一种车辆防追尾系统及其方法技术方案

本发明专利技术属于车辆主动安全防护领域的一种车辆防追尾系统，包括数据采集单元、防追尾等级选择单元、ECU中央控制单元和警示单元；所述警示单元包括灯光显示装置、声音报警装置和防撞缓冲装置；通过数据采集单元来实时检测后方车辆的相对速度、相对加速度和相对距离，通过实际距离和理论安全距离进行比较，简化了系统的输入量，能够精确快速的判断自车的安全状态，并且在不同的危险状态下自车会自动采取不同的规避措施，在最危险的情况下自动弹出防撞缓冲装置；本发明专利技术减少了对驾驶员操作的干涉，能够有效减少在夜间、雾霾、地面附着系数较低等能见度较低的天气下发生汽车追尾事故的概率，极大的保护后排乘客的安全。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆防追尾系统及其方法
本专利技术涉及一种车辆主动安全防护领域，特别涉及一种车辆防追尾系统及其方法。
技术介绍
随着经济的发展与汽车科学技术的进步，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势。同时，随着汽车工业的飞速发展,汽车的产量和保有量都在急剧增加。在我国，汽车的产量和保有量逐年增加，但公路发展、交通管理却相对落后，导致车祸连年上升。在这些车祸当中，追尾事故占其中很大部分，其往往造成后排乘坐人员极大的损失。在过去20～30年中，人们主要把精力集中于汽车的被动安全性方面，例如，在汽车的前部或后部安装保险杠、在车内相关部位安装各种形式的安全带及安全气囊等等，以减轻汽车碰撞带来的危害。所有这些被动安全措施仅依靠后面的防撞杆对后排乘客进行保护，在高速公路上或者是在雾霾天气，如果发生追尾事故，不能够有效减少冲击对后排乘客造成的损伤，会造成很大的人员伤亡，不能从根本上解决汽车在行驶中发生碰撞造成破坏的问题。从预防撞车事故发生的角度着眼，研究一种主动的安全防护系统，在夜间、雾霾天气、地面附着系数较低的情况下，有效减少追尾事故的发生，保护后排乘客的安全，是非常有必要的。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种主动防护的车辆防追尾系统及其方法，能够有效减少在夜间、雾霾、地面附着系数较低等能见度较低的天气下发生汽车追尾事故的概率，极大的保护后排乘客的安全。本专利技术通过以下技术方案实现：一种车辆防追尾系统包括数据采集单元、防追尾等级选择单元、ECU中央控制单元和警示单元；所述防追尾等级选择单元与所述ECU中央控制单元连接，用于选择不同的防追尾等级；所述数据采集单元包括车载雷达和自车传感器；所述车载雷达安装在汽车尾部中间位置，用于测得后方车辆的相对速度，相对加速度及相对距离，所述车载雷达将采集到的数据传送到所述ECU中央控制单元；所述自车传感器用于测得自车的速度和加速度；所述ECU中央控制单元与所述警示单元连接，所述ECU中央控制单元能够实时对传递的数据进行计算和判断，并产生车辆的控制变化数据指示所述警示单元执行相应的指令；所述警示单元包括灯光显示装置、声音报警装置和防撞缓冲装置，所述灯光显示装置用于引起后方车辆的注意；所述声音报警装置用于提醒驾驶员注意后面车辆；所述防撞缓冲装置安装在汽车尾部底盘一可容纳空间内，用于减少后方车辆对自车的冲击。上述方案中，所述防撞缓冲装置包括防撞杆套、弹簧、防撞杆纵杆、电磁开关和防撞杆横杆；所述防撞杆纵杆套在所述防撞杆套内，所述防撞杆纵杆一端固定在所述防撞杆横杆上，另一端通过所述弹簧与所述防撞杆套底部连接；所述电磁开关固定在所述防撞杆纵杆上，所述电磁开关上固定有限位锁紧块，所述防撞杆套上设有限位锁紧孔，所述限位锁紧块卡在所述限位锁紧孔当中。进一步的，所述防撞杆纵杆为吸能材料做的缓冲杆。进一步的，所述弹簧为势能弹簧。上述方案中，所述防追尾等级分为高等级、中等级和低等级。上述方案中，所述车载雷达为毫米波雷达，具有较强的距离探测能力，以及一定的穿透能力，能够在能见度较低的情况下，检测到后方车辆。上述方案中，所述自车传感器型号为MEAS52。上述方案中，所述ECU中央控制单元型号为碟虎X8S。