CN113232650A - 一种面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制系统及控制方法，所述控制方法包括：获取本车与前方汇入车辆之间的距离D_1‑0、本车速度ν₁，汇入车辆速度ν₂，并且计算本车与汇入车辆之间的预测距离D₁安全距离D_f1，其中：当D₁＜D_f1时，预警灯闪烁，本车制动；以及当D₁≥D_f1，且ν₁＞ν₂时，预警灯闪烁，本车车速由ν₁降到ν_2y；其中，本车与汇入车辆之间的预测距离为：

本车与汇入车辆之间的安全距离为：

式中，a₁表示本车制动加速度，a_2y表示汇入车辆纵向加速，L₂表示前方汇入车辆车长，W₂表示前方汇入车辆车宽，θ表示汇入车辆转向的倾角，d_s表示安全制动参数；t₀表示判断有车辆汇入的时刻，t_fin表示预测车辆汇入结束时刻。

Description

一种面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于汽车防碰撞控制技术领域，特别涉及一种面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制系统及控制方法。

背景技术

随着汽车保有量的增加，汽车安全事故随之增加，汽车安全问题越来越受到重视，汽车辅助驾驶和防碰撞控制技术的研究对降低汽车安全事故尤为重要。

前方汇入车辆在寻找间隙插队换道极易与后方车辆发生交通事故问题；现阶段的研究主要是针对车辆汇入的风险评估和预警系统，并没有给出面对上述工况的控制方法，在预警系统不被驾驶员注意时仍容易发生安全事故。

发明内容

本发明提供了一种面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制系统，其目的是在前方有车辆汇入时，减低发生碰撞事故的风险。

本发明提供了一种面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法，其目的之一是在本车与前方汇入车辆之间的距离较小时，根据本车与车辆之间的预测距离对驾驶员进行提醒或控制车辆自动制动，从而防止本车与前方汇入车辆发生碰撞。

本发明提供了一种面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法，其目的之二是在前方有车辆汇入，本车与本车道前车之间的距离较小时，根据本车与本车道前车之间的预测距离对驾驶员进行提醒或控制车辆自动制动，从而为前方车辆预留出空间，防止与汇入车辆发生碰撞。

本发明提供的技术方案为：

一种面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制系统，包括：

信息采集模块，其用于采集本车行驶状态信息，本车道前车的行驶状态信息以及前方汇入车辆的行驶状态信息；

信息处理模块，其获取所述信息采集模块采集的信息，并判断本车是否存在与前方汇入车辆发生碰撞的风险；

信息输出模块，其用于在本车存在与前方汇入车辆发生碰撞的风险时发出预警信息；

电子节气门控制装置，其用于控制车辆制动；

定位模块，其用于确定车辆所在位置。

优选的是，所述信息采集模块包括：

轮速传感器，其安装在车轮处，用于检测本车车速；

激光雷达，其安装在车辆前方，用于检测本车与前车的方位角和距离；

测速雷达，其安装在车辆前侧，用于检测前车车速和相对加速度；

车载摄像头，用于扫描和判别车道线和周围车辆。

优选的是，所述信息输出模块包括：

预警灯，其设置在本车驾驶室内，用于对本车驾驶员进行风险提示。

一种面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法，包括：

获取本车与前方汇入车辆之间的初始距离D_1-0、本车速度ν₁，前方汇入车辆速度ν₂，并且计算本车与前方汇入车辆之间的预测距离D₁，以及计算本车与前方汇入车辆之间的安全距离D_f1，其中：

当D₁＜D_f1时，预警灯闪烁，本车制动；以及

当D₁≥D_f1，且ν₁＞v_2y时，预警灯闪烁，本车车速由ν₁降到ν_2y；

其中，本车与汇入车辆之间的预测距离为：

本车与汇入车辆之间的安全距离为：

ν_2y＝ν₂cosθ；

式中，a₁表示本车制动加速度，a_2y表示前方汇入车辆纵向加速度，L₂表示前方汇入车辆车长，W₂表示前方汇入车辆车宽，θ表示前方汇入车辆转向的倾角，d_s表示安全制动参数；t₀表示判别为有车辆汇入的时刻，t_fin表示预测车辆汇入结束时刻。

优选的是，所述的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法，还包括：

当判断有前方车辆汇入时，获取本车与本车道前车的初始距离D_2-0，本车道前车车速v₃，计算本车与本车道前车的预测距离D₂、本车与本车道前车的安全距离D_f2；其中：

