駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法及系統(tǒng)，包括彎道側(cè)翻危險預(yù)警和側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警兩方面；彎道側(cè)翻危險預(yù)警是在獲知前方道路由直道入彎道時，通過查詢MAP表得到臨界車速，判斷車輛在未來彎道中行駛的側(cè)翻傾向；側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警是在任何路況下，利用駕駛員對轉(zhuǎn)向盤的輸入查詢臨界側(cè)向加速度MAP表得到臨界側(cè)向加速度，判斷當前車輛的側(cè)翻傾向。系統(tǒng)包含信息采集系統(tǒng)、側(cè)翻預(yù)警控制單元、側(cè)翻預(yù)警顯示單元。本發(fā)明通過綜合考慮車輛狀態(tài)信息與道路信息，判斷車輛在未來道路條件下的側(cè)翻危險程度，并通過恰當且易于理解的方式提前提示駕駛員，以便駕駛員及時采取措施，同時可以幫助駕駛員培養(yǎng)安全駕駛習(xí)慣，提高車輛行駛安全性。
【專利說明】駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車主動安全控制【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及安全信息的獲取與預(yù)警，尤指一種駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車的普及給人們和社會帶來了極大的便利，然而每年各類交通事故的頻繁發(fā)生，也造成了巨大的損失。其中由于車輛側(cè)翻引起的交通事故數(shù)量僅次于碰撞事故，而商用車輛由于其自身結(jié)構(gòu)特點(如重心較高、高寬比較大、轉(zhuǎn)彎半徑大等)，相比于其它類型車輛而言，更加容易發(fā)生側(cè)翻事故。同時由于商用車的客運或貨運功能，一旦發(fā)生側(cè)翻事故就會造成嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失，引起惡劣的社會影響。
[0003]國內(nèi)外的公司和學(xué)者對側(cè)翻預(yù)警進行了一些研究。其中大多數(shù)側(cè)翻預(yù)警方法是基于側(cè)向加速度或側(cè)傾角的極限值，通過將當前汽車側(cè)向加速度或側(cè)傾角與其極限值進行比較，判斷車輛側(cè)翻的危險程度。但現(xiàn)有的這些預(yù)警措施都沒有結(jié)合考慮到駕駛員的反應(yīng)速度和路況等外在因素，即不與駕駛員進行信息交互，難以為駕駛員所用。
[0004]通過綜合分析車輛的狀態(tài)以及所行駛的道路條件來判斷車輛未來的側(cè)翻危險程度，并提前預(yù)留充足的時間以適當?shù)姆绞教崾抉{駛員，從而為駕駛員的積極安全操作創(chuàng)造(時間和空間)條件。因此研究能為駕駛員所用的車輛側(cè)翻預(yù)警方法對減少側(cè)翻事故的發(fā)生有著積極的作用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了解決駕駛員遇到突發(fā)情況能有足夠的反應(yīng)時間應(yīng)對的問題，也為了培養(yǎng)駕駛員安全駕駛意識，本發(fā)明旨在提供一種駕駛員交互式的商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法和系統(tǒng)。通過綜合道路信息、車輛當前狀態(tài)信息，以及駕駛員的正常反應(yīng)速度，對車輛側(cè)翻危險進行預(yù)警，并及時提示駕駛員進行減速等操作，降低車輛的側(cè)翻風(fēng)險程度；同時，通過車輛側(cè)向姿態(tài)危險程度的實時提示，訓(xùn)練駕駛員以培養(yǎng)駕駛員的安全操作意識。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):一種駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法，其特征在于:包括彎道側(cè)翻危險預(yù)警和側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警兩方面；
