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CN111746560B - 基于自动控制技术的汽车控制方法 - Google Patents

基于自动控制技术的汽车控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于自动控制技术的汽车控制方法，包括以下步骤：S1、判定油门踏板是否属于急踩踏；若是，判断道路预定范围内是否有车，若有，利用比较法划分当前车与前车的危险等级，具体为：Sa、判断车辆超车状态，若否，判断当前车与前车的相对距离L相是否在减小，若是，获取当前车车速V0，并依据道路类型、V0确定当前车与前车的安全距离L安、刹车距离L刹，确定L相与L安、L刹的关系等级，若关系等级为1级，判断为正常行驶；若关系等级为2级，确定危险等级为低级；若关系等级为3级，确定危险等级为中级；若关系等级为4级，确定危险等级为高级。本发明具有有效减少行驶过程中由于人的局限性造成误踩踏事故的有益效果。

Description

基于自动控制技术的汽车控制方法
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域。更具体地说，本发明涉及一种基于自动控制技术的汽车控制方法。
背景技术
现代汽车行业在发展过程中逐渐加强现代科学技术的应用，汽车行业也逐渐向着自动化控制方向转变，不断满足使用者对于汽车日益增长的需求。传统汽车的动力输出控制都是铜鼓驾驶员在行车过程中踩踏油门踏板和刹车踏板来控制，在遇到紧急情况时，驾驶员需要紧急制动而急踩刹车踏板，由于情况紧急、心理作用等一些因素的存在误踩油门踏板造成事故的问题。
基于自动控制技术的汽车控制方法就是将一些自动控制的技术运用到交通系统中，控制包括纵向控制和横向控制，纵向控制是在行车速度方向上的控制，即车速以及本车与前后车或障碍物距离的自动控制，可归结为对发动机输出和刹车的控制，横向控制指垂直于运动方向上的控制.对于汽车也就是转向控制。由以往的提高机械性能发展为辅助、部分取代或全部取代人的操纵，达到减少由于人的局限性造成的事故。
其中，通过踏板开度、踏板开度在一定时间内的变化率，可将踩踏踏板的操作分为缓慢踩踏、一般踩踏、急踩踏，急踩踏在包括紧急情况下的误操作的同时还包括驾驶员以较短时间超车、坡道行驶过程中的坡道起步及冲破等正常行驶过程中可控的操作，如何在配合驾驶员操作的同时基于自动控制技术辅助人的操作控制汽车行驶，以达到减少由于人的局限性造成的误踩踏事故，是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种基于自动控制技术的汽车控制方法，结合车辆运行状态、道路类型综合把握驾驶员的驾驶意图，在发现问题时，视问题是否在驾驶人员可控范围内，选择性采取提醒和干预的操作，有效的防止以及及时的纠正驾驶员的错误驾驶意图。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于自动控制技术的汽车控制方法，包括以下步骤：
S1、获取油门踏板开度，油门踏板开度变化率，判定油门踏板是否属于急踩踏；
S2、若是，判定前方道路类型，道路类型为短坡道、长坡道、平道，短坡道的坡道长度不大于90m；
若道路类型为短坡道，判断坡道内是否有车，若无，判断为正常行驶，若有，利用比较法划分当前车与前车的危险等级；
若道路类型为长坡道，判断坡道100m范围内是否有车，若无，判断为正常行驶，若有，利用比较法划分当前车与前车的危险等级；
