專利名稱：一種車輛主動防碰撞方法
技術領域：
本發明屬于汽車安全領域，涉及車輛防碰撞技術，具體涉及一種帶有轉向控制功能的防碰撞方法。
背景技術：
隨著汽車的不斷普及，汽車安全系統市場需求量越來越大，自電子穩定控制系統問世以來，主動安全技術發展進入了高速時代。車道偏離報警系統、盲點檢測系統、車道保持系統、泊車自動轉向系統、防正碰系統等系統越來越受到了人們的期待。傳統的防正碰系統，當探測到前方碰撞無法避免時，只能通過自動剎車來降低與前車碰撞的強度。這樣做確實能夠盡量避免車輛事故造成的損失，但是同時存在兩個問題:一、如果自車后方緊跟有車輛，自動剎車很有可能造成后方車輛與自車發生二次碰撞，從而造成連環碰撞事故；二、車輛只能判斷本車道的情況，但是往往在車流量小的地方，旁邊車道沒有車如果通過自動轉向，完全可以避免事故的發生。因此需要提供一種帶有轉向控制功能的防碰撞系統，最大限度內的避免車輛碰撞事故的發生。
發明內容
本發明提供了一種帶有轉向控制功能的車輛主動防碰撞方法，當系統判斷本車道內有碰撞危險且無法避免時，系統進行轉向逃逸判斷，通過自動轉向尋找生存路徑。本發明的實現方案如下:1、一種車輛主動防碰撞方法，包括以下步驟:(I)等待模式:實時探測采集自車和周圍車輛的速度、加速度以及相對位置信息，判斷同一車道內是否與前 車有碰撞危險:若判斷無危險，繼續步驟(I);若判斷有碰撞危險，轉入步驟(2)；(2)自動制動模式:(A)判斷是否可以通過自動制動避免本車道內碰撞:(a)若判斷本車道內自動制動可以避免碰撞，轉入步驟(B)；(b)若判斷自動制動無法避免碰撞,但通過轉向逃逸避免碰撞時,確定車輛轉向逃逸時方向盤轉向角，轉入步驟(3)；(C)若判斷自動制動無法避免碰撞，自動轉向逃逸也無法避免碰撞時，轉入步驟(B)；(B)在本車道內進行制動，并發出警告；(3)自動轉向模式:基于步驟(2)中確定車輛轉向逃逸時方向盤轉向角角度，進行轉向逃逸。所述步驟(2)與所述步驟(3)中，若判斷危險解除，轉入步驟(I)中等待模式。所述步驟(I)之前還包括初始化步驟，檢測硬件設備狀況是否良好，若硬件設備運行正轉，轉入步驟(I)。
所述初始化步驟、等待步驟、自動制動步驟以及自動轉向步驟中還包括中斷步驟，當監測所述設備運行出現故障時，中斷原工作步驟，轉入故障模式。步驟(a)中基于自車與前車的車距S1以及自車第一加速度和前車加速度，判斷本車道內自動制動碰撞是否可以避免碰撞發生，包括以下步驟:I)計算自車以第一加速度開始減速制動至自車完全停止所需的時間；2)分別計算制動時間內，自車的制動距離以及前車的制動距離，并計算兩車的制動距離之差；3)比較所述車距S1與所述制動距離之差:若兩車的制動距離之差小于車距S1，判斷本車道內碰撞可以避免，以所述第一加速度進行制動，并發出報警；若兩車的制動距離之差大于車距S1，判斷本車道內會發生碰撞，轉入步驟(b )。所述第一減速加速度為0.7g，g為重力加速度。所述步驟(b)中，包括以下步驟:設定車輛前進方向為第一方向，第二方向垂直于所述第一方向設置，1、確定逃逸最大方向盤轉角:計算車輛轉向逃逸時最大車輛轉向角，并基于所述最大車輛轉向角確定車輛轉向逃逸的最大方向盤轉角角度；I1、確定碰撞范圍:基于所述最大車輛轉向角以及自車與相鄰車道目標車輛的位置關系，計算自車逃逸至目標車輛行駛的軌道與目標車輛發生碰撞時，目標車輛從起始位置至碰撞位置的位移S2,同時設定一定裕量Y，以(S2- Y，S2+ Y )作為碰撞范圍；II1、基于目標車輛車速，計算自車轉向逃逸至設定目標位置的時間段中，目標車輛沿第一方向的位移Iffix ;`
IV、比較所述位移1%與所述碰撞范圍，若位移Iffix處于所述碰撞范圍內，則判斷轉向逃逸時，碰撞仍不可避免；若位移Iffix不屬于所述碰撞范圍，判斷按照步驟(I )中確定最大方向盤轉角度進行轉向逃逸。所述步驟(I )包括以下步驟:I)計算車輛最小轉彎半徑；2)基于幾何關系及所述最小轉彎半徑確定對應的自車最大車輛轉向角β度數；3)基于所述最大車輛轉角確定所述最大方向盤轉角車輛轉角確定最大方向盤轉角，所述最大車輛轉角與所述最大方向盤轉角度數成線性關系。所述步驟(II )包括以下步驟:I)讀取自車轉向逃逸時，與相鄰車道目標車輛在第一方向和第二方向上距離自車的距離I1和bi ;2)基于幾何關系，計算當車輛以最大車輛轉向角轉向逃逸，自車行駛至目標車輛的軌道時，沿第一方向的位移I2 ;所述位移S2為所述I1與所述I2之和。所述步驟(III)包括以下步驟:I)基于幾何關系，確定自車轉向逃逸距離；2)基于逃逸時自車速度、第二加速度以及所述逃逸距離I3確定自車轉向逃逸時間
