安全距离计算模块及其计算方法技术

本发明专利技术公开了一种用于AEB和或FCW的安全距离计算模块，包括：用于获取自车与目标车辆相对距离、自车和目标车辆速度、自车和目标车辆加速度以及制动反应时间的数据采集单元；用于确定最危险时刻的最危险时刻计算单元；根据自车停止和目标车辆停止的先后顺序以及目标车辆和自车停止所需时间是否在制动反应时间内，计算最小紧急制动距离的最小紧急制动距离计算单元。本发明专利技术还公开了一种用于车辆自动紧急制动和或车辆前方碰撞预警安全距离计算的安全距离计算方法。本发明专利技术通过分析自车与目标车辆停车的先后顺序及等速点的数量及位置计算车辆紧急制动不发生碰撞的最小距离，使用该最小距离能够降低FCW的误警率和AEB的误触率，能够提高增强产品的竞争力。

Safe distance calculation module and its calculation method

【技术实现步骤摘要】
安全距离计算模块及其计算方法
本专利技术涉及汽车领域，特别是涉及一种用于车辆自动紧急制动系统和或前方碰撞预警系统的安全距离计算模块。本专利技术还涉及一种用于车辆自动紧急制动和或车辆前方碰撞预警的安全距离计算方法。
技术介绍
车辆前方碰撞预警系统(FCW)能够通过雷达系统来时刻监测前方车辆，判断本车与前车之间的距离、方位及相对速度，当存在潜在碰撞危险时对驾驶者进行警告。FCW系统本身不会采取任何制动措施去避免碰撞或控制车辆。车辆自动紧急制动系统(AEB)采用雷达测出与前车或者障碍物的距离，然后利用数据分析模块将测出的距离与警报距离、安全距离进行比较，小于警报距离时就进行警报提示，而小于安全距离时即使在驾驶员没有来得及踩制动踏板的情况下，AEB系统也会启动，使汽车自动制动，从而为安全出行保驾护航。无论车辆自动紧急制动系统还是前方碰撞预警系统安全距离均是实现其控制方案的关键参数。紧急制动距离＝反应距离+制动距离。当前FCW/AEB的安全距离，普遍存在以下问题：1)将系统延迟、驾驶员反应阶段的自车和目标的运动简化为匀速运动；2)制动期间的安全距离是基于自车制动到停止所需的距离为制动安全距离，仅考虑自车的位移、速度和自车加速度，未考虑目标的位移、速度和加速度。过于简化的模型与实际偏差较大，计算的安全距离不精确。现有技术存在考虑因素不全面、模型过于简化，未能综合考虑自车和目标的相对距离、速度以及加速度，导致FCW误警率高，以及容易误触发紧急制动。AEB触发时，车辆将以最大减速度进行制动，冲击感强烈，给人的驾驶体验差，当前的AEB存在误触发的情况，究其原因是计算的安全距离偏保守。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。本专利技术要解决的技术问题是提供一种根据自车和目标车辆相对位置、速度、加速度和运动状态能准确计算用于车辆自动紧急制动系统和或前方碰撞预警系统安全距离的安全距离计算模块。本专利技术要解决的另一技术问题是提供一种根据自车和目标车辆相对位置、速度、加速度和运动状态能准确计算用于车辆自动紧急制动和或前方碰撞预警安全距离的安全距离计算方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供用于车辆自动紧急制动系统和或车辆前方碰撞预警系统的安全距离计算模块，包括：数据采集单元，其适用于获取自车与目标车辆相对距离、自车速度、目标车辆速度、自车加速度、目标车辆加速度和制动反应时间；可选择的，该数据采集单元包括车轮脉冲传感器、毫米波雷达和加速度传感器。车轮脉冲传感器用来获得车轮速度，通过运动学分析可获得车辆速度V；毫米波雷达获取自车与目标车辆的相对距离dr、相对速度Vr、相对加速度ar信息；加速度传感器用来获取自车加速度as。进而可以通过计算获得，目标车辆速度Vt，目标车辆加速度at。最危险时刻计算单元，其适用于根据自车速度、自车停止所需时间、目标车辆速度、目标车停止所需时间、自车加速度和目标车辆加速度确定最危险时刻；最小紧急制动距离计算单元，根据自车停止和目标车辆停止的先后顺序以及目标车辆停止所需时间和自车停止所需时间是否在制动反应时间内，计算最危险时刻自车行驶距离目标车辆行驶距离的差值，该距离差值是最小紧急制动距离。可选择的，进一步改进所述的安全距离计算模块，所述制动反应时间包括数据采集时间、数据分析时间、做出紧急制动决策时间、消除制动间隙时间和制动力由零增加到最大时间。可选择的，进一步改进所述的安全距离计算模块，自车停止所需时间计算方式如下；(Vs+as×T)＞0时,自车停止所需时间为(Vs+as×T)≤0时,自车停止所需时间为T是制动反应时间，Vs是自车速度，as是自车加速度，amin是由车轮制动产生的最大减速度，单位：m/s2。4.