一种汽车低速主动安全执行控制方法及控制系统技术方案

本发明专利技术提出一种汽车低速主动安全执行系统控制方法及系统，通过设计低速主动安全执行系统控制策略，采集近距超声波雷达及环视摄像头采集的数据信息，探测周围环境信息，解决车辆周围4米范围内与障碍物碰撞风险的问题，对两种传感器的数据融合，并考虑坡度变化对距离值的影响，对制动力的初始压力值进行建压补偿，分析驾驶员的动作意图，实现驾驶员实时的操作行为同低速紧急刹车执行系统控制策略的功能进行协调控制，解决低速状态下车辆的行车主动安全问题，对车辆低速状态下主动安全功能增加稳定性及提升安全可靠性。

A Low Speed Active Safety Execution Control Method and Control System for Automobile

【技术实现步骤摘要】
一种汽车低速主动安全执行控制方法及控制系统
本专利技术属于汽车电器领域，具体涉及车辆低速状态下的主动安全控制策略系统。
技术介绍
近年来，我国汽车市场对低速行车状态下主动安全的功能需求日益高涨，在城市的车辆日益增多，车辆的低速场景在生活中出现的非常多，如：在拥堵路段、泊车过程及低速通过岔路等，车辆在低速状态下的行车安全需求也在增加。因此，需要提出一种有效、可靠和更加智能化的控制策略。针对低速行车状态我们提出低速紧急刹车执行系统控制策略。目前业内已经提出了很多能够提供行车过程中主动安全防撞系统的方案，这些方案可以实现主动安全的功能，减少安全事故的发生及保障人生财产安全。但当前的主动安全系统还存在一些不足，主要是依靠机器学习驾驶员的操作习惯来实现主动安全，数据量很大，同时数据的特征范围很大不能达到对整车的精确控制，没有针对车辆低速情况下进行系统分析。通过整车的运动状态及加减速计算危险实现主动安全，但是没有对驾驶员操作和低速主动安全进行统一决策控制，会增加主动的控制风险和发生交通事故。
技术实现思路
本专利技术提出一种汽车低速主动安全执行系统控制方法，主要解决低速状态下车辆的行车主动安全问题，针对车辆低速状态下主动安全功能增加稳定性及提升安全可靠性，通过设计低速主动安全执行系统控制策略，采集近距超声波雷达及环视摄像头采集的数据信息，探测周围环境信息，解决车辆周围4米范围内与障碍物碰撞风险的问题，对两种传感器的数据融合，并考虑坡度变化对距离值的影响，对制动力的初始压力值进行建压补偿，分析驾驶员的动作意图，实现驾驶员实时的操作行为同低速紧急刹车执行系统控制策略的功能进行协调控制。本专利技术的技术方案如下：本专利技术主要通过超声波雷达和环视摄像头探测获取车辆周围的障碍物信息，包括物体的速度、相对于车辆本身的距离，通过超声波雷达(即超声波传感器)信息和环视摄像头信息融合，预估障碍的运动轨迹，获得障碍物距离，通过车身速度反馈，计算刹停距离，同时结合驾驶员的实时操作进行统一协调控制，解算出不同安全距离需求值，再逻辑判断制动的状态，通过初始压力值进行建压时间补偿，确定制动的时间，执行刹停制动。具体地，本专利技术的控制方法包括以下步骤：1、数据采集：超声波传感器探测车辆周围的障碍物距离S1，环视摄像头获取车辆周围的障碍物距离S2，由车身控制器(BCM)通过CAN总线获取当前车辆行驶的坡度信息、当前实时车速、刹车及油门踏板的状态；2、数据融合：低速紧急刹车系统控制器处理来自超声波传感器及环视摄像头探测到的障碍物距离S1和S2，先融合得到初融合距离S`；然后根据当前车辆行驶的坡度信息，计算得到坡度融合距离S`融，最后将S`和S`融融合得到主动安全区域内本车与障碍物的实际融合距离值S融；3、决策车辆制动力及制动时间：3.1、根据当前的实时车速，查表获得车辆可预留的安全距离S3；3.2、根据S融和S3计算得到刹停位置距离S，S＝S融-S3；3.3、利用公式计算出制动时间T`，通过公式计算得到减速度修正值ɑ`，其中V为当前的车速，a为目标减速度，得到V`为速度变化值，通过制动力控制车速的变化得到，ΔT为系统采样周期；3.4、利用减速度修正值a`修正目标减速度a后获得目标减速度制动力F`：通过查表获得系数，ɑ`大于ɑ时目标减速度制动力减掉系数，ɑ`小于ɑ时目标减速度制动力加上系数；3.5、根据刹车及油门踏板的状态，通过查询刹车踏板和油门状态补偿制动力数据表，对目标减速度制动力F`进行补偿，得到实际执行制动力F。