基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统，主要包括信号采集及处理模块I，自车信息采集模块II，判断识别模块III，人机交互模块IV以及执行系统模块V。所述的信号采集及处理模块I利用毫米波雷达I-1得到目标X相对自车Z的速度、距离和方位角，并经过处理器I-2处理后输出；自车信息采集模块II利用ABS轮速传感器II-1得到自车Z的车速和路面附着系数，并经过副处理器II-2处理后输出；判断识别模块III判断目标X的类型并将目标类型传输给人机交互模块IV，将控制策略传输给执行系统模块V。采取相应的规避控制措施。本发明能提前足够时间提醒驾驶员采取措施以保证安全舒适行驶，有效识别出危险目标并提醒驾驶员，提高系统的安全性。
【专利说明】基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车主动安全【技术领域】，具体涉及一种基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统。
【背景技术】
[0002]随着世界经济和科技的不断发展，汽车工业自十九世纪末期诞生以来得到了飞速的发展。然而，交通事故一直是伴随汽车发展所带来的弊病，近些年来交通事故数量和乘员伤亡人数一直居高不下，成为全球疾病或意外死亡的重要原因之一，因此交通安全问题已成为全球亟待解决的主要问题。通过对大量交通事故产生原因进行分析，总结出主要是司机因素、车辆因素和环境因素这三个方面，尤其是司机因素最为突出。疏忽大意、超速行驶、疲劳驾驶、判定失误和酒后驾车等因素是导致交通事故发生的主要原因。为帮助司机安全驾驶从而减少交通事故的发生，汽车主动防撞预警系统的研究迫在眉睫。
[0003]汽车主动防撞预警系统通过安装在车辆前端的目标探测装置实时监控车辆周围出现的目标，自动识别出可能与车辆发生碰撞的车辆、障碍物或行人。在汽车行驶过程中，当危险发生时，系统能自动报警来提醒驾驶员警惕，从而提前采取措施来避免事故的发生；如果驾驶员仍然没有采取措施，则该系统能通过对发动机、离合器和变速箱等传动系统的控制实现自动减速功能，如果减速后仍然不能摆脱危险的状况，则该系统通过对制动器和发动机等的控制实现紧急制动功能，尽可能的避免事故的发生。
[0004]目前汽车主动防撞预警系统的重点仍在于如何识别出目标的运动状态信息，而忽略了安全车距模型及控制策略的建立，或者统一建立安全车距模型和控制策略，因此降低了系统的可靠性。本发明提出建立细化的安全车距模型及可供选择的规避控制策略，从而能提前足够的时间提醒驾驶员采取措施以保证安全舒适行驶。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统，能有效识别出危险目标并提醒驾驶员，若驾驶员没有采取措施则自动制动或减速保证安全行驶。
[0006]结合附图，可见本发明通过以下技术方案实现:
[0007]—种基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统，主要包括信号采集及处理模块I，自车信息采集模块II，判断识别模块III，人机交互模块IV以及执行系统模块V。
[0008]所述的信号采集及处理模块I利用毫米波雷达1-1得到目标X相对自车Z的速度、距离和方位角，并经过处理器1-2处理后输出；自车信息采集模块II利用ABS轮速传感器I1-1得到自车Z的车速和路面附着系数，并经过副处理器I1-2处理后输出；判断识别模块III根据处理器1-2输入的速度、距离和方位角数据，以及副处理器I1-2输入的自车Z车速和路面附着系数，利用识别器II1-1判断目标X的类型并将目标类型传输给人机交互模块IV，将控制策略传输给执行系统模块V。人机交互模块IV通过显示报警器IV-1的指示灯和声音等提醒驾驶员目标类型和应采取的措施；执行系统模块V是在驾驶员没有采取行动的情况下，利用规避控制器V-1根据目标类型自动采取相应的制动或减速等规避控制措施。
[0009]优选地，所述的识别器II1-1判断目标X的类型时采用先方位角初步筛选，后安全车距精确识别的识别器算法，有效地识别出目标类型并输送给后续模块。
[0010]优选地，本发明采用以下4种安全车距模型:安全临界车距、锁定目标车距、危险临界车距和极限临界车距。细分了汽车与目标之间的距离，提高了系统的安全性。
[0011]优选地，所述的执行系统模块V中规避控制器V-1采取的规避控制策略分为偏于安全的控制策略和兼顾舒适性的控制策略，根据驾驶员的要求自行选择，更人性化。
[0012]根据汽车制动时的运动情况建立安全车距的模型为:
[0013]d = Cl1-ClJd0(I)
[0014]其中d为安全车距，Cl1为自车Z所驶过的距离，d2为目标X所驶过的距离，d0为表示两车脱离危险后所要保留的最小安全车距，一般取2~5m。
[0015]本发明根据车辆制动学理论建立了四种安全车距模型:安全临界车距、锁定目标车距、危险临界车距和极限临界车距。
[0016]安全临界车距是预判车辆的运行状况是否安全的指标，高于此值便安全；对应的危险临界车距预判车辆的运行工况是否危险，低于此值则危险。锁定目标车距是在安全临界车距上增加一段距离，根据驾驶员的熟练程度自行通过人机交互模块IV设定；极限临界车距是汽车不发生追尾事故所需维持的极限车距。
[0017]安全临界车距为:
【权利要求】
