基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)，主要包括信號采集及處理模塊I，自車信息采集模塊II，判斷識別模塊III，人機(jī)交互模塊IV以及執(zhí)行系統(tǒng)模塊V。所述的信號采集及處理模塊I利用毫米波雷達(dá)I-1得到目標(biāo)X相對自車Z的速度、距離和方位角，并經(jīng)過處理器I-2處理后輸出；自車信息采集模塊II利用ABS輪速傳感器II-1得到自車Z的車速和路面附著系數(shù)，并經(jīng)過副處理器II-2處理后輸出；判斷識別模塊III判斷目標(biāo)X的類型并將目標(biāo)類型傳輸給人機(jī)交互模塊IV，將控制策略傳輸給執(zhí)行系統(tǒng)模塊V。采取相應(yīng)的規(guī)避控制措施。本發(fā)明能提前足夠時(shí)間提醒駕駛員采取措施以保證安全舒適行駛，有效識別出危險(xiǎn)目標(biāo)并提醒駕駛員，提高系統(tǒng)的安全性。
【專利說明】基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車主動安全【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，汽車工業(yè)自十九世紀(jì)末期誕生以來得到了飛速的發(fā)展。然而，交通事故一直是伴隨汽車發(fā)展所帶來的弊病，近些年來交通事故數(shù)量和乘員傷亡人數(shù)一直居高不下，成為全球疾病或意外死亡的重要原因之一，因此交通安全問題已成為全球亟待解決的主要問題。通過對大量交通事故產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，總結(jié)出主要是司機(jī)因素、車輛因素和環(huán)境因素這三個(gè)方面，尤其是司機(jī)因素最為突出。疏忽大意、超速行駛、疲勞駕駛、判定失誤和酒后駕車等因素是導(dǎo)致交通事故發(fā)生的主要原因。為幫助司機(jī)安全駕駛從而減少交通事故的發(fā)生，汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)的研究迫在眉睫。
[0003]汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)通過安裝在車輛前端的目標(biāo)探測裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛周圍出現(xiàn)的目標(biāo)，自動識別出可能與車輛發(fā)生碰撞的車輛、障礙物或行人。在汽車行駛過程中，當(dāng)危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)能自動報(bào)警來提醒駕駛員警惕，從而提前采取措施來避免事故的發(fā)生；如果駕駛員仍然沒有采取措施，則該系統(tǒng)能通過對發(fā)動機(jī)、離合器和變速箱等傳動系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)自動減速功能，如果減速后仍然不能擺脫危險(xiǎn)的狀況，則該系統(tǒng)通過對制動器和發(fā)動機(jī)等的控制實(shí)現(xiàn)緊急制動功能，盡可能的避免事故的發(fā)生。
[0004]目前汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)的重點(diǎn)仍在于如何識別出目標(biāo)的運(yùn)動狀態(tài)信息，而忽略了安全車距模型及控制策略的建立，或者統(tǒng)一建立安全車距模型和控制策略，因此降低了系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明提出建立細(xì)化的安全車距模型及可供選擇的規(guī)避控制策略，從而能提前足夠的時(shí)間提醒駕駛員采取措施以保證安全舒適行駛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)，能有效識別出危險(xiǎn)目標(biāo)并提醒駕駛員，若駕駛員沒有采取措施則自動制動或減速保證安全行駛。
[0006]結(jié)合附圖，可見本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)，主要包括信號采集及處理模塊I，自車信息采集模塊II，判斷識別模塊III，人機(jī)交互模塊IV以及執(zhí)行系統(tǒng)模塊V。