若道路类型为平道，判断当前车车道前方120m范围内是否有车，若无，判断为正常行驶，若有，利用比较法划分当前车与前车的危险等级；
其中，利用比较法划分当前车与前车的危险等级，具体为：
Sa、获取方向盘转向信息，判断车辆是否属于超车状态，若是，判断为正常行驶；
Sb、若否，获取当前车与前车的相对距离L相，并判断L相是否在减小，若否，判断为正常行驶；
Sc、若是，获取当前车车速V0，并依据道路类型、V0确定当前车与前车的安全距离L安、刹车距离L刹，确定L相与L安、L刹的关系等级，其中，L相≥L安为1级，0.5(L安+L刹)≤L相＜L安为2级，L刹≤L相＜0.5(L安+L刹)为3级，若L相＜L刹为4级；
若关系等级为1级，判断为正常行驶；
若关系等级为2级，确定危险等级为低级，触发车内报警单元；
若关系等级为3级，确定危险等级为中级，触发车内报警单元，车外报警单元，在L相＝L刹时触发自动制动；
若关系等级为4级，确定危险等级为高级，触发车内报警单元，车外报警单元，确定超车道是否有障碍车，若有，触发自动制动，若无，触发主动转向。
优选的是，判定油门踏板是否属于急踩踏具体为以油门踏板开度、油门踏板开度变化率为输入量，踩踏意图为输出量，利用二维模糊控制判定油门踏板是否属于急踩踏，其中，输出量包括缓慢踩踏、一般踩踏、急踩踏。
优选的是，道路分为坡道和平道，依据坡度大小、长度大小将坡道分为冲坡坡道、非冲坡坡道。
优选的是，安装油门踏板传感器，用于获取油门踏板开度；
在前后方及两侧方安装摄像机，用于确定对应方位是否有车，其中，所述摄像机的拍摄视角为喇叭状的扇形视角，前后方摄像机和两侧摄像机在对应超车道的视角间距最高不大于一辆车2/3长度；
安装前方雷达，用于获取当前车与前车的L相；
车速V0从执行车辆控制的ECU获取，或者安装车速传感器获取。
优选的是，方向盘转向信息包括转向灯信息、方向盘转角信息，其中，安装方向盘转角传感器，用于获取当前车的方向盘转角信息。
优选的是，判断车辆是否属于超车状态具体为：依据方向盘转角信息判断车辆是否属于超车状态，若是，确定车辆属于超车状态，若否，判定转向灯信息是否代表转向灯亮，若是，确定车辆属于超车状态，若否，确定车辆不属于超车状态。
优选的是，依据道路类型、V0确定当前车与前车的安全距离L安、刹车距离L刹具体为：
若道路类型为短坡道，确定坡度和车型，L安为坡道长度，L刹设定为最大刹车力度下当前车在短坡道上的移动距离，移动距离计算考虑人的反应时间和车子的响应时间，其中，人的反应时间为0.8-1s。
若道路类型为平道或长坡道，L安设定不低于依据交通法规的要求设定，具体的可为：当车速超过每小时100公里时，L安设定为120m，当车速不超过每小时100公里时，L安设定为50米；L刹设定为最大刹车力度下当前车在对应坡道上的移动距离。
本发明至少包括以下有益效果：
结合油门踏板开度、油门踏板开度变化率，采用二位模糊控制能够有效区分急踩踏状态，在判断急踩踏基础上，区分道路类型，分层次判断，有效区分冲坡状态下的急踩踏，进一步排除超车状态下的急踩踏，而后对风险概率极大的驾驶行为分多级量化评判，以期尽可能在驾驶人员可控范围内解决问题；
即本申请结合车辆运行状态、道路类型综合把握驾驶员的驾驶意图，在发现问题时，视问题是否在驾驶人员可控范围内，选择性采取提醒和干预的操作，有效的防止以及及时的纠正驾驶员的错误驾驶意图。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的其中一种技术方案所述基于自动控制技术的汽车控制方法的流程框图；
图2为本发明的其中一种技术方案所述比较法划分当前车与前车的危险等级的流程框图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1-2所示，本发明提供一种基于自动控制技术的汽车控制方法，包括以下步骤：
