专利名称：一种汽车侧向安全综合预警方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车主动安全技术领域，具体涉及一种汽车侧向安全综合预警方法及
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背景技术：
近年来，随着交通运输的迅速发展，车辆由于侧翻、侧滑引发的交通事故也在不断 增加，尤其是群死群伤特大交通事故的频繁发生，造成众多人员伤亡和巨大财产损失。奥迪 (Audi)公司的研究表明随着汽车车速的增加，汽车发生侧滑事故的数量也急剧的增加， 车速在80km/h和100km/h之间，造成人员伤害的事故有40%与汽车的侧滑有关，而当车速 达到160km/h时，几乎所有的事故都是由于汽车侧滑造成的。当车辆高速转弯(山道行驶、 城市立交桥匝道行驶等)或躲避障碍物行驶时，车辆易发生侧滑或侧翻，引发重大交通事 故。车辆侧翻是指车辆在行驶过程中绕其纵轴线转动90°或更大的角度，以至车身与地面 相接触的一种危险的侧向运动。而侧滑一般是指车辆轮胎侧向附着力达到极限，车辆出现 侧向滑动趋势，侧滑除了有可能引起“绊倒侧翻”外，还有可能使车辆驶入相向车道或临近 车道而发生交通事故。当车辆产生较大的侧向加速度后，首先发生侧翻事故还是发生侧滑事故取决于车 辆离心力和路面能够提供给轮胎的最大附着力。如果车辆的离心力大于路面能够提供给轮 胎的最大附着力，车辆将首先发生侧滑事故，反之，车辆将首先发生侧翻事故。国际上对于轿车、运动型汽车、货车等的侧翻动力学都有非常深入的研究。目前绝 大多数侧翻预警算法都是基于侧向加速度或侧倾角极限值，也有部分学者基于能量守恒的 方法预警侧翻事故。目前，我国对侧翻和侧滑预警的研究尚处于初级阶段，专门针对汽车侧翻预警进 行的研究较少，仅有吉林大学、北京航空航天大学、清华大学和上海交通大学等高校对侧翻 预警做了部分研究工作，对汽车侧翻预警及控制进行试验验证的专用的试验场也很少。清 华大学申请了“货车弯道防侧翻动态检测方法及预警装置(申请号200810119658)”的相 关专利，其原理即是基于侧向加速度的预警方法，该专利申请提出的方法存在以下不足(1)该专利申请的方法所计算的侧向加速度稳定边界基于水平路面得到，未考虑 道路横向坡度的影响，在存在道路横向坡度的路面上计算的侧向加速度预警门槛值不准 确。(2)该专利申请提出的侧向预警方法未考虑路面附着系数的影响，在湿滑路面下 存在侧翻事故的误报警情况。对于专门进行车辆防侧滑预警研究方面的研究，目前尚未见相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、能够对车辆侧滑与侧翻事故提前做出预警的汽 车侧向安全综合预警方法及其实现装置。
本发明是这样实现的一种汽车侧向安全综合预警方法，包括如下步骤第一步获取车辆和道路参数；第二步汽车侧向安全综合预警。如上所述的第一步，获取车辆运动信息，并根据车辆运动信息，估计道路横向坡 度，补偿量测的车辆侧向加速度；具体包括如下步骤(1)获取车辆运动信息；(2)根据转向轮转角δ判断车辆是否转向；(3)估计车速；(4)计算稳态条件下的道路横坡角；(5)计算补偿后的侧向加速度；(6)对补偿后的侧向加速度进行滤波。如上所述的计算稳态条件下的道路横坡角步骤，根据步骤(1)测量得到的车辆运 动信息，计算稳态条件下的道路横坡角，计算公式为
(以 _ "厂、貳=Sin1^——
I ^ J式中，ay,m为侧向加速度，u为车速，r为横摆角速度，g为车辆所在地的重力加速度。如上所述的计算补偿后的侧向加速度步骤，根据步骤(4)得到的道路横坡角计算 补偿后的侧向加速度，计算公式为ay,c = Β,>ηι-φΒδ ；式中参数含义与上述相同。如上所述的第二步，根据第一步获取的道路横坡角和补偿后的车辆侧向加速度， 预测车辆运动趋势，确定汽车发生侧滑或侧翻事故的概率，对其进行侧翻或侧滑预警，具体 包括如下步骤(1)计算车辆发生侧翻事故的侧向加速度稳定边界值；(2)计算地面能够提供给轮胎的最大侧向力；(3)判断能否产生车辆侧翻事故；(4)计算车辆发生侧滑事故的侧向加速度稳定边界值；(5)判断能否产生车辆侧滑事故。如上所述的计算车辆发生侧翻事故的侧向加速度稳定边界值步骤，根据第一步得