[0007]所述彎道側(cè)翻危險預(yù)警的具體步驟為:
[0008]I)通過信息采集系統(tǒng)獲取車輛行駛前方彎道信息:包括彎道半徑R。、車輛當前位置到彎道入口的距離Sdis、路面附著系數(shù)，以及車輛狀態(tài)信息:包括當前車速V、縱向加速度ax、車輛載荷；
[0009]2)利用線性插值法查詢側(cè)翻臨界車速MAP表，得到車輛在已知前方彎道中側(cè)翻的臨界車速爺.5
[0010]3)實時計算車輛到彎道所需要的時間TTC，TTC = SdisV,單位秒，以此為依據(jù)在不同情況下進行判斷，得到相應(yīng)的預(yù)警等級信號:
[0011]①當TTOtci, t0 = 1-3秒時，認為車輛仍然在彎道前的直道上行駛，此時以溫和的加速度axb，axb = -0.4g~O，計算車輛制動到臨界車速所需要的時間NTB，NTB = {V-V)IChh ,單位秒；
[0012]當TTC-NTB > t，t = 2-6秒，且NTB > O時，表示車速過高但距離彎道較遠，有充足距離制動，駕駛員正常操作即可，輸出O級預(yù)警信號；
[0013]當O < TTC-NTB≤t且NTB > O時，表示車速過高，距彎道距離與所需的制動距離相差較小，建議駕駛員采取緩慢減速，輸出I級預(yù)警信號；
[0014]當TTC-NTB≤O且NTB > O時，表示車速過高，且距彎道的距離過短，建議駕駛員立即采取減速操作，降低車速至臨界車速以下，輸出2級預(yù)警信號；
[0015]②當TTC ( t0, t0 = 1-3秒時，表示車輛已經(jīng)由直道過渡至彎道，在彎道中行駛；
[0016]當V 時，提示駕駛員應(yīng)當立即開始減速，輸出2級預(yù)警信號；
[0017]當V < 1P時，則計算當前車速加速到臨界車速所需要的時間AT, AT = (V-V)Iax ,單位秒，其中ax是縱向加速度傳感器實時獲取的車輛縱向加速度；
[0018]當O < AT≤t時，t = 2-6秒，則提示駕駛員保持車速，不要加速行駛，輸出I級
預(yù)警信號；
[0019]當AT > t時，則提示駕駛員當前車速安全，輸出O級預(yù)警信號；
[0020]所述側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警的具體步驟如下:
[0021]I)通過安裝于接近車輛質(zhì)心位置的側(cè)向加速度傳感器實時獲取車輛的側(cè)向加速度3丨，經(jīng)控制單元濾波后輸入到預(yù)警算法中；
[0022]2)通過線性插值的方法查詢臨界側(cè)向加速度MAP表，得到當前轉(zhuǎn)向盤操作時的臨界側(cè)向加速
[0023]3)預(yù)警控制單元將當前車輛側(cè)向加速度ay與查詢MAP表所得到的臨界側(cè)向加速度&進行比較，得到實時的側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警信號:
[0024]當av< QAay時，輸出O級預(yù)警信號；
[0025]當0.4^ < < 0.6?,時，輸出I級預(yù)警信號；
[0026]當0.6\< Uy < 0.7\時，輸出2級預(yù)警信號；
[0027]當0.74.< Uy < 0.8α；ι.時，輸出3級預(yù)警信號；
[0028]當七> 0.8?,.時，輸出4級預(yù)警信號。
[0029]所述側(cè)翻臨界車速MAP表和臨界側(cè)向加速度MAP表，是利用車輛動力學(xué)仿真軟件，建立高精度仿真模型，通過仿真后制定的；在設(shè)定的車輛幾何參數(shù)、空載質(zhì)心位置、非簧載質(zhì)量、簧載質(zhì)量、懸架剛度和阻尼、輪胎參數(shù)的前提下，以不同的彎道半徑、轉(zhuǎn)彎方向、路面附著系數(shù)、車輛載荷作為工況條件輸入，進行閉環(huán)仿真，得到的是對應(yīng)于不同工況的側(cè)翻臨界車速MAP表；以不同的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動角速度、路面附著系數(shù)、車輛載荷作為輸入，進行閉環(huán)仿真，得到的是對應(yīng)于不同轉(zhuǎn)向工況的臨界側(cè)向加速度MAP表。
