本发明属于一种全自动智能控制系统，具体是指一种能够根据路面状况、弯道特征和机动车物理参数以及智能刹车控制系统，实现机动车在不同外界条件下智能计算刹车强度和稳定制动车辆的自动智能稳定控制系统。
背景技术：
2016年我国道路交通事故864.3万起，造成死亡人数约6.3万。造成路面交通事故的主要归于驾驶员因素、车辆因素和环境因素。驾驶员控制车辆，当车速增快2倍，转弯时离心力会增加4倍；当车速越快，留给驾驶员反应的时间就越短。其次，车辆的物理因素（爆胎等）也是造成路面交通事故的重要原因。此外，天气、路面状况、行人等外界环境也是引起路面交通事故的重要因素。而发生交通事故的实质是在有限的时间内，未能将车速降至安全范围内，这主要由于驾驶员的反应过程和行动过程较迟缓，当车速130km/h时，驾驶员迟疑1s，则车辆前进36m。特别是在弯道处高速行驶时，当遇到紧急情况，驾驶员通常会强力刹车，造成严重交通事故。原有的机动车辆的制动系统通常由驾驶员控制，较难根据外界环境给出最优的制动时间和强度。
为了有效地改进车辆能够根据外界环境智能、自动、稳定地制动车辆效率，根据车辆条件（车辆因素）、路面条件（环境因素）、驾驶条件（驾驶员因素），研发一种能够智能判断不同条件下采用的制动系统模型，快速自动稳定地制动车辆，将交通事故的风险降到最低很有意义。
技术实现要素：
为了改善驾驶员因素对车辆在行驶过程中对外界环境响应的主观性，本发明的目的在于提供一种机动车全自动智能稳定制动系统，能够根据外界环境、车辆因素（车辆物理参数）和驾驶员驾驶车辆状态来优化刹车时间和刹车强度的算法以及以此算法为基础的全自动智能制动控制装置，有效地减少路面交通事故发生的风险。
本发明的目的是这样实现的：
一种机动车全自动智能稳定制动系统，主要由刹车盘、刹车制动系统、自动稳定智能制动控制器、自动稳定制动控制微处理器、目标自动识别系统、转向参数处理系统和人工刹车系统组成。刹车制动系统中，固定在刹车制动架上的左刹车片和活塞居于摩擦刹车盘中，摩擦刹车盘与左刹车片固结，右刹车片与活塞连接；活塞连接气缸室，气缸室又与动力活塞连接，动力活塞又与自动稳定智能制动控制器中的动力活塞连杆连接，活塞连杆分别与刹车齿轮与复位齿轮相啮，刹车齿轮与复位齿轮分别与刹车电机和复位电机相连；自动稳定智能制动控制器设有自动稳定智能制动控制器微处理器，参数存储器和刹车智能调节器；自动稳定智能制动控制器通过目标参数数据传输线与目标自动识别系统连接，目标自动识别系统中包括目标识别微处理器和激光测距仪；同样，自动稳定智能制动控制器通过转向参数数据传输线与转向参数处理系统连接，转向参数处理系统中包括转动参数计算微处理器和转向传感器；与此，自动稳定智能制动控制器通过人工刹车系统数据传输线与人工刹车系统连接，人工刹车系统包括人工刹车系统微处理器、刹车踏板和刹车应力传感器。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、改变原有仅靠人工驾驶操作带来的主观性，该系统综合考虑了人为因素、环境因素和车辆因素对行驶车辆的影响。根据自动稳定制动控制微处理器实时传输来的参数，结合参数存储器中存储的车辆物理参数，计算车辆侧翻时的最大速度，并给出最优刹车曲线。驾驶人员依据刹车曲线，当前方有目标物时，它能够根据行车速度，利用微分方程求解出刹车应力在时间上的变化，目标是以最快的时间将车辆制动而不发生侧翻；当前方无目标物时，该曲线能够通过刹车来优化行驶和转向角度，使车辆能够以最快的速度行驶过弯道而不发生侧翻，保证了行车安全。
2、该系统集成目标识别、驾驶状态获取、人工刹车感应和行驶车辆动力学分析于一体，实现了车辆的全自动智能稳定制动。
