【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电动汽车，具体涉及一种融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法。
技术介绍
1、随着国家相关政策的颁布和汽车产业的升级，研究自动紧急制动系统顺应了汽车领域电气化、智能化的发展趋势。先进的紧急制动避撞控制方法，提高车辆的智能化水平，能够有效避免部分碰撞事故。为了降低机动车交通事故数量，保护驾乘人员的生命财产，避免人为制动过程中制动不及时、不准确等不足，研究紧急制动避撞控制方法成为了汽车行业潮流。
2、现有技术中，紧急制动避撞控制方法的研究主要集中在制动距离、驾驶员反应时间和预警时间等单一的方面，但是作为紧急制动避撞的重要组成部分，应该综合三者的要素设计。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供的一种融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，增加了aeb系统的控制精度；参考关于aeb功能的相关测试标准，证明了该系统具有较强的泛化能力，提高了汽车aeb系统的安全性和舒适性。
2、具体的，本专利技术提供了一种融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，包括：建立风险评估模型及搭建aeb纵向避撞系统控制策略；
3、其中，所述风险评估模型为融合制动安全距离、驾驶员反应时间和预警时间的风险评估模型；所述风险评估模型包括安全距离模型和风险预警模型；
4、所述aeb纵向避撞系统控制策略包括基于神经网络的上层控制器设计和基于多种群遗传算法的下层pid
5、为了提高汽车aeb系统的安全性和舒适性，国内外各大主机厂、研究机构和高校相继提出了不同的风险评估模型，主要有基于驾驶员特性的碰撞发生时间模型和基于行车间距的安全距离模型，这些模型均以恒定路面附着系数为前提，未考虑实际行驶工况下路面种类的变化及路面附着系数的影响。针对上述存在的问题，本专利技术提出了一种融合制动安全距离、驾驶员反应时间和预警时间的风险评估模型，具体的：
6、（1）安全距离模型
7、车辆的制动过程制动过程共分为 τ1、 τ2、 τ3、 τ4四个阶段， τ1为驾驶员反应时间， τ2为制动器起作用时间， τ3为持续制动时间， τ4为放松制动时间， τ1取0.3~1.0s，为消除刹车片与刹车盘间隙的时间，为制动器制动力增长时间。
8、车辆制动过程，车辆的紧急制动距离计算为：
9、 （1）
10、式中为初始车速，为该路面下车辆最大制动减速度，μ为路面附着系数。
11、以同车道两辆车的制动过程为例，设前车以较小固定车速 vf直线行驶，后车以初速度 vr直线行驶，分析制动过程中两车相对位置的变化：
12、在制动过程中，前车的行驶距离为,后车的行驶距离为，若要达到制动后安全冗余距离为,则后车制动时的安全距离应不小于，也即：
13、 （2）
14、结合式（1）可知
15、 （3）
16、式中，将取值为0，取值为0.3s,为初始相对车速也即，取值为2m；
17、由式（3）可知，忽略制动器起作用时间 τ2的影响，安全距离仅与相对车速和路面附着系数有关。
18、（2）风险预警模型
19、考虑到驾驶员的反应时间 τ1和消除刹车片与刹车盘间隙的时间，将汽车的行驶状态分为三个等级，分别是安全行驶级(0级)、风险预警级（ⅰ级）和紧急避撞级（ⅱ级）。
20、分级标准为，将系统的自动紧急制动临界安全距离与预警距离在同一张图中表示出来：当两车纵向距离位于安全/预警距离分界面以上区域时，安全级别为0级；在安全/预警距离分界面与预警/避撞距离分界面之间时安全级别为ⅰ级；在预警/避撞距离分界面以下区域为ⅱ级。
21、0级-安全行驶级表示车辆前方无碰撞风险可继续正常行驶；ⅰ级-风险预警级表示车辆前方存在潜在碰撞风险，此时发出预警信号提醒驾驶员并且预制动也即增加制动主缸压力，消除刹车片与刹车盘间隙从而减少制动距离；ⅱ级-紧急避撞级表示aeb系统介入。预警阶段已预制动，故取值为0s，则开始预警距离 sw为：
22、 （4）
23、式中，预警时间 tw为1.5s。
24、所述aeb纵向避撞系统控制策略具体为：
25、aeb避撞系统采用上下层控制方式，预警系统发出紧急制动信号（自车在危险工况下行驶时）后，上层控制器能够根据接收到的相对纵向速度、相对纵向距离和路面附着系数及时输出期望减速度给下层pid控制器，下层pid控制器接收上层控制器输出的期望减速度，经pid控制将其转化为电机扭矩或者制动主缸压力，从而控制自车实现自车的紧急避撞功能。