[0030]本發(fā)明為實現(xiàn)上述方法，還提供一種駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警系統(tǒng)，包含信息采集系統(tǒng)、側(cè)翻預(yù)警控制單元、側(cè)翻預(yù)警顯示單元三大部分。[0031]所述信息采集系統(tǒng)包括車輛CAN總線系統(tǒng)、側(cè)向加速度傳感器、縱向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、懸架位移傳感器、駕駛員控制開關(guān)；
[0032]所述側(cè)翻預(yù)警控制單元包括存儲有側(cè)翻預(yù)警算法的微控制器及相應(yīng)的處理電路；
[0033]所述側(cè)翻預(yù)警顯示單元包括系統(tǒng)工作指示燈、彎道側(cè)翻危險預(yù)警燈、側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警燈和蜂鳴器，其中彎道側(cè)翻危險預(yù)警燈為至少擁有綠、黃、紅三種顏色的多色燈，分別表示0、1、2三個等級的預(yù)警信號；側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警燈分別利用綠、黃、紅三種顏色的燈，分左、右對稱兩組以表示不同方向，每組各4列，由內(nèi)向外依次排開；其中最內(nèi)側(cè)的2列燈采用綠燈，第3列采用黃燈，第4列采用紅燈，且每列燈的數(shù)量也由I個漸次增多至4個，隨著預(yù)警等級由O級到4級，預(yù)警燈也由全部熄滅變?yōu)闈u次發(fā)亮，以表示不同程度的危險等級。
[0034]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明通過綜合考慮車輛狀態(tài)信息與道路信息，判斷車輛在未來道路條件下的側(cè)翻危險程度，并通過恰當且易于理解的方式提前提示駕駛員，以便駕駛員及時采取措施，有利于減少商用車側(cè)翻事故，同時可以幫助駕駛員培養(yǎng)安全的駕駛習(xí)慣。2、彎道側(cè)翻危險預(yù)警方法在車輛由直道進入彎道行駛過程中發(fā)出彎道側(cè)翻危險預(yù)警信號，從而可以在車輛進入彎道前的直道開始至彎道結(jié)束始終對駕駛員進行預(yù)警，提供駕駛員充足的反應(yīng)時間采取制動減速的操作，從而減小車輛在彎道中行駛時的側(cè)翻風(fēng)險。3、側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警方法發(fā)出的車輛側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警信號，在預(yù)警系統(tǒng)工作時始終存在，實時地提示駕駛員當前車輛的側(cè)向姿態(tài)危險程度，可以使駕駛員建立起不同的轉(zhuǎn)向盤操作、車速條件下所對應(yīng)的車輛危險狀況，幫助駕駛員建立起在各種工況下采取相應(yīng)安全操作的意識，提高車輛行駛安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警系統(tǒng)示意圖。
[0036]圖2駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0038]一種駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警系統(tǒng)，如圖1所示，包括信息采集系統(tǒng)1、側(cè)翻預(yù)警控制單元2、側(cè)翻預(yù)警顯示單元3三大部分。
