CN115214574B

CN115214574B - 一种车辆的主动制动方法、装置及汽车

Info

Publication number: CN115214574B
Application number: CN202111015099.9A
Authority: CN
Inventors: 曾文铭; 杨军; 曾繁林; 刘宗华; 郑捷
Original assignee: Guangzhou Automobile Group Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Automobile Group Co Ltd
Priority date: 2021-08-31
Filing date: 2021-08-31
Publication date: 2023-08-04
Anticipated expiration: 2041-08-31
Also published as: CN115214574A

Abstract

本发明提供一种车辆的主动制动方法、装置及汽车，包括检测前车行驶状态；确定本车的制动介入时间；判断所述制动介入时间是否小于等于预设的第一时间阈值且大于预设的第二时间阈值，当小于等于时，将所述制动介入时间与预设的第三时间阈值比较，根据比较结果调整制动减速度并记录调整次数，得到对应的调整制动力和对应的调整次数；将调整次数与预设的迭代门槛值比较，当调整次数大于预设的迭代门槛值时，将本车的最终车辆加速度设置为部分制动力与调整制动力之和，进行主动制动。本发明在不改变系统介入时刻的前提下，准确的判断制动介入时间值所处的不同分段，对制动强度进行调整兼顾舒适性和安全性。

Description

一种车辆的主动制动方法、装置及汽车

技术领域

本发明涉及汽车安全技术领域，特别是涉及一种车辆的主动制动方法、装置及汽车。

背景技术

AEB(Autonomous Emergency Braking，自动制动系统)是汽车主动安全系统的重要组成部分，常见的AEB算法按照原理分为基于运动学和人类感知方式两种算法。现有方案中常用基于运动学原理的纵向避撞算法，虽能较好地在多数场景中避免追尾碰撞的发生，但是在系统的设计上并没有很好的处理人机交互的关系，存在干扰驾驶员正常驾驶影响系统接受度的问题。从人的角度设计一套与真人驾驶风格更为接近，接受度更高的算法是现阶段纵向避撞控制策略的主流研究方向。TTC(Time-To-Collision，碰撞时间)算法便是一种经典的感知类算法，但TTC算法依旧存在不足，对于驾驶者而言，在其与车辆系统的人机交互过程中，便产生了安全性和舒适性的影响；比如：AEB制动算法中的系统触发时刻和制动强度都会对驾驶员的驾乘感受带来明显影响，提前系统介入时刻会增加报警率并增大产生误报误操作的概率，导致驾驶员对系统的接受度降低，相反地，降低相关阈值又会降低系统的安全性能。

如图1所示，一般基础TTC算法的制动强度控制逻辑。当系统识别有潜在的事故风险，驾驶员将会在碰撞前2.6s看见报警标识和警报声。如果在1.6s之前驾驶员都未采取任何干预措施，系统会连续三次发出警告并自动以最大制动减速度的40％进行减速。在碰撞前0.6s,驾驶员可以采取制动或者变道避让前方障碍物。如果在此之前驾驶员未采取任何措施，系统会在最后0.6s内触发全力制动以降低车辆的碰撞速度和乘员的伤害程度。有研究已指出过大的车辆纵向减速度会给驾驶员带来明显的不适感，而相对较低的减速度则不会对驾驶员带来负面影响。在制动减速度小于0.1g时基本没有乘员会有不适感，但因个体之间存在差别这种不适感最大能达到0.3g。而不同姿态的乘员对减速度的承受阈值约在0.8g至1g。故相对低水平的制动强度对于车内乘员而言是更容易接受，也不会影响驾驶员的正常操作。

现有的AEB算法无论是TTC算法还是基于运动学的纵向避撞算法，大部分均以考虑安全性为前提，比如AEB制动算法中的系统触发时刻和制动强度都会对驾驶员的驾乘感受带来明显影响，提前系统介入时刻会增加报警率并增大产生误报误操作的概率，导致驾驶员对系统的接受度降低，相反，降低相关阈值又会降低系统的安全性能。因此，主动安全AEB系统的缺乏从舒适性和安全性两个角度同时考虑的优化算法，有进一步提升的空间。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种车辆的主动制动方法、装置及汽车，解决现有方法制动减速度设置不合理，无法兼顾舒适性和安全性的技术问题。

一方面，提供一种车辆的主动制动方法，包括：

当车载的自动制动系统识别有潜在的事故风险时，检测前车行驶状态；

根据前车行驶状态与本车的行驶状态确定本车的制动介入时间；

判断所述制动介入时间是否小于等于预设的第一时间阈值且大于预设的第二时间阈值，若是，将本车的车辆加速度设置为部分制动力，并将所述制动介入时间与预设的第三时间阈值比较，根据比较结果调整制动减速度并记录调整次数，得到对应的调整制动力和对应的调整次数；将所述调整次数与预设的迭代门槛值比较，当所述调整次数大于预设的迭代门槛值时，将本车的最终车辆加速度设置为所述部分制动力与调整制动力之和，根据本车的最终车辆加速度进行主动制动；