4、输出制动力及制动时间，并执行制动：判断当前是减速刹车或是紧急刹车，选择相应的制动力，计算制动的时间，对减速刹车和紧急刹车的制动力的初始压力值进行建压时间补偿，建压补偿的时间通过查表获得，得到最后的制动执行时间T，再根据T值执行力时刻数据表，判断到达制动执行时间T后输出制动力F，执行制动。进一步，本专利技术步骤2所述的数据融合是将障碍的方位距离信息作为系统的输入值，系统通过预估障碍物的运动轨迹及状态(静止、转向、前进和后退)，规划车辆距离的变化轨迹，得到距离S融，具体包括：2.1、将两种传感器进行坐标和时间同步：所述坐标同步是通过将摄像头的坐标转换到以车辆后轴中心为原点的三维笛卡尔坐标，将超声波传感器的坐标转换到以车辆后轴中心为原点的二维笛卡尔坐标系上，将坐标系同步，把车身坐标姿态的计算得到的点作为基础同步环境坐标点；所述时间同步采用一个控制器实现融合，是采取将摄像头图像获取的障碍物距离S2的时间和超声波获取到的障碍物距离S1的时间分别标记，在计算处理时间片上进行航迹同步。2.2、融合得到S`：将S1和S2通过加权求平均值的方法融合，获得一个初距离值S`；2.3、计算得到坡度融合距离S`融：根据当前车辆行驶的坡度信息，计算得到坡度融合距离S`融，公式Δθ为当前车辆行驶的坡度；2.4、融合得到实际融合距离S融：S`融再与S`进行加权处理，加权后获得实际融合距离S融；)本专利技术在步骤3中，车辆在低速状态下，刹车制动力就保持部分压力，这部分压力作为初始压力，不同的初始压力下完成整车制动过程的建压时间不同。针对减速度建压过程，通过标定获取初始压力与建压完成时间关系表。针对紧急刹车过程，通过标定获取初始压力与建压完成时间关系表。通过车辆刹停状态关系，再结合车辆刹车踏板、油门的状态信息及车辆的行驶环境进行决策控制。本专利技术进一步还保护实现上述方法的汽车低速主动安全执行控制系统，其包括超声波传感器、环视摄像头、低速紧急刹车系统控制器、车身控制器BCM；所述超声波传感器通过Lin总线与低速紧急刹车系统控制器连接，环视摄像头通过同轴数字信号线与低速紧急刹车系统控制器连接，低速紧急刹车系统控制器通过CAN总线与车身控制器BCM相连；实施本专利技术所述的系统，通常需要布置12个超声波雷达和4个100万像素的高清摄像头。通过车载的12个超声波传感器，探测车辆周围的环境信息，探测的距离为30cm至450cm，规划出车身周围20个区域，分布于车身周围。本专利技术所使用的所述超声波传感器，可以不断反馈周围的障碍物的距离信息，创建二维的点云地图可以获得距离S1，实时获取摄像头探测前方障碍物的信息，获得障碍物的实时位置坐标，障碍物的类型及速度解算距离值S2。采用本专利技术所述的低速紧急刹车执行系统控制策略，在低速行车过程中，可以减少安全事故的发生，减少经济财产损失，避免低速紧急刹车系统和驾驶员操控时突出，提高主动安全的可靠性，优化主动制动的刹车过程，提升车辆的操控性。附图说明图1.超声波探测的障碍物图表图2.环视摄像头探测的障碍物图表图3.低速紧急刹车执行系统控制策略系统的架构图；图4.低速主动安全执行系统控制方法流程图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术进行进一步的描述，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：实施本专利技术，在车上设置了12个超声波传感器(超声波雷达)，探测的距离为30cm至450cm，规划出车身周围20个区域，分布于车身周围。