一種汽車安全距離預警、緊急制動系統及其預警、制動方法與流程

本發明屬于汽車制動系統領域，特別涉及一種汽車安全距離預警、緊急制動系統及其預警、制動方法。

背景技術：

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車在生活中的使用越來越普及，已成為當今社會最重要的交通運輸、代步工具。但是隨著汽車數量不斷的增加，以及科技進步所帶來的無人駕駛汽車技術逐漸成熟，其安全問題亦日益突顯，當遇到突發情況，如在高速上前車因故障減速、停止，遇到各種機動車、非機動車等突然橫穿馬路時，很可能由于人的滯后反應速度導致踩剎車不及時、失去應急舉措意識等，這樣的誤操作很容易引起嚴重的交通安全事故，造成難以估計的人身、財產安全損失。

有關研究表明，因駕駛員因素引發的車輛追尾事故中，31％的事故是由于駕駛員瞌睡或注意力不集中而對潛在危險沒有作出反映引起，49％的事故是由于駕駛員對危險的反映遲緩或采取的制動強度不夠引起，20％的事故是由于駕駛員以最大強度制動但不夠及時引起。研發智能車輔駕功能，尤其是能進行預警及緊急制動的智能控制系統，在危險情況下，能代替人的行為，進而避免事故發生或者減小事故損失程度。

現有的自動緊急制動系統如神經網絡緊急制動系統，多采用交通道路危險駕駛工況采集、車輛交通行進過程模擬測試等方式建立系統樣本，對數據進行分析處理后才能設計避撞策略，但這類系統對樣本數據的依賴性強，可能存在過度學習或者學習不足的情況，且訓練較為困難，開發周期長、開發成本大。

技術實現要素：

為了降低汽車追尾、碰撞的風險，減小車輛事故引起的各種損失，本發明提供了一種可自動預警及緊急制動的汽車制動系統及其預警、制動方法，能夠有效的降低汽車發生事故的風險，減少安全事故的發生，在危險情況下最大限度的降低人身、財產損失。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種汽車安全距離預警、緊急制動系統，包括距離檢測單元、速度檢測單元、數據接收電路、中央控制單元、設備驅動模塊、緊急電控液壓制動裝置和語言預警裝置，

所述距離檢測單元、速度檢測單元分別用于采集前方障礙物與本車的實時距離、前方障礙物的實時速度，并將采集的數據通過所述數據接收電路傳輸給中央控制單元，所述設備驅動模塊分別與中央控制單元、緊急電控液壓制動裝置及語言預警裝置相連接；所述中央控制單元還用于獲取本車的速度信息，中央控制單元通過前方障礙物與本車的實時距離、前方障礙物的實時速度及本車的速度信息對本車的安全狀態進行評估，從而發送預警或緊急制動指令，控制語言預警裝置或緊急電控液壓制動裝置的啟動。

上述方案中，所述距離檢測單元采用距離傳感器。

上述方案中，所述速度檢測單元采用速度傳感器。

上述方案中，所述中央控制單元采用單片機。

上述方案中，所述設備驅動模塊由放大三極管、繼電器組成，用于提供緊急電控液壓制動裝置、語言預警裝置所需的電能。

一種汽車安全距離預警、緊急制動系統的預警、制動方法，針對車速40km/h、50km/h、60km/h三個速度檔位進行預警及制動分析處理，通過設置不同速度檔位的預警距離閾值和制動速度閾值；在一級預警判斷程序中，當距離檢測單元檢測到前方障礙物與本車的絕對距離觸發預警距離閾值時，語言預警裝置啟動，提示本車減速或剎車；在二級制動判斷程序中，當距離檢測單元檢測到前方障礙物與本車的絕對距離觸發預警距離閾值，同時速度檢測單元檢測到前方障礙物的實時車速觸發制動速度閾值時，緊急電控液壓制動裝置啟動，本車制動駐車，同時本車報警閃光燈開啟。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明所述的預警、緊急制動系統能夠進行快速識別本車的實時車況以及車前的復雜交通狀況，并發出相應的控制指令，以應對緊急情況；若車前為靜止障礙物，中央控制單元則根據當前車速下的剎車距離判斷是否需要預警或緊急制動；若車前為移動障礙物，中央控制單元則根據當前車速、移動障礙物速度、剎車距離、剎車時間計算出當前狀態是否安全，然后中央控制單元發送相應的控制指令；如在預警范圍內則語言預警裝置啟動提醒駕駛員減速或者制動；如必須采取緊急制動措施，則緊急電控液壓制動裝置啟動，汽車剎車。本發明的預警、緊急制動系統不對汽車原有的制動系統作任何結構上的修改，因而不會影響駕駛員的正常駕駛，不改變駕駛員的行車習慣。本發明能夠對各種汽車前方障礙物進行識別預警，并且在緊急情況下實現汽車制動，降低人身、財產安全危害，提高汽車行駛安全性。

附圖說明

圖1為本發明預警、緊急制動系統的結構示意圖；

圖2為本發明中央控制單元對實時路況的判斷流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖說明本發明的實施例，但本發明的保護范圍并不限于此。

圖1所示的預警、緊急制動系統的結構示意圖中，預警、緊急制動系統包括距離傳感器、速度傳感器、數據接收電路、單片機、設備驅動模塊、緊急電控液壓制動裝置和能夠播放音頻文件的揚聲器(提示的語音是預先設置好的)。