到的道路横坡角计算车辆发生侧翻事故的侧向加速度稳定边界值a/，计算公式为 τ λα/= Φβ+^7- Sg为重力加速度，T为轴距，hcg为质心高度，式中其它参数含义与上述相同。如上所述的判断能否产生车辆侧翻事故步骤，如果Fy,max ^ ma/，车辆在侧向加速 度超过a/时，将发生侧翻事故，此时做出侧翻事故的预警。如上所述的计算车辆发生侧滑事故的侧向加速度稳定边界值步骤；根据路面附 着系数P q和道路横坡角，计算车辆发生侧滑事故的侧向加速度稳定边界值a/，计算公式
5为
权利要求
一种汽车侧向安全综合预警方法，包括如下步骤第一步获取车辆和道路参数；第二步汽车侧向安全综合预警。
2.根据权利要求1所述的一种汽车侧向安全综合预警方法，其特征在于所述的第一 步，获取车辆运动信息，并根据车辆运动信息，估计道路横向坡度，补偿量测的车辆侧向加 速度；具体包括如下步骤(1)获取车辆运动信息；(2)根据转向轮转角δ判断车辆是否转向；(3)估计车速；(4)计算稳态条件下的道路横坡角；(5)计算补偿后的侧向加速度；(6)对补偿后的侧向加速度进行滤波。
3.根据权利要求2所述的一种汽车侧向安全综合预警方法，其特征在于所述的计算 稳态条件下的道路横坡角步骤，根据步骤(1)测量得到的车辆运动信息，计算稳态条件下 的道路横坡角，计算公式为
4.根据权利要求2所述的一种汽车侧向安全综合预警方法，其特征在于所述的计算 补偿后的侧向加速度步骤，根据步骤(4)得到的道路横坡角计算补偿后的侧向加速度，计 算公式为ay, c = aY5IIi-c^Bg ；式中参数含义与上述相同。
5.根据权利要求1所述的一种汽车侧向安全综合预警方法，其特征在于所述的第二 步，根据第一步获取的道路横坡角和补偿后的车辆侧向加速度，预测车辆运动趋势，确定汽 车发生侧滑或侧翻事故的概率，对其进行侧翻或侧滑预警，具体包括如下步骤(1)计算车辆发生侧翻事故的侧向加速度稳定边界值；(2)计算地面能够提供给轮胎的最大侧向力；(3)判断能否产生车辆侧翻事故；(4)计算车辆发生侧滑事故的侧向加速度稳定边界值；(5)判断能否产生车辆侧滑事故。
6.根据权利要求5所述的一种汽车侧向安全综合预警方法，其特征在于所述的计算车辆发生侧翻事故的侧向加速度稳定边界值步骤，根据第一步得到的道路横坡角计算车辆发生侧翻事故的侧向加速度稳定边界值a/，计算公式为
7.根据权利要求5所述的一种汽车侧向安全综合预警方法，其特征在于所述的判断能否产生车辆侧翻事故步骤，如果Fy,max >ma/，车辆在侧向加速度超过a/时，将发生侧翻 事故，此时做出侧翻事故的预警。
8.根据权利要求5所述的一种汽车侧向安全综合预警方法，其特征在于所述的计算 车辆发生侧滑事故的侧向加速度稳定边界值步骤；根据路面附着系数μ q和道路横坡角，计 算车辆发生侧滑事故的侧向加速度稳定边界值a/，计算公式为tan 4+//α μ --—gy l_"gtan 么其中，式中各参数含义同上。
9.根据权利要求5所述的一种汽车侧向安全综合预警方法，其特征在于所述的判断 能否产生车辆侧滑事故步骤；当车辆侧向加速度超过a/，或者may ^ Fy, _时，车辆将发生 侧滑事故，此时做出侧翻事故的预警。
10.一种实现根据权利要求1所述方法的装置，其特征在于它包括车载传感器，预警 决策单元和报警及显示装置；所述的车载传感器用于检测车辆运动信息，并将运动信息发 送给预警决策单元；预警决策单元接收来自车载传感器的车辆运动信息，根据设定程序进 行运算，得到上述汽车侧向安全综合报警及预警结果，并将该结果发送给显示装置；显示装 置将接收到的汽车侧向安全综合报警及预警结果显示，供驾驶员参照。
全文摘要
本发明属于汽车主动安全技术领域，具体涉及一种汽车侧向安全综合预警方法及装置，目的是提供一种成本低、能够对车辆侧滑与侧翻事故提前做出预警的方法及装置。所述方法包括如下步骤第一步获取车辆和道路参数；第二步汽车侧向安全综合预警。所述装置包括车载传感器，预警决策单元和报警及显示装置。本发明基于车载的有限数量和种类的传感器信息，通过获取车辆和道路参数和汽车侧向安全综合预警，实现了实时地汽车侧滑或侧翻事故预警，对减少交通事故具有重大意义。
文档编号G08G1/01GK101968923SQ201010501440
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月10日 优先权日2010年10月10日
发明者丁能根, 余贵珍, 俞志华, 冯冲, 康乐, 王健, 郭魁元 申请人:北京航空航天大学