其中，预设的第一时间阈值大于预设的第二时间阈值，预设的第三时间阈值大于预设的第二时间阈值且小于预设的第一时间阈值。

优选地，所述检测前车行驶状态包括：

获取前车速度和前车减速度，计算所述前车速度与所述前车减速度之比，得到前车停止时间；

将前车停止时间与预设的停止时间比较，当前车停止时间大于等于预设的停止时间时，判定前车行驶状态为匀速行驶；当前车停止时间小于预设的停止时间时，判定前车行驶状态为加减速行驶。

优选地，所述根据前车行驶状态与本车的行驶状态确定本车的制动介入时间包括：

当前车行驶状态为匀速行驶时，将两车相对速度设置为本车加速度；

当前车行驶状态为加减速行驶时，将两车相对速度设置为本车加速度与前车减速度之差；

获取两车的相对距离，并计算两车的相对距离与两车的相对速度之比，得到制动介入时间。

优选地，还包括：当所述制动介入时间大于预设的第一时间阈值时，将本车的最终车辆加速度设置为当前的本车制动力

优选地，还包括：当所述制动介入时间小于等于预设的第二时间阈值时，将本车的最终车辆加速度设置为所述部分制动力。

优选地，所述根据比较结果调整制动减速度并记录调整次数包括：

当所述制动介入时间大于等于预设的第三时间阈值时，减小本车的制动减速度，将减小的制动减速度量输出为调整制动力；

当减小本车的制动减速度一次时，将调整次数加一，得到对应的调整次数。

当所述制动介入时间小于预设的第三时间阈值时，增大本车的制动减速度，将增大的制动减速度量输出为调整制动力；

当增大本车的制动减速度一次时，将调整次数加一，得到对应的调整次数。

另一方面，还提供一种车辆的主动制动装置，通过所述的车辆的主动制动方法确定车辆的加速度，并根据确定的车辆加速度进行主动制动。

另一方面，还提供一种汽车，通过所述的车辆的主动制动装置确定车辆的加速度，并根据确定的车辆加速度进行主动制动。

综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供的车辆的主动制动方法、装置及汽车，在不改变系统介入时刻的前提下，通过在系统控制时间段内准确的判断制动介入时间值所处的不同分段，并根据不同的分段设定不同的应对策略，对制动强度进行调整，有效地提高了制动强度的配置效率。基于预设的第一时间阈值、第二时间阈值可以构建出与基于运动学物理量相同的跟车模型，并调整制动强度进行合理优化配置的有效性，而且从优化算法表现出在不同工况下，制动强度自适应配置特性与真实环境中驾驶员的驾驶风格也更为贴近，同时兼顾安全性与舒适性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为背景技术中一般基础TTC算法的制动强度控制逻辑示意图。

图2为本发明实施例中不同制动强度下极限速度的示意图。

图3为本发明实施例中一种车辆的主动制动方法的主流程示意图。

图4为本发明实施例中一种车辆的主动制动方法的逻辑示意图。

图5为本发明实施例中理想状态TTC与现实时间的关系图。

图6为本发明实施例中一种车辆的主动制动方法的场景判断逻辑示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图2所示，假设制动过程减速度恒定，根据恒定减速度制动过程中前后两车的距离变化可得如下表达式：

v_rel(0)τ_m＝v_rel(0)t_e-0.5a_relt_e ²

式中：v_rel(0)为初始时刻两车的相对车速；a_rel为两车相对的恒定减速度；t_e为两车相对速度为零所消耗的时长；τ_m为AEB算法设计的制动开始时刻。其中v_rel(0)和a_rel均以相向为正，相背为负值。方程式联立求解后得到v_rel(0)关于τ_m和a_rel的表达式如下：

v_rel(0)＝2τ_ma_rel

根据浙江大学吴朝晖等人提出的出于对乘员纵向减速度舒适性考虑的跟车距离模型，其中，选取确值2m/s²为舒适阈值。同时，为保证系统的接受度，通常自动紧急制动介入时刻要至少控制在2s以内。由上述公式如果在保证舒适的情况下，即平均制动减速度小于等于2m/s²时，制动的有效范围只能小于28.8km/h。显然连城市工况的40km/h都无法满足。可见，考虑舒适性的低水平制动强度制约了车辆避撞的安全性能。

