一種橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)包括信號(hào)采集系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)、控制器；所述信號(hào)采集系統(tǒng)包括車載雷達(dá)裝置、圖像采集系統(tǒng)和自車傳感器；所述信號(hào)處理系統(tǒng)的輸入端與信號(hào)采集系統(tǒng)的輸出端相連，用于將信號(hào)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，并將信息發(fā)送給控制器；所述控制器的輸入端與信號(hào)處理系統(tǒng)的輸出端相連，用于對(duì)從信號(hào)處理系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理。本發(fā)明能使車輛在行駛過程中主動(dòng)避免碰撞，能有效減少后車追尾帶來的危害，能有效減少車輛橫向碰撞對(duì)駕駛者與其車輛帶來的危害，以及對(duì)障礙車輛以及行人帶來的危害，能有效的減少經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)的損失，給駕駛者更加安全、舒適的駕駛環(huán)境，從而提高了行駛中的安全性。
【專利說明】一種橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)及其控制方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛橫向障礙物的避撞，屬于主動(dòng)安全【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車保有量的快速增長，道路交通安全問題已經(jīng)成為各國政府和社會(huì)關(guān)注的重要問題。資料顯示，有70%?90%的交通事故是由于駕駛員操作失誤所致，而因車輛故障造成的僅占約3%。盡管采用越來越多的被動(dòng)安全技術(shù)(如安全氣囊、安全帶、行人保護(hù)和吸能車體等)減輕了事故的傷害程度，但引發(fā)交通事故產(chǎn)生的根本原因都未得到解決。如果能夠在事故發(fā)生前提醒駕駛員注意并在緊急狀況下幫助駕駛員采取安全措施，對(duì)減少交通事故的發(fā)生無疑是非常有用的，汽車主動(dòng)避撞系統(tǒng)正是實(shí)現(xiàn)這一功能的技術(shù)手段。
[0003]研究表明，借助于主動(dòng)避撞系統(tǒng)，追尾碰撞降低率可達(dá)2%，無事故發(fā)生時(shí)可大大降低駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0004]目前汽車防撞系統(tǒng)可采用多種技術(shù)手段，如超聲波、紅外、激光、視頻、雷達(dá)等技術(shù)。其主要通過控制液壓制動(dòng)系統(tǒng)以及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來避免主動(dòng)碰撞。
[0005]但是由于現(xiàn)有的防撞系統(tǒng)主要通過控制液壓制動(dòng)系統(tǒng)來避免主動(dòng)碰撞，而對(duì)于一些特殊情況制動(dòng)并不能避免碰撞，只能減小正面碰撞的傷害，而且對(duì)于側(cè)面的碰撞以及追尾也不能夠主動(dòng)避免，駕駛員駕車的安全不能得到更好的保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于側(cè)面碰撞以及追尾不能夠主動(dòng)避免的問題，本發(fā)明提供一種橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)及其控制方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)，包括:信號(hào)采集系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)、控制器；
所述信號(hào)采集系統(tǒng)包括車載雷達(dá)裝置、圖像采集系統(tǒng)和自車傳感器；所述車載雷達(dá)裝置設(shè)置于汽車前部、左方、右方以及后方，分別用于采集前方物體、左方物體、右方物體以及后方物體的相對(duì)距離、速度、方位角信息并及時(shí)傳送給信號(hào)處理系統(tǒng)；所述自車傳感器用于采集所述車身的速度、加速度以及橫擺角速度信息，并及時(shí)傳送給信號(hào)處理系統(tǒng)；
所述信號(hào)處理系統(tǒng)的輸入端與信號(hào)采集系統(tǒng)的輸出端相連，用于將信號(hào)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，得到前方物體、左方物體、右方物體以及后方物體的相對(duì)距離、速度、方位角信息以及自車的速度、加速度以及橫擺角速度信息，并將所述的所有信息發(fā)送給控制器；