3、能够根据外界环境、车辆因素和驾驶员因素，有效地计算出车辆制动时间与制动强度曲线，根据该曲线实施全自动稳定刹车，有效地降低路面交通事故发生率。
4、该发明提出了电子刹车系统和装置，能够实时获取行驶车辆状态信息，并通过数据传输线路输送到中央处理器，评价行驶车辆的风险，有效地在人工和自动制动间切换操作，从而有效地辅助驾驶员安全驾驶车辆。
附图说明
图1是本发明的机动车全自动智能稳定制动系统图。
图2是本发明的机动车全自动智能稳定制动系统结构图。
0-刹车盘，1-左刹车片，2-刹车制动架，3-刹车制动系统，4-右刹车片，5-活塞，6-气缸室，7-动力活塞，8-自动稳定智能制动控制器，9-刹车齿轮，10-刹车电机，11-复位齿轮，12-复位电机，13-动力活塞连杆，14-自动稳定制动控制微处理器，15-参数存储器，16-刹车智能调节器，17-目标参数数据传输线，18-目标识别微处理器，19-目标自动识别系统，20-激光测距仪，21-转向参数数据传输线，22-转向参数计算微处理器，23-转向参数处理系统，24-方向转动传感器，25-人工刹车系统微处理器，26-人工刹车系统，27-刹车踏板，28-刹车应力传感器，29-人工刹车系统数据传输线。
具体实施方式
下面，结合附图，对本发明的技术方案再作进一步的说明：
如图1所示，一种机动车全自动智能稳定制动系统，主要由刹车盘1、刹车制动系统3、自动稳定智能制动控制器8、目标自动识别系统19、转向参数处理系统23和人工刹车系统26组成。刹车制动系统（3）中，固定在刹车制动架2上的左刹车片1和活塞5居于摩擦刹车盘0中，摩擦刹车盘0与左刹车片1固结，右刹车片4与活塞5连接；活塞5连接气缸室6，气缸室6又与动力活塞7连接，动力活塞7又与自动稳定智能制动控制器8中的动力活塞连杆13连接，活塞连杆13分别与刹车齿轮9与复位齿轮11相啮，刹车齿轮9与复位齿轮11分别与刹车电机10和复位电机12相连；自动稳定智能制动控制器8内装有自动稳定制动控制微处理器14，参数存储器15和刹车智能调节器16；自动稳定智能制动控制器8通过目标参数数据传输线17与目标自动识别系统19连接，目标自动识别系统19中包括目标识别微处理器18和激光测距仪20；同样，自动稳定智能制动控制器8通过转向参数数据传输线21与转向参数处理系统23连接，转向参数处理系统23中包括转动参数计算微处理器22和方向转动传感器24；与此，自动稳定智能制动控制器8通过人工刹车系统数据传输线29与人工刹车系统26连接，人工刹车系统26包括人工刹车系统微处理器25、刹车踏板27和刹车应力传感器28。装置的自动稳定智能制动控制器8、目标自动识别系统19、转向参数处理系统23和人工刹车系统26通过电路系统被连接。
在行车过程中，激光测距仪20获取目标车辆距离，数据被传输到目标识别微处理器18中，得到目标物参数（距离目标物距离、目标物速度等），这些参数将通过目标参数数据传输线17被传输到参数存储器15中。与此，转向传感器24获取转向角度，该角度被传输到转动参数计算微处理器22中，得到车辆转弯参数（转弯半径、离心力、横摆角速度、前轮偏角、后轮偏角、轮胎侧向力等），这些参数通过转向参数数据传输线21被传输到参数存储器15中。刹车踏板27被驾驶员触发后，信号被刹车应力传感器28获取，并传输到人工刹车系统微处理中，得到刹车应力参数。参数通
过人工刹车系统数据传输线29被输送到参数存储器15中。自动稳定制动控制微处理器14调用参数存储器15中的数据计算出刹车时间和刹车强度曲线，该曲线被传输到刹车智能调节器16中，控制刹车电机10和复位电机12，控制刹车电机10和复位电机12分别控制刹车齿轮9和复位齿轮11的工作状态，拉动动力活塞连杆13，推动或拉拽动力活塞7，通过气缸室6作用于活塞5，活塞5推动右刹车片4，挤压摩擦刹车盘0，使摩擦刹车盘0紧靠左刹车片1，通过摩擦实现刹车制动的目的。
