專利名稱：對于汽車碰撞預(yù)先判斷及預(yù)先動作以降低碰撞損失的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車安全技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種對于汽車碰撞預(yù)先判斷及預(yù)先動作以降低碰撞損失的方法。
背景技術(shù)：
近年來，在汽車的安全技術(shù)領(lǐng)域中涉及到本車與前方其他物體發(fā)生碰撞的控制技術(shù)取得了很多的進(jìn)展。類似的控制技術(shù)實例比如避免本車與行車前方物體發(fā)生碰撞的控制，以及在本車與行車前方物體發(fā)生碰撞在所難免時采取措施降低碰撞損失，保護(hù)本車內(nèi)乘員的控制。前者的一種為大眾所知的控制技術(shù)FCWS- “前碰撞預(yù)警系統(tǒng)”，它通過觀察行車前方車輛的行駛狀況，獲取它與本車接觸所需要時間，并提前一段時間提醒駕駛員采取操作避免碰撞。后者的一種為大眾所知的控制技術(shù)PCS- “預(yù)碰撞安全性”控制，它通常是預(yù)測到本車與前方車輛的碰撞難以避免，并在碰撞前控制乘員約束系統(tǒng)動作以保護(hù)本車乘員，降低碰撞損失的技術(shù)。例如CN 200480017877. 6公開了一種碰撞安全車輛控制系統(tǒng)，用于根據(jù)關(guān)于本車前方至少一個前方物體的信息控制本車的工作裝置，例如車輛減速裝置和乘員保護(hù)裝置。 但是在上述公開文獻(xiàn)CN 200480017877.6中并未具體提出一種確定碰撞發(fā)生的概率的方法，也沒有給出一種方法來篩選行車前方目標(biāo)車輛以降低車載計算機(jī)計算量、提高系統(tǒng)反應(yīng)速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減輕車輛不可避免碰撞的損傷，提供了一種對于汽車碰撞預(yù)先判斷及預(yù)先動作以降低碰撞損失的方法。該方法包括以下步驟(1)裝在本車上的雷達(dá)探測本車前方的路面狀況；(2)以車輛前方安裝的雷達(dá)為原點建立極坐標(biāo)系，在兩個不同的時刻可以得到同一目標(biāo)相對于本車的角度和位置，由[R(t)，θ (t)]和[R(t+dt)，θ (t+dt)]確定前方車輛運動軌跡L (t)，得到前方車輛相對于本車的運動學(xué)參數(shù)信息；(3)判斷前方車輛是否進(jìn)入碰撞預(yù)判區(qū)域，如果未進(jìn)入，則雷達(dá)繼續(xù)掃描，如果進(jìn)入，則將目標(biāo)及參數(shù)轉(zhuǎn)入下一步計算；(4)通過雷達(dá)傳來的目標(biāo)各個運動學(xué)參數(shù)，在直線運動的假設(shè)下，由公式
Pit) = . ^t] . χ sin[90° -卵)]得到本車輛與目標(biāo)車輛的距離，利用直線加速度公式， sin 」
算出距離接觸的預(yù)測時間T及接觸時的前車速度Vraash ；其中，w為L(t)方程與橫軸相交確定截距，P(t)為t時刻目標(biāo)車輛沿其運動軌跡L(t)到本車坐標(biāo)系χ軸交點的距離，α (t) 為t時刻目標(biāo)車輛運動軌跡L (t)與本車坐標(biāo)系χ軸的夾角；(5)估算碰撞發(fā)生的概率 Prob(t) = Prob_T (t) X(t)，其中 Prob_T(t)=AeT，為與距離接觸的預(yù)測時間相關(guān)的概率因子，其中，A為調(diào)整常數(shù)，T為距離接觸的預(yù)測時間，當(dāng)T越來越小時，Prob_T(t)因子變大，直至為1 ；ftx)b_W(t)為與截距w相關(guān)的概率因子，當(dāng)w越大時，駕駛員越容易采取操作避免碰撞，該因子取值越?。?6)判斷碰撞發(fā)生的概率和概率門限值關(guān)系，如果小于門限值，則繼續(xù)獲取最新雷達(dá)掃描參數(shù)，再計算，如果大于門限值，進(jìn)入下一步；(7)判斷碰撞強(qiáng)度以及碰撞預(yù)計時間點是否滿足查表條件，如果不滿足，則繼續(xù)獲取雷達(dá)掃描參數(shù)，再計算，如果滿足，則進(jìn)入下一步；(8)根據(jù)查表得到乘員約束系統(tǒng)動作策略；(9)乘員約束系統(tǒng)預(yù)先動作，減小碰撞損失。