一种基于电动汽车的主动防碰撞系统及其控制方法与流程

技术特征：

1.一种基于电动汽车的主动防碰撞系统，其包括：人机接口单元、信息采集单元、中央处理单元和执行单元，其特征在于：

所述的人机接口单元包括一控制面板，布置于驾驶室中控台；

所述信息采集单元包括激光雷达和视觉传感器，激光雷达隐藏布置于汽车正前部散热栅中部，视觉传感器安装于驾驶室内前风挡玻璃上方中央处，激光雷达和视觉传感器与中央处理单元通过车载总线通信；

所述的中央处理单元包括数据处理模块、控制策略模块和故障诊断模块，数据处理模块通过车载总线接收信息采集单元的输出，经处理后通过车载总线传输给控制策略模块、控制策略模块同时通过车载总线获取故障诊断模块的结果，并发出控制信号给执行单元；

所述执行单元包括电磁阀总成，电磁阀总成通过液压管路连接制动主缸和四个制动轮缸。

2.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车的主动防碰撞系统，其特征在于，所述的控制面板上布置有预警嗡鸣器、故障指示灯和控制开关，包括制动控制开关、预警控制开关、电源控制开关。

3.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车的主动防碰撞系统，其特征在于，所述的激光雷达为一固态激光雷达，其布置位置为散热栅中央处。

4.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车的主动防碰撞系统，其特征在于，所述数据处理模块连接包括转向信号采集电路、控制开关信号采集电路。

5.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车的主动防碰撞系统，其特征在于，所述电磁阀总成包括电磁阀驱动电路和油泵电机驱动电路。

6.一种基于电动汽车的主动防碰撞系统的控制方法，基于权利要求1所述系统实现，其特征包括以下步骤：

步骤1，采集控制开关信号、激光雷达信号、视觉传感器信号、速度传感器信号、转向信号、电子踏板信号，经数据处理模块处理；

步骤2，处理后的信号输入到中央处理单元，根据激光雷达和视觉传感器信号，采用融合算法识别出目标，并计算获取目标对本车的相对距离和相对速度；

步骤3，根据本车速度、目标相对速度，基于路面附着系数估计计算出安全预警距离和安全制动距离；

步骤4，根据安全预警距离和安全制动距离、相对距离、控制按钮信号、转向信号综合决策，得出控制信号并驱动执行单元。

7.根据权利要求6所述的一种基于电动汽车的主动防碰撞系统的控制方法，其特征在于，所述的数据处理模块包括激光雷达数据的聚类处理，包括步骤：

步骤1.1，进行激光雷达数据预处理，根据车道宽度及雷达探测角度提取感兴趣区数据，计算相邻数据点实际距离；

步骤1.2，计算相邻数据点理论距离，横向理论距离计算公式为d1＝|y/tan(α+β)-y/tan(β)|，纵向理论距离计算公式为d2＝|x·tan(α+β)-x·tan(α)|，其中x为雷达数据点在直角坐标系下的横坐标值，y为雷达数据点在直角坐标系下的纵坐标值，α为固态激光雷达的角分辨率，β为雷达数据点所在激光束与直角坐标系横轴的夹角；

步骤1.3，计算相邻两点实际距离与理论距离之差的绝对值与实际距离的比值，与阈值对比判断出A、B、C类点；

步骤1.4，根据A、B类点的特征判断出有效目标，并给出有效目标的方位和速度。

8.根据权利要求6所述的一种基于电动汽车的主动防碰撞系统的控制方法，其特征在于，所述的融合算法包括步骤：

步骤2.1，根据雷达检测的目标相对方位确定视觉检测的感兴趣区；

步骤2.2，根据确定的感兴趣区采用支持向量机方法检测是否为车辆或行人；

步骤2.3，给出目标的绝对速度、相对距离信息。

9.根据权利要求6所述的一种基于电动汽车的主动防碰撞系统的控制方法，其特征在于，所述的基于路面附着系数估计计算出安全预警距离和安全制动距离，包括如下步骤：

步骤3.1，计算驱动轮纵向滑移率s：

非制动工况下：s＝1-ω_r/ω_f，其中ω_f，ω_r分别为两前、后轮的平均转速；

制动工况下：首先对加速度偏差进行估计：其中v为本车速度，a_x为加速度，a_x_o_ffset为加速度偏差，然后利用Luenberger观测器来估计车速：其中为车速估计值、加速度偏差估计值，l₁，l₂为观测器反馈增益，最后将车速代入s＝(ωr-v)/max(ωr,v)，式中ω为车轮转速，r为车轮半径；

步骤3.2，利用附着系数的估计：式中：

前轮地面纵向作用力为其中，T_b1为制动力矩，T_r1为滚动阻力矩，为转动惯量，前轴的驱动力矩为T_d＝T_mi₀η_T，其中T_m为电动机的输出扭矩，i₀为主减速器的传动比，η_T为传动系统的效率；

前轮垂向力为F_z1＝[mgb-(m_sa_x+F_a)h_s]/L，其中L为轴距，F_a为空气阻力，h_s为悬挂质心高度，m和m_s分别为整车质量和悬挂质量；

步骤3.3，利用贝叶斯定理估计当前时刻的路面附着系数：式中：设当前地面利用附着系数为μ_i，其后验概率为其中，P_k(μ_i)为μ_i的先验概率，将驱动轮纵向滑移率s代入预先建立的几种不同路面的关系，可得对应利用附着系数，记为定义偏差估计值对应不同路面的条件概率等价于偏差E_i,k的概率分布，设其服从高斯分布，则可得如下似然函数i＝1，2，…，n，其中σ为标准差；

步骤3.4，计算安全距离：

安全预警距离

安全制动距离

其中v为本车速度，u为目标绝对速度，v_r为相对速度，t₁为驾驶员反应时间，t₂为制动延迟时间，g为重力加速度，d₀为最小安全距离，一般取2～5米。

10.根据权利要求6所述的一种基于电动汽车的主动防碰撞系统的控制方法，其特征在于，所述的综合决策包括步骤：

步骤4.1，根据本车车速设置安全距离的误差带，误差带与本车车速呈负相关，即速度大误差带小，反之误差带大；

步骤4.2，计算目标相对距离与安全制动距离之差：

如果达到安全距离误差带之内，此时判断：

若制动开关接通，则：若检测到转向信号则不制动，若无转向信号则制动；

若制动开关关闭，则不制动；

步骤4.3，计算目标相对距离与安全预警距离之差：

如果达到安全距离误差带之内，此时判断：

若预警开关接通，则预警；否者不预警。