所述控制器的輸入端與信號(hào)處理系統(tǒng)的輸出端相連，用于對(duì)從信號(hào)處理系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，分析判斷自車與障礙物之間的距離是否在安全范圍以內(nèi)，如果是則繼續(xù)探測，如果不在安全范圍以內(nèi)則先進(jìn)行聲學(xué)報(bào)警和圖形顯示報(bào)警，同時(shí)進(jìn)行車輛的路徑規(guī)劃，如果駕駛員沒有做出相應(yīng)的措施，則汽車進(jìn)入主動(dòng)避撞模式，進(jìn)入自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向、制動(dòng)或者加速操作，所述自動(dòng)控制系統(tǒng)包括制動(dòng)控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和節(jié)氣門控制系統(tǒng)。
[0008]進(jìn)一步，所述車載雷達(dá)裝置包含至少六個(gè)雷達(dá)傳感器，分別位于汽車前部一個(gè)、左方兩個(gè)、右方兩個(gè)以及后方一個(gè)。
[0009]一種橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)的控制方法，分為以下情況進(jìn)行控制:
(1)當(dāng)自車行駛方向與障礙物行駛方向垂直時(shí)，車載雷達(dá)裝置與圖像采集系統(tǒng)采集自車與障礙物的距離S、方位角a、障礙物的速度以及自車的速度信息；經(jīng)過信息處理得到自車與障礙物的距離S的關(guān)于方位角a的余弦值S1、自車與障礙物的距離S的關(guān)于方位角a的正弦值S2、自車與障礙物交匯時(shí)所需要的時(shí)間；控制器對(duì)汽車行駛的安全性進(jìn)行判斷，若安全則繼續(xù)探測，不安全則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，若駕駛員沒有進(jìn)行干涉，則車輛進(jìn)入主動(dòng)避撞模式，視具體情況分別進(jìn)行制動(dòng)，先制動(dòng)后轉(zhuǎn)向，必要時(shí)加速通過；
(2)在高速行駛工況下，信息采集系統(tǒng)采集到自車側(cè)方有障礙車，障礙車有轉(zhuǎn)向的趨勢且趨勢進(jìn)一步加劇，此時(shí)控制器進(jìn)行報(bào)警，示意駕駛員進(jìn)行干涉，首先進(jìn)行鳴笛，如果障礙車沒有反應(yīng)繼續(xù)保持原有的行車路線，那么自車進(jìn)行主動(dòng)避撞；
(3)在高速行駛工況下，自車后方的雷達(dá)探測到有障礙車在加速且沒有減速的趨勢，則自車的控制系統(tǒng)主動(dòng)進(jìn)行加速，從而避免后車追尾。
[0010]進(jìn)一步，在情況(2)下，如果自車左右均有障礙物，此時(shí)轉(zhuǎn)向功能不能得以實(shí)現(xiàn)，制動(dòng)控制系統(tǒng)只能減輕撞擊的強(qiáng)度，此時(shí)根據(jù)自車的性能進(jìn)行計(jì)算，加速能夠超越障礙車，那么控制器控制節(jié)氣門的開度進(jìn)行加速，從而實(shí)現(xiàn)所述主動(dòng)避撞。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明能使車輛在行駛過程中主動(dòng)避免碰撞；
2、本發(fā)明能有效減少后車追尾帶來的危害；
3、本發(fā)明能有效減少車輛橫向碰撞對(duì)駕駛者與其車輛帶來的危害，以及對(duì)障礙車輛以及行人帶來的危害，能有效的減少經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)的損失，給駕駛者更加安全、舒適的駕駛環(huán)境，從而提高了行駛中的安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的一種橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)的基本原理圖；
圖2是本發(fā)明提供的車載雷達(dá)裝置雷達(dá)傳感器位置示意圖；
圖3是本發(fā)明橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)圖像采集系統(tǒng)采集的圖像顯示示意簡圖；
圖4是本發(fā)明一種交叉路口橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)實(shí)例簡圖；
圖5是實(shí)施例中高速公路橫向避撞系統(tǒng)第一實(shí)例簡圖；
圖6是實(shí)施例中高速公路橫向避撞系統(tǒng)第二實(shí)例簡圖；
圖7是本發(fā)明橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)的控制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0014]本發(fā)明一種橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)的基本原理如圖1所不。
[0015]該系統(tǒng)包括信號(hào)采集系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)、控制器。[0016]信號(hào)采集系統(tǒng)包括車載雷達(dá)裝置(至少六個(gè))，圖像采集系統(tǒng)和自車傳感器。信號(hào)采集系統(tǒng)主要獲取取道路信息和自車信息。并將所述采集到的信號(hào)傳送到信號(hào)處理系統(tǒng)。
[0017]信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)信號(hào)采集系統(tǒng)獲得的道路信息以及自車信息進(jìn)行處理，得到前方物體、左方物體、右方物體以及后方物體的相對(duì)距離、速度、方位角和行駛方向等信息以及自車的速度，加速度以及橫擺角速度等信息。并實(shí)時(shí)傳送給控制器。
