一种基于多传感器融合的自动紧急制动方法与流程

本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种基于多传感器融合的自动紧急制动方法。

背景技术：

随着车辆智能化的高速发展和对汽车安全性能要求的不断提高，各种针对车辆行驶时的主动安全技术迅猛发展。自动紧急制动系统作为高级驾驶辅助系统的一部分，可有效避免碰撞事故的发生。但是目前市场自动紧急制动系统大多基于单一毫米波雷达进行研发，在制动末期由于毫米波雷达盲区的存在，可能会使得障碍物数据丢失，导致制动解除，无法规避碰撞，存在安全隐患。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于多传感器融合的自动紧急制动方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于多传感器融合的自动紧急制动方法，包括如下步骤：

s1、通过环境感知传感器和整车can网络实时通讯，获取障碍物相对于自车的坐标位置和相对速度；

s2、根据获取的障碍物坐标位置，对障碍物目标进行筛选，保留自车行驶轨迹内的障碍物目标；

s3、根据获取的自车行驶轨迹内的障碍物目标相对于自车的坐标位置和相对速度，计算自车与前方障碍物的碰撞时间，并与预先设定的预警时间阈值比较，若碰撞时间小于预警时间阈值，则通过报警装置发出报警提示；

s4、障碍物逼近认定，在紧急情况下进行主动刹车。

优选的，步骤s1中，利用毫米波雷达做远距障碍物探测，利用超声波雷达做近距补偿，通过远距毫米波雷达与超声波雷达融合实现目标持续跟踪探测，获取障碍物相对于自车的横向距离、纵向距离以及运动速度。

优选的，所述步骤s2中，具体包括如下步骤：

通过毫米波雷达获取障碍物相对整车中轴线的横向距离为dis_x；

设置disx为目标过滤参数，比较dis_x与disx值的大小；

若-disx≤dis_x≤disx，则目标在筛选范围之内，则判断障碍物为自车行驶轨迹内的障碍物目标。

优选的，步骤s3中，获取自车行驶轨迹内的障碍物目标相对于自车的纵向距离为d，障碍物运动速度为v1；通过整车can网络获取自车行驶速度为v0，通过以下公式计算自车与前方障碍物的碰撞时间ttc：

优选的，步骤s3中，实时获取自车与前方障碍物的碰撞时间，并通过显示装置显示碰撞时间和预警时间阈值，对驾驶人员进行预警提示；当碰撞时间小于预警时间阈值时，则通过声音警报装置对驾驶人员进行报警提示。

优选的，步骤s4中，由毫米波雷达探测远处障碍物，在障碍物逼近过程中，自车与前方障碍物之间的相对距离不断减小，直至超声波雷达探测范围内，获取超声波雷达探测范围内的障碍物相对整车中轴线的横向距离dis_x；

比较dis_x与disx值的大小，若-disx≤dis_x≤disx，则判断障碍物为自车行驶轨迹内的障碍物目标；

同时，比较dis_x与dis_x值的大小，若|dis_x-dis_x|<0.2m，则判断为同一障碍物，持续做障碍物逼近认定。

优选的，所述步骤s4的具体方法包括：比较碰撞时间与预先设定的紧急制动阈值的大小，若碰撞时间大于紧急制动阈值，则控制系统不会做制动处理；若碰撞时间小于紧急制动阈值，则判断驾驶人员是否作出有效的避免碰撞操作，若驾驶人员作出有效的避免碰撞操作，则控制系统不会做制动处理；若驾驶人员没有作出有效的避免碰撞操作，则控制系统对自车作出紧急制动处理。

优选的，判断驾驶人员是否作出有效的避免碰撞操作的具体方法是：在碰撞时间小于紧急制动阈值时，判断是否存在转向灯信号，若存在转向灯信号，则控制系统不会做制动处理；若不存在转向灯信号，则判断是否存在方向盘转角，若存在方向盘转角，则控制系统不会做制动处理；若不存在方向盘转角，则控制系统对自车作出紧急制动处理。