如权利要求3所述的安全距离计算模块，其特征在于：目标车辆停止所需时间计算方式如下；at＞0，则tts＝∞；at＝0且Vt≠0，则tts＝∞；at＝0且Vt＝0，则tts＝0；at＜0，则at是目标车加速度，Vt是目标车速度，tts是目标车停止所需时间。可选择的，进一步改进所述的安全距离计算模块，当前方目标车辆先停,自车后停，自车停止时是最危险时刻。可选择的，进一步改进所述的安全距离计算模块，若目标车辆和自车无论在制动反应时间内还是在制动反应时间外，均不存在等速时刻，则自车速度始终低于目标车辆速度，保持安全所需安全距离d＝0。可选择的，进一步改进所述的安全距离计算模块，前方目标车辆后停，tss＜tts,且自车在时间T内先停tss＜T；若目标车辆和自车仅存在一个等速时刻，且该等速时刻在制动反应时间内，则该等速时刻是最危险时刻；T是制动反应时间，tss是自车停止所需时间，tts是目标车辆停止所需时间。可选择的，进一步改进所述的安全距离计算模块，前方目标车辆后停tss＜tts,且自车在制动反应时间外先停tss＞T；若目标车辆和自车仅存在一个等速时刻，且该等速时刻在制动反应时间外，则该等速时刻是最危险时刻；若目标车辆和自车存在两个等速时刻，且两个等速时刻在制动反应时间外，则第二个来临等速时刻是最危险时刻；T是制动反应时间，tss是自车停止所需时间，tts是目标车辆停止所需时间。可选择的，进一步改进所述的安全距离计算模块，当前方目标车辆先停,自车后停，且tts＜tss＜T时，所需安全距离为d＝(0-Vs2)/(2*as)-(0-Vt2)/(2*at)；T是制动反应时间，Vs是自车速度，Vt是目标车辆速度，as是自车加速度，at是目标车辆加速度，tss是自车停止所需时间，tts是目标车辆停止所需时间。可选择的，进一步改进所述的安全距离计算模块，当前方目标车辆先停,自车后停，tts＜tss＞T时，所需安全距离为d＝Vs*T+1/2*as*T2+(0-(Vs+as*T)2)/(2*amin)-(0-Vt2)/(2*at)；T是制动反应时间，d是所需安全距离，Vs是自车速度，Vt是目标车辆速度，as是自车加速度，at是目标车辆加速度，tss是自车停止所需时间，tts是目标车辆停止所需时间，amin是由车轮制动产生的最大减速度，单位：m/s2。可选择的，进一步改进所述的安全距离计算模块，若t∈(0,tss)，所需安全距离为d＝(Vs-Vt)*t+1/2*(as-at)*t2；d是所需安全距离，Vs是自车速度，Vt是目标车辆速度，as是自车加速度，at是目标车辆加速度，t是两车达到等速所需时间。可选择的，进一步改进所述的安全距离计算模块，若tts＜tss＞T，若仅存在一个等速时刻所需安全距离为d＝Vs*T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安全距离计算模块，其用于车辆自动紧急制动系统和或车辆前方碰撞预警系统，其特征在于，包括：/n数据采集单元，其适用于获取自车与目标车辆相对距离、自车速度、目标车辆速度、自车加速度、目标车辆加速度和制动反应时间；/n最危险时刻计算单元，其适用于根据自车速度、自车停止所需时间、目标车辆速度、目标车停止所需时间、自车加速度和目标车辆加速度确定最危险时刻；/n最小紧急制动距离计算单元，根据自车停止和目标车辆停止的先后顺序以及目标车辆停止所需时间和自车停止所需时间是否在制动反应时间内，计算最危险时刻自车行驶距离目标车辆行驶距离的差值，该距离差值是最小紧急制动距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种安全距离计算模块，其用于车辆自动紧急制动系统和或车辆前方碰撞预警系统，其特征在于，包括：
数据采集单元，其适用于获取自车与目标车辆相对距离、自车速度、目标车辆速度、自车加速度、目标车辆加速度和制动反应时间；
最危险时刻计算单元，其适用于根据自车速度、自车停止所需时间、目标车辆速度、目标车停止所需时间、自车加速度和目标车辆加速度确定最危险时刻；
最小紧急制动距离计算单元，根据自车停止和目标车辆停止的先后顺序以及目标车辆停止所需时间和自车停止所需时间是否在制动反应时间内，计算最危险时刻自车行驶距离目标车辆行驶距离的差值，该距离差值是最小紧急制动距离。


2.如权利要求1所述的安全距离计算模块，其特征在于：所述制动反应时间包括数据采集时间、数据分析时间、做出紧急制动决策时间、消除制动间隙时间和制动力由零增加到最大时间。


3.如权利要求1所述的安全距离计算模块，其特征在于：自车停止所需时间计算方式如下；
(Vs+as×T)＞0时,自车停止所需时间为
(Vs+as×T)≤0时,自车停止所需时间为
T是制动反应时间，Vs是自车速度，as是自车加速度，amin是由车轮制动产生的最大减速度，单位：m/s2。


