CN115649145B - 一种智能汽车转向和制动自适应协调控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能汽车转向和制动自适应协调控制系统，涉及安全驾驶技术领域，解决了不能及时根据方向盘转向幅度对车速进行实时控制的技术问题，对行驶速度以及弯道半径进行合并处理，得到对应的舒适速度区间以及侧倾速度区间，并将两组速度区间传输至显示终端内进行显示，供驾驶人员自行选择，提升乘坐人员的乘坐体验，对处于弯道行驶过程中车辆的方向盘转向幅度进行实时监测，根据所改变的方向盘转向幅度，对车辆是否存在漂移危险进行判定，并根据实际危险情况，对车辆的速度进行改变，使车辆的速度保持在一个安全的速度内进行行驶，确保驾驶人员的安全驾驶情况，避免意外事故的发生，提升弯道驾驶过程中的安全性。

Description

一种智能汽车转向和制动自适应协调控制系统

技术领域

本发明属于安全驾驶技术领域，具体是一种智能汽车转向和制动自适应协调控制系统。

背景技术

智能车辆是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。对智能车辆的研究主要致力于提高汽车的安全性、舒适性，以及提供优良的人车交互界面。

专利号为CN111152776B的发明公开了一种无人驾驶方程式赛车转向与制动协调控制方法及系统，该控制系统包括可拓熵权联合控制器、基于增量式PID的转向控制系统以及基于自适应模糊神经网络的制动控制系统，该控制方法包括理想轨迹的规划和理想参数的获取、可拓熵权联合控制器的控制方法、基于增量式PID的转向控制系统的控制方法以及基于自适应模糊神经网络的制动控制系统的控制方法，本发明针对无人驾驶方程式赛车的转向与制动协调控制系统，通过可拓熵权联合控制器对转向与制动进行联合控制，大大降低转向控制系统和制动系统之间由于存在耦合关系造成的干扰，减少赛车因速度过快或转向实时性不足带来的偏离赛道的风险，提高赛车的整体性能，降低控制成本。

智能车辆在进行弯道转向时，会根据弯道的具体参数，对车辆的车速进行限定，保证车辆平稳通过弯道区域，因驾驶人员对速度把控并不完美，会导致驾乘人员出现侧倾现象，导致乘坐人员的乘坐体验并不佳，同时，在弯道行驶过程中，若因司机操作不当或者路障的出现，导致车轮方向大幅度改变，但车速并未降低，很容易造成危险事故的发生，并不能及时根据方向盘转向幅度对车速进行实时控制，保障安全驾驶。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种智能汽车转向和制动自适应协调控制系统，用于解决不能及时根据方向盘转向幅度对车速进行实时控制的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种智能汽车转向和制动自适应协调控制系统，包括数据采集端、协调控制中心、转向参数实时监测单元以及显示终端；

所述协调控制中心包括数据预处理单元、转向参数实时处理单元、协调控制模块、预设数据库以及预警单元；

所述数据采集端，用于对行驶车辆的车身参数以及导航路线进行获取，并将所获取的车身参数以及导航路线传输至协调控制中心内，其中车身参数包括车身质量以及车身的实时速度；

所述数据预处理单元，根据所接收的车身参数以及导航路线提取车辆的行驶速度以及对应的弯道半径，再对行驶速度以及弯道半径进行合并处理，通过处理结果查看车辆是否可正常通过指定弯道，并将处理结果传输至显示终端内进行显示；

所述转向参数实时监测单元，用于对处于弯道行驶过程中的车辆进行方向盘转向幅度实时监测，并将实时监测的方向盘转向幅度传输至转向参数实时处理单元内；

所述转向参数实时处理单元，根据实时监测的方向盘转向幅度，对最大速度参数以及最小速度参数进行实时改变，同时根据具体情况，协调控制模块自行对车辆进行降速处理。

优选的，所述数据预处理单元对行驶速度以及弯道半径进行合并处理的具体方式为：

根据导航路线获取前方弯道的弯道半径R，通过导航路线，确定弯道的起始点，以起始点逆向250m作为参照区域，再以起始点逆向50m作为调整区域，将参照区域剔除调整区域的区域设定为速度获取区域，从速度获取区域内获取车身匀速V；