所述步驟(1)中，雷達(dá)探測的要求是在時間上關(guān)注碰撞發(fā)生前的3秒之內(nèi)、在空間上關(guān)注本車輛前方50m之內(nèi)區(qū)域。所述約束系統(tǒng)預(yù)先動作包括安全帶的預(yù)先張緊調(diào)節(jié)、座椅前后位置調(diào)節(jié)、靠背角度調(diào)節(jié)、座墊角度調(diào)節(jié)以及天窗的開閉。所述雷達(dá)為車載毫米波雷達(dá)。本發(fā)明的有益效果為利用裝在本車上的車載雷達(dá)對行駛方向上的路面情況進(jìn)行探測，并對目標(biāo)進(jìn)行初始篩選，降低了處理的要求；對可能發(fā)生的碰撞做出預(yù)先判斷，估算出碰撞發(fā)生的時間以及碰撞強(qiáng)度，并根據(jù)不同的判斷結(jié)果選擇不同的乘員約束系統(tǒng)預(yù)先動作策略，以減輕車輛不可避免碰撞的損傷。


圖1為該發(fā)明的流程示意圖；圖2為本車輛與前方車輛的位置關(guān)系示意圖；圖3為車輛碰撞預(yù)判區(qū)域示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種對于汽車碰撞預(yù)先判斷及預(yù)先動作以降低碰撞損失的方法，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。如圖1所示，該方法包括如下步驟(1)裝在本車上的雷達(dá)探測本車前方的路面狀況，利用位置篩選目標(biāo)；在確定碰撞預(yù)判的目標(biāo)下，對碰撞的預(yù)測在時間上主要關(guān)注碰撞發(fā)生前的3秒之內(nèi)，在空間上主要關(guān)注車輛前方的約50m之內(nèi)，在能夠滿足系統(tǒng)安全要求的前提下，降低對系統(tǒng)的要求。通過雷達(dá)獲取每個目標(biāo)相對本車的位置，判斷目標(biāo)是否進(jìn)入預(yù)碰撞區(qū)域。該區(qū)域是綜合考慮了本車的速度、轉(zhuǎn)彎極限以及駕駛員的操作反應(yīng)時間等因素之后確立的，如果前方目標(biāo)車輛進(jìn)入這個區(qū)域，碰撞將很難避免。如圖3中的碰撞預(yù)判區(qū)域。該區(qū)域是漢堡大學(xué)的Mueller等基于平面解析幾何方法計算并提出的。此處借用其概念。該區(qū)域隨著不同汽車、不同速度會變化。進(jìn)入該區(qū)域的目標(biāo)將會受到系統(tǒng)優(yōu)先考慮。(2)以車輛前方安裝的雷達(dá)為原點建立極坐標(biāo)系，在兩個不同的時刻可以得到同一目標(biāo)相對于本車的角度和位置，由[R(t)，θ (t)]和[R(t+dt)，θ (t+dt)]確定前方車輛運動軌跡L (t)，建立基本的運動學(xué)模型，得到前方車輛相對于本車的運動學(xué)參數(shù)信息；此處由兩點確定一條直線方程，進(jìn)一步發(fā)展由三點或更多點可以獲得曲線方程，擬合程度更加精確。(3)判斷前方車輛是否進(jìn)入碰撞預(yù)判區(qū)域，如果未進(jìn)入，則雷達(dá)繼續(xù)掃描，如果進(jìn)入，則將目標(biāo)及參數(shù)轉(zhuǎn)入下一步計算。(4)通過雷達(dá)傳來的目標(biāo)各個運動學(xué)參數(shù)進(jìn)行計算設(shè)L(t)方程與橫軸相交確定截距w，車身寬度為m，前方車輛雷達(dá)橫截面半徑為r，則w e [-0. 5m-r,0. 5m+r]時，兩車接觸，將會發(fā)生碰撞。根據(jù)余弦定理，
權(quán)利要求