[0039]信息采集系統(tǒng)I用于采集各傳感器以及整車CAN信號，從而為側(cè)翻預(yù)警控制單元2 (單片機)提供所需的車輛狀態(tài)信息和道路信息。所需的傳感器信號來自于安裝于車輛質(zhì)心位置的側(cè)向加速度傳感器12、縱向加速度傳感器13、橫擺角速度傳感器14和位于懸架的懸架位移傳感器15。從車輛CAN總線系統(tǒng)11可以獲得車輛狀態(tài)信息:車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動角速度，以及道路信息:前方彎道曲率半徑、轉(zhuǎn)彎方向、車輛到彎道入口距離、天氣和道路情況。通過車輛CAN總線系統(tǒng)11獲得的道路信息是由車載系統(tǒng)如定位導(dǎo)航系統(tǒng)得到的。駕駛員顯示控制開關(guān)16與側(cè)翻預(yù)警控制單元2的一個I/O 口相連并作為輸入，通過在側(cè)翻預(yù)警控制單元2中編寫相應(yīng)程序，使其具備開關(guān)預(yù)警信號顯示的作用。
[0040]側(cè)翻預(yù)警控制單元2包括存儲有側(cè)翻預(yù)警算法的芯片21及相應(yīng)的處理電路22，此處控制單元實際上是一款單片機，目前采用飛思卡爾單片機，預(yù)警算法通過C代碼的形式保存于單片機中，預(yù)警算法對各個輸入量分析處理，得到可以進行運算的數(shù)字信號，通過單片機運行計算，從而發(fā)出預(yù)警信號。
[0041]側(cè)翻預(yù)警顯示單元3包括系統(tǒng)工作指示燈31、彎道側(cè)翻危險預(yù)警燈32、側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警燈33和蜂鳴器34。其中彎道側(cè)翻危險預(yù)警燈32為至少擁有綠、黃、紅三種顏色的多色燈，用于提示不同程度的彎道側(cè)翻風(fēng)險。側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警燈33利用綠、黃、紅三種顏色的LED燈，左、右對稱兩組，每組各4列，由內(nèi)向外依次排開，其中最內(nèi)側(cè)的綠燈占據(jù)2列，每列燈的數(shù)量漸次增多，通過燈的方位、顏色和數(shù)量表示不同方向和不同程度的側(cè)向姿態(tài)危險，同時輔以蜂鳴器提示駕駛員。
[0042]本發(fā)明的側(cè)翻預(yù)警是這樣實現(xiàn)的:
[0043]一種駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法，概括講包括以下步驟，其流程如圖2所示:
[0044]第一步:設(shè)置裝于車上的側(cè)翻預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)具有獲取車輛狀態(tài)和道路信息的能力、車輛側(cè)翻預(yù)警的能力、顯示預(yù)警信號的能力，包括信息采集系統(tǒng)、側(cè)翻預(yù)警控制單元、側(cè)翻預(yù)警顯示單元，同時設(shè)置了顯示控制開關(guān)。當駕駛員需要顯示預(yù)警信號時，開啟顯示控制開關(guān)，否則不開啟。顯示控制開關(guān)只對側(cè)翻預(yù)警顯示單元有效，無論開啟與否，都不會影響側(cè)翻預(yù)警控制單元的工作，保證預(yù)警控制單元正常工作。
[0045]第二步:側(cè)翻預(yù)警系統(tǒng)開始工作，采集系統(tǒng)獲取當前車輛信息和前方道路信息。
[0046]獲取的當前車輛信息有車速、縱/側(cè)向加速度、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角及其角速度、橫擺角速度、車輛載荷；所涉及的信號來自縱/側(cè)向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、懸架位移傳感器、車輛CAN總線系統(tǒng)。獲取的前方道路信息有前方彎道半徑、轉(zhuǎn)彎方向、車輛當前位置到彎道入口距離、天氣和道路情況等，這些信息通過車輛CAN總線系統(tǒng)獲取。
[0047]第三步:側(cè)翻預(yù)警控制單元分析處理這些信息，判斷車輛未來的側(cè)翻危險程度，發(fā)出預(yù)警信號。
[0048]側(cè)翻預(yù)警控制單元通過側(cè)翻預(yù)警算法分析這些處理信息，根據(jù)不同的條件產(chǎn)生兩種不同的預(yù)警結(jié)果，發(fā)出不同等級的預(yù)警信號:
