[发明专利]一种分布式驱动车辆主动避撞容错系统及其工作方法

权利要求书

1.一种分布式驱动车辆主动避撞容错系统，所述分布式驱动车辆的四个车轮分别由四个独立控制的轮毂电机来驱动；所述分布式驱动车辆的底盘装有主动前轮转向系统和机械式线控制动系统；所述主动前轮转向系统通过伺服电机驱动转向实现车辆主动前轮转向；所述机械式线控制动系统将制动踏板行程与制动压力解耦，实现制动控制，并且独立控制各个车轮的制动力矩；所述分布式驱动车辆的前后轴轮距相同；

其特征在于：所述分布式驱动车辆主动避撞容错系统包括环境感知模块、状态参数感知模块、避撞决策规划模块、故障诊断模块、驱动容错需求决策模块和路径跟踪容错控制模块；

所述环境感知模块将信息传递给避撞决策规划模块；所述状态参数感知模块将信息分别传递给避撞决策规划模块、故障诊断模块、驱动容错需求决策模块以及路径跟踪容错控制模块；所述避撞决策规划模块将信息传递给路径跟踪容错控制模块；所述故障诊断模块将信息传递给路径跟踪容错控制模块；所述驱动容错需求决策模块将信息传递给路径跟踪容错控制模块；所述路径跟踪容错控制模块输出的控制信号作用于分布式驱动车辆；

所述环境感知模块，用于感知车辆行驶环境中的障碍物信息、车道线信息、车道中心线信息，并将障碍物信息、车道中心线信息传送给避撞决策规划模块；

所述状态参数感知模块，通过车载传感器感知车辆行驶过程中的位置、姿态、速度、加速度、侧向速度、横摆角速度、车轮转速、前轮转角以及轮毂电机的电流或电压信息；并将这些信息分别传送给避撞决策规划模块、故障诊断模块、驱动容错需求决策模块、路径跟踪容错控制模块；

所述避撞决策规划模块，通过接收环境感知模块的障碍物信息和状态参数感知模块的速度、加速度信息，结合车辆安全距离模型，实时计算出避撞临界安全距离；所述避撞决策规划模块通过对比车辆到障碍物距离和避撞临界安全距离，对避撞行为做出决策；最后，所述避撞决策规划模块根据避撞时的障碍物信息和车道中心线信息，计算出总避撞时间，规划出五次多项式目标避撞路径，并传给路径跟踪容错控制模块；

所述故障诊断模块，通过接收状态参数感知模块的轮毂电机的电流或电压信息，判断轮毂电机是否发生故障，并对故障进行分类；最后将轮毂电机故障类别信息传给路径跟踪容错控制模块；

所述驱动容错需求决策模块，通过接收状态参数感知模块的速度、侧向速度以及横摆角速度信息，并与预先设定的状态切换阈值进行对比，从而判断车辆的容错需求，并将容错需求信息传递给路径跟踪容错控制模块；

所述路径跟踪容错控制模块，通过接收状态参数感知模块的位置信息、速度信息、前轮转角信息和避撞决策规划模块规划出的五次多项式目标避撞路径信息，通过模型预测控制算法计算出车辆所需施加的理想前轮转角和总驱动力矩；所述路径跟踪容错控制模块根据轮毂电机故障类别信息和容错需求信息，将已发生故障的轮毂电机的驱动力矩完全置零，并按照一定的规则对剩余正常工作的轮毂电机进行力矩分配；所述路径跟踪容错控制模块为了防止所施加的驱动力矩过剩，根据状态参数感知模块传来的车辆速度和车轮转速，计算各个车轮的滑移率，并对分布式驱动车辆进行驱动防滑控制，最后将理想前轮转角信息和最终的驱动力矩信息作用于分布式驱动车辆。

2.根据权利要求1所述一种分布式驱动车辆主动避撞容错系统，其特征在于：所述环境感知模块通过布置于车辆内后视镜前方的前向摄像头感知障碍物信息；通过布置于车辆两侧后视镜和后大灯的4个广角360度摄像头感知车道线信息，并根据内嵌于广角360度摄像头的算法感知本车道和相邻车道的车道中心线信息。

3.根据权利要求1所述一种分布式驱动车辆主动避撞容错系统，其特征在于：所述状态参数感知模块通过安装于车辆质心处的基于卫星导航系统和惯性导航系统的组合导航模块来准确获取车辆自身的位置、姿态、速度、加速度、侧向速度和横摆角速度信息，通过安装于轮毂电机上的电流或电压传感器感知轮毂电机的电流或电压信息，通过其他车载传感器感知车轮转速和前轮转角信息。

4.根据权利要求1所述一种分布式驱动车辆主动避撞容错系统，其特征在于：所述轮毂电机故障类别分为四类：单轮毂电机故障、同侧双轮毂电机故障、异侧双轮毂电机故障和多轮毂电机故障。