式中：vA表示叉车制动前的行驶速度，单位m/s；am表示理想状态下汽车保持的最大制动加速度，单位m/s2；SA表示叉车在制动过程中行驶的距离，单位m；
叉车制动所需时间如下：
Figure BDA0003566160620000063
在0～t2时间段内，前方目标物的纵向安全距离，模型公式如下
Figure BDA0003566160620000064
式中：SB表示前方目标物的纵向安全距离，单位m；Δv前方目标物与叉车自身的速度差，单位m/s；
S3、计算当前车况下的紧急避险临界值，具体如下：
根据当前行车状况下的横向安全距离以及纵向安全距离，计算当前车况下的紧急避险临界值，确保叉车与目标物的实际纵向相对距离应大于两者在制动过程中行驶的位移差；
当叉车与目标物的实际纵向距离达到该临界安全距离时，两者刚好发生碰撞，紧急避险临界值模型公式如下：
Figure BDA0003566160620000071
S4、对危险状况发生等级进行判别，具体如下：
在叉车行驶过程中，随时将自车与前方障碍物的实际纵向相对距离与安全距离进行比较，以此判断叉车是否可能发生追尾碰撞危险；
Δl＝Lmual cosθ1
此处引入一无量纲参数p表示叉车可能发生碰撞的危险程度，并设定某一阈值表示发生碰撞危险的临界状态；
Figure BDA0003566160620000072
由于实际运行状态中制动力生效的反应时间以及最大制动加速度的大小保持均存在误差，故在纵向碰碰撞险临界阀值上应保留一定裕量，实际相对距离应取为理想安全距离临界值的1.2倍；
参数p的阈值状态等级划分如下：
当p＞1时，表明叉车与目标位保持着十分安全的车距状态；
当0.5＜p≤1时，表示叉车与目标位之间存在一定的碰撞危险，但并不严重，需要驾驶员保持警惕；
当0.2＜p≤0.5时，表明叉车与目标位之间存在有较大的碰撞危险，叉车应该发出报警提醒驾驶员采取制动措施；
当p≤0.2时，表明叉车与目标位之间十分接近碰撞危险，系统检测到驾驶员没有进行制动操作后，立即使用最大制动力进行自主紧急制动，以此避免碰撞伤害，减小碰撞损失。
S5、触发叉车制动措施实现缓速控制，具体如下：
车载制动器接收到紧急制动指令后，立刻触发强行制动，并在制动过程中对制动器制动力进行调节，使得车轮滑移率逐渐趋于最佳阈值，以此获得较好的制动附着效果，达到叉车自动平稳制动的目的；
其中，车轮滑移率计算模型如下：
Figure BDA0003566160620000081
式中：s表示车轮滑移率系数；ωr表示车轮角速度，单位rad/s；
一种叉车智能紧急避险辅助系统，包括：
实时状态模块：用于获取叉车运行状态的实时信息；
实时环境模块：用于获取叉车运行时周围环境的实时信息；
避险计算模块：用于计算当前车况下的紧急避险临界值；
危险判别模块：用于对危险状况发生等级进行判别；
智能制动模块：用于触发叉车制动措施实现智能控制。
其中，危险判别模块还包括，
安全信号子模块：用于当p＞1时，向车载制动器发出安全状态指示命令；
警惕信号子模块：用于当0.5＜p≤1时，向车载制动器发出警惕状态指示命令；
危险信息子模块：用于当0.2＜p≤0.5时，向车载制动器发出危险状态指示命令；
强行制动子模块：用于当p≤0.2时，向车载制动器发出紧急制动指示命令。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机可读指令，处理器执行计算机可读指令时实现叉车智能紧急避险方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机可读指令，计算机可读指令被处理器执行时实现叉车智能紧急避险方法的步骤。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叉车智能紧急避险辅助系统，其特征在于，包括紧急避险方法，所述紧急避险方法步骤如下：
获取叉车运行状态的实时信息；
获取叉车运行时周围环境的实时信息；
计算当前车况下的紧急避险临界值；
对危险状况发生等级进行判别；
触发叉车制动措施实现智能控制。
2.根据权利要求1所述的一种叉车智能紧急避险方法，其特征在于，所述获取叉车运行状态的实时信息，具体如下：
通过车载传感器获取叉车运行状态的实时状态信息，并将车载传感器所采集的信息输入车载制动器中；
所述实时状态信息包括：叉车行驶中的速度，叉车所载货物重量，叉车行驶中的加速度，货叉的角度，叉车自身的长度以及宽度。
3.根据权利要求1所述的一种叉车智能紧急避险方法，其特征在于，所述获取叉车运行时周围环境的实时信息，具体如下：
在叉车前端安装毫米波雷达传感器，其感知区域为一扇形，且从横向与纵向两个方面同时进行危险监测；