而提高AEB制动的安全性除了制动强度外，另一方面便是制动的介入时刻，以Hirst&Graham算法为例，此类优化方法本质上是对原有TTC的时间阈值进行提前，即在在TTC的基础上增加了一个时间阈值。可见，提前阈值能够明显提高安全性能，但相对地提早了AEB介入的时刻，可能影响驾驶员的正常驾驶并不可避免的增加了乘员的不适感。AEB算法将绝对速度补偿值α＝0.49视为一个系数可得：

D_{B_Hirst}＝f(v_rel,v_F)＝v_relτ+αv_F

当v_rel>0时，左右同时除以v_rel

式中，v_rel为初始时刻两车的相对车速，R_rel为初始时刻两车相对位置；v_F为主车车速，α为补偿系数；

可知，保持原有TTC算法的时间门限值τ_TTC＝1.6不改变，并假设制动强度为一个g。便可计算出CU工况下的V_m等于115.2km/h，而国内高速限速120km/h。说明，对于绝大多数工况，τ_TTC＝1.6的时间门限值是符合设计要求的。综上所述，舒适性和安全性在AEB制动强度和介入时刻的设定上，两者表现出相互制约的关系。提高制动强度和提前介入时刻能够明显提高系统的安全性能。反之，降低两者则能够改善系统的舒适性。因此本发明设计原则是保证原有时间节点不变的情况下，有针对性地对个别工况中的AEB算法的制动强度进行时间分配优化，以求得系统的最优匹配。

如图3和图4所示，为本发明提供的一种车辆的主动制动方法的一个实施例的示意图。在该实施例中，所述方法包括以下步骤：

首先，当车载的自动制动系统识别有潜在的事故风险时，检测前车行驶状态；通过前车行程状态可以确定前车速度、前车减速度，进而得到前车停止时间并判断出前车的准确形式状态；其中，V_L为前车速度，α_L为前车减速度；τ_L为前车停止时时间，α_rel为两车相对加速度，α_F为跟随车辆加速度。

具体实施例中，获取前车速度和前车减速度，计算所述前车速度与所述前车减速度之比，得到前车停止时间；将前车停止时间与预设的停止时间比较，当前车停止时间大于等于预设的停止时间时，判定前车行驶状态为匀速行驶；当前车停止时间小于预设的停止时间时，判定前车行驶状态为加减速行驶。

其次，根据前车行驶状态与本车的行驶状态确定本车的制动介入时间；具体地，当前车行驶状态为匀速行驶时，将两车相对速度设置为本车加速度；当前车行驶状态为加减速行驶时，将两车相对速度设置为本车加速度与前车减速度之差。获取两车的相对距离，并计算两车的相对距离与两车的相对速度之比，R_rel和v_rel表示两车的相对距离和速度，得到制动介入时间。

再次，判断所述制动介入时间是否小于等于预设的第一时间阈值且大于预设的第二时间阈值，当所述制动介入时间小于等于预设的第一时间阈值且大于预设的第二时间阈值时，将本车的车辆加速度设置为部分制动力，并将所述制动介入时间与预设的第三时间阈值比较，得到比较结果；其中，预设的第一时间阈值大于预设的第二时间阈值，预设的第三时间阈值大于预设的第二时间阈值且小于预设的第一时间阈值；可以理解的是，通过此步骤对制动介入时间进行区分，仅仅对TTC₂<τ_TTC<TTC₁区间内的部分制动强度进行优化，通过τ_TTC求导与-0.5进行比较，区分真实事故场景，做到应增大或减小加速度值，其中，TTC₂表示第二时间阈值，TTC₁表示第一时间阈值，τ_TTC表示制动介入时间。没有改变原有算法的两个时间阈值TTC₁和TTC₂，因此并不会改变原有系统的介入时刻，从而不会影响原有系统的用户接受度。并在原有算法的基础上，对TTC₂<τ_TTC<TTV₁区间内的部分制动强度进行优化，将原来固定的制动强度调整为以为判据的可控量。

具体实施例中，当所述制动介入时间小于等于预设的第二时间阈值时，将本车的最终车辆加速度设置为所述部分制动力。当所述制动介入时间大于预设的第一时间阈值时，将本车的最终车辆加速度设置为当前的本车制动力。本实施例中，TTC₁＝1.6S，TTC₂＝0.6S，α_part为40％制动力，即所述的部分制动力；α_full为全力制动力，即100％制动力。