[0049]第一種預(yù)警，彎道側(cè)翻危險預(yù)警:在獲知前方道路由直道入彎道時，預(yù)警算法綜合分析當前車速、縱向加速度以及車輛到彎道入口距離、彎道曲率半徑，路面附著系數(shù)判斷車輛在未來彎道中行駛的側(cè)翻危險程度，并進行預(yù)警提示。
[0050]第二種預(yù)警，側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警:不論道路如何，預(yù)警算法實時地比較當前車輛側(cè)向加速度與其危險閾值，判斷當前車輛側(cè)向姿態(tài)的安全性，并提出預(yù)警。
[0051]彎道側(cè)翻危險預(yù)警發(fā)生在直道入彎道的路段，完全是直道的情況，無需開啟這一預(yù)警算法。側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警則可以發(fā)生在任何路段，預(yù)警工作始終存在。在遇到直道入彎道的路段時，兩種算法都起作用，各自發(fā)出預(yù)警。
[0052]第一種，彎道側(cè)翻危險預(yù)警方法，其具體內(nèi)容如下:
[0053]1、通過整車CAN系統(tǒng)獲得所需道路信息:彎道半徑R。、轉(zhuǎn)彎方向、路面附著系數(shù)、車輛當前位置到彎道入口的距離Sdis ;以及車輛狀態(tài)信息:當前車速V、縱向加速度ax、車輛載荷。
[0054]所述彎道半徑、轉(zhuǎn)彎方向、車輛當前位置到彎道入口距離是由其它車載系統(tǒng)如定位導(dǎo)航系統(tǒng)在車輛行駛至彎道前(如500米距離)由內(nèi)置于其中的成熟算法根據(jù)實際道路情況計算得到。通過獲得的天氣和道路情況，預(yù)警控制單元在預(yù)先制定的路面附著系數(shù)基礎(chǔ)上進行加權(quán)運算得到相應(yīng)接近的路面附著系數(shù)。所述車輛載荷是利用懸架位移傳感器所測得懸架位移的變化間接獲得的。
[0055]2、查詢軟件代碼中已制定好的側(cè)翻臨界車速MAP表，在MAP表中通過線性插值方法得到車輛在前方彎道中側(cè)翻的臨界車速V。
[0056]代碼中的MAP表輸入為彎道半徑、轉(zhuǎn)彎方向、路面附著系數(shù)、車輛載荷，輸出為臨界車速，利用已知的商業(yè)化車輛動力學(xué)仿真軟件TruckSim進行大量的仿真得到，得到車輛在不同行駛條件下發(fā)生側(cè)翻的臨界車速，從而產(chǎn)生所述的MAP表。在MAP表中通過線性插值方法就可以得到不同輸入所對應(yīng)的輸出。
[0057]仿真方法建立MAP表具體如下:
[0058]I)采集TruckSim建立車輛仿真模型所需要的車輛參數(shù),包括:車輛幾何參數(shù)、重心位置、非簧載質(zhì)量、簧載質(zhì)量、懸架剛度和阻尼、輪胎參數(shù)等；
[0059]2)將采集的車輛參數(shù)輸入到軟件中建立車輛仿真模型；
[0060]3)在TruckSim中建立仿真工況:設(shè)置不同的彎道半徑、轉(zhuǎn)彎方向、路面附著系數(shù)、車輛載荷；
[0061]4)在TruckSim中進行閉環(huán)仿真:設(shè)置車輛以期望的車速勻速進入彎道，不斷增大車速進行仿真，直至 在彎道中車輛的狀態(tài)達到側(cè)翻臨界狀態(tài)，得到對應(yīng)于不同行駛條件的側(cè)翻臨界車速；
[0062]5)記錄仿真時輸入和輸出的數(shù)據(jù)，從而得到車輛在各種不同行駛條件下對應(yīng)的側(cè)翻臨界車速MAP表。
[0063]MAP表中存儲著大量車輛在不同的彎道和車輛狀態(tài)條件下行駛時發(fā)生側(cè)翻的臨界車速，實際應(yīng)用中預(yù)警算法計算時再通過線性插值的方法得到車輛在前方已知的彎道中行駛的側(cè)翻臨界車速。
[0064]3、側(cè)翻預(yù)警控制單元分析處理信息，得到并輸出彎道側(cè)翻危險預(yù)警信號。
[0065]側(cè)翻預(yù)警控制單元實時計算車輛到彎道所需要的時間TTC (Time To Curve, TTC=SdisV，單位秒)。理論上當TTC = O時，車輛才開始進入彎道中行駛，而實際上車輛通過GPS定位并計算到彎道入口的距離存在系統(tǒng)誤差，同時彎道中預(yù)警信號的發(fā)生條件更加嚴格，因此將車輛入彎時間人為提前是為了能獲得更好的預(yù)警效果。因此，一般取TTC > 2秒時(此數(shù)值不宜過大或過小，可在[1，3]之間選取)，認為車輛在彎道前的直道上行駛，同時計算車輛以較溫和的加速度axb (如設(shè)定axb = -0.2g，此數(shù)值可在(-0.4g，0)之間選取)制