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Les 3)基于所述轉向逃逸時間tes以及目標車輛速度，確定第二車輛的位移lQ2x。所述第二減速加速度為0.7g，g為重力加速度。
本發明的有益效果如下在傳統防正碰系統的基礎之上增加了自動轉向功能，并且算法邏輯增加了相應的判斷，當前方碰撞被系統判斷為直接自動剎車無法避免時，系統開始探測和計算周圍是否存在生存路徑，當系統計算出可以逃脫的路徑后，系統就開始啟動自動轉向功能，從而成功的避免事故的發生。
圖1為本發明的工作流程圖；圖2為同一軌道內自動制動時時，自車與前車行駛軌跡示意圖；圖3為轉向逃逸時，自車與目標車輛行駛軌跡示意圖；圖4為車輛轉向逃逸時，車輛轉向半徑示意圖；圖5為轉向逃逸時，自車與目標車輛發生碰撞的行駛路徑示意圖；圖6為本發明實施例的結構圖；圖7為本發明實施例的工作狀態遷移圖。
具體實施例方式如圖1所示，一種車輛主動防碰撞方法，包括以下步驟(I)等待模式實時探測采集自車和周圍車輛的速度、加速度以及相對位置信息，判斷同一車道內是否與前車有碰撞危險若判斷無危險，繼續步驟(I);若判斷有碰撞危險，轉入步驟(2)；本實施例中，通過監測前車速度，判斷是否有碰撞危險，若監測前車車速突然降低，則系統判斷有碰撞危險。(2)自動制動模式(A)判斷是否可以通過本車道內自動制動避免碰撞(a)若判斷本車道內自動制動可以避免碰撞，轉入步驟(B)；(b)若判斷自動制動無法避免碰撞,但通過轉向逃逸避免碰撞時,確定車輛轉向逃逸時方向盤轉向角，轉入步驟(3)；(C)若判斷自動制動無法避免碰撞，自動轉向逃逸也無法避免碰撞時，轉入步驟
(B)；(3)自動轉向模式基于步驟(2)中確定車輛轉向逃逸時方向盤轉向角角度,進行轉向逃逸。其中，步驟(a)中基于自車與前車的車距S1以及自車第一加速度和前車加速度，判斷本車道內自動制動碰撞是否可以避免碰撞發生，包括以下步驟I)計算自車以第一加速度開始制動，直至自車完全停止所需的時間；2)分別計算制動時間內，自車的制動距離Sex以及前車的制動距離Sm，并計算兩車的制動距離之差；3)將兩車的制動距離之差與車距S1進行比較若兩車的制動距離之差小于車距S1，判斷本車道內碰撞可以避免，自動剎車，并發出報警；若兩車的制動距離之差大于車距S1，判斷本車道內會發生碰撞。
判斷過程如下:如圖2所示，當汽車判斷有碰撞危險后，啟動自動緊急制動系統，此時系統測得自車車速為Vrai,設定第一減速加速度為aex，前方車輛的車速和減速度分別為
Voix、aolx°I)系統計算自前車開始剎車時，自車同時開始制動，直至自車完全停止所需的時間。系統經由車速傳感器以及雷達監測系統，可獲知自車速Vex和加速度aex，因此，由公式
Volx-aolxt = 0，可知自車制動時間 2)計算當自車開始制動到完全停止時間內，自車及目標車輛各自行駛距離。由此可知
權利要求
1.一種車輛主動防碰撞方法，其特征在于:包括以下步驟， (1)等待模式:實時探測采集自車和周圍車輛的速度、加速度以及相對位置信息，判斷同一車道內是否與前車有碰撞危險:若判斷無危險，繼續步驟(I);若判斷有碰撞危險，轉入步驟(2)； (2)自動制動模式: (A)判斷是否可以通過自動制動避免本車道內碰撞: Ca)若判斷本車道內自動制動可以避免碰撞，轉入步驟(B)； (b)若判斷自動制動無法避免碰撞,但通過轉向逃逸避免碰撞時,確定車輛轉向逃逸時方向盤轉向角，轉入步驟(3)； (c)若判斷自動制動無法避免碰撞，自動轉向逃逸也無法避免碰撞時，轉入步驟(B)； (B)在本車道內進行制動，并發出警告； (3)自動轉向模式:基于步驟(2)中確定車輛轉向逃逸時方向盤轉向角角度,進行轉向逃逸。
2.根據權利要求1所述的車輛主動防碰撞方法，其特征在于:所述步驟(2)與所述步驟(3)中，若判斷危險解除，轉入步驟(I)中等待模式。
3.根據權利要求1所述的車輛主動防碰撞方法，其特征在于:所述步驟(I)之前還包括初始化步驟，檢測硬件設備狀況是否良好，若硬件設備運行正轉，轉入步驟(I )。