[0018]控制器對(duì)從信號(hào)處理系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，分析自車與障礙物之間的距離是否在安全范圍以內(nèi)，如果是則繼續(xù)探測，如果不在安全范圍以內(nèi)則先進(jìn)行聲學(xué)報(bào)警和圖形顯示報(bào)警，同時(shí)進(jìn)行車輛的路徑規(guī)劃，如果駕駛員沒有做出相應(yīng)的措施，則汽車進(jìn)入主動(dòng)避撞模式，進(jìn)入自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向、制動(dòng)或者加速等操作。
[0019]如圖2所示，所述車載雷達(dá)裝置雷達(dá)傳感器分別位于車身的前端1、左側(cè)2、左側(cè)
3、右側(cè)4、右側(cè)5和后端6。分別用于采集前側(cè)物體、左側(cè)物體、右側(cè)物體和后車的行車信息，并將所采集到的信息傳送給信息處理系統(tǒng)。速度、位移和角度以及行駛方向等信息，
圖3是本發(fā)明橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)圖像采集系統(tǒng)采集的圖像顯示示意簡圖，圖中7為自車，8、9、10、11為障礙車輛，行人或非機(jī)動(dòng)車輛。圖示路況為沒有信號(hào)燈的交叉路口，7為自車，8、9、11為處在同一直線上的車輛，而10是與自車行駛方向垂直的行人或非機(jī)動(dòng)車輛，行駛過程中自車對(duì)處在車身的前端、左側(cè)、左側(cè)、右側(cè)、右側(cè)和后端的所有車輛進(jìn)行探測，本例中主要針對(duì)車輛的左側(cè)以及右側(cè)進(jìn)行闡述。
[0020]當(dāng)自車行駛方向與障礙物行駛方向垂直時(shí)如圖3圖4中7與10的情況，車載雷達(dá)裝置與圖像采集系統(tǒng)采集自車與障礙物10的距離S、方位角a、障礙物的速度以及自車的速度等信息。經(jīng)過信息處理得到S1，S2和自車與障礙物交匯時(shí)所需要的時(shí)間。控制器對(duì)汽車行駛的安全性進(jìn)行判斷，若安全則繼續(xù)探測，不安全則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，若駕駛員沒有進(jìn)行干涉，則車輛進(jìn)入主動(dòng)避撞模式，視具體情況分別進(jìn)行制動(dòng)，先制動(dòng)后轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向，必要的時(shí)候進(jìn)行加速通過。
[0021]圖5是高速行駛工況，其中12為自車，13、14、15分別為障礙車。14，15兩輛車正常行駛，車13準(zhǔn)備超車。此時(shí)信息采集系統(tǒng)采集到13車有轉(zhuǎn)向的趨勢且趨勢進(jìn)一步加劇，此時(shí)控制器進(jìn)行報(bào)警，示意駕駛員進(jìn)行干涉，首先進(jìn)行鳴笛，如果障礙車沒有反應(yīng)繼續(xù)保持原有的行車路線，那么自車進(jìn)行主動(dòng)避撞。由于自車速度相對(duì)過快，左右均有障礙物，此時(shí)轉(zhuǎn)向功能不能得以實(shí)現(xiàn)，制動(dòng)只能減輕撞擊的強(qiáng)度，此時(shí)根據(jù)自車的性能進(jìn)行計(jì)算，加速能夠超越障礙車13，那么控制器控制節(jié)氣門的開度進(jìn)行加速，從而實(shí)現(xiàn)安全避撞。
[0022]圖6仍然是高速行駛工況與圖5類似，其中12為自車，13、14、15、16分別為障礙車，13、14、15正常行駛，車輛后面的雷達(dá)探測到16車在加速且沒有減速的趨勢則自車的控制系統(tǒng)則會(huì)主動(dòng)進(jìn)行加速從而避免后車追尾造成的人員傷害和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。
[0023]圖7是整個(gè)系統(tǒng)的控制流程圖，打開主動(dòng)避撞系統(tǒng)開關(guān)(開始)，信息采集系統(tǒng)初始化，初始化完畢進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集完畢對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)以及自車數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分別得到障礙物距離，相對(duì)速度，障礙物行駛方向，方位角以及自車速度、加速度，方向盤轉(zhuǎn)角，橫擺角速度等信息。數(shù)據(jù)處理完畢進(jìn)行安全性的判斷，若安全則繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，若不安全則進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警后如果駕駛員進(jìn)行正確操作，則繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，若沒有進(jìn)行操作則進(jìn)入自動(dòng)控制系統(tǒng)。首先對(duì)狀況進(jìn)行判斷是否僅需要制動(dòng)？