用专用短程通信设备，由收发装置组成，天线安装在车辆顶部，例 如可以采用车载单元0BU。其中，所述通信模块的接收装置与所述信息处理模块相连，并将 接收到的其他车辆的信息传送给所述信息处理模块。
[0040] 所述信息处理模块采用英飞凌XC866芯片，所述信息处理模块根据信息采集模块 和通信模块传递过来的信息，利用鱼群效应模型计算出车辆避撞的加速度信息，并通过人 机交互模块提供给驾驶员参考；。
[0041] 所述人机交互模块包括显示单元和语音提示单元。显示单元用于显示车辆的速 度、加速度、设备状态、车辆周围环境、预警信息等;语音提示单元与所述信息处理模块相 连，用于想向驾驶员传递驾驶指令、危险信号等信息。
[0042] 图2所示为本发明基于鱼群逃逸行为的车队协同避撞的方法流程图，包括以下步 骤：
[0043]步骤1:各车辆均安装所述避撞系统装置，避撞系统进行初始化，具体包括初始化 各个模块的状态，检测其是否正常工作，清除各个模块的缓存数据等。
[0044]步骤2:信息采集模块实时采集车辆的运动状态。第i辆车的信息采集模块采集本 车的速度为Vi、加速度为ai、与前方车辆的车距为Si-1;通过通信模块实时接收前车的速度 Vi-1、加速度iii-1。
[0045]步骤3:信息处理模块实时判断本车是否为危险车辆，危险车辆类别包括两种:紧 急制动和车辆并线。
[0046]具体地，当车队中各个车的信息采集模块采集到本车加速度ai〈3m/s2时，则判断该 车辆为紧急制动车辆，同时向后面各个车辆发送预警信息；
[0047]当某一车辆通过变道加入车队所在车道时，判断该车为并线车辆。具体过程为:车 队以外的车辆信息采集模块通过车载CAN总线实时获取车辆的转向灯信号，当检测到车辆 并线信号时，该并线车辆的通信模块向车队中各车发送预警信息。
[0048]步骤4:非危险车辆通过通信模块接收危险车辆发送过来的危险信息，并通过显示 单元和语音提示单元提示驾驶员的危险车辆类别和本车期望减速度大小。其中，危险车辆 类别包括："前方有车辆紧急制动"和"前方有车辆并线"；本车减速度大小根据鱼群逃逸的 运动学模型计算得出，具体过程为:收集前车的运动状态和本车运动状态，计算得到本车的 协同避撞的期望减速度，计算公式为：
[0050] 其中，nu为车辆i的质量;ai(t)为在t时刻车辆i的期望加速度；vf(￡)为在t时刻车 辆i协同避撞时期望达到的速度，此处取值与t时刻前车的速度ν；^(?)相同；TA通信模 块接收信息的时间间隔;Vi (t)为t时刻车辆i的速度;fi为车辆i与前车i-Ι在协同避撞过程 中避免发生碰撞的斥力。
[0051] 进一步，定义车辆i与前车i-Ι在协同避撞过程中避免发生碰撞的斥力为
[0052] fi = Aiexp[-(Si-i/Bi) ] (2)
[0053] 其中，Ai，Bi均为常量，在[0，1]范围内；Si-!为车辆i与前车的车距。
[0054]步骤5:人机交互模块动态显示及预警。人机交互模块的显示单元实时动态显示危 险车辆的类别和期望减速度;语音提示单元用于向驾驶员提供制动加速度信息。其中，显示 单元实时动态显示危险车辆的类别包括："前方有车辆紧急制动"和"前方有车辆并线"。 [0055]所要说明的是，以上所述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。
【主权项】