1.一种基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统，包括信号采集及处理模块(I)，自车信息采集模块(II)，判断识别模块(III)，人机交互模块(IV)以及执行系统模块(V)，其特征在于； 所述的信号采集及处理模块(I)利用毫米波雷达(1-1)得到目标(X)相对自车(Z)的速度、距离和方位角，并经过处理器(1-2)处理后输出； 自车信息采集模块(II)利用ABS轮速传感器(I1-1)得到自车(Z)的车速和路面附着系数，并经过副处理器(I1-2)处理后输出； 判断识别模块(III)根据处理器(1-2)输入的速度、距离和方位角数据，以及副处理器(I1-2)输入的自车(Z)车速和路面附着系数，利用识别器(II1-1)判断目标⑴的类型并将目标类型传输给人机交互模块(IV)，将控制策略传输给执行系统模块(V)； 人机交互模块(IV)通过显示报警器(IV-1)的指示灯和声音提醒驾驶员目标类型和应采取的措施； 执行系统模块(V)是在驾驶员没有采取行动的情况下，利用规避控制器(V-1)根据目标类型自动采取相应的制动或减速规避控制措施。
2.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统，其特征在于; 所述的识别器(II1-1)判断目标(X)的类型时采用先方位角初步筛选，后安全车距精确识别的识别器算法； 判断识别模块(III)的识别器(II1-1)首先根据方位角Θ的范围直接判断是否是危险目标，Θ大于临界方位角则直接判断为非危险目标，Θ小于临界方位角则计算安全车距；其次，将距离与安全车距比较，确定目标类型；进而将目标类型输送给人机交互模块(IV)； 所述的临界方位角取25° -35°。
3.根据权利要求2所述的一种基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统，其特征在于; 所述的安全车距的通用计算模型为: d = dfdfdo(I) 其中d为安全车距，Cl1为自车(Z)所驶过的距离，d2为目标(X)所驶过的距离，d0为表示两车脱离危险后所要保留的最小安全车距，取2~5m ； 所述的安全车距采用以下4种安全车距模型进行计算:安全临界车距、锁定目标车距、危险临界车距和极限临界车距； 所述的安全临界车距是预判车辆的运行状况是否安全的指标，高于此值便安全； 对应的危险临界车距是预判车辆的运行工况是否危险，低于此值则危险； 锁定目标车距是在安全临界车距上增加一段距离，根据驾驶员的熟练程度自行通过人机交互模块(IV)设定； 极限临界车距是汽车不发生追尾事故所需维持的极限车距。
4.根据权利要求3所述的一种基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统，其特征在于; 所述的安全临界车距为:
5.根据权利要求3所述的一种基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统，其特征在于; 所述的地面附着系数μ采用以下方法获取: 从安装在自车(Z)上的ABS轮速传感器(I1-1)测得驱动轮转速和从动轮转速，汽车的滚动车速为驱动轮转速与车轮半径的乘积，汽车的实际行驶车速为从动轮转速与车轮半径的乘积，则滑动率:
6.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统，其特征在于; 所述的人机交互模块(IV)中显示报警器(IV-1)的人机界面包括信息显示和参数设定两部分，其中信息显示部分包括威胁目标提醒、危险等级显示、蜂鸣器以及车速、车距显示，参数设定包括选择规避控制策略、设定驾驶员特有的行车参数。
7.根据权利要求4所述的一种基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统，其特征在于; 所述的执行系统模块(V)中规避控制器(V-1)采取的规避控制策略分为偏于安全的控制策略和兼顾舒适性的控制策略，根据驾驶员的要求自行选择； 所述的偏于安全的控制策略是以锁定目标车距、安全临界车距和危险临界车距作为分界点； 所述的兼顾舒适性的控制策略是以安全临界车距、危险临界车距和极限临界车距作为分界点； 采用何种控制策略由驾驶员在人机交互界面上设定。
8.根据权利要求7所述的一种基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统，其特征在 于； 所述的偏于安全的控制策略的具体过程是: 首先，判断识别模块(III)根据方位角Θ的范围直接判断是否是危险目标，Θ大于临界方位角则直接判断为非危险目标，Θ小于临界方位角则计算安全车距； 其次，将自车⑵与目标⑴的距离R与锁定目标车距dt比较，若大于则为非危险目标，采取安全控制策略；若小于则继续与安全临界车距ds比较，若大于则为临界危险目标，采取报警控制侧路；若小于则继续与危险临界车距七比较，若大于则为临界危险目标，采取减速控制策略，若小于则为危险目标，采取制动控制策略。
9.根据权利要求7所述的一种基于毫米波雷达的汽车主动防撞预警系统，其特征在于； 所述的兼顾舒适性的控制策略的具体过程是: 首先，判断识别模块(III)根据方位角Θ的范围直接判断是否是危险目标，Θ大于临界方位角则直接判断为非危险目标，Θ小于临界方位角则计算安全车距； 其次，将自车⑵与目标⑴的距离R与安全临界车距尤比较，若大于则为非危险目标，采取安全控制策略；若小于则继续与危险临界车距山比较，若大于则为临界危险目标，采取报警控制侧路；若小于则继续与极限临界车距4比较，若大于则为临界危险目标，采取减速控制策略，若小于则为危险目标，采取制动控制策略。
【文档编号】B60W40/10GK103935364SQ201410193393
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】王建华, 蒋林艳, 王云成, 谢飞 申请人:吉林大学