[发明专利]一种车辆柔性避撞系统及其控制方法

说明书

本发明提出了一种车辆柔性避撞系统及其控制方法，用于最大限度地避免车辆碰撞或减轻车辆碰撞带来的损害，并提高刹车过程的舒适性。通过设置在车辆上的激光雷达、毫米波雷达等传感器测得本车与前车之间的距离与速度差，并将测得的信息在速度差‑车距图上表示，同时把速度差‑车距图像划分成线性控制区以及非线性控制区，判断当前状态下本车与前车的车距与速度差信息在图像上的位置所在的区域，由柔性避撞模块产生相应的柔性制动控制信号并传递至车速控制模块，再由车速控制模块对车辆施加相应的制动力，使车辆减速从而尽量避免碰撞。本发明能够实现车辆主动在纵向方向上根据行驶道路情况主动制动，避免或者减轻碰撞带来的危害。

技术领域

本发明涉及汽车安全技术领域，尤其是一种车辆柔性避撞系统及其控制方法。

背景技术

目前，研究者一直致力于提升车辆的自动驾驶技术和安全性，并不断开发车辆主动避撞系统来避免碰撞或者减轻碰撞的伤害，并利用现代计算机和传感器技术来帮助驾驶员完成驾驶任务。而车辆的纵向控制能够应用在各种避撞场景以避免碰撞或者减轻碰撞带来的危害，很多先进车辆控制和安全系统的应用程序已经被融合到车辆的主动避撞系统中。

目前常见的纵向避撞方法主要针对车辆前方存在危险车辆的情况，系统通常采用雷达、机器视觉手段对本车与前方车辆的相对距离、相对速度进行实时监控。然而，现有车辆纵向避撞系统只考虑了避撞的安全性，没有考虑驾驶过程的舒适性以及稳定性，使得现有的避撞方法难以被应用到现实中车辆的纵向避撞场景中。

发明内容

发明目的：为避免在车辆主动避撞过程中驾乘人员的舒适性与驾驶稳定性受到严重影响，并且最大限度地避免车辆纵向碰撞或减轻车辆纵向碰撞带来的损害，本发明提出一种车辆柔性避撞系统及其控制方法。

技术方案：为实现上述技术效果，本发明提供以下技术方案：

一种车辆柔性避撞系统，包括感应模块、主控制器与车速控制模块；感应模块用于对本车车速、与本车行驶在同一车道上的前车车速以及本车与前车之间的距离信息进行采集，并将采集信息发送给主控制器；主控制器用于根据感应模块提供的采集信息对车辆的状态进行判断，并根据预先加载的柔性避撞算法程序生成车辆速度与加速度的控制信号，并将控制信号发送给车速控制模块；车速控制模块包括制动系统与动力总成，制动系统根据接受到的控制信号控制动力总成实现车速的增大或者减小。

进一步的，所述感应模块包括：激光雷达传感器、毫米波雷达传感器、车速传感器；本车车速、与本车行驶在同一车道上的前车车速以及本车与前车之间的距离信息的准确采集。激光雷达传感器采集前车车速以及本车与前车的车距，毫米波雷达传感器采集本车与前车的车距，车速传感器采集本车车速。

进一步的，所述车速控制模块中的制动系统为线控液压制动系统，线控液压制动系统具有用于与主控制器通信的接口，通过该接口接收主控制器计算出的控制信号，线控液压制动系统中的ECU根据控制信号自动调节制动器电磁阀通电电流的大小与通电时间，以控制制动液压缸中的液压压力，实现车速调整与制动减速度调整。

本发明还提出一种通过所述的车辆柔性避撞系统实现的车辆柔性避撞控制方法，包括步骤：

(1)在车辆行驶过程中，通过感应模块采集本车车速、与本车行驶在同一车道上的前车车速以及本车与前车之间的距离；

(2)主控制器根据采集数据执行柔性避撞算法，包括步骤：

(2-1)构建阻抗模型：

F＝k(x-x_H)+bv

其中，F为弹簧阻尼模型虚拟力，k为弹簧的弹性系数，x为本车与前车之间的车距，x_H为预设的期望车距，b为阻尼系数，v为本车与前车的车速差；

(2-2)绘制速度差-车距图；计算F＝0，得到速度差-车距图中主动施力区域与不施力区域的分界线方程为：