1. 一种基于鱼群效应的车队避撞系统，其特征在于，包括信息采集模块、通信模块、信 息处理模块、人机交互模块;所述信息采集模块、通信模块、人机交互模块均与所述信息处 理模块相连； 所述信息采集模块包括车载CAN总线、毫米波雷达测距传感器、纵向加速度传感器;所 述车载CAN总线通过车上的OBDII数据接口读取出速度信号，所述毫米波雷达测距传感器用 于实时测量本车辆与前车的距离，所述纵向加速度传感器用于获取车辆的纵向行驶的加速 度； 所述通信模块采用车载单元OBU; 所述信息处理模块采用英飞凌XC866忍片，所述信息处理模块根据信息采集模块和通 信模块传递过来的信息，利用基于鱼群效应的运动学模型计算出车辆避撞的加速度信息， 并通过人机交互模块提供给驾驶员； 所述人机交互模块包括显示单元和语音提示单元；所述显示单元用于显示车辆的速 度、加速度、设备状态、车辆周围环境、预警信息;所述语音提示单元与所述信息处理模块相 连，用于想向驾驶员传递驾驶指令、危险信号。2. 根据权利要求1所述的一种基于鱼群效应的车队避撞系统的避撞方法，其特征在于， 包括如下步骤： 1) 各车辆均安装避撞系统，并进行避撞系统初始化，具体包括初始化各个模块的状态， 检测其是否正常工作，清除各个模块的缓存数据； 2) 信息采集模块实时采集车辆的运动状态，包括本车的速度Vi、加速度ai、与前方车辆 的车距为Si-l，并通过通信模块实时接收前车的速度Vi-l、加速度曰1-1; 3) 信息处理模块实时判断本车是否为危险车辆，危险车辆类别包括两种:紧急制动和 车辆并线;若为危险车辆，则同时向后面各个车辆发送预警信息； 4) 非危险车辆通过通信模块接收危险车辆发送过来的预警信息，并通过显示单元和语 音提示单元提示驾驶员的危险车辆类别和本车期望减速度大小，所述本次期望减速度大小 是根据鱼群逃逸的运动学模型计算得出； 5) 人机交互模块动态显示及预警;包括：显示单元实时动态显示危险车辆的类别和期 望减速度;语音提示单元用于向驾驶员提供制动加速度信息。3. 根据权利要求2所述的一种基于鱼群效应的车队避撞系统的避撞方法，其特征在于， 所述步骤3)中所述紧急制动的判断方法为：当车队中各个车的信息采集模块采集到本车加 速度ai<3m/s2时，则判断该车辆为紧急制动车辆； 所述车辆并线的判断方法为：当某一车辆通过变道加入车队所在车道时，判断该车为 并线车辆。4. 根据权利要求2所述的一种基于鱼群效应的车队避撞系统的避撞方法，其特征在于， 所述步骤4)中危险车辆类别包括:前方有车辆紧急制动和前方有车辆并线。5. 根据权利要求2所述的一种基于鱼群效应的车队避撞系统的避撞方法，其特征在于， 所述步骤4)中计算本车期望减速度大小的方法具体为： 收集前车的运云力状态和本车运云力状态，通过鱼群逃逸的运云力学模型(Z '、="!' …r"。+ Σ 乂， 计算得到本车的协同避撞的期望减速度； 其中，nii为车辆i的质量;ai(t)为在t时刻车辆i的期望减速度；vfw为在t时刻车辆i协 同避撞时期望达到的速度，此处V作)取值与t时刻前车的速度V,Vo相同；Τι为通信模块接 收信息的时间间隔;vi(t)为t时刻车辆i的速度;fi为车辆i与前车i-1在协同避撞过程中避 免发生碰撞的斥力。6.根据权利要求5所述的一种基于鱼群效应的车队避撞系统的避撞方法，其特征在于， 所述fi的计算方法为： fi=Aiexp[-(Si-i/Bi)]； 其中，Ai，B功常量，在[0，1]范围内；Si-功车辆i与前车的车距。
【专利摘要】本发明公开了一种基于鱼群效应的车队避撞系统以及避撞方法，属于汽车主动安全领域，系统装置包括信息采集模块、通信模块、信息交互模块、人机交互模块。信息采集模块包括车载CAN总线、毫米波雷达测距传感器、纵向加速度传感器，用于采集本车辆的速度、加速度以及车距；通信模块包括车载单元OBU，用于车辆之间传递各自的运动状态数据；人机交互模块包括显示单元和语音提示单元，用于向驾驶员显示危险信息；信息处理模块根据信息采集模块和通信模块传递过来的信息，利用基于鱼群效应的运动学模型计算出车辆避撞的加速度信息，并通过人机交互模块提供给驾驶员，实现车队的协同避撞。本发明能够有效地提高车队行车的主动安全性。
【IPC分类】G08G1/16
【公开号】CN105551306
【申请号】CN201610099198
【发明人】江浩斌, 朱畏畏, 马世典, 陈龙, 梁军, 施凯津
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年2月23日