当D₂＜D_f2时，预警灯闪烁，本车制动；

当D₂≥D_f2，且v₁＞v₃时，预警灯闪烁，本车制动，直到本车车速由v₁降到v₃；

其中，本车与本车道前车的预测距离为：

本车与本车道前车的安全距离D_f2为：

式中，a₃表示前方车辆加速度。

优选的是，在车辆制动时，本车制动加速度a₁大于最小制动加速度a_min；

其中，

优选的是，所述的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法，还包括：

当本车制动加速度大于本车最大安全制动加速度a_max时，本车进行紧急换道避撞。

优选的是，所述安全制动参数为：

式中，τ为驾驶员反应时间，τ′为制动系统启动时间，取0.6s。

优选的是，所述驾驶员反应时间为：

τ＝1.1+K；

式中，K为驾驶员修正参数，K的取值范围为[0.1,0.4]。

本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制系统，能够在前方有车辆汇入时，减低发生碰撞事故的风险。

(2)本发明提供的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法，能够在本车与前方汇入车辆之间的距离较小时，根据本车与车辆之间的预测距离对驾驶员进行提醒或控制车辆自动制动，从而防止本车与前方汇入车辆发生碰撞。

(3)本发明提供的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法，能够在前方有车辆汇入，本车与本车道前车之间的距离较小时，根据本车与本车道前车之间的预测距离对驾驶员进行提醒或控制车辆自动制动，从而为前方车辆预留出空间，防止与汇入车辆发生碰撞。

附图说明

图1为本发明所述的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制系统应用工况示意图。

图2为本发明所述的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图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。

本发明提供了一种面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制系统，其包括：信息采集模块，信息采集模块，其用于采集本车行驶状态信息，本车道前车的行驶状态信息以及前方汇入车辆的行驶状态信息；信息处理模块，其获取所述信息采集模块采集的信息，并判断本车是否存在与前方汇入车辆发生碰撞的风险；信息输出模块，其用于在本车存在与前方汇入车辆发生碰撞的风险时发出预警信息；电子节气门控制装置，其用于控制车辆制动；以及定位模块，其用于确定车辆所在位置。

其中，所述信息采集模块包括：轮速传感器，其安装在车轮处，用于检测本车车速；激光雷达，其安装在车辆前方，用于检测本车与前车的方位角和距离；测速雷达，其安装在车辆前侧，用于检测前车车速和相对加速度；车载摄像头，用于扫描和判别车道线和周围车辆；所述信息处理模块采用ECU电子控制单元，本车车速通过can总线获取。其中，当所述车载摄像头采集到的图像中出现相邻车道车辆与本车道的车道线重合，并且相邻车道车辆存在指向本车道的横向速度时，判断相邻车辆为汇入车辆。

所述信息输出模块包括：预警灯，其设置在本车驾驶室内，用于对本车驾驶员进行风险提示。定位模块采用GPS或北斗导航系统，通过定位模块获取汽车所在位置的限速值，定位模块与信息采集模块电联。

如图1-2所示，本发明还提供了一种面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法，使用所述的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制系统，该方法主要包括：获取本车与前方汇入车辆之间的初始距离D_1-0、本车速度ν₁，汇入车辆速度ν₂，并且计算本车与汇入车辆之间的预测距离D₁安全距离D_f1，其中：

当本车与前方汇入车辆之间的预测距离小于本车与前方汇入车辆之间的安全距离(D₁＜D_f1)时，预警灯闪烁，本车制动；以及当本车与前方汇入车辆之间的预测距离大于(或等于)本车与前方汇入车辆之间的安全距离(D₁≥D_f1)，且本车车速大于汇入车辆的纵向车速(ν₁＞ν_2y)时，预警灯闪烁，本车制动，本车车速由ν₁降到ν_2y；否则，本车继续保持当前车速行驶。

其中，本车与汇入车辆之间的预测距离为：

t_fin＝s₀/v₁；

本车与汇入车辆之间的安全距离为：

ν_2y＝ν₂cosθ；

式中，a₁表示本车制动加速度，a₂表示汇入车辆加速度，L₂表示前方汇入车辆车长，W₂表示前方汇入车辆车宽，θ表示汇入车辆转向的倾角，d_s表示安全制动参数；t₀表示判断有车辆汇入的时刻，t_fin表示预测车辆汇入结束时刻；s₀表示预测汇入距离，根据经验设置s₀＝120。