1.一種對于汽車碰撞預(yù)先判斷及預(yù)先動作以降低碰撞損失的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)裝在本車上的雷達(dá)探測本車前方的路面狀況；(2)以車輛前方安裝的雷達(dá)為原點建立極坐標(biāo)系，在兩個不同的時刻可以得到同一目標(biāo)相對于本車的角度和位置，由[R(t)，θ (t)]和[R(t+dt)，θ (t+dt)]確定前方車輛運動軌跡L (t)，得到前方車輛相對于本車的運動學(xué)參數(shù)信息；(3)判斷前方車輛是否進(jìn)入碰撞預(yù)判區(qū)域，如果未進(jìn)入，則雷達(dá)繼續(xù)掃描，如果進(jìn)入，則將目標(biāo)及參數(shù)轉(zhuǎn)入下一步計算；(4)通過雷達(dá)傳來的目標(biāo)各個運動學(xué)參數(shù)，在直線運動的假設(shè)下，由公式Pit) = . ^t] . η χ sin[90° -卵)]得到本車輛與目標(biāo)車輛的距離，利用直線加速度公式， sin 」算出距離接觸的預(yù)測時間T及接觸時的前車速度Vraash ；其中，w為L(t)方程與橫軸相交確定截距，P(t)為t時刻目標(biāo)車輛沿其運動軌跡L(t)到本車坐標(biāo)系χ軸交點的距離，α (t) 為t時刻目標(biāo)車輛運動軌跡L (t)與本車坐標(biāo)系χ軸的夾角；(5)估算碰撞發(fā)生的概率I^rob (t) = Prob_T(t) XProb_w(t)，其中 Prob_T(t) = AeT， 為與距離接觸的預(yù)測時間相關(guān)的概率因子，其中，A為調(diào)整常數(shù)，T為距離接觸的預(yù)測時間， 當(dāng)T越來越小時，Prob_T(t)因子變大，直至為1 ；Prob_w(t)為與截距w相關(guān)的概率因子， 當(dāng)w越大時，駕駛員越容易采取操作避免碰撞，該因子取值越??；(6)判斷碰撞發(fā)生的概率和概率門限值關(guān)系，如果小于門限值，則繼續(xù)獲取最新雷達(dá)掃描參數(shù)，再計算，如果大于門限值，進(jìn)入下一步；(7)判斷碰撞強(qiáng)度以及碰撞預(yù)計時間點是否滿足查表條件，如果不滿足，則繼續(xù)獲取雷達(dá)掃描參數(shù)，再計算，如果滿足，則進(jìn)入下一步；(8)根據(jù)查表得到乘員約束系統(tǒng)動作策略；(9)乘員約束系統(tǒng)預(yù)先動作，減小碰撞損失。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對于汽車碰撞預(yù)先判斷及預(yù)先動作以降低碰撞損失的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，雷達(dá)探測的要求是在時間上關(guān)注碰撞發(fā)生前的3秒之內(nèi)、在空間上關(guān)注本車輛前方50m之內(nèi)區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對于汽車碰撞預(yù)先判斷及預(yù)先動作以降低碰撞損失的方法，其特征在于，所述約束系統(tǒng)預(yù)先動作包括安全帶的預(yù)先張緊調(diào)節(jié)、座椅前后位置調(diào)節(jié)、靠背角度調(diào)節(jié)、座墊角度調(diào)節(jié)以及天窗的開閉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對于汽車碰撞預(yù)先判斷及預(yù)先動作以降低碰撞損失的方法，其特征在于，所述雷達(dá)為車載毫米波雷達(dá)。
全文摘要
本發(fā)明屬于汽車安全技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種對于汽車碰撞預(yù)先判斷及預(yù)先動作以降低碰撞損失的方法。該方法利用裝在本車上的車載雷達(dá)對行駛方向上的路面情況進(jìn)行探測，并對目標(biāo)進(jìn)行初始篩選；對可能發(fā)生的碰撞做出預(yù)先判斷，估算出碰撞發(fā)生的時間以及碰撞強(qiáng)度，并根據(jù)不同的判斷結(jié)果選擇不同的乘員約束系統(tǒng)預(yù)先動作策略，以減輕車輛和乘員不可避免碰撞的損傷。
文檔編號G01S13/93GK102167005SQ201110088040
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者姚遠(yuǎn), 張金換, 羅逍, 馬春生 申請人:清華大學(xué)