采用

得到弯道偏移向心力F，其中M代表车身质量，将弯道偏移向心力F与预设数据库内部的预设参数X1以及X2进行比对，具体比对方式为：

当F＜X1时，生成舒适信号，代表车辆可正常通过此弯道，并获取舒适信号的速度区间；

当X1≤F＜X2时，生成侧倾信号，代表车辆可正常通过此弯道，并获取侧倾信号的速度区间；

当X2≤F时，生成预警信号，并将此预警信号传输至预警单元内进行预警处理，预警单元控制车载终端发出警报，并显示于车载显示屏内，。

优选的，所述数据预处理单元获取舒适信号的速度区间以及侧倾信号的速度区间的具体方式为：

采用

得到允许通过最大速度参数Vmax，采用

得到允许通过最小速度参数Vmin；

将速度区间与对应的信号进行捆绑，传输至显示终端内，具体捆绑方式为：

将最大速度参数Vmax以及最小速度参数Vmin进行合并，得到[Vmin，Vmax]速度区间，并将侧倾信号进行捆绑，传输至显示终端内；

将最小速度参数Vmin进行处理，得到（0，Vmin）速度区间，并将舒适信号进行捆绑，传输至显示终端内。

优选的，所述转向参数实时处理单元对最大速度参数以及最小速度参数进行实时改变的具体方式为：

将方向盘转向幅度标记为FDi，i代表不同的时间段，单位为秒，以行驶车辆进入弯道的初始转向幅度为参照幅度，将参照幅度标记为CZ；

将FDi与CZ进行比对处理，当FDi≤CZ时，不进行任何处理，反之，生成调整信号，并根据调整信号，对车辆的最大速度参数以及最小速度参数进行实时处理，具体处理方式为：

采用

得到轮胎转向半径参数ri，其中C1为预设的固定系数因子，且C1的取值由操作人员根据经验拟定，再获取此时的速度参数VSi，采用/>

得到实时转向向心力Fi，其中M代表车身质量；

将Fi与预设数据库内部的预设参数X1以及X2进行比对；

当Fi≥X2时，对车速进行控制，采用

得到安全速度定值Vd，并将安全速度定值Vd传输至协调控制模块内，协调控制模块通过安全速度定值Vd对车速进行改变，使车速快速降低至Vd；

当X1≤Fi＜X2或Fi＜X1时，不进行任何处理。

优选的，所述显示终端，用于将不同区间的速度数据进行显示，并同时显示对应的侧倾信号以及舒适信号，供外部驾驶人员进行查看。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：对行驶车辆的车身参数以及导航路线进行获取，根据所接收的车身参数以及导航路线提取车辆的行驶速度以及对应的弯道半径，再对行驶速度以及弯道半径进行合并处理，得到对应的舒适速度区间以及侧倾速度区间，并将两组速度区间传输至显示终端内进行显示，供驾驶人员自行选择，提升乘坐人员的乘坐体验，若速度过大，不足以通过此弯道时，则直接进行预警处理，警示驾驶人员进行减速；

再对处于弯道行驶过程中车辆的方向盘转向幅度进行实时监测，根据所改变的方向盘转向幅度，对车辆是否存在漂移危险进行判定，并根据实际危险情况，对车辆的速度进行改变，使车辆的速度保持在一个安全的速度内进行行驶，确保驾驶人员的安全驾驶情况，避免意外事故的发生，提升弯道驾驶过程中的安全性。

附图说明

图1为本发明原理框架示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本申请提供了一种智能汽车转向和制动自适应协调控制系统，包括数据采集端、协调控制中心、转向参数实时监测单元以及显示终端；

所述数据采集端输出端与协调控制中心输入端电性连接，所述转向参数实时监测单元输出端与协调控制中心输入端电性连接，所述协调控制中心输出端与显示终端输入端电性连接；

所述协调控制中心包括数据预处理单元、转向参数实时处理单元、协调控制模块、预设数据库以及预警单元；

所述数据预处理单元与预设数据库之间双向连接，所述数据预处理单元输出端与协调控制模块输入端电性连接，所述转向参数实时处理单元输出端与协调控制模块输入端电性连接，所述协调控制模块输出端与预警单元输入端电性连接；

所述数据采集端，用于对行驶车辆的车身参数以及导航路线进行获取，并将所获取的车身参数以及导航路线传输至协调控制中心内，其中车身参数包括车身质量以及车身的实时速度；

所述数据预处理单元，根据所接收的车身参数以及导航路线提取车辆的行驶速度以及对应的弯道半径，再对行驶速度以及弯道半径进行合并处理，通过处理结果查看车辆是否可正常通过指定弯道，并将处理结果传输至显示终端内进行显示，其中进行合并处理的具体方式为：

