一种基于四轮独立转向驱动线控汽车的紧急制动控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于四轮独立转向驱动线控汽车的紧急制动控制方法，目的在于充分利用四轮独立转向/驱动汽车的优势，在紧急制动工况下对同轴的两车轮施加一小角度的转向(同轴异向)，最大限度提高车辆的制动减速度，从而缩短制动距离，提高车辆的安全性；此外由于该方法对车轮施加额外的转角，使车辆两侧车轮产生大小相等、方向相反的侧向力，该侧向力还可提高车辆在制动过程中的稳定性；再者，当4轮独立驱动/转向线控汽车的某一个车轮的制动系统发生故障或失效(包括软件故障及硬件故障)时，通过对该制动失效车轮转角施加主动控制，且配合其他三个车轮的主动制动及转角控制，从而使车辆避免急转等失稳现象，实现平稳的制动。

An emergency braking control method based on four wheel independent steering and wire controlled vehicle

The invention discloses an emergency braking control method based on the four wheel independent steering motor vehicle. The purpose is to make full use of the advantages of the four wheel independent steering / drive vehicle and to apply a small angle to the two wheel (coaxial abnormal direction) on the two wheel in the emergency braking condition, so as to improve the braking speed of the vehicle to the maximum limit. In addition, the braking distance is shortened and the safety of the vehicle is improved. In addition, the extra angle of the wheel is applied to the wheel, and the side forces of the two sides of the vehicle are equal in size and in the opposite direction. The lateral force can also improve the stability of the vehicle during the braking process; furthermore, when a 4 wheel independent drive / steering line is one of the cars, the vehicle can also be used. When the brake system of the wheel has failure or failure (including the software fault and hardware fault), the active brake and angle control of the other three wheels are controlled by the active control of the wheel turning angle of the brake, which makes the vehicle avoid instability and so on, so as to achieve a smooth braking.

【技术实现步骤摘要】
一种基于四轮独立转向驱动线控汽车的紧急制动控制方法
本专利技术涉及汽车
，尤其涉及一种基于四轮独立转向驱动线控汽车的紧急制动控制方法。
技术介绍
