【技术实现步骤摘要】
一种基于模型预测控制的防护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法
本专利技术涉及智能汽车领域,更具体地,涉及一种基于模型预测控制的防护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法。
技术介绍
智能汽车从其概念提出伊始就承担着人们对道路交通安全、智能及高效等美好愿望,人们期待通过智能车将交通事故的数量大幅度降低,实现零事故愿景。智能化时代,可以肯定的是,事故数量一定会大幅下降,碰撞车速亦会大幅降低,但从目前对事故数据的挖掘、行人自动紧急制动系统的研究以及少量具备一定智能程度的汽车(如特斯拉)的运行实践情况来看,智能车离零事故愿景还有很长一段距离。人们对智能车的期待很高,加之智能车肯定能大幅降低车车等碰撞事故数量特别是碰撞车速进而可以更好地保护乘员,但因行人的不可预测性其保护行人的效果肯定不如保护乘员的效果那么明显,这就使得实现零事故愿景前的智能车的行人保护能力亟需提高,以实现交通强者对弱势道路使用者的保护。人车碰撞事故中,已有研究表明,行人的伤害来源于与车辆的第一次撞击及其后与地面的第二次撞击。但在低速碰撞事故中,人体损伤更多来源于与地面的撞击,深度事故调查结果更是显示如能避免地面损伤则可减少2/3的事故损失。为此,学者们就人地碰撞损伤机理、人地碰撞高精度仿真建模及人地碰撞损伤防护方法等方面开展了广泛而深入的研究。其中,在损伤防护方面,人们提出了车顶、发动机罩盖等部件及制动控制、速度控制等智能车运动控制方法以有效降低事故中的人地碰撞损伤。纵观这些研究成果特别是对车辆运动控制的相关成果,非常显著的特点是它们仅对车辆 ...
【技术保护点】
1.一种基于模型预测控制的防护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法,其特征在于:依据预估的人体运动轨迹,通过调整加速度与转向角控制车辆横、纵向运动,确保移动的车辆能影响人车碰撞中人体的运动学响应,进而保护人地碰撞损伤,具体实施步骤如下:/nS1:当车辆监测到事故不可避免时,完全制动车辆至人体头部与车体首次撞击的t1时刻,t1之后松开车辆制动并实时监测人体胸部在x、y和z方向的速度与位置;/nS2:根据t1时刻监测到的人体胸部在x、y和z方向的速度vx0、vy0和vz0与位置px0、py0和pz0,预估该时刻后10个时间步长内人体胸部的运动轨迹;/nS3:计算步骤S2所得运动轨迹中x方向上人体胸部位置与发动机罩盖后沿位置之差e1,并将差值e1分为正、零、负三类;同时,计算所得运动轨迹中y方向上人体胸部位置与发动机罩盖后沿中间位置之差e2,并将差值e2分为负大、负中、负小、零、正小、正中、正大七类;/nS4:按照给定规则控制车辆在x方向的运动,并在人车脱离接触后按照给定步骤控制车辆在y方向的运动;与此同时,继续实时监测人体胸部在x、y和z方向的速度与位置;/nS5:当监测到人体胸部在z方向的位 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于模型预测控制的防护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法,其特征在于:依据预估的人体运动轨迹,通过调整加速度与转向角控制车辆横、纵向运动,确保移动的车辆能影响人车碰撞中人体的运动学响应,进而保护人地碰撞损伤,具体实施步骤如下:
S1:当车辆监测到事故不可避免时,完全制动车辆至人体头部与车体首次撞击的t1时刻,t1之后松开车辆制动并实时监测人体胸部在x、y和z方向的速度与位置;
S2:根据t1时刻监测到的人体胸部在x、y和z方向的速度vx0、vy0和vz0与位置px0、py0和pz0,预估该时刻后10个时间步长内人体胸部的运动轨迹;
S3:计算步骤S2所得运动轨迹中x方向上人体胸部位置与发动机罩盖后沿位置之差e1,并将差值e1分为正、零、负三类;同时,计算所得运动轨迹中y方向上人体胸部位置与发动机罩盖后沿中间位置之差e2,并将差值e2分为负大、负中、负小、零、正小、正中、正大七类;
S4:按照给定规则控制车辆在x方向的运动,并在人车脱离接触后按照给定步骤控制车辆在y方向的运动;与此同时,继续实时监测人体胸部在x、y和z方向的速度与位置;
S5:当监测到人体胸部在z方向的位置高于发动机罩盖前沿高度时,用当前实时时间代替t1后,重复步骤S2、S3和S4;
S6:当监测到人体胸部在z方向的位置低于发动机罩盖前沿高度时,完全制动车辆至静止。
2.根据权利要求1所述的一种基于模型预测控制的防护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法,其特征在于:步骤S1至S6中,x方向指人车碰撞瞬间车辆纵向且指向车辆前进方向;y方向与x方向垂直、指向人车碰撞瞬间事故车辆驾驶员的左边;z方向与x、y所定义平面垂直且指向地面上方;人体胸部在x、y和z方向的位置由胸部在笛卡尔直角坐标系(x,y,z)中的坐标(px,py,pz)确定,该坐标系原点与人车碰撞瞬间车辆重心位置在地面的投影重合。
3.根据权利要求1所述的一种基于模型预测控制的防护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法,其特征在于:步骤S2中人体胸部运动轨迹的预估方法如下:
假定t时刻实时监测的人体胸部在x、y和z方向的速度为vx0、vy0和vz...
【专利技术属性】
技术研发人员:邹铁方,高凯,吴悠,
申请(专利权)人:长沙理工大学,
类型:发明
国别省市:湖南;43
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