一种横向主动避撞系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种横向主动避撞系统及其控制方法，该系统包括信号采集系统、信号处理系统、控制器；所述信号采集系统包括车载雷达装置、图像采集系统和自车传感器；所述信号处理系统的输入端与信号采集系统的输出端相连，用于将信号采集系统采集的数据转化成电信号，并将信息发送给控制器；所述控制器的输入端与信号处理系统的输出端相连，用于对从信号处理系统得到的数据进一步处理。本发明能使车辆在行驶过程中主动避免碰撞，能有效减少后车追尾带来的危害，能有效减少车辆横向碰撞对驾驶者与其车辆带来的危害，以及对障碍车辆以及行人带来的危害，能有效的减少经济财产的损失，给驾驶者更加安全、舒适的驾驶环境，从而提高了行驶中的安全性。
【专利说明】一种横向主动避撞系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种横向主动避撞系统及其控制方法，实现对车辆横向障碍物的避撞，属于主动安全【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着汽车保有量的快速增长，道路交通安全问题已经成为各国政府和社会关注的重要问题。资料显示，有70%?90%的交通事故是由于驾驶员操作失误所致，而因车辆故障造成的仅占约3%。尽管采用越来越多的被动安全技术(如安全气囊、安全带、行人保护和吸能车体等)减轻了事故的伤害程度，但引发交通事故产生的根本原因都未得到解决。如果能够在事故发生前提醒驾驶员注意并在紧急状况下帮助驾驶员采取安全措施，对减少交通事故的发生无疑是非常有用的，汽车主动避撞系统正是实现这一功能的技术手段。
[0003]研究表明，借助于主动避撞系统，追尾碰撞降低率可达2%，无事故发生时可大大降低驾驶员的劳动强度。
[0004]目前汽车防撞系统可采用多种技术手段，如超声波、红外、激光、视频、雷达等技术。其主要通过控制液压制动系统以及电动助力转向系统来避免主动碰撞。
[0005]但是由于现有的防撞系统主要通过控制液压制动系统来避免主动碰撞，而对于一些特殊情况制动并不能避免碰撞，只能减小正面碰撞的伤害，而且对于侧面的碰撞以及追尾也不能够主动避免，驾驶员驾车的安全不能得到更好的保障。
【发明内容】
[0006]为克服上述现有技术中对于侧面碰撞以及追尾不能够主动避免的问题，本发明提供一种横向主动避撞系统及其控制方法。
[0007]本发明的技术方案如下:
一种横向主动避撞系统，包括:信号采集系统、信号处理系统、控制器；
所述信号采集系统包括车载雷达装置、图像采集系统和自车传感器；所述车载雷达装置设置于汽车前部、左方、右方以及后方，分别用于采集前方物体、左方物体、右方物体以及后方物体的相对距离、速度、方位角信息并及时传送给信号处理系统；所述自车传感器用于采集所述车身的速度、加速度以及横摆角速度信息，并及时传送给信号处理系统；
所述信号处理系统的输入端与信号采集系统的输出端相连，用于将信号采集系统采集的数据转化成电信号，得到前方物体、左方物体、右方物体以及后方物体的相对距离、速度、方位角信息以及自车的速度、加速度以及横摆角速度信息，并将所述的所有信息发送给控制器；
所述控制器的输入端与信号处理系统的输出端相连，用于对从信号处理系统得到的数据进一步处理，分析判断自车与障碍物之间的距离是否在安全范围以内，如果是则继续探测，如果不在安全范围以内则先进行声学报警和图形显示报警，同时进行车辆的路径规划，如果驾驶员没有做出相应的措施，则汽车进入主动避撞模式，进入自动控制系统自动进行转向、制动或者加速操作，所述自动控制系统包括制动控制系统、转向控制系统和节气门控制系统。
[0008]进一步，所述车载雷达装置包含至少六个雷达传感器，分别位于汽车前部一个、左方两个、右方两个以及后方一个。
[0009]一种横向主动避撞系统的控制方法，分为以下情况进行控制:
(1)当自车行驶方向与障碍物行驶方向垂直时，车载雷达装置与图像采集系统采集自车与障碍物的距离S、方位角a、障碍物的速度以及自车的速度信息；经过信息处理得到自车与障碍物的距离S的关于方位角a的余弦值S1、自车与障碍物的距离S的关于方位角a的正弦值S2、自车与障碍物交汇时所需要的时间；控制器对汽车行驶的安全性进行判断，若安全则继续探测，不安全则发出报警信号，若驾驶员没有进行干涉，则车辆进入主动避撞模式，视具体情况分别进行制动，先制动后转向，必要时加速通过；