四轮独立转向/驱动线控汽车取消减速器、差速器等机械部件，因而整车降低了成本和噪声；由于电控还可大大提高系统的响应速度；采用制动能量回收系统减少能耗；还有最重要的是四轮独立转向功能，可极大地提高汽车高速稳定性和低速灵活性。由于四轮独立转向/驱动线控汽车的诸多优点，它已得到学术界及工业界的广泛认可，被认为是未来智能电动汽车的理想模型。但由于四轮独立转向/驱动线控汽车控制复杂，易发生故障，因此需要采用一定的容错控制方法对其进行控制从而保障人和车的安全，目前采用的方法大多为故障诊断与制动力重构分配相结合的容错控制。AEB是未来车辆先进驾驶辅助系统的重要组成部分，它可以通过传感器对前方潜在危险进行识别，并给予驾驶员相应的警示提醒，此外在紧急状况下可对车辆施加主动制动来避免或减轻碰撞事故。但当前制动方法只是单纯地施加纵向制动压力，而未对车轮转向进行主动控制。这种方法应用在传统汽车上可以使车辆在紧急工况下达到最大的制动力矩，但应用在四轮独立转向/驱动汽车上并不能达到最优的紧急制动效果。此外，若四轮独立驱动/转向线控汽车的某一个车轮的制动系统发生故障或失效(包括软件故障及硬件故障)，将会导致这个车轮失去制动能力，若在此情况下进行制动操作，会使车辆严重地向另一侧发生偏转，导致车辆失控，严重危害车辆及乘客的安全。尽管当前有一些针对四轮独立驱动/转向线控汽车某一车轮的制动系统出现故障的容错控制系统，但都是基于其他三个车轮制动力的重新配合和协调完成制动任务。这种方法并没有充分发挥4轮独立驱动/转向线控汽车可以进行独立转向操作的优势，未对发生制动失效的车轮及其他三个车轮的转角进行主动控制来辅助整车的制动。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于四轮独立转向驱动线控汽车的紧急制动控制方法，充分发挥了该种汽车四个车轮可以独立控制转向的优点，通过在紧急工况下给车轮施加额外的转角(同轴异向)来增加车辆的制动减速度，从而缩短制动距离；并且可以有效提高车辆在紧急工况下的横向稳定性；还可以高效地解决当某一车轮制动系统发生故障(失效)时由于制动所导致的车辆失稳现象。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于四轮独立转向驱动线控汽车的紧急制动控制方法，包括以下步骤：步骤1，激光雷达、压力传感器、角度传感器分别采集激光雷达数据、制动压力数据、角度数据信号，然后发送到数据处理模块进行处理；步骤2，数据处理模块处理后的信号输入到中央处理单元，根据激光雷达返回的数据，采用聚类特征提取算法识别出自车道的有效目标，并计算获取这些目标对自车的相对距离和相对速度，同时通过实时采集的传感器信号输入到路面附着情况估计模型对路面附着情况进行实时估计；步骤3，中央处理单元根据本车速度、目标相对速度和路面附着情况，计算出安全预警距离、安全制动距离；步骤4，中央处理单元根据安全预警距离、安全制动距离、两车实际间距、路面状况、制动力有效性和制动过程中的稳定性控制来综合决策，得出相应的控制策略并驱动执行单元。进一步地，所述步骤1数据处理模块包括激光雷达数据的聚类处理，包括步骤：步骤1.1，进行激光雷达数据预处理，根据车道宽度及雷达探测角度提取感兴趣区；步骤1.2，对感兴趣区数据采用密度聚类的方法进行聚类，并且阈值设定为与距离相关的值，阈值计算公式为其中r为相对距离，为固态激光雷达的角分辨率；步骤1.3，针对各个聚类提取车辆外形特征，与阈值对比判断出有效目标；步骤1.4，确定有效目标的相对方位。进一步地，所述步骤2聚类特征提取算法包括：步骤2.1，针对自车道的车辆，主要提取聚类点宽度与标称车宽进行比较来判断其是否为有效目标；步骤2.2，给出目标的相对速度、相对距离信息。进一步地，所述路面附着情况估计模型包括：实时采集各传感器信号，然后输入到基于滑移率的路面附着系数估计模型中，得出路面附着系数。进一步地，所述制动过程中的稳定性控制包括：步骤4.1，在紧急制动过程中，通过施加同轴异向转向角，即使两前轮向内转向一定角度以及两后轮向外转向一定角度，从而缩短制动距离；步骤4.2，还可通过施加同轴异向转向角增加车辆在紧急制动工况下的横向稳定性。进一步地，所述制动力有效性具体为：实时采集制动压力传感器信号，然后与标称主动制动压力进行比较；若低于标准主动制动压力，则判断为车轮制动系统失效，将轮胎位置传输到中央控制单元中，以便进行决策。进一步地，所述综合决策包括：步骤5.1，实时判断两车实际间距与预警安全距离的大小，若两车实际间距小于预警安全距离，则通过方向盘震动和嗡鸣报警器提醒驾驶员注意，若大于，则不采取任何动作；步骤5.2，接着，判断两车实际距离与安全制动距离的关系：如果小于安全制动距离，则采用增加同轴异向转向角的紧急制动方式；步骤5.3，当车辆采取制动措施时，实时监测每个车轮制动系统的有效性，若某个车轮发生失效(或故障)，则通过对该制动失效车轮转角施加主动控制，同时配合其他三个车轮的主动制动及转角控制，从而使车辆避免急转等失稳现象，实现平稳的制动。