上述方案中，所述灯光显示装置为汽车尾部高位制动灯。本专利技术还提供一种车辆防追尾系统的控制方法，包括以下步骤：(1)首先驾驶员根据车外的能见度，天气情况，以及路面潮湿度等情况设置所述防追尾等级，当下雨、下雪、雾霾等天气时，将选择高等级；当天气一般，但是路面不错时选择中等级；当天气晴朗，能见度较高的时选择低等级；(2)通过所述车载波雷达来实时检测后方车辆的相对速度、相对加速度和相对距离并且通过计算，得出自车防追尾的安全等级，所述警示单元根据不同的安全等级执行不同的指令。上述方案中，所述步骤(2)具体包括以下步骤：①通过所述车载雷达监测出后方物体的相对速度vrel、相对加速度arel和相对距离s，通过传感器测出自车现有的速度v、加速度a，计算出后方物体的绝对速度vj，vj＝v+vrel，和绝对加速度aj＝a+arel；②若vj＜v，则自车没有被追尾的危险，属于安全状态；③若vj≥v，a＞aj，其中：s0＝[v×(v-vj)/(a-aj)+1/2×a×(v-vj)2/(a-aj)2]-vj×(v-vj)/(a-aj)-1/2×aj×(v-vj)2/(a-aj)2s0为vj≥v，a＞aj情况下一级危险的安全距离；若s＞s0，则自车属于安全状态，没有被后车追尾的危险，并继续监测实时的两车相对距离、相对速度和相对加速度；若s≤s0，则自车属于一级危险，有被后车追尾的危险，所述灯光显示装置将自动闪烁，提醒后车注意；在vj≥v，a＞aj情况下，当所述灯光显示装置闪烁之后，后车仍旧不采取减速措施，此时所述车载雷达监测的实时后车相对于前车的相对距离为s，s1为该情况下二级危险的安全距离，s1＝v(ta+ts/2)+v2/2a1+d1其中：ta：制动力协调时间；ts：制动力增长时间；a1：汽车在路面上最大加速度；d1：两车停止时的相对距离；若s＞s1时，则自车属于安全状态，没有被后车追尾的危险，并继续监测实时的两车相对距离、相对速度和相对加速度；若s≤s1时，自动启动所述声音报警装置，提醒驾驶员注意后方车辆，采取必要的加速措施；在vj≥v，a＞aj中，若驾驶员在所述声音报警装置提示之后，任然没有采取必要措施，此时所述车载雷达监测的实时后车相对于前车的相对距离为s，s2为该情况下三级危险的安全距离，若s＜s2，自车自动弹出所述防撞缓冲装置，来减少追尾车辆对后排乘客的冲击，最大限度的保护后排乘客的安全。④vj≥v，a≤aj，s3表示该情况下一级危险的安全距离；其中：tr：驾驶员反应时间；ta：制动力协调时间；ts：制动力增长时间；a1：汽车在路面上最大加速度；d1：两车停止时的相对距离；所述车载雷达实时检测的后车与前车的相对距离为s，若s＞s3，则自车没有被追尾的危险，属于安全状态；若s≤s3，则自车处于一级危险距离，所述灯光显示装置自动闪烁，提醒后车注意；在vj≥v，a≤aj，当所述灯光显示装置闪烁之后，后车仍旧不采取减速措施，此时所述车载雷达监测的实时后车相对于前车的相对距离为s，s4为该情况下二级危险的安全距离，s4＝v(ta+ts/2)+v2/2a1+d1其中：ta：制动力协调时间；ts：制动力增长时间；a1：汽车在路面上最大加速度；d1：两车停止时的相对距离；若s＞s4，则自车没有被追尾的危险，属于安全状态；若s≤s4时，启动所述声音报警装置，提醒驾驶员注意后方车辆，采取必要的加速措施；在vj≥v，a≤aj中，若驾驶员在所述声音报警装置提示之后，仍然没有采取必要措施，此时所述雷达监测的实时后车相对于前车的相对距离为s，s2为该情况下三级危险的安全距离，若s＜s2，自车自动弹出所述防撞缓冲装置，来减少追尾车辆对后排乘客的冲击，最大限度的保护后排乘客的安全。进一步的，所述汽车在路面上最大加速度a1，在驾驶员设定的不同防追尾等级下设定的值也不同，高等级时a1＝5m/s2，中等级时a1＝6m/s2，低等级时a1＝8.5m/s2。