一种汽车主动防撞控制系统技术方案

本发明专利技术专利公开了一种汽车主动防撞控制系统和方法，该系统包括控制器、激光测距模块、超声波测距模块、转向控制模块、制动控制模块、车辆状态估计模块。其中，激光测距模块检测从汽车两侧移动到汽车前方的障碍物的移动方向、速度和距离；超声波测距模块确定汽车左前方和右前方可行驶的区域以及检测汽车两侧路面与当前汽车所在路面之间的高度；车辆状态估计模块估计当前车速；控制器分别控制转向控制模块、制动控制模块实现汽车转向和制动。本发明专利技术使得汽车能对障碍物的移动方向、速度与距离进行判断和计算，确定汽车是否需要灯光警示、主动缓慢制动、主动紧急制动和主动转向避让，能有效的减少交通事故的发生。

An automobile active anti-collision control system and method

The invention discloses an automobile active anti-collision control system and method, which includes a controller, a laser range finder module, an ultrasonic distance measuring module, a steering control module, a brake control module and a vehicle state estimation module. The laser ranging module detects the moving direction, speed and distance of the obstacles moving from both sides of the car to the front of the car; the ultrasonic distance measuring module determines the driving area on the left front and right front of the car, and the height of the road between the two sides of the car and the current car's road. The vehicle speed and steering controller respectively control steering control module and brake control module to realize vehicle steering and braking. The invention makes the car can judge and calculate the moving direction, speed and distance of the obstacle, and determines whether the car needs light warning, active slow braking, active emergency braking and active steering avoidance, which can effectively reduce the occurrence of traffic accidents. One