[0008]所述的信號采集及處理模塊I利用毫米波雷達(dá)1-1得到目標(biāo)X相對自車Z的速度、距離和方位角，并經(jīng)過處理器1-2處理后輸出；自車信息采集模塊II利用ABS輪速傳感器I1-1得到自車Z的車速和路面附著系數(shù)，并經(jīng)過副處理器I1-2處理后輸出；判斷識別模塊III根據(jù)處理器1-2輸入的速度、距離和方位角數(shù)據(jù)，以及副處理器I1-2輸入的自車Z車速和路面附著系數(shù)，利用識別器II1-1判斷目標(biāo)X的類型并將目標(biāo)類型傳輸給人機(jī)交互模塊IV，將控制策略傳輸給執(zhí)行系統(tǒng)模塊V。人機(jī)交互模塊IV通過顯示報(bào)警器IV-1的指示燈和聲音等提醒駕駛員目標(biāo)類型和應(yīng)采取的措施；執(zhí)行系統(tǒng)模塊V是在駕駛員沒有采取行動的情況下，利用規(guī)避控制器V-1根據(jù)目標(biāo)類型自動采取相應(yīng)的制動或減速等規(guī)避控制措施。
[0009]優(yōu)選地，所述的識別器II1-1判斷目標(biāo)X的類型時(shí)采用先方位角初步篩選，后安全車距精確識別的識別器算法，有效地識別出目標(biāo)類型并輸送給后續(xù)模塊。
[0010]優(yōu)選地，本發(fā)明采用以下4種安全車距模型:安全臨界車距、鎖定目標(biāo)車距、危險(xiǎn)臨界車距和極限臨界車距。細(xì)分了汽車與目標(biāo)之間的距離，提高了系統(tǒng)的安全性。
[0011]優(yōu)選地，所述的執(zhí)行系統(tǒng)模塊V中規(guī)避控制器V-1采取的規(guī)避控制策略分為偏于安全的控制策略和兼顧舒適性的控制策略，根據(jù)駕駛員的要求自行選擇，更人性化。
[0012]根據(jù)汽車制動時(shí)的運(yùn)動情況建立安全車距的模型為:
[0013]d = Cl1-ClJd0(I)
[0014]其中d為安全車距，Cl1為自車Z所駛過的距離，d2為目標(biāo)X所駛過的距離，d0為表示兩車脫離危險(xiǎn)后所要保留的最小安全車距，一般取2~5m。
[0015]本發(fā)明根據(jù)車輛制動學(xué)理論建立了四種安全車距模型:安全臨界車距、鎖定目標(biāo)車距、危險(xiǎn)臨界車距和極限臨界車距。
[0016]安全臨界車距是預(yù)判車輛的運(yùn)行狀況是否安全的指標(biāo)，高于此值便安全；對應(yīng)的危險(xiǎn)臨界車距預(yù)判車輛的運(yùn)行工況是否危險(xiǎn)，低于此值則危險(xiǎn)。鎖定目標(biāo)車距是在安全臨界車距上增加一段距離，根據(jù)駕駛員的熟練程度自行通過人機(jī)交互模塊IV設(shè)定；極限臨界車距是汽車不發(fā)生追尾事故所需維持的極限車距。
[0017]安全臨界車距為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)，包括信號采集及處理模塊(I)，自車信息采集模塊(II)，判斷識別模塊(III)，人機(jī)交互模塊(IV)以及執(zhí)行系統(tǒng)模塊(V)，其特征在于； 所述的信號采集及處理模塊(I)利用毫米波雷達(dá)(1-1)得到目標(biāo)(X)相對自車(Z)的速度、距離和方位角，并經(jīng)過處理器(1-2)處理后輸出； 自車信息采集模塊(II)利用ABS輪速傳感器(I1-1)得到自車(Z)的車速和路面附著系數(shù)，并經(jīng)過副處理器(I1-2)處理后輸出； 判斷識別模塊(III)根據(jù)處理器(1-2)輸入的速度、距離和方位角數(shù)據(jù)，以及副處理器(I1-2)輸入的自車(Z)車速和路面附著系數(shù)，利用識別器(II1-1)判斷目標(biāo)⑴的類型并將目標(biāo)類型傳輸給人機(jī)交互模塊(IV)，將控制策略傳輸給執(zhí)行系統(tǒng)模塊(V)； 人機(jī)交互模塊(IV)通過顯示報(bào)警器(IV-1)的指示燈和聲音提醒駕駛員目標(biāo)類型和應(yīng)采取的措施； 執(zhí)行系統(tǒng)模塊(V)是在駕駛員沒有采取行動的情況下，利用規(guī)避控制器(V-1)根據(jù)目標(biāo)類型自動采取相應(yīng)的制動或減速規(guī)避控制措施。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于; 所述的識別器(II1-1)判斷目標(biāo)(X)的類型時(shí)采用先方位角初步篩選，后安全車距精確識別的識別器算法； 判斷識別模塊(III)的識別器(II1-1)首先根據(jù)方位角Θ的范圍直接判斷是否是危險(xiǎn)目標(biāo)，Θ大于臨界方位角則直接判斷為非危險(xiǎn)目標(biāo)，Θ小于臨界方位角則計(jì)算安全車距；其次，將距離與安全車距比較，確定目標(biāo)類型；進(jìn)而將目標(biāo)類型輸送給人機(jī)交互模塊(IV)； 所述的臨界方位角取25° -35°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于; 所述的安全車距的通用計(jì)算模型為: d = dfdfdo(I) 其中d為安全車距，Cl1為自車(Z)所駛過的距離，d2為目標(biāo)(X)所駛過的距離，d0為表示兩車脫離危險(xiǎn)后所要保留的最小安全車距，取2~5m ； 所述的安全車距采用以下4種安全車距模型進(jìn)行計(jì)算:安全臨界車距、鎖定目標(biāo)車距、危險(xiǎn)臨界車距和極限臨界車距； 所述的安全臨界車距是預(yù)判車輛的運(yùn)行狀況是否安全的指標(biāo)，高于此值便安全； 對應(yīng)的危險(xiǎn)臨界車距是預(yù)判車輛的運(yùn)行工況是否危險(xiǎn)，低于此值則危險(xiǎn)； 鎖定目標(biāo)車距是在安全臨界車距上增加一段距離，根據(jù)駕駛員的熟練程度自行通過人機(jī)交互模塊(IV)設(shè)定； 極限臨界車距是汽車不發(fā)生追尾事故所需維持的極限車距。