本装置的自动稳定智能制动控制器8由自动稳定制动控制微处理器14、时钟、参数存储器15、刹车智能调节器16、刹车电机10、复位电机12和刹车动力系统七个模块组成（见图2）。自动稳定制动微处理器模块为核心部分，其从参数存储器模块中获取数据，控制时钟模块、刹车智能调节器模块、刹车电机模块、复位电机模块和刹车动力系统五个模块运行；时钟模块负责系统时间及系统定时中断的工作；刹车智能调节器模块根据自动稳定制动微处理器模块发送临界速度阈值和实际行车速度控制人工刹车和自动刹车系统之间的转换；刹车电机模块通过刹车智能调节器发送的指令启动和关闭刹车电机；复位电机模块则通过刹车智能调节器模块发送的指令启动和关闭复位电机；刹车制动系统模块则接收刹车电机模块和复位电机模块发送的指令激活刹车动力系统，执行刹车操作和复位操作。
本装置的转向参数处理系统23包括方向转动传感器24、时钟和转向参数计算微处理22三部分（见图2）。方向转动传感器24用于监测车辆方向转动角度，并将该参数传入转向参数计算微处理器22中；同时，时钟模块负责系统时间记录及系统定时中断的工作；转向参数计算微处理器22根据获取的参数，计算车辆转弯半径、转动角速度等物理参数，并将参数与转动事件发生时间通过转向参数数据传输线21传输到自动稳定智能制动控制器8中的参数存储器15和自动稳定制动控制微处理器14。
本装置的目标自动识别系统19分为激光控制器、光电转换器、现场可编程门阵列、d触发器、延时电路、时钟和目标识别微处理器七部分（见图2）。现场可编程门阵列模块用于产生与时钟同步的电脉冲信号；激光控制器模块用于控制激光器发射激光；延时电路模块作用是取得所需要的定时控制时间；d触发器用于判断来自光电转换器的电信号与来自现场可编程门阵列的电脉冲信号是否同时到达，从而记录该事件状态；时钟模块负责时间发生时系统时间记录；目标识别微处理器用于根据激光往返过程的脉冲个数计算目标物距离，同时将该参数通过目标参数数据传输线17输送到自动稳定智能制动控制器8中的参数存储器15和自动稳定制动控制微处理器14。
本装置的人工刹车系统26由刹车踏板27、金属电阻应变器、时钟和人工刹车系统微处理器25四部分组成（见图2）。其中，刹车踏板模块用于接收驾驶员刹车操作；金属电阻应变器模块的任务是将刹车踏板上的力转变为电信号，并传递给人工刹车系统微处理器25；时钟模块用于记录刹车踏板被触发时的系统时间；人工刹车系统微处理器模块负责接收刹车状态信息，包括时间、电信号等，并根据制动与刹车应力关系计算制动时间和制动强度。
对于行驶的车辆，具体使用时，由目标自动识别系统19实施监测车辆前方路况，实时获取前方目标物距离测点（车辆前保险杠）数据，该数据与测量时间td一同实时被传输到目标识别微处理器被计算，计算公式如下：
其中，d为车辆前方目标物距离测点距离（m），φ为信号往返侧线一次产生的总相位延时（s），ω：调制信号的角频率，c：光速（m/s）。
车辆得到距离d之后，距离d与测量时间td一同被传输到自动稳定智能制动控制器8的参数存储器15和自动稳定制动控制微处理器14中，在参数存储器15中有距离参数覆盖算法，即，距离参数d的值将会在td时间段内被新值覆盖，td为测距d的数据刷新周期，td可以被用户自定义。
当驾驶员执行刹车操作时，刹车踏板27底部的金属电阻应变器将刹车的应力转变为电信号，同时记录刹车操作时间tb，并将电信号和时间tb传输到人工刹车系统微处理器25中，计算出刹车应力产生的电学相对应变量δr，计算公式如下：
其中，δr为刹车应力产生的电学相对应变量，l为电阻应变片电阻丝长度（cm），r为电阻应变片电阻丝半径（cm），ρ为电阻应变片中电阻丝电阻率，s为刹车踏板在受力方向移动距离（cm）。