优选的，步骤s4还包括判定车速的高低，在自车处于高速行驶状态，且碰撞时间大于紧急制动阈值时，控制系统还进行安全距离的判定，判断前方障碍物相对自车的距离是否超过预设的安全距离阈值，若相对距离超过预设的安全距离阈值，则控制系统不会做制动处理；若相对距离未超过预设的安全距离阈值，则控制系统对自车作出轻微制动处理。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过多传感器的融合算法，对毫米波雷达出现的短距盲区进行弥补，保持障碍物距离探测和制动算法的连续性，避免了制动末期由于不同制动模式导致的制动阶跃现象发生；

(2)本发明方法对障碍物目标进行筛选，只保留自车行驶轨迹内的障碍物目标，排除无效障碍物，使报警乃至制动更加准确；

(3)本发明方法可以计算自车与前方有效障碍物的碰撞时间，对驾驶人员发出报警提示，在紧急情况下能够进行主动刹车，保证人员以及车辆的安全。

附图说明

附图用来提供对本发明的优选的理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明中毫米波雷达和超声波雷达的探测范围示意图；

图2为本发明中毫米波雷达和超声波雷达的安装位置示意图；

图3为本发明中目标过滤示意图；

图4为本发明的整体流程图。

具体实施方式

下面结合附图描述本发明的具体实施方式。

本实施例主要通过实现对气刹制动的电动公交车行驶过程中与前方障碍物的前碰撞预警功能和紧急制动功能，来具体描述本发明的一种基于多传感器融合的自动紧急制动方法，包括如下步骤：

步骤一：环境感知，通过环境感知传感器和整车can网络实时通讯，获取障碍物相对于自车的坐标位置和相对速度；

如图1所示，利用77ghz毫米波雷达1做远距障碍物探测，毫米波雷达1安装在车辆前保险杠中部，图1中d2所示为毫米波雷达探测范围，由于毫米波雷达1在近距0-3m左右存在盲区或检测性能低的情况，利用超声波雷达2做近距补偿，图1中d1所示为超声波雷达探测范围，超声波雷达2分布在毫米波雷达1的两侧，本实施例采用四个超声波雷达2，毫米波雷达1的一侧安装有两个，如图2所示；通过远距毫米波雷达1与近距超声波雷达2融合实现目标持续跟踪探测，其中，障碍物相对于自车的坐标位置包括障碍物相对于自车的横向距离和纵向距离。

步骤二：目标过滤，根据获取的障碍物坐标位置，对障碍物目标进行筛选，保留自车行驶轨迹内的障碍物目标；

通过毫米波雷达获取障碍物相对整车中轴线的横向距离为dis_x；

设置disx为目标过滤参数，比较dis_x与disx值的大小；

若-disx≤dis_x≤disx，则目标在筛选范围之内，则判断障碍物为自车行驶轨迹内的障碍物目标。

如图3所示，disx为目标过滤参数，dis_x1为过滤范围内目标横向距离，dis_x2为过滤范围外目标横向距离，由于|dis_x2|>|disx|，则认定dis_x2为过滤范围外目标横向距离，目标在筛选范围之外，控制系统忽略此信息且不会做预警或制动处理；

由于|dis_x1|≤|disx|，则认定dis_x1为过滤范围内目标横向距离，目标在筛选范围之内，控制系统融合整车信息进行相应控制。

步骤三：前碰撞预警，根据获取的自车行驶轨迹内的障碍物目标相对于自车的坐标位置和相对速度，计算自车与前方障碍物的碰撞时间，并与预先设定的预警时间阈值(国标2.7s)比较，若碰撞时间小于预警时间阈值，则通过报警装置发出报警提示；

获取自车行驶轨迹内的障碍物目标相对于自车的纵向距离为d，障碍物运动速度为v1；通过整车can网络获取自车行驶速度为v0，通过以下公式计算自车与前方障碍物的碰撞时间ttc：

实时获取自车与前方障碍物的碰撞时间，并通过显示装置显示碰撞时间和预警时间阈值，对驾驶人员进行预警提示；当碰撞时间小于预警时间阈值时，则通过声音警报装置对驾驶人员进行报警提示。