根据导航路线获取前方弯道的弯道半径R，通过导航路线，确定弯道的起始点，以起始点逆向250m作为参照区域，再以起始点逆向50m作为调整区域，将参照区域剔除调整区域的区域设定为速度获取区域，从速度获取区域内获取车身匀速V，具体的，起始点逆向便是与车辆行驶相反的方向；

采用

得到弯道偏移向心力F，其中M代表车身质量，将弯道偏移向心力F与预设数据库内部的预设参数X1以及X2进行比对（其中X1＜X2），具体比对方式为：

当F＜X1时，生成舒适信号，代表车辆可正常通过此弯道；

当X1≤F＜X2时，生成侧倾信号，代表车辆可正常通过此弯道，但车辆乘坐人员会受到严重侧倾的影响，造成乘坐人员的不适；

当X2≤F时，生成预警信号，并将此预警信号传输至预警单元内进行预警处理，预警单元控制车载终端发出警报，并显示于车载显示屏内，警示驾驶人员，进行减速处理，并采用

得到允许通过最大速度参数Vmax，采用/>

得到允许通过最小速度参数Vmin；

将速度区间与对应的信号进行捆绑，传输至显示终端内，具体捆绑方式为：

将最大速度参数Vmax以及最小速度参数Vmin进行合并，得到[Vmin，Vmax]速度区间，并将侧倾信号进行捆绑，传输至显示终端内；

将最小速度参数Vmin进行处理，得到（0，Vmin）速度区间，并将舒适信号进行捆绑，传输至显示终端内，驾驶人员在进行驾驶过程中，可通过显示屏所传输的速度区间以及对应的信号，根据个人需求对车身的车速进行控制，确保车身安全通过此弯道。

所述转向参数实时监测单元，用于对处于弯道行驶过程中的车辆进行方向盘转向幅度实时监测，并将实时监测的方向盘转向幅度传输至转向参数实时处理单元内；

所述转向参数实时处理单元，根据实时监测的方向盘转向幅度，对最大速度参数以及最小速度参数进行实时改变，同时根据具体情况，协调控制模块自行对车辆进行降速处理，且转向参数实时处理单元对最大速度参数以及最小速度参数进行实时改变的具体方式为：

将方向盘转向幅度标记为FDi，i代表不同的时间段，单位为秒，以行驶车辆进入弯道的初始转向幅度为参照幅度，将参照幅度标记为CZ；

将FDi与CZ进行比对处理，当FDi≤CZ时，不进行任何处理，反之，生成调整信号，并根据调整信号，对车辆的最大速度参数以及最小速度参数进行实时处理，具体处理方式为：

采用

得到轮胎转向半径参数ri，其中C1为预设的固定系数因子，且C1的取值由操作人员根据经验拟定，再获取此时的速度参数VSi，采用/>

得到实时转向向心力Fi，其中M代表车身质量；

将Fi与预设数据库内部的预设参数X1以及X2进行比对（其中X1＜X2）；

当Fi≥X2时，对车速进行控制，采用

得到安全速度定值Vd，并将安全速度定值Vd传输至协调控制模块内，协调控制模块通过安全速度定值Vd对车速进行改变，使车速快速降低至Vd（这里可以理解为，车辆在正常弯道行驶过程中，按照数据预处理单元所处理得到的速度区间进行行驶，出现突发情况时或者司机操作不当，方向盘幅度骤变，因速度并未改变，当方向盘幅度骤变便导致轮胎转向的圆心半径发生改变，此种情况，很容易造成意外事故的发生，车身很容易发生漂移或其他情况发生，故需要对车速进行快速降速处理，避免事故的发生）；

当X1≤Fi＜X2或Fi＜X1时，不进行任何处理。

所述显示终端，用于将不同区间的速度数据进行显示，并同时显示对应的侧倾信号以及舒适信号，供外部驾驶人员进行查看；

上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。

本发明的工作原理：预先对行驶车辆的车身参数以及导航路线进行获取，根据所接收的车身参数以及导航路线提取车辆的行驶速度以及对应的弯道半径，再对行驶速度以及弯道半径进行合并处理，得到对应的舒适速度区间以及侧倾速度区间，并将两组速度区间传输至显示终端内进行显示，供驾驶人员自行选择，若速度过大，不足以通过此弯道时，则直接进行预警处理，警示驾驶人员进行减速；

再对处于弯道行驶过程中车辆的方向盘转向幅度进行实时监测，根据所改变的方向盘转向幅度，对车辆是否存在漂移危险进行判定，并根据实际危险情况，对车辆的速度进行改变，使车辆的速度保持在一个安全的速度内进行行驶，确保驾驶人员的安全驾驶情况，避免意外事故的发生，提升弯道驾驶过程中的安全性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (4)