動到臨界車速所需要的時間NTB (Needed Time for Brake, NTB = (v — v)/axh ,單位秒)，通過分析處理得到預(yù)警信號。具體方法是:
[0066]當TTC-NTB > 5 (此數(shù)值可在[2，6]之間選取)且TTC > 2,NTB > O時，輸出O級預(yù)警信號，表示車速過高但距離彎道較遠，有充足距離制動，駕駛員正常操作即可；
[0067]當O < TTC-NTB≤5且TTC > 2、NTB > O時，輸出I級預(yù)警信號，表示車速過高，距彎道距離與所需的制動距離相差較小，建議駕駛員采取緩慢減速；
[0068]當TTC-NTB≥O且TTC > 2、NTB > O時，輸出2級預(yù)警信號，表示車速過高，且距彎道的距離過短，建議駕駛員立即采取減速操作，降低車速至臨界車速以下。
[0069]當TTC < 2時，表示車輛開始由直道過渡至彎道，在彎道中行駛:
[0070]當車速I，> V時，則發(fā)出2級預(yù)警信號，提示駕駛員應(yīng)當立即開始減速；
[0071]當V < V時，則計算當前車速加速到臨界車速所需要的時間AT (Acceleration
Time, AT = (v-v)/ax，單位秒)，ax是縱向加速度傳感器實時獲取的加速度值:
[0072]當O < AT≤5時(此數(shù)值可在[2，6]之間選取)，則發(fā)出I級預(yù)警信號，提示駕駛員保持車速，不要加速行駛；
[0073]當AT > 5時，則發(fā)出O級預(yù)警信號，提示駕駛員當前車速安全。
[0074]預(yù)警信號從O級開始逐漸升高，級數(shù)越高，表明預(yù)警程度越需加強。
[0075]第二種，側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警方法，其具體內(nèi)容如下:
[0076]1、通過安裝于接近車輛質(zhì)心位置的側(cè)向加速度傳感器實時獲取車輛的側(cè)向加速度，經(jīng)過濾波后輸入到控制單元中。
[0077]2、通過查詢代碼中制定好的臨界側(cè)向加速度MAP表，并通過線性插值的方法得到當前轉(zhuǎn)向盤操作的臨界側(cè)向加速度\。
[0078]所述的臨界側(cè)向加速度MAP表輸入為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動角速度、橫擺角速度、路面附著系數(shù)、車輛載荷；輸出為臨界側(cè)向加速度。制定MAP表的方法同上面?zhèn)确R界車速MAP表一樣，只是所采用的仿真工況因MAP表的輸入不同而有所不同。
[0079]3、預(yù)警控制單元將當前車輛側(cè)向加速度ay與查詢MAP表所得到的臨界側(cè)向加速
度七進行比較，得到實時的側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警信號:
[0080]當< 0.4^.時，輸出O級預(yù)警信號；
[0081]當0.4*.< Uv < 0.6?,時，輸出i級預(yù)警信號；
[0082]當0.64.< Ciy < 0.7?,.時，輸出2級預(yù)警信號；
[0083]當OJily< Cly < 0.8^.時，輸出3級預(yù)警信號；
[0084]當>0.83時，輸出4級預(yù)警信號。
[0085]也就是說，側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警信號可以根據(jù)當前側(cè)向加速度與臨界側(cè)向加速度的比例而確定的。預(yù)警信號在左、右兩個側(cè)方向上分別有0、1、2、3、4五個等級，等級越高，側(cè)向加速度越靠近臨界側(cè)向加速度，表示越危險。等級所對應(yīng)的當前側(cè)向加速度與臨界側(cè)向加速度的比例是通過實車試驗得到參考性數(shù)據(jù)以后劃分的，具體地，可以分別對應(yīng)于40%，60%，70%，80%。分級顯示的意義在于實時地顯示當前的車輛姿態(tài)的危險程度，從而使駕駛員能夠清楚什么樣的操作可能會引起車輛危險的狀況，從而培養(yǎng)駕駛員在各種工況下采取相應(yīng)安全操作的意識和習(xí)慣。