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种基于四轮独立转向/驱动线控汽车的紧急制动辅助方法，目的在于充分利用四轮独立转向/驱动汽车的优势，在紧急制动工况下对同轴的两车轮施加一小角度的转向(同轴异向)，最大限度提高车辆的制动减速度，从而缩短制动距离，提高车辆的安全性；此外由于该方法对车轮施加额外的转角，使车辆两侧车轮产生大小相等、方向相反的侧向力，该侧向力还可提高车辆在制动过程中的稳定性；再者，当4轮独立驱动/转向线控汽车的某一个车轮的制动系统发生故障或失效(包括软件故障及硬件故障)时，通过对该制动失效车轮转角施加主动控制，且配合其他三个车轮的主动制动及转角控制，从而使车辆避免急转等失稳现象，实现平稳的制动。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的制动控制策略流程图。图2是本专利技术的车轮未发生失效时的同轴异向转向示意图。图3是本专利技术的某车轮发生失效时的控制示意图。具体实施方式如图1、2、3所示，一种基于四轮独立转向驱动线控汽车的紧急制动控制方法，包括以下步骤：步骤1，激光雷达、压力传感器、角度传感器分别采集激光雷达数据、制动压力数据、角度数据信号，然后发送到数据处理模块进行处理；步骤2，数据处理模块处理后的信号输入到中央处理单元，根据激光雷达返回的数据，采用聚类特征提取算法识别出自车道的有效目标，并计算获取这些目标对自车的相对距离和相对速度，同时通过实时采集的传感器信号输入到路面附着情况估计模型对路面附着情况进行实时估计；步骤3，中央处理单元根据本车速度、目标相对速度和路面附着情况，计算出安全预警距离、安全制动距离；步骤4，中央处理单元根据安全预警距离、安全制动距离、两车实际间距、路面状况、制动力有效性和制动过程中的稳定性控制来综合决策，得出相应的控制策略并驱动执行单元。本实施例中，所述步骤1数据处理模块包括激光雷达数据的聚类处理，包括步骤：步骤1.1，进行激光雷达数据预处理，根据车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于四轮独立转向驱动线控汽车的紧急制动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，激光雷达、压力传感器、角度传感器分别采集激光雷达数据、制动压力数据、角度数据信号，然后发送到数据处理模块进行处理；步骤2，数据处理模块处理后的信号输入到中央处理单元，根据激光雷达返回的数据，采用聚类特征提取算法识别出自车道的有效目标，并计算获取这些目标对自车的相对距离和相对速度，同时通过实时采集的传感器信号输入到路面附着情况估计模型对路面附着情况进行实时估计；步骤3，中央处理单元根据本车速度、目标相对速度和路面附着情况，计算出安全预警距离、安全制动距离：步骤4，中央处理单元根据安全预警距离、安全制动距离、两车实际间距、路面状况、制动力有效性和制动过程中的稳定性控制来综合决策，得出相应的控制策略并驱动执行单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于四轮独立转向驱动线控汽车的紧急制动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，激光雷达、压力传感器、角度传感器分别采集激光雷达数据、制动压力数据、角度数据信号，然后发送到数据处理模块进行处理；步骤2，数据处理模块处理后的信号输入到中央处理单元，根据激光雷达返回的数据，采用聚类特征提取算法识别出自车道的有效目标，并计算获取这些目标对自车的相对距离和相对速度，同时通过实时采集的传感器信号输入到路面附着情况估计模型对路面附着情况进行实时估计；步骤3，中央处理单元根据本车速度、目标相对速度和路面附着情况，计算出安全预警距离、安全制动距离：步骤4，中央处理单元根据安全预警距离、安全制动距离、两车实际间距、路面状况、制动力有效性和制动过程中的稳定性控制来综合决策，得出相应的控制策略并驱动执行单元。2.如权利要求1所述的一种基于四轮独立转向驱动线控汽车的紧急制动控制方法，其特征在于，所述步骤1数据处理模块包括激光雷达数据的聚类处理，包括步骤：步骤1.1，进行激光雷达数据预处理，根据车道宽度及雷达探测角度提取感兴趣区；步骤1.2，对感兴趣区数据采用密度聚类的方法进行聚类，并且阈值设定为与距离相关的值，阈值计算公式为其中r为相对距离，为固态激光雷达的角分辨率；步骤1.3，针对各个聚类提取车辆外形特征，与阈值对比判断出有效目标；步骤1.4，确定有效目标的相对方位。3.如权利要求1所述的一种基于四轮独立转向驱动线控汽车的紧急制动控制方法，其特征在于，所述步骤2聚类特征提取算法包括：步骤2.1，针对自车道的车辆，主要提取聚类点宽度与标称车宽进行比较来判断其是否为有效目标；步骤2.2，给出目标的相对速...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东，王慧文，宗长富，蔡超明，
申请(专利权)人：肇庆学院，
类型：发明
国别省市：广东,44