26、具体的，上述基于神经网络的上层控制器的设计过程，包括：
27、上层控制器的主要作用就是车辆在危险工况下行驶时，根据接收到的相对纵向速度、相对纵向距离和路面附着系数及时输出期望减速度给下层控制器。
28、考虑到行驶工况的复杂性和驾乘人员的舒适性，采集多位有经验的驾驶员在不同附着系数路面的紧急制动成功案例（冗余安全距离在0.5~2m）的相对纵向速度、相对纵向距离、路面附着系数以及自车的减速度制动数据用于神经网络的训练，采用汽车动力学仿真软件carsim、matlab/simulink和罗技g29方向盘踏板驾驶模拟器搭建模拟试验平台，在carsim仿真软件里搭建了鬼探头驾驶场景，收集不同附着系数路面下不同相对车速下紧急制动成功的数据；
29、将模拟驾驶平台在干沥青路面环境下制动采集到的数据与实车试验采集到的数据进行对比，验证集误差和测试集误差均在25个epoch后收敛，最后稳定在0.0032左右。
30、上述基于多种群遗传算法的下层pid控制器设计过程，包括：
31、下层pid控制器的主要作用就是输出控制变量使车辆的实际加速度快速且稳定的跟随上层控制器输入的期望减速度，采用与的差值e(t)作为控制器的输入，pid控制器的基本控制原理为：
32、 （5）
33、式中为控制器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，其特征在于，包括：建立风险评估模型及搭建AEB纵向避撞系统控制策略；
2.如权利要求1所述的融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，其特征在于，
3.如权利要求2所述的融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，其特征在于，
4.如权利要求1所述的融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，其特征在于, 当自车在危险工况下行驶时，所述基于神经网络的上层控制器能够根据接收到的相对纵向速度、相对纵向距离和路面附着系数及时输出期望减速度给下层PID控制器。
5.如权利要求4所述的融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，其特征在于, 基于神经网络的上层控制器的设计过程，具体包括：
6.如权利要求4所述的融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，其特征在于, 所述下层PID控制器接收上层控制器输出的期望减
7.如权利要求6所述的融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，其特征在于, 基于多种群遗传算法的下层PID控制器设计过程，具体包括：
8.如权利要求1所述的融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，其特征在于, 所述方法还包括测试场景验证过程，所述测试场景验证包括单一低附着路面仿真验证和对接路面仿真验证，其基于CarSim和MATLAB/Simulink完成联合仿真测试系统的搭建，验证各模块的综合性能是否安全可靠。
9.如权利要求8所述的融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，其特征在于, 所述测试场景验证过程，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，其特征在于，包括：建立风险评估模型及搭建aeb纵向避撞系统控制策略；
2.如权利要求1所述的融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，其特征在于，
3.如权利要求2所述的融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，其特征在于，
4.如权利要求1所述的融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，其特征在于, 当自车在危险工况下行驶时，所述基于神经网络的上层控制器能够根据接收到的相对纵向速度、相对纵向距离和路面附着系数及时输出期望减速度给下层pid控制器。
5.如权利要求4所述的融合制动距离、驾驶员反应时间和预警时间的电动车纵向紧急制动避撞控制方法，其特征在于, 基于神经网络的上层控制器的设计过程，具体包括：
6.如权利要求4所述的融合制动距...
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