然后，根据比较结果调整制动减速度并记录调整次数，得到对应的调整制动力量和对应的调整次数；将所述调整次数与预设的迭代门槛值比较，当所述调整次数大于预设的迭代门槛值时，将本车的最终车辆加速度设置为所述部分制动力与调整制动力量之和，根据本车的最终车辆加速度进行主动制动。可以理解的是，通过加入N_up&N_low为区分应增大或减小制动减速度，加入N_up＝N_up+1&N_low＝0和仅仅是为了连续反复迭代计算次数，即可起到连续调整制动减速度的功能，当制动介入时间大于等于预设的第三时间阈值(本实施例中设置为-0.5)，即/>时，此时碰撞程度较低，为远离场景，可减小制动减速度；同理当/>时，此时碰撞程度较高，为接近场景，此时因继续增大制动减速度，避免碰撞。由此，对TTC₂<τ_TTC<TTC₁区间内的部分制动强度进行优化，将原来固定的制动强度调整为以/>为判据的可控量；当/>时，则说明当前的制动强度不足，需要及时增加制动力才能有效避免追尾碰撞发生，可根据时时的跟车情况，进行增减制动强度调整。考虑到AEB工作特点为稳定高效，即需要在很短的时间内快速响应得到稳定的制动力输出。故可以根据系统的实际响应时滞情况调整算法中α_STEP和N_Thred两个量的大小，其中，α_step为额外调整制动力量，为额外加减速度调整参数，N_Thred为迭代一超参门槛值，即迭代门槛值。

本实施例中，提出一个理想的制动工况，即主车在探测危险后以恒定的制动强度进行减速，待到车辆减速到相对速度为零时恰好能避免发生碰撞，即同时满足以下公式：

v_rel(0)τ_m＝v_rel(0)t_e-0.5a_relt_e ²

此种制动过程中减速度峰值是该工况下的理论最低值。代入可以得到以下公式，总的实际历时t_e是设定制动介入时刻τ_m的两倍：

t_e＝2τ_m

将相对恒定减速度代入式中：

当0≤t<2τ_m,τ_TTC(t)是关于时间t的一次线性函数；

当t＝2τ_m,τ_TTC(t)即可视为0，也可以看做∞；

由图5所示，可知τ_TTC(t)的在2τ_m时间内，恰好等于常数-0.5。/>从物理意义上表示了τ_TTC(t)随时间变化的快慢情况。显然，/>越小τ_TTC(t)的减小速度越快，说明碰撞发生的趋势更加迅猛；反之，/>越大(小于0)则说明碰撞发生的趋势越为缓慢。可见，/>的数值大小能够反映出当前危险情况下两车发生碰撞的危机程度。能否以/>作为AEB算法的一个控制目标，对原有算法进行优化。为证明此问题需要求出/>的解析式。

对式左右两边同时对时间求导得到式：

注意相对速度和相对距离方向定义，

由上述公式可知，变量不仅与R_rel和v_rel有关，还包括了α_rel信息。而主车如何采取制动行为则与相对加速度的变化有关，理论上说明了利用/>作为控制目标，调控主车的制动减速度的理论可行性。然后，根据不同τ_TTC和/>值将可能发生的追尾碰撞的跟车场景进行分类，具体按照两车的相对运动状态分为三类，见下表所示的潜在追尾碰撞场景：

不同场景对应的真实场景：

并以此逻辑作为判别是否需要制动的依据，结合图6所示的制动与加速流程图。可见基于τ_TTC和是可以构建出与基于运动学物理量相同的跟车模型。

本发明还提供一种车辆的主动制动装置，其特征在于，通过所述的车辆的主动制动方法确定车辆的加速度，并根据确定的车辆加速度进行主动制动。

本发明还提供一种汽车，通过所述的车辆的主动制动装置确定车辆的加速度，并根据确定的车辆加速度进行主动制动。

关于车辆的主动制动装置及汽车的具体实现过程，可参考上述的车辆的主动制动方法的具体过程，在此不再赘述。

综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种车辆的主动制动方法，其特征在于，包括：

根据前车行驶状态与本车的行驶状态确定本车的制动介入时间，其中，当前车行驶状态为匀速行驶时，将两车相对速度设置为本车加速度；当前车行驶状态为加减速行驶时，将两车相对速度设置为本车加速度与前车减速度之差；获取两车的相对距离，并计算两车的相对距离与两车的相对速度之比，得到制动介入时间；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测前车行驶状态包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述制动介入时间大于预设的第一时间阈值时，将本车的最终车辆加速度设置为当前的本车制动力。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述制动介入时间小于等于预设的第二时间阈值时，将本车的最终车辆加速度设置为所述部分制动力。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据比较结果调整制动减速度并记录调整次数包括：

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据比较结果调整制动减速度并记录调整次数包括：

7.一种车辆的主动制动装置，其特征在于，通过权利要求1-6任一项所述的方法确定车辆的加速度，并根据确定的车辆加速度进行主动制动。

8.一种汽车，其特征在于，通过权利要求7所述的装置确定车辆的加速度，并根据确定的车辆加速度进行主动制动。