【技术实现步骤摘要】
一种汽车主动防撞控制系统和方法
本专利技术涉及汽车主动安全控制领域，更具体地，涉及一种基于激光和超声波集成测距的汽车主动防撞控制系统和方法。
技术介绍
在传统的
，汽车行驶安全通常依靠驾驶员对危险的判断与采取的预防措施。在实际生活中，驾驶员往往会因为注意力不集中或疲劳驾驶等因素导致交通事故发生。因此，如何提高汽车行驶过程中的安全性，减少交通事故的发生几率，是相关技术人员努力研究的重要课题。在其中，汽车防撞技术是一种重要的技术手段。汽车防撞系统，是一种主动安全系统，在预判危险发生可能性的基础上，发出警告，并采取相应的主动紧急制动措施，能有效避免汽车与汽车，或汽车与行人之间的碰撞发生。传统的主动紧急制动方法，首先利用超声波测距或激光测距获得本车与障碍物之间的距离；然后根据驾驶员平均反应时间、汽车参数、路面附着系数计算最短制动距离，并设定为最小安全距离；当本车与障碍物之间的距离小于最小安全距离时采取主动紧急制动措施，避免碰撞事故发生。但是传统的主动紧急制动方法大多只考虑汽车前方的安全，在现实生活中危险往往来自于侧面。例如事故多发的十字路口，一方面行人或机动车驾驶员急于穿越马路，不注意速度的控制，出现危险状况来不及反应。另一方面汽车A柱对本车驾驶员两侧视线的遮挡，不能及时注意到危险的存在。都容易造成事故的发生。目前，超声波测距技术和激光测距技术在汽车领域已经得到了广泛运用。超声波测距技术，是根据超声波在空气中的传播速度为已知，超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时，然后根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。众所周知，声波在空气中传播是在某个方向以球面波扩散出去，因此相比于单点激光测距侦测范围更大。但是超声波能量与距离的平方成正比而衰减，即距离越远，反射波越少。因此超声波有效的测量范围只有0.03-5米，不适合较高车速行驶条件下的汽车防撞，仅适合应用于汽车倒车雷达。激光测距技术是利用激光对目标的距离进行准确测定的传感器。激光测距在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。激光测距是目前使用最为广泛的测距传感器，能很好地弥补超声波测距距离的不足。如果同时利用超声波测量范围广、激光测距方向性好、测量范围远、测量精度高的特点，将超声波测距和激光测距运用到汽车主动安全，控制系统将有更多预判和处理的时间，势必提高汽车的主动安全性。
技术实现思路
本专利技术针对当前汽车防撞系统的缺陷，不仅适用于汽车在同向或反向条件下的防撞，而且适合障碍物从本车侧面出现时，采取有效的预警和主动紧急制动，本专利技术采用以下方法予以实现：一种汽车主动防撞控制系统和方法，控制系统由车辆状态估计模块、控制器、超声波测距模块、激光测距模块和控制执行模块组成；控制执行模块由转向控制模块和制动控制模块组成；超声波测距模块由超声波测距模块1、超声波测距模块2、超声波测距模块3、超声波测距4和超声波测距模块5组成；激光测距模块由激光测距模块1、激光测距模块2、激光测距模块3、激光测距模块4、激光测距模块5和激光测距模块6组成；控制执行模块由转向控制模块和制动控制模块组成；超声波测距模块1和超声波测距模块2分别用于检测汽车左前方和右前方是否存在障碍物，以及与障碍物之间的距离，由此确定汽车左前方和右前方可行驶的区域；超声波测距模块4和超声波测距模块5用于检测汽车两侧路面与当前汽车所在路面之间的高度；超声波测距模块3用于测量汽车前方的障碍物之间的距离；超声波模块所检测到的可行驶区域、路面高度、本车与障碍物之间的距离发送至控制器；激光测距模块1、激光测距模块2、激光测距模块3、激光测距模块4、激光测距模块5和激光测距模块6用于检测从汽车两侧移动到汽车前方的障碍物移动方向、速度，以及与本车之间的距离，并将这些信息传送至控制器；车辆状态估计模块用于估计当前车速，并将车速发送给控制器；控制器根据汽车左前方和右前方的可行驶区域，以及汽车两侧路面与当前汽车所在路面之间的高度，确定是否能转向避让，以及转向行驶的距离；在满足转向避让的条件下，控制器通过转向控制模块实现汽车主动转向；控制器根据汽车正前方与障碍物之间的距离，参考设定的最小安全距离阈值，判断是否需要主动紧急制动；在满足主动紧急制动的条件下，控制器通过制动控制模块实现汽车主动紧急制动。6个激光模块分为两组，激光测距模块1、激光测距模块2、激光测距模块3为第1组，布置在车头左侧；激光测距模块4、激光测距模块5、激光测距模块6为第2组，布置在车头右侧；两组激光模块关于汽车纵轴对称安装，每组激光测距模块等距安装；5个超声测距模块分为3组，超声波测距模块1、超声波测距模块3为第1组，布置在车头左侧；超声波测距模块2、超声波测距模块4为第2组，布置在车头右侧；超声波测距模块5为第3组，布置在车头中间；超声波测距模块1和超声波测距模块2平行于汽车纵轴向外张开α角度；超声波测距模块4和超声波测距模块5距地面的安装高度为h，且水平向下倾斜β角度。进一步地，采取如下方法进行障碍物判断和最小安全距离确定：激光测距模块1和激光测距模块6分别检测左右两侧是否有障碍物横向穿越本车前方；超声波模块1和超声波模块2分别检测本车前方左右两侧是否有障碍物，以及本车与前方左右两侧障碍物之间的距离；控制器根据当前车速，本车与前方障碍物之间的距离、驾驶员平均反应时间、汽车参数、路面附着系数计算最短制动距离，并取最短刹车距离的1.2倍为最小安全距离。进一步地，采取如下方法确定是否需要进行主动防撞控制：当障碍物由右向左横穿本车前端时，控制器根据车辆状态估计模块估计的当前车速、激光测距模块2检测到的本车与障碍物的距离，计算本车行驶到障碍物所在位置的时间T1；控制器根据激光测距模块1和激光测距模块3的安装距离，以及激光测距模块1和激光测距模块3分别检测障碍物的时间间隔，计算障碍物横穿本车前端的速度；控制器根据横穿速度和本车宽度计算障碍物经过本车前端所需时间T2；当障碍物由左向右横穿本车前端时，控制器根据车辆状态估计模块估计的当前车速、激光测距模块5检测到的本车与障碍物的距离，计算本车行驶到障碍物所在位置的时间T1；控制器根据激光测距模块4和激光测距模块6的安装距离，以及激光测距模块4和激光测距模块6分别检测障碍物的时间间隔，计算障碍物横穿本车前端的速度；控制器根据横穿速度和本车宽度计算障碍物经过本车前端所需时间T2；当T1/T2≤1.5时，主动防撞控制系统需要进行主动防撞控制。进一步地，采取如下方法确定障碍物是否退出车道：如果原先检测到障碍物的3个激光测距模块，又以相反的次序检测到障碍物，可判断障碍物正朝着相反的方向退出车道。控制器利用超声波测距模块4和超声波测距模块5检测到的路面距离，结合安装参数计算汽车两侧路面与当前汽车所在路面之间的路面高度，计算公式如下：d＝l×sinβs＝|d－h|其中，s为汽车两侧路面与当前汽车所在路面之间的路面高度，d为左右两侧路面与超声波测距模块4和超声波测距模块5之间的垂直距离，l为超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车主动防撞控制系统和方法，其特征在于：控制系统由车辆状态估计模块