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于; 所述的安全臨界車距為:
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于; 所述的地面附著系數(shù)μ采用以下方法獲取: 從安裝在自車(Z)上的ABS輪速傳感器(I1-1)測得驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速和從動輪轉(zhuǎn)速，汽車的滾動車速為驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速與車輪半徑的乘積，汽車的實(shí)際行駛車速為從動輪轉(zhuǎn)速與車輪半徑的乘積，則滑動率:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于; 所述的人機(jī)交互模塊(IV)中顯示報(bào)警器(IV-1)的人機(jī)界面包括信息顯示和參數(shù)設(shè)定兩部分，其中信息顯示部分包括威脅目標(biāo)提醒、危險(xiǎn)等級顯示、蜂鳴器以及車速、車距顯示，參數(shù)設(shè)定包括選擇規(guī)避控制策略、設(shè)定駕駛員特有的行車參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于; 所述的執(zhí)行系統(tǒng)模塊(V)中規(guī)避控制器(V-1)采取的規(guī)避控制策略分為偏于安全的控制策略和兼顧舒適性的控制策略，根據(jù)駕駛員的要求自行選擇； 所述的偏于安全的控制策略是以鎖定目標(biāo)車距、安全臨界車距和危險(xiǎn)臨界車距作為分界點(diǎn)； 所述的兼顧舒適性的控制策略是以安全臨界車距、危險(xiǎn)臨界車距和極限臨界車距作為分界點(diǎn)； 采用何種控制策略由駕駛員在人機(jī)交互界面上設(shè)定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在 于； 所述的偏于安全的控制策略的具體過程是: 首先，判斷識別模塊(III)根據(jù)方位角Θ的范圍直接判斷是否是危險(xiǎn)目標(biāo)，Θ大于臨界方位角則直接判斷為非危險(xiǎn)目標(biāo)，Θ小于臨界方位角則計(jì)算安全車距； 其次，將自車⑵與目標(biāo)⑴的距離R與鎖定目標(biāo)車距dt比較，若大于則為非危險(xiǎn)目標(biāo)，采取安全控制策略；若小于則繼續(xù)與安全臨界車距ds比較，若大于則為臨界危險(xiǎn)目標(biāo)，采取報(bào)警控制側(cè)路；若小于則繼續(xù)與危險(xiǎn)臨界車距七比較，若大于則為臨界危險(xiǎn)目標(biāo)，采取減速控制策略，若小于則為危險(xiǎn)目標(biāo)，采取制動控制策略。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于毫米波雷達(dá)的汽車主動防撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于； 所述的兼顧舒適性的控制策略的具體過程是: 首先，判斷識別模塊(III)根據(jù)方位角Θ的范圍直接判斷是否是危險(xiǎn)目標(biāo)，Θ大于臨界方位角則直接判斷為非危險(xiǎn)目標(biāo)，Θ小于臨界方位角則計(jì)算安全車距； 其次，將自車⑵與目標(biāo)⑴的距離R與安全臨界車距尤比較，若大于則為非危險(xiǎn)目標(biāo)，采取安全控制策略；若小于則繼續(xù)與危險(xiǎn)臨界車距山比較，若大于則為臨界危險(xiǎn)目標(biāo)，采取報(bào)警控制側(cè)路；若小于則繼續(xù)與極限臨界車距4比較，若大于則為臨界危險(xiǎn)目標(biāo)，采取減速控制策略，若小于則為危險(xiǎn)目標(biāo)，采取制動控制策略。
【文檔編號】B60W40/10GK103935364SQ201410193393
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】王建華, 蔣林艷, 王云成, 謝飛 申請人:吉林大學(xué)