(2)在高速行驶工况下，信息采集系统采集到自车侧方有障碍车，障碍车有转向的趋势且趋势进一步加剧，此时控制器进行报警，示意驾驶员进行干涉，首先进行鸣笛，如果障碍车没有反应继续保持原有的行车路线，那么自车进行主动避撞；
(3)在高速行驶工况下，自车后方的雷达探测到有障碍车在加速且没有减速的趋势，则自车的控制系统主动进行加速，从而避免后车追尾。
[0010]进一步，在情况(2)下，如果自车左右均有障碍物，此时转向功能不能得以实现，制动控制系统只能减轻撞击的强度，此时根据自车的性能进行计算，加速能够超越障碍车，那么控制器控制节气门的开度进行加速，从而实现所述主动避撞。
[0011]本发明的有益效果是:
1、本发明能使车辆在行驶过程中主动避免碰撞；
2、本发明能有效减少后车追尾带来的危害；
3、本发明能有效减少车辆横向碰撞对驾驶者与其车辆带来的危害，以及对障碍车辆以及行人带来的危害，能有效的减少经济财产的损失，给驾驶者更加安全、舒适的驾驶环境，从而提高了行驶中的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的一种横向主动避撞系统的基本原理图；
图2是本发明提供的车载雷达装置雷达传感器位置示意图；
图3是本发明横向主动避撞系统图像采集系统采集的图像显示示意简图；
图4是本发明一种交叉路口横向主动避撞系统实例简图；
图5是实施例中高速公路横向避撞系统第一实例简图；
图6是实施例中高速公路横向避撞系统第二实例简图；
图7是本发明横向主动避撞系统的控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0014]本发明一种横向主动避撞系统的基本原理如图1所不。
[0015]该系统包括信号采集系统、信号处理系统、控制器。[0016]信号采集系统包括车载雷达装置(至少六个)，图像采集系统和自车传感器。信号采集系统主要获取取道路信息和自车信息。并将所述采集到的信号传送到信号处理系统。
[0017]信号处理系统对信号采集系统获得的道路信息以及自车信息进行处理，得到前方物体、左方物体、右方物体以及后方物体的相对距离、速度、方位角和行驶方向等信息以及自车的速度，加速度以及横摆角速度等信息。并实时传送给控制器。
[0018]控制器对从信号处理系统得到的数据进一步处理，分析自车与障碍物之间的距离是否在安全范围以内，如果是则继续探测，如果不在安全范围以内则先进行声学报警和图形显示报警，同时进行车辆的路径规划，如果驾驶员没有做出相应的措施，则汽车进入主动避撞模式，进入自动控制系统自动进行转向、制动或者加速等操作。
[0019]如图2所示，所述车载雷达装置雷达传感器分别位于车身的前端1、左侧2、左侧
3、右侧4、右侧5和后端6。分别用于采集前侧物体、左侧物体、右侧物体和后车的行车信息，并将所采集到的信息传送给信息处理系统。速度、位移和角度以及行驶方向等信息，
图3是本发明横向主动避撞系统图像采集系统采集的图像显示示意简图，图中7为自车，8、9、10、11为障碍车辆，行人或非机动车辆。图示路况为没有信号灯的交叉路口，7为自车，8、9、11为处在同一直线上的车辆，而10是与自车行驶方向垂直的行人或非机动车辆，行驶过程中自车对处在车身的前端、左侧、左侧、右侧、右侧和后端的所有车辆进行探测，本例中主要针对车辆的左侧以及右侧进行阐述。
[0020]当自车行驶方向与障碍物行驶方向垂直时如图3图4中7与10的情况，车载雷达装置与图像采集系统采集自车与障碍物10的距离S、方位角a、障碍物的速度以及自车的速度等信息。经过信息处理得到S1，S2和自车与障碍物交汇时所需要的时间。控制器对汽车行驶的安全性进行判断，若安全则继续探测，不安全则发出报警信号，若驾驶员没有进行干涉，则车辆进入主动避撞模式，视具体情况分别进行制动，先制动后转向，转向，必要的时候进行加速通过。
[0021]图5是高速行驶工况，其中12为自车，13、14、15分别为障碍车。14，15两辆车正常行驶，车13准备超车。此时信息采集系统采集到13车有转向的趋势且趋势进一步加剧，此时控制器进行报警，示意驾驶员进行干涉，首先进行鸣笛，如果障碍车没有反应继续保持原有的行车路线，那么自车进行主动避撞。由于自车速度相对过快，左右均有障碍物，此时转向功能不能得以实现，制动只能减轻撞击的强度，此时根据自车的性能进行计算，加速能够超越障碍车13，那么控制器控制节气门的开度进行加速，从而实现安全避撞。