4.如权利要求3所述的安全距离计算模块，其特征在于：目标车辆停止所需时间计算方式如下；
at＞0，则tts＝∞；
at＝0且Vt≠0，则tts＝∞；
at＝0且Vt＝0，则tts＝0；
at＜0，则
at是目标车加速度，Vt是目标车速度，tts是目标车停止所需时间。


5.如权利要求4所述的安全距离计算模块，其特征在于：当前方目标车辆先停,自车后停，自车停止时是最危险时刻。


6.如权利要求4所述的安全距离计算模块，其特征在于：
若目标车辆和自车无论在制动反应时间内还是在制动反应时间外，均不存在等速时刻，则自车速度始终低于目标车辆速度，保持安全所需安全距离d＝0。


7.如权利要求4所述的安全距离计算模块，其特征在于：前方目标车辆后停，tss＜tts,且自车在时间T内先停tss＜T；
若目标车辆和自车仅存在一个等速时刻，且该等速时刻在制动反应时间内，则该等速时刻是最危险时刻；
T是制动反应时间，tss是自车停止所需时间，tts是目标车辆停止所需时间。


8.如权利要求4所述的安全距离计算模块，其特征在于：前方目标车辆后停tss＜tts,且自车在制动反应时间外先停tss＞T；
若目标车辆和自车仅存在一个等速时刻，且该等速时刻在制动反应时间外，则该等速时刻是最危险时刻；
若目标车辆和自车存在两个等速时刻，且两个等速时刻在制动反应时间外，则第二个来临等速时刻是最危险时刻；
T是制动反应时间，tss是自车停止所需时间，tts是目标车辆停止所需时间。


9.如权利要求5所述的安全距离计算模块，其特征在于：当前方目标车辆先停,自车后停，且tts＜tss＜T时，所需安全距离为
d＝(0-Vs2)/(2*as)-(0-Vt2)/(2*at)；
T是制动反应时间，Vs是自车速度，Vt是目标车辆速度，as是自车加速度，at是目标车辆加速度，tss是自车停止所需时间，tts是目标车辆停止所需时间。


10.如权利要求5所述的安全距离计算模块，其特征在于：当前方目标车辆先停,自车后停，tts＜tss＞T时，所需安全距离为
d＝Vs*T+1/2*as*T2+(0-(Vs+as*T)2)/(2*amin)-(0-Vt2)/(2*at)；
T是制动反应时间，d是所需安全距离，Vs是自车速度，Vt是目标车辆速度，as是自车加速度，at是目标车辆加速度，tss是自车停止所需时间，tts是目标车辆停止所需时间，amin是由车轮制动产生的最大减速度，单位：m/s2。


11.如权利要求7所述的安全距离计算模块，其特征在于：
若t∈(0,tss)，所需安全距离为d＝(Vs-Vt)*t+1/2*(as-at)*t2；
d是所需安全距离，Vs是自车速度，Vt是目标车辆速度，as是自车加速度，at是目标车辆加速度，t是两车达到等速所需时间。


12.如权利要求8所述的安全距离计算模块，其特征在于：若tts＜tss＞T，若仅存在一个等速时刻所需安全距离为
d＝Vs*T+1/2*as*T2+(Vs+as*T)*tx+1/2*amin*tx2-(Vt*(T+tx)+1/2*at*(T+tx)2)；
T是制动反应时间，d是所需安全距离，Vs是自车速度，Vt是目标车辆速度，as是自车加速度，at是目标车辆加速度，tx是T后两车等速所需时间，amin是由车轮制动产生的最大减速度，单位：m/s2。


13.如权利要求8所述的安全距离计算模块，其特征在于：第二个等速时刻所需安全距离为



d是所需安全距离，Vs是自车速度，as是自车加速度，at是目标车辆加速度，Vt是目标车辆速度，ty是T后两车第二次达到等速所需时间，amin是由车轮制动产生的最大减速度，单位：m/s2。


14.如权利要求1所述的安全距离计算模块，其特征在于：
若目标车辆与自车速度相等匀速行驶，则所需安全距离为d＝Vs*T,T是制动反应时间，Vs是自车速度。


15.如权利要求1所述的安全距离计算模块，其特征在于：
at＝0，Vt＝0，若自车在制动反应时间内Vs＝0，所需安全距离为
d＝(0-Vs2)/(2*as)；
若自车在制动反应时间内Vs＞0,则所需安全距离为
d＝Vs*T+1/2*as*T2+(0-(Vs+as*T)2)/(2*amin)；
T是制动反应时间，d是所需安全距离，Vs是自车速度，as是自车加速度，at是目标车辆加速度，Vt是目标车辆速度，amin是由车轮制动产生的最大减速度，单位：m/s2。


16.一种安全距离计算方法，其用...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐强，张春雷，胡小路，芦畅，杜思伟，管登诗，杨少磊，
申请(专利权)人：联创汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31