S1、获取油门踏板开度，判定油门踏板开度是否为0，若是，确定油门踏板未被踩踏，若否，油门踏板被踩踏，获取油门踏板开度变化率，依据油门踏板开度及油门踏板开度变化率判定油门踏板是否属于急踩踏；
S2、若是，判定前方道路类型，道路类型为短坡道、长坡道、平道，短坡道的坡道长度不大于90m；
若道路类型为短坡道，判断坡道内是否有车，若无，判断为正常行驶，若有，利用比较法划分当前车与前车的危险等级；
若道路类型为长坡道，判断坡道100m范围内是否有车(若坡道长度不小于100m，判定100范围内是否有车，若坡道长度小于100m，判定坡道范围内是否有车)，若无，判断为正常行驶，若有，利用比较法划分当前车与前车的危险等级；
若道路类型为平道，判断当前车车道前方120m范围内是否有车，若无，判断为正常行驶，若有，利用比较法划分当前车与前车的危险等级；
其中，利用比较法划分当前车与前车的危险等级，具体为：
Sa、获取方向盘转向信息，判断车辆是否属于超车状态，若是，判断为正常行驶；
Sb、若否，获取当前车与前车的相对距离L相，并判断L相是否在减小，若否，判断为正常行驶；
Sc、若是，获取当前车车速V0，并依据道路类型、V0确定当前车与前车的安全距离L安、刹车距离L刹，确定L相与L安、L刹的关系等级，其中，L相≥L安为1级，0.5(L安+L刹)≤L相＜L安为2级，L刹≤L相＜0.5(L安+L刹)为3级，若L相＜L刹为4级；
若关系等级为1级，判断为正常行驶；
若关系等级为2级，确定危险等级为低级，触发车内报警单元，此时依靠提醒驾驶员即可有效距离和有效时间范围内调整驾驶状态至正常行驶；
若关系等级为3级，确定危险等级为中级，触发车内报警单元，车外报警单元，在L相＝L刹时触发自动制动，车外报警单元具体可为鸣笛、闪灯中的一种，在警告车内驾驶人员的同时，提示车外周围车辆的注意，特别是后随车辆，注意前车问题提前配合采取对应措施，持续监测，尽可能使驾驶员自身解决问题，在最后时刻触发自动制动，自动制动的距离不大于L刹；
若关系等级为4级，确定危险等级为高级，触发车内报警单元，车外报警单元，确定超车道是否有障碍车，若有，触发自动制动，若无，触发主动转向，通过自动自动和主动转向的配合将危险和损失降低至最低。采用这种技术方案，在区分急踩踏状态基础上，区分道路类型，分层次判断，有效区分冲坡状态下、超车状态下，误操作状态下的急踩踏，而后对风险概率极大的驾驶行为(误操作对应状态)分多级量化评判，以期尽可能在驾驶人员可控范围内解决问题；即本申请结合车辆运行状态、道路类型综合把握驾驶员的驾驶意图，在发现问题时，视问题是否在驾驶人员可控范围内，选择性采取提醒和干预的操作，有效的防止以及及时的纠正驾驶员的错误驾驶意图。
在另一种技术方案中，判定油门踏板是否属于急踩踏具体为：
以油门踏板开度、油门踏板开度变化率为输入量，踩踏意图为输出量，利用二维模糊控制判定油门踏板是否属于急踩踏，其中，输出量包括缓慢踩踏、一般踩踏、急踩踏。将油门踏板开度模糊化为{PS、PM、PB}3个模糊语言变量，模糊论域为[0,100]，将油门踏板开度变化率模糊化为{N、PS、PM、PB}4个模糊语言变量，模糊论域为[-100,100]，构建规则库，具体如下表1所示：
表1踩踏意图识别的模糊规则库
Figure BDA0002577452030000051
Figure BDA0002577452030000061
