一种基于驾驶员反应时间的最小安全距离的生成算法

1.本发明涉及智能车安全驾驶领域，特别涉及一种基于驾驶员反应时间的最小安全距离的生成算法。


背景技术：

2.根据美国国家公路交通安全管理局对1万个追尾事故的分析，确定了追尾事故发生场景及所翻身追尾事故的频率如下表
3.序号场景类型发生概率1前后车稳定行驶，前车忽然刹车37％2后车稳定行驶，前车遇到停止状态的前车30.2％3后车高速行驶，前车低速行驶14.1％4前后车都在减速，前车减速大于后车4.5％5后车转弯遇到停止的前车3.0％
4.从上表可以看出，所有场景都归结为一点，当后车制动时，所需的制动距离与前车距离只差大于后车发现前车时，前后车的实际间距，或者说，当前后车车速相等之前，前后车的实际车间距就已经为0了。
5.由于传统的汽车没有辅助驾驶的功能，所以发现前车、踩踏刹车踏板制动这一系列行为都是由驾驶员完成的，所以从驾驶员的角度来分析追尾事故发生的原因，经过分析可知，车速过快、车间距小、观察疏忽是造成追尾的主要原因，而车速过快和车间距较小本质上还是车辆间安全距离的确定不够准确，而驾驶员观察疏忽本质上是驾驶员的反应时间，由上述分析可知，驾驶员的反应时间是避免追尾事故发生的主要原因。目前现有技术中，智能车辆没有基于驾驶员反应时间的最小安全距离的生成算法。