[0086]第四步:通過側(cè)翻預(yù)警顯示單元實時地向駕駛員提示預(yù)警信號。
[0087]側(cè)翻預(yù)警控制單元根據(jù)預(yù)警信號向側(cè)翻預(yù)警顯示單元發(fā)送控制指令，將其以恰當?shù)男问綄崟r地提示給駕駛員，從而使駕駛員能夠有充足的時間采取必要的措施，降低車輛未來側(cè)翻的可能性。側(cè)翻預(yù)警顯示單元通過指示燈、聲音的方式將側(cè)翻預(yù)警控制單元發(fā)出的預(yù)警信號實時地提示給駕駛員。側(cè)翻預(yù)警顯示單元通過彎道側(cè)翻危險預(yù)警燈和側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警燈分別顯示側(cè)翻預(yù)警控制單元發(fā)出的兩種預(yù)警信號。具體地可以為，彎道側(cè)翻危險預(yù)警信號通過能顯示綠黃紅三種顏色的彎道側(cè)翻危險預(yù)警燈顯示:綠色對應(yīng)O級，黃色對應(yīng)I級，紅色對應(yīng)2級；側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警信號通過左右漸次排開的LED燈顯示，以左側(cè)為例:從內(nèi)向外第一列綠燈對應(yīng)I級，第二列綠燈對應(yīng)2級，第三列黃燈對應(yīng)3級，第四列紅燈對應(yīng)4級；級別越高表示危險程度越高。
[0088]同時在行駛過程中，駕駛員可以把自身的感受與實際提示的車輛側(cè)向姿態(tài)聯(lián)系在一起，長此以往，駕駛員便能養(yǎng)成習(xí)慣，在不同行駛路況時采取相應(yīng)的安全操作。
[0089]第五步:系統(tǒng)根據(jù)駕駛員的操縱所帶來的新的車輛狀態(tài)以及當前的道路信息，循環(huán)計算，進一步?jīng)Q定是否提高預(yù)警等級或者解除預(yù)警。
【權(quán)利要求】
1.一種駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法，其特征在于:包括彎道側(cè)翻危險預(yù)警和側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警兩方面； 所述彎道側(cè)翻危險預(yù)警的具體步驟為: 1)通過信息采集系統(tǒng)獲取車輛行駛前方彎道信息:包括彎道半徑R。、車輛當前位置到彎道入口的距離Sdis、路面附著系數(shù)，以及車輛狀態(tài)信息:包括當前車速V、縱向加速度ax、車輛載荷； 2)利用線性插值法查詢側(cè)翻臨界車速MAP表，得到車輛在已知前方彎道中側(cè)翻的臨界車速V.3)實時計算車輛到彎道所需要的時間TTC，TTC= SdisV,單位秒，以此為依據(jù)在不同情況下進行判斷，得到相應(yīng)的預(yù)警等級信號: ①當TTC> t0, t0 = 1-3秒時，認為車輛仍然在彎道前的直道上行駛，此時以溫和的加速度axb，axb = -0.4g~0，計算車輛制動到臨界車速所需要的時間NTB，NTB = (v~v)/avh，單位秒； 當TTC-NTB > t，t = 2-6秒，且NTB > O時，表示車速過高但距離彎道較遠，有充足距離制動，駕駛員正常操作即可，輸出O級預(yù)警信號； 當O < TTC-NTB < t且NTB > O時，表示車速過高，距彎道距離與所需的制動距離相差較小，建議駕駛員采取緩慢減速，輸出I級預(yù)警信號； 當TTC-NTB < O且NTB > O時，表示車速過高，且距彎道的距離過短，提示駕駛員立即采取減速操作，降低車速至臨界車速以下，輸出2級預(yù)警信號； ②當TTC( t0, t0 = 1-3秒時，表示車輛已經(jīng)由直道過渡至彎道，在彎道中行駛； 當V2 P時，提示駕駛員應(yīng)當立即開始減速，輸出2級預(yù)警信號； 當V <爺時，則計算當前車速加速到臨界車速所需要的時間AT，AT = {v-v)/ax，單位秒，其中ax是縱向加速度傳感器實時獲取的車輛縱向加速度； 