当刹车应力p和测量时间tb一同被传输到自动稳定智能制动控制器8的参数存储器15和自动稳定制动控制微处理器14中；当刹车踏板27失去刹车应力后，一个复位信号和复位时间tbr将被传输到自动稳定智能制动控制器8的参数存储器15和自动稳定制动控制微处理器14中；当复位信号被发送前，刹车应力电信号和时间tb将每隔tb被发送一次，tb为刹车应力信号采集时间，1/tb为采集频率，用户可以自定义采集时间参数。
当驾驶员执行转弯操作时，设置在车辆转向参数处理系统23中的方向转动传感器24将获取车辆方向盘转向角度θ，同时，利用系统时钟记录转向事件发生的时间tr，同时，将方向盘转向角度θ和转向时间tr两个参数传输到转向参数计算微处理器22，并计算转弯半径rr和前轮转角γ：
其中，wb为车辆轴距（m），a为车辆前轮距（m），b为车辆前悬挂长度（m），c为车辆宽度（m），d为主销中心距（m）。
之后，转弯半径rr和前轮转角γ两个参数被传递到自动稳定智能制动控制器8的参数存储器15和自动稳定制动控制微处理器14中，在车辆转向过程中，车辆转向参数被实时获得、计算和传输，用户也可以参与该参数采集频率的设置。计算新参数值将会实时覆盖进入自动稳定智能制动控制器8的参数存储器15和自动稳定制动控制微处理器14中的参数旧值。
自动稳定制动控制微处理器14是本装置的核心，其主要功能是根据实时传输来的参数，结合参数存储器15中存储的车辆物理参数，计算车辆侧翻时的最大速度，并给出最优刹车曲线。当车辆行驶时，自动刹车稳定控制微处理器主要完成以下工作：
1）计算最大行驶速度，计算公式如下：
vmax为车辆侧翻临界行驶速度（m/s），hr为侧倾中心距离地面高度（m），hg为车辆中心距离地面高度（m），g为车辆质量（kg），df为前轴到质心距离（m），db为后轴到质心距离（m），h为测倾臂高度（m），lw为车辆轮距宽度（m），η为侧倾角，γ为前轮转角，λ为侧倾转向系数，kf为前轮侧倾刚度，kb为后轮侧倾刚度，kl为悬架侧倾刚度。
实时判断车辆前方目标物距离测点距离d与目标物在行驶速度v下的安全预警距离d0的关系，当d小于d0时，自动稳定制动控制微处理器14获取系统时间，如果没有接收到刹车事件，则自动稳定制动控制微处理器14将判断接收到的车辆转向角度θ是否为0，如果车辆转向角度θ等于0，则人工刹车系统自控微处理器25通过刹车智能调节器将人工刹车调节到自动刹车，之后直接启动刹车电机10，刹车电机10通过刹车齿轮9带动动力活塞连杆13执行刹车任务，当自控微处理器检测到车辆行驶速度为0时，自动微处理器将启动复位电机12通过复位齿轮11带动动力活塞连杆13执行复位任务，同时将刹车智能调节器16复位；如果车辆转向角θ大于0时，自控微处理器将判断行车速度v是否大于在车辆转向角θ下的最大行驶速度vmax，如果v大于vmax，则计算最优刹车曲线，最优刹车曲线是车辆行驶速度、转向角度、刹车应力和时间等参数之间的关系，其计算公式如下：
其中，dp/dt为刹车应力在时间上的变化，vmax为在转向角度为θ时的最大行驶速度（m/s）,θ为转向角度，g为车辆重量（kg），η为侧倾角，λ为侧倾转向系数，hr为侧倾中心距离地面高度（m），hg为车辆中心距离地面高度（m）。
这时，刹车智能调节器将刹车授权为自动刹车系统，自动稳定制动控制微处理器14将启动刹车电机10，刹车电机10将按照计算出的刹车应力曲线，在变化的时间上通过刹车齿轮9带动动力活塞连杆13执行变应力刹车任务。当车辆停止或转向角度为0时，自控微处理器将启动复位电机12通过复位齿轮带动动力活塞连杆13执行复位任务，同时将刹车智能调节器复位。