一種無人駕駛汽車避撞策略的制作方法

本發明涉及一種避撞策略，具體講是一種無人駕駛汽車避撞策略，屬于汽車主動安全領域。

背景技術：

隨著計算機技術、環境感知技術的發展，越來越多的自動控制技術被應用在汽車上，無人駕駛汽車也成為了汽車產業的一大變革。在無人駕駛技術的研究過程中，避免無人駕駛車輛在緊急狀態下與前車、后車或者護欄發生碰撞，對于提高無人駕駛車輛安全性具有重要意義。

避撞方式包括縱向制動避撞和橫向轉向避撞。縱向制動避撞在某些路面條件下會出現車輛兩側制動力不平衡和制動距離變長的問題；轉向避撞的安全距離較短，但是緊急轉向時存在著斜碰、側翻等危險；單一避撞方式在某些工況下存在一定局限性。

技術實現要素：

發明目的：本發明所要解決的技術問題在于克服現有避撞策略的缺陷，提供一種在緊急路況下汽車避撞策略。

技術方案：一種無人駕駛汽車避撞策略，包括以下步驟：

步驟一、汽車上相關傳感器采集自車和外部環境相關信息，包括通過毫米波雷達采集自車與前車縱向車距的距離s1、自車與干擾車縱向車距的距離s2、干擾車車速u2，通過霍爾式車速傳感器采集自車車速u1、橫擺角速度傳感器檢測到的自車橫擺角速度等信息，并將各信號傳輸至ecu中；

步驟二、ecu解析各傳感器的信號，計算自車與前車制動安全距離br1，目標車道干擾車的制動安全距離和轉向安全距離，ecu根據車輛實際環境信息和制動和轉向安全距離進行計算，確定當前車輛所處緊急工況，根據車輛所處的緊急工況，決策避撞策略，

(1)若s1≥br1，自車與前車的實際距離大于或等于制動安全距離，自車有制動避撞的條件，因此選擇制動模式；

(2)若st1≤s1＜br1，s2≥st2，u1≤u2，自車與前車的實際距離大于或等于轉向安全距離，但小于等于制動安全距離，自車可以通過換道的方式避免與前車發生碰撞事故，當自車與干擾車的實際距離大于轉向安全距離時且自車車速小于干擾車的車速，自車換道后不會與干擾車發生碰撞危險，因此選擇轉向模式；

(3)若st1≤s1＜br1，s2≥st2，u1＞u2，自車避免與前車發生碰撞，可以轉向避撞，但是此時自車車速大于相鄰換道車道干擾車的車速，自車需要減速進入相鄰車道，因此選擇制動轉向分段控制模式；

(4)若st1≤s1＜br1，s2＜st2，自車可以通過轉向避免與前車發生碰撞，但自車實際距離小于自車與干擾車的換道安全距離，此時選擇轉向模式同時啟動預警系統，自車在轉向避撞的同時預警前車及干擾車注意緊急情況，此時自車預警燈閃爍，并且語音播報，通過自車避撞和車車合作相結合的方式減少事故；

(5)若s1＜st1,自車很難避免與前車發生追尾碰撞，此時選擇制動模式同時啟動預警系統，也通過自車避撞和車車合作相結合的方式減少事故；

步驟三、ecu通過模糊pid方法控制制動執行器和轉向執行器進行相應的避撞操作；

步驟四、ecu實時監測車輛碰撞時距ttc^-1和橫擺角速度值是否為安全值，若自車處于危險狀態，延時2秒，再次監測ttc^-1和橫擺角速度值，若自車仍然處于危險狀態，ecu適當減小控制量或者調節分段控制時長，定義制動時長和轉向時長之和為總時長，制動時長占總時長的比例用k表示，若橫擺角速度較大，增大k值，若ttc^-1值大于閾值時，適當減小控制量值。

進一步的，步驟4中所述車輛碰撞時距ttc^-1閾值為0.8。

有益效果：本發明克服了單一制動避撞和單一轉向避撞的局限性，采用制動、轉向、制動和轉向分段控制三種切換模式，更好地滿足不同緊急情況下的避撞要求；在保證車輛穩定性的條件下，有效防止車輛發生碰撞事故，提高無人駕駛汽車的行車安全性。