其中，所述安全制动参数为：

式中，τ为驾驶员反应时间，τ′为制动系统启动时间，根据经验τ′取0.6s。

所述驾驶员反应时间为：

τ＝1.1+K；

式中，K为驾驶员修正参数，根据驾驶员驾驶风格确定；K的取值范围为[0.1,0.4]。

在车辆制动时，控制本车制动加速度a₁大于最小制动加速度a_min；其中，

当检测到本车制动加速度a₁大于本车最大安全制动加速度a_max时，本车进行紧急换道避撞。

在另一种实施例中，还包括：检测到前方有车辆汇入，本车与前方汇入车辆之间的预测距离大于(或等于)本车与前方汇入车辆之间的安全距离(D₁≥D_f1)，且本车车速小于前方汇入车辆纵向车速(ν₁＜ν_2y)时，获取本车与本车道前车的初始距离D_2-0(判断前方有车辆汇入时，本车与本车道前车之间的距离)，本车道前车车速v₃，计算本车与本车道前车的预测距离D₂、本车与本车道前车的安全距离D_f2；其中：当本车与本车道前车的预测距离小于本车与本车道前车的安全距离(D₂＜D_f2)时，预警灯闪烁，本车制动；以及当本车与本车道前车的预测距离大于本车与本车道前车的安全距离(D₂≥D_f2)，且本车车速大于前车车速(v₁＞v₃)时，预警灯闪烁，本车制动，本车车速由v₁降到v₃；否则，本车保持当前速度行驶。

其中，本车与本车道前车的预测距离为：

本车与本车道前车的安全距离D_f2为：

式中，a₃表示前方车辆加速度。

在车辆制动时，控制本车制动加速度a₁大于最小制动加速度a_min；其中，

当检测到本车制动加速度a₁大于本车最大安全制动加速度a_max时，本车进行紧急换道避撞；其中，本车的最大安全制动加速度a_max根据车型进行设置，a_max的取值范围为5-7m/s²。

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 (9)

1.一种面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制系统，其特征在于，包括：

信息采集模块，其用于采集本车行驶状态信息，本车道前车的行驶状态信息以及前方汇入车辆的行驶状态信息；

信息处理模块，其获取所述信息采集模块采集的信息，并判断本车是否存在与前方汇入车辆发生碰撞的风险；

信息输出模块，其用于在本车存在与前方汇入车辆发生碰撞的风险时发出预警信息；

电子节气门控制装置，其用于控制车辆制动；

定位模块，其用于确定车辆所在位置。

2.根据权利要求1所述的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制系统，其特征在于，所述信息采集模块包括：

轮速传感器，其安装在车轮处，用于检测本车车速；

激光雷达，其安装在车辆前方，用于检测本车与前车的方位角和距离；

测速雷达，其安装在车辆前侧，用于检测前车车速和相对加速度；

车载摄像头，用于扫描和判别车道线和周围车辆。

3.根据权利要求2所述的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制系统，其特征在于，所述信息输出模块包括：

预警灯，其设置在本车驾驶室内，用于对本车驾驶员进行风险提示。

4.一种面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法，其特征在于，包括：

获取本车与前方汇入车辆之间的初始距离D_1-0、本车速度ν₁，前方汇入车辆速度ν₂，并且计算本车与前方汇入车辆之间的预测距离D₁，以及计算本车与前方汇入车辆之间的安全距离D_f1，其中：

当D₁＜D_f1时，预警灯闪烁，本车制动；以及

当D₁≥D_f1，且ν₁＞v_2y时，预警灯闪烁，本车车速由ν₁降到ν_2y；

其中，本车与汇入车辆之间的预测距离为：

本车与汇入车辆之间的安全距离为：

ν_2y＝ν₂cosθ；

式中，a₁表示本车制动加速度，a_2y表示前方汇入车辆纵向加速度，L₂表示前方汇入车辆车长，W₂表示前方汇入车辆车宽，θ表示前方汇入车辆转向的倾角，d_s表示安全制动参数；t₀表示判别为有车辆汇入的时刻，t_fin表示预测车辆汇入结束时刻。

5.根据权利要求4所述的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法，其特征在于，还包括：

当判断有前方车辆汇入时，获取本车与本车道前车的初始距离D_2-0，本车道前车车速v₃，计算本车与本车道前车的预测距离D₂、本车与本车道前车的安全距离D_f2；其中：

当D₂＜D_f2时，预警灯闪烁，本车制动；

当D₂≥D_f2，且v₁＞v₃时，预警灯闪烁，本车制动，直到本车车速由v₁降到v₃；

其中，本车与本车道前车的预测距离为：

本车与本车道前车的安全距离D_f2为：

式中，a₃表示前方车辆加速度。

6.根据权利要求5所述的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法，其特征在于，在车辆制动时，本车制动加速度a₁大于最小制动加速度a_min；

其中，

7.根据权利要求6所述的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法，其特征在于，还包括：

当本车制动加速度大于本车最大安全制动加速度a_max时，本车进行紧急换道避撞。

8.根据权利要求7所述的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法，其特征在于，所述安全制动参数为：

式中，τ为驾驶员反应时间，τ′为制动系统启动时间，取0.6s。

9.根据权利要求8所述的面对有前方车辆汇入的车辆避撞控制方法，其特征在于，所述驾驶员反应时间为：

τ＝1.1+K；

式中，K为驾驶员修正参数，K的取值范围为[0.1,0.4]。

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