通过车载的12个超声波传感器，探测车辆周围的环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车低速主动安全执行系统控制方法，包括以下步骤：(1)数据采集：超声波传感器探测车辆周围的障碍物距离S1，环视摄像头获取车辆周围的障碍物距离S2，由车身控制器(BCM)通过CAN总线获取当前车辆行驶的坡度信息、实时车速、刹车及油门踏板的状态；(2)数据融合：低速紧急刹车系统控制器处理来自超声波传感器及环视摄像头探测到的障碍物距离S1和S2，先融合得到初融合距离S`；然后根据当前车辆行驶的坡度信息，计算坡度融合距离S`融，最后将S`和S`融融合得到主动安全区域内本车与障碍物的实际融合距离值S融；(3)决策车辆制动力及制动时间：(3.1)根据当前的实时车速，查表获得车辆可预留安全距离S3；(3.2)根据S融和S3计算得到刹停位置距离S；(3.3)利用公式

【技术特征摘要】
2019.05.21 CN 20191042535581.一种汽车低速主动安全执行系统控制方法，包括以下步骤：(1)数据采集：超声波传感器探测车辆周围的障碍物距离S1，环视摄像头获取车辆周围的障碍物距离S2，由车身控制器(BCM)通过CAN总线获取当前车辆行驶的坡度信息、实时车速、刹车及油门踏板的状态；(2)数据融合：低速紧急刹车系统控制器处理来自超声波传感器及环视摄像头探测到的障碍物距离S1和S2，先融合得到初融合距离S`；然后根据当前车辆行驶的坡度信息，计算坡度融合距离S`融，最后将S`和S`融融合得到主动安全区域内本车与障碍物的实际融合距离值S融；(3)决策车辆制动力及制动时间：(3.1)根据当前的实时车速，查表获得车辆可预留安全距离S3；(3.2)根据S融和S3计算得到刹停位置距离S；(3.3)利用公式计算出制动时间T`，通过公式计算得到减速度修正值ɑ`，其中v为当前的车速，a为目标减速度，得到v`为速度变化值，通过制动力控制车速的变化得到，ΔT为系统采样周期；(3.4)利用减速度修正值a`修正目标减速度a后获得目标减速度制动力F`：通过查表获得系数，ɑ`大于ɑ时目标减速度制动力减掉系数，ɑ`小于ɑ时目标减速度制动力加上系数；(3.5)根据刹车及油门踏板的状态，通过查询刹车踏板和油门状态补偿制动力数据表，对目标减速度制动力F`进行补偿，得到实际执行制动力F；(4)输出制动力及制动时间，并执行制动：判断当前是减速刹车或是紧急刹车，选择相应的制动力，计算制动的时间，对减速刹车和紧急刹车的制动力的初始压力值进行建压时间补偿，建压补偿的时间通过查表获得，得到最后的制动执行时间T，再根据T值执行力时刻数据表，判断到达制动执行时间T后输出制动力F，执行制动。2.根据权利要求1所述的汽车低速主动安全执行系统控制方法，其特征在于，所述数据融合具体包括：(2.1)将两种传感器进行坐标和时间同步：所述坐标同步是通过将摄像头的坐标转换到以车辆后轴中心为原点的三维笛卡尔坐标，将超声波传感器的坐标转换到以车辆后轴中心为原点的二维笛卡尔坐标系上，将坐标系同步，把车身坐标姿态的计算得到的点作为基础同步环境坐标点；所述时间同步是采取将环视摄像头获取的障碍物距离S2的时间和超声波传感器获取到的障碍物距离S1的时间分别标记，在计算处理时间片上进行航迹同步；(2.2)融合得到初融合距离S`：将S1和S2通过加权求平均值的方法融合，获得一个距离值S`；(2.3)计算得到坡度融合距离S`融：根据当前车辆行驶的坡度信息，计算得到坡度融合距离S`融，公式Δθ为当前车辆行驶的坡度的仰角值；(2.4)融合得到实际融合距离S融：S`融再与S`进行加权处理，获得实际融合距离S融。3.根据权利要求1所述的汽车低速主动安全执行系统控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述紧急刹车和减速刹车是两种不同刹车状态，用于判断建压选择，是分别对应的参数T...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏斌，梁锋华，张伟方，万凯林，高享久，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50