根据毫米波雷达传感器监测信息计算当前行车状况下的横向安全距离，模型公式如下：
Wlrs＝Lmualsinθ1
Figure FDA0003566160610000011
式中：Wlrs表示毫米波雷达与目标障碍物的横向距离，θ1表示毫米波雷达正前方向与最近目标点方向的夹角，Lmual表示最近目标点与毫米波雷达之间的距离，WA表示叉车车身宽度；
根据自车车速与相对速度等信息计算当前行车状况下的纵向安全距离，模型公式如下：
Figure FDA0003566160610000021
式中：vA表示叉车制动前的行驶速度，单位m/s；am表示理想状态下汽车保持的最大制动加速度，单位m/s2；SA表示叉车在制动过程中行驶的距离，单位m；
叉车制动所需时间如下：
Figure FDA0003566160610000022
在0～t2时间段内，前方目标物的纵向安全距离，模型公式如下
Figure FDA0003566160610000023
式中：SB表示前方目标物的纵向安全距离，单位m；Δv前方目标物与叉车自身的速度差，单位m/s。
4.根据权利要求1所述的一种叉车智能紧急避险方法，其特征在于，所述计算当前车况下的紧急避险临界值，具体如下：
根据当前行车状况下的横向安全距离以及纵向安全距离，计算当前车况下的紧急避险临界值，确保叉车与目标物的实际纵向相对距离应大于两者在制动过程中行驶的位移差；
当叉车与目标物的实际纵向距离达到该临界安全距离时,两者刚好发生碰撞，紧急避险临界值模型公式如下：
Figure FDA0003566160610000024
5.根据权利要求1所述的一种叉车智能紧急避险方法，其特征在于，所述对危险状况发生等级进行判别，具体如下：
在叉车行驶过程中，随时将自车与前方障碍物的实际纵向相对距离与安全距离进行比较，以此判断叉车是否可能发生追尾碰撞危险；
Δl＝Lmualcosθ1
此处引入一无量纲参数p表示叉车可能发生碰撞的危险程度，并设定某一阈值表示发生碰撞危险的临界状态；
Figure FDA0003566160610000031
由于实际运行状态中制动力生效的反应时间以及最大制动加速度的大小保持均存在误差，故在纵向碰碰撞险临界阀值上应保留一定裕量，实际相对距离应取为理想安全距离临界值的1.2倍；
参数p的阈值状态等级划分如下：
当p>1时，表明叉车与目标位保持着十分安全的车距状态；
当0.5<p≤1时，表示叉车与目标位之间存在一定的碰撞危险，但并不严重，需要驾驶员保持警惕；
当0.2<p≤0.5时，表明叉车与目标位之间存在有较大的碰撞危险，叉车应该发出报警提醒驾驶员采取制动措施；
当p≤0.2时，表明叉车与目标位之间十分接近碰撞危险，系统检测到驾驶员没有进行制动操作后，立即使用最大制动力进行自主紧急制动，以此避免碰撞伤害，减小碰撞损失。
6.根据权利要求1所述的一种叉车智能紧急避险方法，其特征在于，所述触发叉车制动措施实现缓速控制，具体如下：
车载制动器接收到紧急制动指令后，立刻触发强行制动，并在制动过程中对制动器制动力进行调节，使得车轮滑移率逐渐趋于最佳阈值，以此获得较好的制动附着效果，达到叉车自动平稳制动的目的；
其中，车轮滑移率计算模型如下：
Figure FDA0003566160610000032
式中：s表示车轮滑移率系数；ωr表示车轮角速度，单位rad/s。
7.一种叉车智能紧急避险辅助系统，其特征在于，包括：
实时状态模块：用于获取叉车运行状态的实时信息；
实时环境模块：用于获取叉车运行时周围环境的实时信息；
避险计算模块：用于计算当前车况下的紧急避险临界值；
危险判别模块：用于对危险状况发生等级进行判别；
智能制动模块：用于触发叉车制动措施实现智能控制。
8.根据权利要求7所述的一种叉车智能紧急避险辅助系统，其特征在于，危险判别模块还包括，
安全信号子模块：用于当p>1时，向车载制动器发出安全状态指示命令；
警惕信号子模块：用于当0.5<p≤1时，向车载制动器发出警惕状态指示命令；
危险信息子模块：用于当0.2<p≤0.5时，向车载制动器发出危险状态指示命令；
强行制动子模块：用于当p≤0.2时，向车载制动器发出紧急制动指示命令。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器执行所述计算机可读指令时实现如权利要求1至6中任一项所述的叉车智能紧急避险方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的叉车智能紧急避险方法的步骤。
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