若是則進(jìn)行制動(dòng)，若不是，則判斷是否僅需要轉(zhuǎn)向？是則進(jìn)行轉(zhuǎn)向，不是則繼續(xù)判斷是否是需要先制動(dòng)后轉(zhuǎn)向？是則進(jìn)行先制動(dòng)后轉(zhuǎn)向，不是則可判定為需要加速通過，從而加速通過。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)，其特征在于，包括:信號(hào)采集系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)、控制器； 所述信號(hào)采集系統(tǒng)包括車載雷達(dá)裝置、圖像采集系統(tǒng)和自車傳感器；所述車載雷達(dá)裝置設(shè)置于汽車前部、左方、右方以及后方，分別用于采集前方物體、左方物體、右方物體以及后方物體的相對(duì)距離、速度、方位角信息并及時(shí)傳送給信號(hào)處理系統(tǒng)；所述自車傳感器用于采集所述車身的速度、加速度以及橫擺角速度信息，并及時(shí)傳送給信號(hào)處理系統(tǒng)； 所述信號(hào)處理系統(tǒng)的輸入端與信號(hào)采集系統(tǒng)的輸出端相連，用于將信號(hào)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，得到前方物體、左方物體、右方物體以及后方物體的相對(duì)距離、速度、方位角信息以及自車的速度、加速度以及橫擺角速度信息，并將所述的所有信息發(fā)送給控制器； 所述控制器的輸入端與信號(hào)處理系統(tǒng)的輸出端相連，用于對(duì)從信號(hào)處理系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，分析判斷自車與障礙物之間的距離是否在安全范圍以內(nèi)，如果是則繼續(xù)探測，如果不在安全范圍以內(nèi)則先進(jìn)行聲學(xué)報(bào)警和圖形顯示報(bào)警，同時(shí)進(jìn)行車輛的路徑規(guī)劃，如果駕駛員沒有做出相應(yīng)的措施，則汽車進(jìn)入主動(dòng)避撞模式，進(jìn)入自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向、制動(dòng)或者加速操作，所述自動(dòng)控制系統(tǒng)包括制動(dòng)控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和節(jié)氣門控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)，其特征在于，所述車載雷達(dá)裝置包含至少六個(gè)雷達(dá)傳感器，分別位于汽車前部一個(gè)、左方兩個(gè)、右方兩個(gè)以及后方一個(gè)。
3.—種橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)的控制方法，分為以下情況進(jìn)行控制: (1)當(dāng)自車行駛方向與障礙物行駛方向垂直時(shí)，車載雷達(dá)裝置與圖像采集系統(tǒng)采集自車與障礙物的距離S、方位角α、障礙物的速度以及自車的速度信息；經(jīng)過信息處理得到自車與障礙物的距離S的關(guān)于方位角α的余弦值S1、自車與障礙物的距離S的關(guān)于方位角α的正弦值S2、自車與障礙物交匯時(shí)所需要的時(shí)間；控制器對(duì)汽車行駛的安全性進(jìn)行判斷，若安全則繼續(xù)探測，不安全則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，若駕駛員沒有進(jìn)行干涉，則車輛進(jìn)入主動(dòng)避撞模式，視具體情況分別進(jìn)行制動(dòng)，先制動(dòng)后轉(zhuǎn)向，必要時(shí)加速通過； (2)在高速行駛工況下，信息采集系統(tǒng)采集到自車側(cè)方有障礙車，障礙車有轉(zhuǎn)向的趨勢且趨勢進(jìn)一步加劇，此時(shí)控制器進(jìn)行報(bào)警，示意駕駛員進(jìn)行干涉，首先進(jìn)行鳴笛，如果障礙車沒有反應(yīng)繼續(xù)保持原有的行車路線，那么自車進(jìn)行主動(dòng)避撞； (3)在高速行駛工況下，自車后方的雷達(dá)探測到有障礙車在加速且沒有減速的趨勢，則自車的控制系統(tǒng)主動(dòng)進(jìn)行加速，從而避免后車追尾。
4.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的一種橫向主動(dòng)避撞系統(tǒng)的控制方法,其特征在于,在情況(2)下，如果自車左右均有障礙物，此時(shí)轉(zhuǎn)向功能不能得以實(shí)現(xiàn)，制動(dòng)控制系統(tǒng)只能減輕撞擊的強(qiáng)度，此時(shí)根據(jù)自車的性能進(jìn)行計(jì)算，加速能夠超越障礙車，那么控制器控制節(jié)氣門的開度進(jìn)行加速，從而實(shí)現(xiàn)所述主動(dòng)避撞。
【文檔編號(hào)】B60W30/09GK103587524SQ201310508776
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】袁朝春, 李道宇, 陳龍, 任皓, 江浩斌, 張厚忠 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)