【技术特征摘要】
1.一种汽车主动防撞控制系统和方法，其特征在于：控制系统由车辆状态估计模块(10)、控制器(20)、超声波测距模块(30)、激光测距模块(40)和控制执行模块(50)组成；超声波测距模块(30)由超声波测距模块1(31)、超声波测距模块2(32)、超声波测距模块3(33)、超声波测距4模块(34)和超声波测距模块5(35)组成；激光测距模块(40)由激光测距模块1(41)、激光测距模块2(42)、激光测距模块3(43)、激光测距模块4(44)、激光测距模块5(45)和激光测距模块6(46)组成；控制执行模块(50)由转向控制模块(51)和制动控制模块(52)组成；超声波测距模块(31、32)分别用于检测汽车左前方和右前方是否存在障碍物，以及与障碍物之间的距离，由此确定汽车左前方和右前方可行驶的区域；超声波测距模块(34、35)用于检测汽车两侧路面与当前汽车所在路面之间的高度；超声波测距模块(33)用于测量汽车前方的障碍物之间的距离；超声波模块所检测到的可行驶区域、路面高度、本车与障碍物之间的距离发送至控制器(20)；激光测距模块(41、42、43、44、45、46)用于检测从汽车两侧移动到汽车前方的障碍物移动方向、速度，以及与本车之间的距离，并将这些信息传送至控制器(20)；车辆状态估计模块(10)用于估计当前汽车车速，并将车速发送至控制器(20)；控制器(20)根据汽车左前方和右前方的可行驶区域，以及汽车两侧路面与当前汽车所在路面之间的高度，确定是否能转向避让，以及转向行驶的距离；在满足转向避让的条件下，控制器(20)通过转向控制模块(51)实现汽车主动转向；控制器(20)根据汽车正前方与障碍物之间的距离，参考设定的最小安全距离阈值，判断是否需要主动紧急制动；在满足主动紧急制动的条件下，控制器(20)通过制动控制模块(52)实现汽车主动紧急制动。2.根据权利要求1所述的汽车主动防撞控制系统和方法，其特征在于：6个激光模块分为两组，激光测距模块1(41)、激光测距模块2(42)、激光测距模块3(43)为第1组，布置在车头左侧；激光测距模块4(44)、激光测距模块5(45)、激光测距模块6(46)为第2组，布置在车头右侧；两组激光模块关于汽车纵轴对称安装，每组激光测距模块等距安装；5个超声测距模块分为3组，超声波测距模块1(31)、超声波测距模块3(33)为第1组，布置在车头左侧；超声波测距模块2(32)、超声波测距模块4(34)为第2组，布置在车头右侧；超声波测距模块5(35)为第3组，布置在车头中间；超声波测距模块1(31)和超声波测距模块2(32)平行于汽车纵轴向外张开α角度；超声波测距模块4(34)和超声波测距模块5(35)距地面的安装高度为h，且水平向下倾斜β角度。3.根据权利要求1所述的汽车主动防撞控制系统和方法，其特征在于采取如下方法进行障碍物判断和最小安全距离确定：激光测距模块1(41)和激光测距模块6(46)分别检测左右两侧是否有障碍物横向穿越本车前方；超声波模块1(31)和超声波模块2(32)分别检测本车前方左右两侧是否有障碍物，以及本车与前方左右两侧障碍物之间的距离；控制器(20)根据当前车速，本车与前方障碍物之间的距离、驾驶员平均反应时间、汽车参数、路面附着系数计算最短制动距离，并取最短刹车距离的1.2倍为最小安全距离。4.根据权利要求1所述的汽车主动防撞控制系统和方法，其特征在于采取如下方法确定是否需要进行主动防撞控制：当障碍物由右向左横穿本车前端时，控制器(20)根据车辆状态估计模块(10)估计的当前车速、激光测距模块2(42)检测到的本车与障碍物的距离，计算本车行驶到障碍物所在位置的时间T1；控制器(20)根据激光测距模块1(41)和激光测距模块3(43)的安装距离，以及激光测距模块1(41)和激光测距模块3(43)分别检测障碍物的时间间隔，计算障碍物横...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志勇，李博浩，黄彩霞，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43