附圖說明

圖1是道路車輛信息圖；

圖2是無人駕駛汽車避撞策略圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

本發明一種無人駕駛汽車避撞策略，具體過程如下：

步驟1、如圖1所示，汽車上毫米雷達測量自車f與前方車輛d1的距離s1、自車與相鄰車道干擾車d2的距離s2、自車與干擾車的相對車速，輪速傳感器測量自車的車速u1，通過自車車速和自車與干擾車相對車速得到干擾車車速u2。橫擺角速度傳感器檢測橫擺角速度信號，將這些信號通過串口通訊傳輸到freescale系列mc9s12dp512單片機中。

步驟2、如圖2所示，電控單元ecu(mc9s12dp512)解析各傳感器的信號，計算自車與前車、自車與目標車道干擾車的制動安全距離br1和自車與前車轉向安全距離st1、自車與干擾車轉向安全距離st2。

(1)若s1≥br1，自車與前車的實際距離大于或等于制動安全距離，自車有制動避撞的條件，因此選擇制動模式。

(2)若st1≤s1＜br1，s2≥st2，u1≤u2，自車與前車的實際距離大于或等于自車與前車轉向安全距離st1，但小于制動安全距離br1，自車通過制動無法有效避免與前車發生追尾等碰撞事故，但自車可以通過換道的方式避免與前車發生碰撞事故。但轉向換道避撞時需要考慮相鄰換道車道干擾車的信息。當自車與干擾車的實際距離大于自車與干擾車轉向安全距離st2時且自車車速小于干擾車的車速，自車換道后不會與干擾車發生碰撞危險，因此選擇轉向模式。

(3)若st1≤s1＜br1，s2≥st2，u1＞u2，自車避免與前車發生碰撞，可以轉向避撞，但是此時自車車速大于相鄰換道車道干擾車的車速，自車進入低速車道需要減速，否則自車換道進入相鄰車道后容易與干擾車發生追尾事故。自車需要減速進入相鄰車道，因此選擇制動轉向分段控制模式。

(4)若st1≤s1＜br1，s2＜st2，自車可以通過轉向避免與前車發生碰撞，但自車實際距離小于自車與干擾車的換道安全距離，自車很難避免與干擾車發生斜碰、側碰等事故。為了盡量減小事故發生的概率，此時選擇轉向模式同時啟動預警系統。自車在轉向避撞的同時預警前車及干擾車注意緊急情況，此時自車預警燈閃爍，并且語音播報：“注意車距，防止碰撞！”，通過警示讓干擾車加速以加大自車與干擾車的縱向距離，減少事故。

(5)若s1＜st1,自車很難避免與前車發生追尾碰撞，此時選擇制動模式同時啟動預警系統，也通過自車避撞和車車合作相結合的方式減少事故。

步驟3、如圖2所示，ecu通過相關控制算法(如pid、模型預測控制等)pid算法控制制動執行電機和轉向執行電機進行相應的避撞操作。pid制動控制算法的輸入參數為自車實際縱向加速度和理想縱向加速度的差值，仿真調節pid的比例系數kp值、積分系數ki值和微分系數kd值使pid輸出值快速平穩的逼近理想縱向加速度的值。pid轉向控制算法的輸入參數為自車實際方向盤轉角和理想的方向盤轉角的差值，仿真調節pid的比例系數kp值、積分系數ki值和微分系數kd值使pid輸出值快速平穩的逼近理想的方向盤轉角的值。

步驟4、如圖2所示，本避撞策略中設置安全性評價指標，監測自車安全狀態，本發明根據實際需要引入ttc^-1和橫擺角速度作為評價指標，評價汽車的安全性。

車輛碰撞時距定義為：

其中，s為自車與前車實際間距，vrel為自車與前車相對速度。

由定義可知，當車輛達到安全狀態時，兩車相對速度趨于0，ttc^-1此時趨近于零。當車輛越安全時，ttc^-1值越小；當車輛碰撞危險等級越高，ttc^-1的值越大。

ecu實時監測ttc^-1和橫擺角速度值，若自車處于危險狀態，延時2秒，再次監測ttc^-1和橫擺角速度值，延時的目的是防止ttc^-1和橫擺角速度值瞬時數值抖動造成誤判。若自車仍然處于危險狀態，ecu適當減小控制量或者調節分段控制時長。定義制動時長和轉向時長之和為總時長，制動時長占總時長的比例用k表示，若橫擺角速度較大，增大k值，若ttc^-1值較大(大于0.8)，適當減小控制量值。

本發明的應用途徑很多，以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護范圍。