技术实现要素：

6.为了解决现有问题，本发明提供了一种基于驾驶员反应时间的最小安全距离的生成算法，具体方案如下：
7.一种基于驾驶员反应时间的最小安全距离的生成算法，包括以下步骤：
8.s1，对驾驶员反应时间进行模糊推理，得到不同影响因素下驾驶员的反应时间；
9.s2，根据步骤1得到的驾驶员反应时间推算出最小安全行驶距离。
10.优选的，所述步骤1中影响驾驶员反应时间的因素包括年龄、疲劳程度、驾龄以及障碍物出现缓急程度。
11.优选的，所述步骤1中的模糊推理包括以下步骤：
12.s11，将年龄、疲劳程度、驾龄以及障碍物出现缓急程度四个因素作为模糊输入，将驾驶员反应时间作为输出；
13.s12，根据步骤11中输入的自变量转化为模糊集合；
14.s13，将步骤12中的模糊集合套入模糊规则进行模糊推理；
15.s14，将步骤13中模糊推理得出的模糊值经过隶属函数进行反模糊化，反推成具体的确切的数值，并可得到输入量和输出量之间的三维关系。
16.优选的，所述步骤14中使用的隶属函数为高斯型隶属函数。
17.优选的，所述步骤13中的模糊规则生成方法为：将驾龄分为低驾龄、中驾龄和高驾龄三个模糊集合，将年龄分为青年、中年和老年三个模糊集合，将障碍物出现缓急程度分为出现速度慢、出现速度中和出现速度快三个模糊集合，将疲劳程度分为疲劳程度低、疲劳程度中和疲劳程度高三个模糊集合；将各个模糊集合之间采用and的连接方式，则对应的模糊规则就有34＝81条，并将这些模糊规则在模糊控制器中进行表达。
18.优选的，步骤2中的所述最小安全行驶距离公式为优选的，步骤2中的所述最小安全行驶距离公式为其中τ1为驾驶员反应时间，包括经过τ1'驾驶员才意识到应该紧急制动，经过τ
1”才踩到制动踏板，τ2为制动器作用时间，τ2'为克服制动系统间隙所用时间，τ
2”为制动减速度的增长时间，v为汽车运动的速度，ab为制动时最大的制动减速度。
19.本发明还揭示了一种计算机可读存储介质，介质上存有计算机程序，计算机程序运行后，执行如上述的基于驾驶员反应时间的最小安全距离的生成算法。
20.本发明还揭示了一种计算机系统，包括处理器、存储介质，存储介质上存有计算机程序，处理器从存储介质上读取并运行计算机程序以执行如上述的基于驾驶员反应时间的最小安全距离的生成算法。
21.本发明的有益效果在于：
22.本发明通过驾驶员反应时间的测算，准确的生成了最小安全距离，用以提醒驾驶员保持安全距离，从而进一步避免在行驶过程中追尾事故的发生，大大地减少了追尾事故的发生率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
24.图1为本发明的模糊控制器的原理框图；
25.图2为驾龄隶属度函数示意图；
26.图3为年龄隶属度函数示意图；
27.图4为障碍物缓急程度隶属度函数示意图；
28.图5为疲劳程度隶属度函数示意图；
29.图6为驾驶员反应时间隶属度函数示意图；
30.图7为年龄、疲劳程度与驾驶员反应时间的三维关系图；
31.图8为年龄、障碍物出现换机程度与驾驶员反应时间的三维关系图；
32.图9为年龄、疲劳程度与驾驶员反应时间的三维关系图；
33.图10为疲劳程度、障碍物出现缓急程度与驾驶员反应时间的三维关系图。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在正常驾驶行为中，驾驶员从发现前方障碍物到开始制动的这段时间被称为驾驶员反应时间，驾驶员反应时间的长度那直接决定了制动距离的长短。二不同驾驶员由于生理因素等的影响，其反应时间并不固定，这些影响因素都是对驾驶员反应时间进行定性的描述，很难将这些移速来量化，所以本专利采用模糊推理的方法确定驾驶员的反应时间，从而得到最小安全距离，智能车辆根据生成的最小安全距离提前提醒驾驶员注意保持行驶过程中的安全距离。
36.模糊控制实际上是一种非线性控制，在自然界中有很多因变量和自变量的关系并不是一种可以用准确的数学模型来表达的关系，相对于较为明确的关系来说，模糊所拥有的信息量更大，内涵更丰富更加贴近客观事实，模糊逻辑控制是根据模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理而产生的一种计算机中的数字控制技术。模糊控制器的结构如图1所示。
37.一种基于驾驶员反应时间的最小安全距离的生成算法，包括以下步骤：
38.s1，对驾驶员反应时间进行模糊推理，得到不同影响因素下驾驶员的反应时间；影响驾驶员反应时间的因素包括年龄、疲劳程度、驾龄以及障碍物出现缓急程度。
39.步骤1中的模糊推理包括以下步骤：
40.s11，将年龄、疲劳程度、驾龄以及障碍物出现缓急程度四个因素作为模糊输入，将驾驶员反应时间作为输出；
41.s12，根据步骤11中输入的自变量转化为模糊集合；
42.s13，将步骤12中的模糊集合套入模糊规则进行模糊推理；
43.其中，模糊规则生成方法为：将驾龄的隶属函数中论域为[0,50]分为低驾龄、中驾龄和高驾龄三个模糊集合，将年龄的隶属度函数中论域为[18,70]分为青年、中年和老年三个模糊集合，将障碍物出现缓急程度分为十个等级，即论域为 [0,1]，出现速度慢、出现速度中和出现速度快三个模糊集合，将疲劳程度分为十个等级，即论域为[0,10]分为疲劳程度低、疲劳程度中和疲劳程度高三个模糊集合；将各个模糊集合之间采用and的连接方式，则对应的模糊规则就有34＝81 条，并将这些模糊规则在模糊控制器中进行表达。四个因素的隶属度函数如图 2-5所示。
[0044]
在确定了模糊输入的四个隶属度函数之后，对于输出的驾驶员反应时间规定在[0.5,3]范围内，分为五个范围，分别为快t1、较快t2、适中t3、较慢t4、慢t5。采用高斯型隶属度函数。驾驶员反应时间的隶属度函数如图6所示。
[0045]
s14，将步骤13中模糊推理得出的模糊值经过隶属函数进行反模糊化，反推成具体的确切的数值，并可得到输入量和输出量之间的三维关系。其中，使用的隶属函数为高斯型隶属函数。输入量和输出量之间的三维关系图，如图 7-10。
[0046]
s2，根据步骤1得到的驾驶员反应时间推算出最小安全行驶距离。
[0047]
步骤2中的最小安全行驶距离公式为步骤2中的最小安全行驶距离公式为其中τ1为驾驶员反应时间，包括经过τ1'驾驶员才意识到应该紧急制动，经过τ
1”才踩到制动踏板，τ2为制动器作用时间，τ2'为克服制动系统间隙所用时间，τ
2”为制动减速度的增长时间，v为汽车运动的速度，ab为制动时最大的制动减速度。
[0048]
本发明通过驾驶员反应时间的测算，准确的生成了最小安全距离，用以提醒驾驶员保持安全距离，从而进一步避免在行驶过程中追尾事故的发生，大大地减少了追尾事故的发生率。
[0049]
本发明还揭示了一种计算机可读存储介质，介质上存有计算机程序，计算机程序运行后，执行如上述的基于驾驶员反应时间的最小安全距离的生成算法。
[0050]
本发明还揭示了一种计算机系统，包括处理器、存储介质，存储介质上存有计算机程序，处理器从存储介质上读取并运行计算机程序以执行如上述的基于驾驶员反应时间的最小安全距离的生成算法。
[0051]
本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。
[0052]
结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
[0053]
结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、cd-rom、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在asic中。asic 可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
[0054]
在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括ram、rom、
eeprom、cd-rom或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(dsl)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web 网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、 dsl、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(cd)、激光碟、光碟、数字多用碟(dvd)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
[0055]
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
[0056]
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。