4.根據權利要求1所述的車輛主動防碰撞方法，其特征在于:所述初始化步驟、等待步驟、自動制動步驟以及自動轉向步驟中還包括中斷步驟，當監測所述設備運行出現故障時，中斷原工作步驟，轉入故障模式。
5.根據權利要求1所述的車輛主動防碰撞方法，其特征在于:步驟(a)中基于自車與前車的車距S1以及自車第一加速度和前車加速度，判斷本車道內自動制動碰撞是否可以避免碰撞發生，包括以下步驟， O計算自車以第一加速度開始減速制動至自車完全停止所需的時間； 2)分別計算制動時間內，自車的制動距離以及前車的制動距離，并計算兩車的制動距離之差； 3)比較所述車距S1與所述制動距離之差:若兩車的制動距離之差小于車距S1，判斷本車道內碰撞可以避免，以所述第一加速度進行制動，并發出報警；若兩車的制動距離之差大于車距S1，判斷本車道內會發生碰撞，轉入步驟(b )。
6.根據權利要求1所述的車輛主動防碰撞方法，其特征在于:所述步驟(b)中，包括以下步驟，設定車輛前進方向為第一方向，第二方向垂直于所述第一方向設置，1、確定逃逸最大方向盤轉角:計算車輛轉向逃逸時最大車輛轉向角，并基于所述最大車輛轉向角確定車輛轉向逃逸的最大方向盤轉角角度； I1、確定碰撞范圍:基于所述最大車輛轉向角以及自車與相鄰車道目標車輛的位置關系，計算自車逃逸至目標車輛行駛的軌道與目標車輛發生碰撞時，目標車輛從起始位置至碰撞位置的位移S2,同時設定一定裕量Y，以(S2- Y , S2+ Y )作為碰撞范圍； II1、基于目標車輛車速，計算自車轉向逃逸至設定目標位置的時間段中，目標車輛沿第一方向的位移Iffix ; IV、比較所述位移1%與所述碰撞范圍，若位移Iffix處于所述碰撞范圍內，則判斷轉向逃逸時，碰撞仍不可避免；若位移Iffix不屬于所述碰撞范圍，判斷按照步驟(I )中確定最大方向盤轉角度進行轉向逃逸。
7.根據權利要求6所述的車輛主動防碰撞方法，其特征在于:所述步驟(I)包括以下步驟， 1)計算車輛最小轉彎半徑； 2)基于幾何關系及所述最 小轉彎半徑確定對應的自車最大車輛轉向角β度數； 3)基于所述最大車輛轉角確定所述最大方向盤轉角車輛轉角確定最大方向盤轉角,所述最大車輛轉角與所述最大方向盤轉角度數成線性關系。
8.根據權利要求6所述的車輛主動防碰撞方法，其特征在于:所述步驟(II)包括以下步驟， 1)讀取自車轉向逃逸時，與相鄰車道目標車輛在第一方向和第二方向上距離自車的距尚I1和Id1 ； 2)基于幾何關系，計算當車輛以最大車輛轉向角轉向逃逸，自車行駛至目標車輛的軌道時，沿第一方向的位移I2 ;所述位移S2為所述I1與所述I2之和。
9.根據權利要求6所述的車輛主動防碰撞方法，其特征在于:所述步驟(III)包括以下步驟， 1)基于幾何關系，確定自車轉向逃逸距離；2)基于逃逸時自車速度、第二加速度以及所述逃逸距離I3確定自車轉向逃逸時間tes； 3)基于所述轉向逃逸時間tes以及目標車輛速度，確定第二車輛的位移lffix。
10.根據權利要求4或10所述的車輛主動防碰撞方法，其特征在于:所述第一減速加速度與所述第二減速加速度的大小為0.lg, g為重力加速度。
全文摘要
一種車輛主動防碰撞方法，當系統監測本車道內有碰撞危險時，系統首先判斷是否可以通過自動制動避免本車道內碰撞若判斷本車道內自動制動可以避免碰撞，在本車道內進行制動，并發出警告；若判斷自動制動無法避免碰撞，但通過轉向逃逸避免碰撞時，確定車輛轉向逃逸時方向盤轉向角，并基于此進行轉向逃逸；若判斷自動制動無法避免碰撞，自動轉向逃逸也無法避免碰撞時，在本車道內進行制動，并發出警告；若判斷危險解除，繼續監測自車周圍環境。通過在傳統防正碰系統的基礎之上增加了自動轉向功能，并且算法邏輯增加了相應的判斷，最大限度內的避免車輛碰撞的發生。
文檔編號B60W30/09GK103072575SQ20131001993
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月18日 優先權日2013年1月18日
發明者宋超, 張暉, 江振偉, 祝賀, 周大永, 劉衛國, 趙福全 申請人:浙江吉利汽車研究院有限公司杭州分公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司, 浙江吉利控股集團有限公司