1.一种智能汽车转向和制动自适应协调控制系统，其特征在于，包括数据采集端、协调控制中心、转向参数实时监测单元以及显示终端；

所述协调控制中心包括数据预处理单元、转向参数实时处理单元、协调控制模块、预设数据库以及预警单元；

所述数据采集端，用于对行驶车辆的车身参数以及导航路线进行获取，并将所获取的车身参数以及导航路线传输至协调控制中心内，其中车身参数包括车身质量以及车身的实时速度；

所述数据预处理单元，根据所接收的车身参数以及导航路线提取车辆的行驶速度以及对应的弯道半径，再对行驶速度以及弯道半径进行合并处理，通过处理结果查看车辆是否可正常通过指定弯道，并将处理结果传输至显示终端内进行显示；

所述转向参数实时监测单元，用于对处于弯道行驶过程中的车辆进行方向盘转向幅度实时监测，并将实时监测的方向盘转向幅度传输至转向参数实时处理单元内；

所述转向参数实时处理单元，根据实时监测的方向盘转向幅度，对最大速度参数以及最小速度参数进行实时改变，同时根据具体情况，协调控制模块自行对车辆进行降速处理；

所述数据预处理单元对行驶速度以及弯道半径进行合并处理的具体方式为：

根据导航路线获取前方弯道的弯道半径R，通过导航路线，确定弯道的起始点，以起始点逆向250m作为参照区域，再以起始点逆向50m作为调整区域，将参照区域剔除调整区域的区域设定为速度获取区域，从速度获取区域内获取车身匀速V；

采用

得到弯道偏移向心力F，其中M代表车身质量，将弯道偏移向心力F与预设数据库内部的预设参数X1以及X2进行比对，具体比对方式为：

当F＜X1时，生成舒适信号，代表车辆可正常通过此弯道，并获取舒适信号的速度区间；

当X1≤F＜X2时，生成侧倾信号，代表车辆可正常通过此弯道，并获取侧倾信号的速度区间；

当X2≤F时，生成预警信号，并将此预警信号传输至预警单元内进行预警处理，预警单元控制车载终端发出警报，并显示于车载显示屏内。

2.根据权利要求1所述的一种智能汽车转向和制动自适应协调控制系统，其特征在于，所述数据预处理单元获取舒适信号的速度区间以及侧倾信号的速度区间的具体方式为：

采用

得到允许通过最大速度参数Vmax，采用/>

得到允许通过最小速度参数Vmin；

将速度区间与对应的信号进行捆绑，传输至显示终端内，具体捆绑方式为：

将最大速度参数Vmax以及最小速度参数Vmin进行合并，得到[Vmin，Vmax]速度区间，并将侧倾信号进行捆绑，传输至显示终端内；

将最小速度参数Vmin进行处理，得到(0，Vmin)速度区间，并将舒适信号进行捆绑，传输至显示终端内。

3.根据权利要求2所述的一种智能汽车转向和制动自适应协调控制系统，其特征在于，所述转向参数实时处理单元对最大速度参数以及最小速度参数进行实时改变的具体方式为：

将方向盘转向幅度标记为FDi，i代表不同的时间段，单位为秒，以行驶车辆进入弯道的初始转向幅度为参照幅度，将参照幅度标记为CZ；

将FDi与CZ进行比对处理，当FDi≤CZ时，不进行任何处理，反之，生成调整信号，并根据调整信号，对车辆的最大速度参数以及最小速度参数进行实时处理，具体处理方式为：

采用ri＝FDi×C1得到轮胎转向半径参数ri，其中C1为预设的固定系数因子，且C1的取值由操作人员根据经验拟定，再获取此时的速度参数VSi，采用

得到实时转向向心力Fi，其中M代表车身质量；

将Fi与预设数据库内部的预设参数X1以及X2进行比对；

当Fi≥X2时，对车速进行控制，采用

得到安全速度定值Vd，并将安全速度定值Vd传输至协调控制模块内，协调控制模块通过安全速度定值Vd对车速进行改变，使车速快速降低至Vd；

当X1≤Fi＜X2或Fi＜X1时，不进行任何处理。

4.根据权利要求3所述的一种智能汽车转向和制动自适应协调控制系统，其特征在于，所述显示终端，用于将不同区间的速度数据进行显示，并同时显示对应的侧倾信号以及舒适信号，供外部驾驶人员进行查看。

Images