步骤四：自动紧急制动，障碍物逼近认定，在紧急情况下进行主动刹车。

由毫米波雷达探测远处障碍物，在障碍物逼近过程中，自车与前方障碍物之间的相对距离不断减小，直至超声波雷达探测范围内，获取超声波雷达探测范围内的障碍物相对整车中轴线的横向距离dis_x；

比较dis_x与disx值的大小，若-disx≤dis_x≤disx，则判断障碍物为自车行驶轨迹内的障碍物目标；

同时，比较dis_x与dis_x值的大小，若|dis_x-dis_x|<0.2m，则判断为同一障碍物，持续做障碍物逼近认定；

超声波雷达的设置是用于保持制动算法中障碍物距离的连续性；单独用超声波雷达和毫米波雷达都有制动算法，如果没有融合传感器数据就是有两种制动方式：正常行驶从远处检测到障碍物，是先通过上述毫米波雷达的算法，制动算法是根据障碍物碰撞时间来确定的；低速起步或蠕行时用采用超声波雷达的算法，因为车速低可立即刹停，设定的是一定距离值刹车；如果没有超声波雷达的短距补偿，在紧急制动末端最后几米处，毫米波雷达在感知盲区内检测不到障碍物系统将不再进行制动，这个时候车有可能还没有刹停，制动解除后车还是会往前运动；如果直接按照超声波雷达的制动算法到一定距离值就刹停，这个时候刹车力度不太好控制，刹车力度太大舒适性差，刹车力度小则刹不住车；因此，通过超声波雷达的短距补偿且做同一障碍物认定，障碍物的纵向距离可以是连续探测的，制动算法也是连续的，这样制动末端可以很平稳的按照算法调节刹车力度把车刹停。

在持续做障碍物逼近认定的同时，控制系统判定车速的高低，对于公交车而言车速判定的界值为40-45km/h，在自车处于低速行驶状态时，比较碰撞时间与预先设定的紧急制动阈值的大小，若碰撞时间大于紧急制动阈值，则控制系统不会做制动处理；若碰撞时间小于紧急制动阈值，则判断驾驶人员是否作出有效的避免碰撞操作，若驾驶人员作出有效的避免碰撞操作，则控制系统不会做制动处理；若驾驶人员没有作出有效的避免碰撞操作，则控制系统对自车作出紧急制动处理；

在自车处于高速行驶状态时，比较碰撞时间与预先设定的紧急制动阈值的大小，若碰撞时间小于紧急制动阈值，则判断驾驶人员是否作出有效的避免碰撞操作，若驾驶人员作出有效的避免碰撞操作，则控制系统不会做制动处理；若驾驶人员没有作出有效的避免碰撞操作，则控制系统对自车作出紧急制动处理；若碰撞时间大于紧急制动阈值，控制系统将进行安全距离的判定，判断前方障碍物相对自车的距离是否超过预设的安全距离阈值，若相对距离超过预设的安全距离阈值，则控制系统不会做制动处理；若相对距离未超过预设的安全距离阈值，则控制系统对自车作出轻微制动处理，由于在自车处于高速行驶状态，车速很高，但是和前车相对速度较低，ttc时间高，根据上述算法，此时的车距就算比较近也不会有制动措施，但是此时属于比较危险的行驶状况，所以设置一个安全距离阈值，对于公交车而言设定为9m,此时的公交车以高速、低相对速度在这个范围内行使的时候，控制系统作出轻微制动处理，让车距保持在安全范围内。

其中，判断驾驶人员是否作出有效的避免碰撞操作的具体方法是：在碰撞时间小于紧急制动阈值时，判断是否存在转向灯信号，若存在转向灯信号，认定驾驶人员有主动转向避让障碍物的意图，则控制系统不会做制动处理；若不存在转向灯信号，则判断是否存在方向盘转角，若存在方向盘转角，认定驾驶人员有主动转向避让障碍物的意图，则控制系统不会做制动处理；若不存在方向盘转角，此时认定驾驶人员没有避让障碍物的意图，则控制系统对自车作出紧急制动处理。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。