[0022]图6仍然是高速行驶工况与图5类似，其中12为自车，13、14、15、16分别为障碍车，13、14、15正常行驶，车辆后面的雷达探测到16车在加速且没有减速的趋势则自车的控制系统则会主动进行加速从而避免后车追尾造成的人员伤害和经济财产损失。
[0023]图7是整个系统的控制流程图，打开主动避撞系统开关(开始)，信息采集系统初始化，初始化完毕进行数据采集，数据采集完毕对雷达数据以及自车数据进行处理，分别得到障碍物距离，相对速度，障碍物行驶方向，方位角以及自车速度、加速度，方向盘转角，横摆角速度等信息。数据处理完毕进行安全性的判断，若安全则继续进行数据采集，若不安全则进行报警，报警后如果驾驶员进行正确操作，则继续采集数据，若没有进行操作则进入自动控制系统。首先对状况进行判断是否仅需要制动？若是则进行制动，若不是，则判断是否仅需要转向？是则进行转向，不是则继续判断是否是需要先制动后转向？是则进行先制动后转向，不是则可判定为需要加速通过，从而加速通过。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种横向主动避撞系统，其特征在于，包括:信号采集系统、信号处理系统、控制器； 所述信号采集系统包括车载雷达装置、图像采集系统和自车传感器；所述车载雷达装置设置于汽车前部、左方、右方以及后方，分别用于采集前方物体、左方物体、右方物体以及后方物体的相对距离、速度、方位角信息并及时传送给信号处理系统；所述自车传感器用于采集所述车身的速度、加速度以及横摆角速度信息，并及时传送给信号处理系统； 所述信号处理系统的输入端与信号采集系统的输出端相连，用于将信号采集系统采集的数据转化成电信号，得到前方物体、左方物体、右方物体以及后方物体的相对距离、速度、方位角信息以及自车的速度、加速度以及横摆角速度信息，并将所述的所有信息发送给控制器； 所述控制器的输入端与信号处理系统的输出端相连，用于对从信号处理系统得到的数据进一步处理，分析判断自车与障碍物之间的距离是否在安全范围以内，如果是则继续探测，如果不在安全范围以内则先进行声学报警和图形显示报警，同时进行车辆的路径规划，如果驾驶员没有做出相应的措施，则汽车进入主动避撞模式，进入自动控制系统自动进行转向、制动或者加速操作，所述自动控制系统包括制动控制系统、转向控制系统和节气门控制系统。
2.根据权利要求书I所述的一种横向主动避撞系统，其特征在于，所述车载雷达装置包含至少六个雷达传感器，分别位于汽车前部一个、左方两个、右方两个以及后方一个。
3.—种横向主动避撞系统的控制方法，分为以下情况进行控制: (1)当自车行驶方向与障碍物行驶方向垂直时，车载雷达装置与图像采集系统采集自车与障碍物的距离S、方位角α、障碍物的速度以及自车的速度信息；经过信息处理得到自车与障碍物的距离S的关于方位角α的余弦值S1、自车与障碍物的距离S的关于方位角α的正弦值S2、自车与障碍物交汇时所需要的时间；控制器对汽车行驶的安全性进行判断，若安全则继续探测，不安全则发出报警信号，若驾驶员没有进行干涉，则车辆进入主动避撞模式，视具体情况分别进行制动，先制动后转向，必要时加速通过； (2)在高速行驶工况下，信息采集系统采集到自车侧方有障碍车，障碍车有转向的趋势且趋势进一步加剧，此时控制器进行报警，示意驾驶员进行干涉，首先进行鸣笛，如果障碍车没有反应继续保持原有的行车路线，那么自车进行主动避撞； (3)在高速行驶工况下，自车后方的雷达探测到有障碍车在加速且没有减速的趋势，则自车的控制系统主动进行加速，从而避免后车追尾。
4.根据权利要求书3所述的一种横向主动避撞系统的控制方法,其特征在于,在情况(2)下，如果自车左右均有障碍物，此时转向功能不能得以实现，制动控制系统只能减轻撞击的强度，此时根据自车的性能进行计算，加速能够超越障碍车，那么控制器控制节气门的开度进行加速，从而实现所述主动避撞。
【文档编号】B60W30/09GK103587524SQ201310508776
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】袁朝春, 李道宇, 陈龙, 任皓, 江浩斌, 张厚忠 申请人:江苏大学