驾驶员通过对油门踏板开度、踩下油门踏板的快慢(油门踏板开度变化率)来体现驾驶员对油门踏板的操控意图，操控油门踏板的行为有缓慢踩踏、一般踩踏、急踩踏，其中正常行驶过程中急踩踏的操控意图包括超车、冲坡，非正常行驶过程中存在由于误踩踏导致的急踩踏。采用这种方案，利用二维模糊控制判定油门踏板是否属于急踩踏，能够有效区分一般踩踏和急踩踏，为减少由于人的局限性造成的急踩踏事故提供有效前提，避免非必须的自动控制的参与。
在另一种技术方案中，依据坡度大小将道路分为坡道和平道，依据长度大小将坡道分为短坡道和长坡道。采用这种方案，具体划分方式可为路中平道为坡度小于2.5％的道路，其余为坡道，坡道中短坡道和长坡道的划分以90m为分界点，短坡道中，若坡度不大于6％作为冲坡坡道，其余为非冲坡坡道。冲坡车道为具有一定坡度的短坡，驾驶员可以在进入坡道前加大油门使车速提高，在接近上坡时积蓄一定的动能的情况下冲坡。
在另一种技术方案中，安装油门踏板传感器，用于获取油门踏板开度；
在前后方及两侧方安装摄像机，用于确定对应方位是否有车；具体的：所述摄像机的拍摄视角为喇叭状的扇形视角，前后方安装的摄像机用于获取前后方视角范围内是否有车，两侧方安装的摄像机用于判断两侧方视角范围内是否有车，且前后方摄像机和两侧摄像机在对应超车道的视角间距最高不大于一辆车2/3长度，优选的视角范围有重叠，便于准确的确定超车道是否有障碍车；
安装前方雷达，用于获取当前车与前车的L相，同步确定两车(当前车相对于前车)的相对速度，若相对速度为正，即为前车速度大于后车(当前车)速度，若相对速度为0，即为前车速度等于后车速度，若相对速度为负，即为前车速度小于后车速度，当相对速度为负时，L相减小
车速V0从执行车辆控制的ECU获取，或者安装车速传感器获取。
在另一种技术方案中，方向盘转向信息包括转向灯信息、方向盘转角信息，其中，安装方向盘转角传感器，用于获取当前车的方向盘转角信息。采用这种方案，若采集到的转向灯信息显示转向灯亮，确定当前车即将或进行转向操作，或者通过方向盘转交信息确定，可两者则其1，也可同步配合确定。
在另一种技术方案中，判断车辆是否属于超车状态具体为：依据方向盘转角信息判断车辆是否属于超车状态，若是，确定车辆属于超车状态，若否，判定转向灯信息是否代表转向灯亮，若是，确定车辆属于超车状态，若否，确定车辆不属于超车状态。采用这种方案，提高对驾驶者超车意图判断的准确定。
在另一种技术方案中，依据道路类型、V0确定当前车与前车的安全距离L安、刹车距离L刹具体为：
若道路类型为短坡道，确定坡度和车型，L安为坡道长度，L刹设定为最大刹车力度下当前车在短坡道上的移动距离，移动距离计算考虑人的反应时间和车子的响应时间，其中，人的反应时间为0.8-1s。
若道路类型为平道或长坡道，L安设定不低于依据交通法规的要求设定，具体的可为：当车速超过每小时100公里时，L安设定为120m，当车速不超过每小时100公里时，L安设定为50米；L刹设定为最大刹车力度下当前车在对应坡道上的移动距离，在考虑外界因素为一定的条件下，L刹可通过测试、计算配合合理的推算获得。采用这种方案，有效区分坡道类型，充分利用平道与坡道刹车距离、道长差异性设定安全距离L安、刹车距离L刹，提高分类区分准确性，为减少由于人的局限性造成的急踩踏事故提供有效前提，避免非必须的自动控制的参与，提高产品的使用好感度。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.基于自动控制技术的汽车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取油门踏板开度，油门踏板开度变化率，判定油门踏板是否属于急踩踏；
S2、若是，判定前方道路类型，道路类型为短坡道、长坡道、平道，短坡道的坡道长度不大于90m；