距離傳感器實時采集本車前方的路況信息，判斷在預警范圍內是否存在各種靜止或移動中風險障礙物，如機動車、護欄等，采集前方障礙物與本車的實時距離，并將采集的實時距離通過數據接收電路傳輸給單片機；速度傳感器用于采集已檢測到的前方障礙物的實時速度信息，并通過數據接收電路傳輸給單片機。設備驅動模塊分別與單片機、緊急電控液壓制動裝置及揚聲器相連接，設備驅動模塊由放大三極管、繼電器組成，用于提供緊急電控液壓制動裝置、揚聲器所需的電能。單片機還用于獲取本車的速度信息，并通過前方障礙物與本車的實時距離、前方障礙物的實時速度及本車的速度信息分析車前障礙物是否對本車當前行駛狀態構成威脅，從而發送預警或緊急制動指令，啟動揚聲器或者緊急電控液壓制動裝置。

預警、緊急制動系統的工作過程為：距離傳感器實時采集車前障礙物與本車的絕對距離信息并通過數據接收電路發送給單片機；速度傳感器實時采集車前障礙物的速度信息并通過數據接收電路發送給單片機；單片機分別發送模擬電壓指令并通過設備驅動模塊控制語言預警裝置或者緊急電控液壓制動裝置啟動、停止；揚聲器對駕駛員發出“當前車速##km/h，請減速”或者“當前車速##km/h，請剎車”等預警信息；緊急電控液壓制動裝置使本車緊急制動駐車。

單片機對實時路況的判斷流程圖如圖2所示。當在距離傳感器檢測范圍內檢測出風險障礙物之后，距離傳感器和速度傳感器同時將前方障礙物信息(前方障礙物與本車的實時距離、前方障礙物的實時速度信息)傳遞給單片機，單片機結合本車當前速度來判斷此時路況；其中，障礙物與本車的實時距離為st，障礙物的實時速度為vt，本車當前速度為v0。

表1汽車制動距離標準

由表1中的數據可知不同車速下的汽車制動距離標準，結合實際社會應用，本發明針對車速40km/h、50km/h、60km/h三個速度檔位進行預警及制動分析處理，考慮實際情況中人的反應速度以及傳感器的識別精確度，本發明采用的實際制動距離標準如表2所示。

表2本發明采用的汽車制動距離

當障礙物與本車的實時距離st＞50m時，(《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》第八十條機動車在高速公路上行駛，車速超過每小時100公里時，應當與同車道前車保持100米以上的距離；車速低于每小時100公里時，與同車道前車距離可以適當縮短，但最小距離不得少于50米。)認為此時路況安全，本車可正常行駛；若st≤50m時，則判斷本車當前速度v0是否大于60km/h，若v0＞60km/h，則單片機發送控制指令，揚聲器啟動并提示“當前行車距離過近，車速##km/h，請減速”；若v0≤60km/h，則繼續判斷st是否大于38m，若st＞38m，則認為此時路況安全，可正常行駛；當st≤38m時，則判斷車速v0是否大于50km/h，若v0＞50km/h，則單片機發送控制指令，揚聲器并提示“當前行車距離過近，車速##km/h，請減速”；若v0≤50km/h，則繼續判斷st是否大于29m，若st＞29m，則認為此時路況安全，可正常行駛；當st≤29m時，則程序轉入二級制動判斷程序。在二級制動判斷流程圖中，

s絕＝st+v絕*t(1)

其中，s絕為本車與前方障礙物的絕對距離，v絕定義為本車與前方障礙物的相對速度，t為駕駛員的動作時間。

實際情景中，從駕駛員看到緊急情況到踩剎車使車減速，需要一段時間，這包括駕駛員的反應時間和汽車的響應時間；人與人的反應時間不同，專業運動員的反應時間僅0.1s，普通人的反應時間在0.2s以上。如果考慮駕駛員的反應時間和汽車的響應時間，正常情況下所需總時間約0.5-0.6s，實際上除了遇到突然狀況外，大多數駕駛員的動作時間約需1s，故設置t＝1s。

首先判斷本車與前方障礙物的絕對距離s絕是否大于20m，若s絕＞20m，則單片機發送控制指令，揚聲器啟動并提示“當前行車距離過近，車速##km/h，請減速”；若s絕≤20m，則判斷本車速度v0是否大于60km/h，若v0＞60km/h，則單片機發送控制指令，緊急電控液壓制動裝置啟動，汽車緊急制動；若v0≤60km/h，則繼續判斷s絕是否大于13m，若s絕＞13m，則單片機發送控制指令，揚聲器啟動并提示“當前行車距離危險，請及時剎車”；若s絕≤13m，則判斷本車速度v0是否大于50km/h，若v0＞50km/h，則單片機發送控制指令，緊急電控液壓制動裝置啟動，汽車緊急制動；若v0≤50km/h，則判斷s絕是否大于8m，若s絕＞8m，則單片機發送控制指令，揚聲器啟動并提示“當前行車距離危險，請及時剎車”；若s絕≤8m，則判斷本車速度v0是否大于40km/h，若v0＞40km/h，則單片機發送控制指令，緊急電控液壓制動裝置啟動，汽車緊急制動；若v0≤50km/h，則單片機發送控制指令，揚聲器啟動并提示“當前行車距離危險，請及時剎車”；到此，二級制動判斷結束。此外，在汽車緊急制動時，單片機還能夠控制汽車危險報警閃光燈開啟，提示后車避讓。

綜上所述，本發明能夠檢測識別汽車前方障礙物狀態，然后根據需要作出預警或緊急制動等反應，作為車輛行駛的最后一道安全防線，能夠最大限度的降低人身、財產損失，提高安全駕駛系數。

所述實施例為本發明的優選的實施方式，但本發明并不限于上述實施方式，在不背離本發明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發明的保護范圍。