进一步的，所述两车停止时的相对距离d1，在驾驶员设定的不同防追尾等级下设定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆防追尾系统，其特征在于，包括数据采集单元(1)、防追尾等级选择单元(2)、ECU中央控制单元(3)和警示单元(4)；所述防追尾等级选择单元(2)与所述ECU中央控制单元(3)连接，用于选择不同的防追尾等级；所述数据采集单元(1)包括车载雷达(102)和自车传感器(101)；所述车载雷达(102)安装在汽车尾部(5)中间位置，用于测得后方车辆的相对速度，相对加速度及相对距离，所述车载雷达(102)将采集到的数据传送到所述ECU中央控制单元(3)；所述自车传感器(101)用于测的自车的速度和加速度；所述ECU中央控制单元(3)与所述警示单元(4)连接，所述ECU中央控制单元(3)能够实时对传递的数据进行计算和判断，并产生车辆的控制变化数据指示所述警示单元(4)执行相应的指令；所述警示单元(4)包括灯光显示装置(401)、声音报警装置(402)和防撞缓冲装置(403)，所述灯光显示装置(401)用于引起后方车辆的注意；所述声音报警装置(402)用于提醒驾驶员注意后面车辆；所述防撞缓冲装置(403)安装在汽车尾部(5)底盘一可容纳空间内，用于减少后方车辆对自车的冲击。

【技术特征摘要】
1.一种车辆防追尾系统的控制方法，其特征在于，所述车辆防追尾系统包括数据采集单元(1)、防追尾等级选择单元(2)、ECU中央控制单元(3)和警示单元(4)；所述数据采集单元(1)包括车载雷达(102)和自车传感器(101)；所述警示单元(4)包括灯光显示装置(401)、声音报警装置(402)和防撞缓冲装置(403)，所述防撞缓冲装置(403)安装在汽车尾部(5)底盘一可容纳空间内，用于减少后方车辆对自车的冲击；所述ECU中央控制单元(3)分别与数据采集单元(1)、防追尾等级选择单元(2)和警示单元(4)连接；所述车辆防追尾系统的控制方法包括以下步骤：1)首先驾驶员根据车外的能见度，天气情况，以及路面潮湿度设置所述防追尾等级，当下雨、下雪、雾霾天气时，将选择高等级；当天气一般，但是路面不错时选择中等级；当天气晴朗，能见度较高的时选择低等级；2)通过所述车载雷达来实时检测后方车辆的相对速度、相对加速度和相对距离并且通过计算，得出自车防追尾的安全等级，所述警示单元根据不同的安全等级执行不同的指令，具体包括以下步骤：①通过所述车载雷达监测出后方物体的相对速度vrel、相对加速度arel和相对距离s，通过传感器测出自车现有的速度v、加速度a，计算出后方物体的绝对速度vj，vj＝v+vrel，和绝对加速度aj＝a+arel；②若vj＜v，则自车没有被追尾的危险，属于安全状态；③若vj≥v，a＞aj，其中：s0＝[v×(v-vj)/(a-aj)+1/2×a×(v-vj)2/(a-aj)2]-vj×(v-vj)/(a-aj)-1/2×aj×(v-vj)2/(a-aj)2s0为vj≥v，a＞aj情况下一级危险的安全距离；若s＞s0，则自车属于安全状态；若s≤s0，则自车属于一级危险，有被后车追尾的危险，所述灯光显示装置将自动闪烁，提醒后车注意；当所述灯光显示装置闪烁之后，后车仍然不采取减速措施，s1为该情况下二级危险的安全距离，s1＝v(ta+ts/2)+v2/2a1+d1其中：ta：制动力协调时间；ts：制动力增长时间；a1：汽车在路面上最大加速度；d1：两车停止时的相对距离；若s＞s1时，则自车属于安全状态；若s≤s1时，自动启动所述声音报警装置，提醒驾驶员注意后方车辆，采取必要的加速措施；若驾驶员在所述声音报警装置提示之后，仍然没有采取必要措施，s2为该情况下三级危险的安全距离，若s＜s2，自车自动弹出所述防撞缓冲装置，来减少追尾车辆对后排乘客的冲击，最大限度的保护后排乘客的安全；④vj≥v，a≤aj，s3表示该情况下一级危险的安全距离；其中：tr：驾驶员反应时间；ta：制动力协调时间；ts：制动力增长时间；a1：汽车在路面上最大加速度；d1：两车停止时的相对距离；若s＞s3，则自车没有被追尾的危险，属...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁朝春，刘逸群，李道宇，吴飞，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32