當O < A≤≤t時，t = 2-6秒，則提示駕駛員保持車速，不要加速行駛，輸出I級預(yù)警信號; 當AT > t時，則提示駕駛員當前車速安全，輸出O級預(yù)警信號； 所述側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警的具體步驟如下: 1)通過安裝于接近車輛質(zhì)心位置的側(cè)向加速度傳感器實時獲取車輛的側(cè)向加速度ay，經(jīng)控制單元濾波后輸入到預(yù)警算法中； 2)通過線性插值的方法查詢臨界側(cè)向加速度MAP表，得到當前轉(zhuǎn)向盤操作時的臨界側(cè)向加速度<3 ； 3)預(yù)警控制單元將當前車輛側(cè)向加速度ay與查詢MAP表所得到的臨界側(cè)向加速度\進行比較，得到實時的側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警信號: 當< 0.4?,.時，輸出O級預(yù)警信號； 當0.4^ < < 0.6?,時，輸出I級預(yù)警信號；當0.64.< ay < OJay時，輸出2級預(yù)警信號； 當0.73, < U1 < 0.8a,.時，輸出3級預(yù)警信號； 當ay>0.%.時，輸出4級預(yù)警信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法，其特征在于:所述側(cè)翻臨界車速MAP表和臨界側(cè)向加速度MAP表，是利用車輛動力學(xué)仿真軟件，建立高精度仿真模型，通過仿真后制定的；在設(shè)定的車輛幾何參數(shù)、空載質(zhì)心位置、非簧載質(zhì)量、簧載質(zhì)量、懸架剛度和阻尼、輪胎參數(shù)的前提下，以不同的彎道半徑、轉(zhuǎn)彎方向、路面附著系數(shù)、車輛載荷作為工況條件輸入，進行閉環(huán)仿真，得到的是對應(yīng)于不同工況的側(cè)翻臨界車速MAP表；以不同的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動角速度、路面附著系數(shù)、車輛載荷作為輸入，進行閉環(huán)仿真，得到的是對應(yīng)于不同轉(zhuǎn)向工況的臨界側(cè)向加速度MAP表。
3.一種實現(xiàn)駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法的系統(tǒng)，其特征在于:包含信息采集系統(tǒng)、側(cè)翻預(yù)警控制單元、側(cè)翻預(yù)警顯示單元三部分； 所述信息米集系統(tǒng)包括車輛CAN總線系統(tǒng)、側(cè)向加速度傳感器、縱向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、懸架位移傳感器、駕駛員控制開關(guān)； 所述側(cè)翻預(yù)警控制單元包括存儲有側(cè)翻預(yù)警算法的微控制器及相應(yīng)的處理電路； 所述側(cè)翻預(yù)警顯示單元包括系統(tǒng)工作指示燈、彎道側(cè)翻危險預(yù)警燈、側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警燈和蜂鳴器，其中彎道側(cè)翻危險預(yù)警燈為至少擁有綠、黃、紅三種顏色的多色燈，分別表示0、1、2三個等級的預(yù)警信號；側(cè)向姿態(tài)危險預(yù)警燈分別利用綠、黃、紅三種顏色的燈，分左、右對稱兩組以表示不同方向，每組各4列，由內(nèi)向外依次排開；其中最內(nèi)側(cè)的2列燈采用綠燈，第3列采用黃燈，第4列采用紅燈，且每列燈的數(shù)量也由1個漸次增多至4個，隨著預(yù)警等級由O級到4級，預(yù)警燈也由全部熄滅變?yōu)闈u次發(fā)亮，以表示不同程度的危險等級。
【文檔編號】B60Q9/00GK103921719SQ201410128767
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】羅禹貢, 劉勇, 李克強, 戴一凡, 楊殿閣, 王建強, 連小珉, 鄭四發(fā), 黃韶烔, 韓云武, 王磊 申請人:清華大學(xué)