若道路类型为短坡道，判断坡道内是否有车，若无，判断为正常行驶，若有，利用比较法划分当前车与前车的危险等级；
若道路类型为长坡道，判断坡道100m范围内是否有车，若无，判断为正常行驶，若有，利用比较法划分当前车与前车的危险等级；
若道路类型为平道，判断当前车车道前方120m范围内是否有车，若无，判断为正常行驶，若有，利用比较法划分当前车与前车的危险等级；
其中，利用比较法划分当前车与前车的危险等级，具体为：
Sa、获取方向盘转向信息，判断车辆是否属于超车状态，若是，判断为正常行驶；
Sb、若否，获取当前车与前车的相对距离L相，并判断L相是否在减小，若否，判断为正常行驶；
Sc、若是，获取当前车车速V0，并依据道路类型、V0确定当前车与前车的安全距离L安、刹车距离L刹，确定L相与L安、L刹的关系等级，其中，L相≥L安为1级，0.5(L安+L 刹)≤L相＜L安为2级，L刹≤L相＜0.5(L安+L刹)为3级，若L相＜L刹为4级；
若关系等级为1级，判断为正常行驶；
若关系等级为2级，确定危险等级为低级，触发车内报警单元；
若关系等级为3级，确定危险等级为中级，触发车内报警单元，车外报警单元，在L 相＝L刹时触发自动制动；
若关系等级为4级，确定危险等级为高级，触发车内报警单元，车外报警单元，确定超车道是否有障碍车，若有，触发自动制动，若无，触发主动转向。
2.如权利要求1所述的基于自动控制技术的汽车控制方法，其特征在于，判定油门踏板是否属于急踩踏具体为以油门踏板开度、油门踏板开度变化率为输入量，踩踏意图为输出量，利用二维模糊控制判定油门踏板是否属于急踩踏，其中，输出量包括缓慢踩踏、一般踩踏、急踩踏。
3.如权利要求1所述的基于自动控制技术的汽车控制方法，其特征在于，道路分为坡道和平道，依据坡度大小、长度大小将坡道分为冲坡坡道、非冲坡坡道。
4.如权利要求1所述的基于自动控制技术的汽车控制方法，其特征在于，安装油门踏板传感器，用于获取油门踏板开度；
在前后方及两侧方安装摄像机，用于确定对应方位是否有车，其中，所述摄像机的拍摄视角为喇叭状的扇形视角，前后方摄像机和两侧摄像机在对应超车道的视角间距最高不大于一辆车2/3长度；
安装前方雷达，用于获取当前车与前车的L相；
车速V0从执行车辆控制的ECU获取，或者安装车速传感器获取。
5.如权利要求1所述的基于自动控制技术的汽车控制方法，其特征在于，方向盘转向信息包括转向灯信息、方向盘转角信息，其中，安装方向盘转角传感器，用于获取当前车的方向盘转角信息。
6.如权利要求5所述的基于自动控制技术的汽车控制方法，其特征在于，判断车辆是否属于超车状态具体为：依据方向盘转角信息判断车辆是否属于超车状态，若是，确定车辆属于超车状态，若否，判定转向灯信息是否代表转向灯亮，若是，确定车辆属于超车状态，若否，确定车辆不属于超车状态。
7.如权利要求1所述的基于自动控制技术的汽车控制方法，其特征在于，依据道路类型、V0确定当前车与前车的安全距离L安、刹车距离L刹具体为：
若道路类型为短坡道，确定坡度和车型，L安为坡道长度，L刹设定为最大刹车力度下当前车在短坡道上的移动距离，移动距离计算考虑人的反应时间和车子的响应时间，其中，人的反应时间为0.8-1s；
若道路类型为平道或长坡道，L安设定不低于依据交通法规的要求设定，具体的可为：当车速超过每小时100公里时，L安设定为120m，当车速不超过每小时100公里时，L安设定为50米；L刹设定为最大刹车力度下当前车在对应坡道上的移动距离。
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