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原文传递一种适应多种危险工况的车辆紧急避撞决策规划方法

专利名称：	一种适应多种危险工况的车辆紧急避撞决策规划方法
摘要：	本发明属于汽车防碰撞控制技术领域，具体涉及一种适应多种危险工况的车辆紧急避撞决策规划方法，其设置了紧急主动避撞决策方法，根据不同的危险交通场景以及自车所处的状态，分析、计算车辆当前的碰撞风险，使车辆按照决策逻辑执行碰撞预警、制动避撞、转向避撞或制动预碰撞四类避撞操作，保证车辆安全性。通过避撞安全距离模型计算碰撞风险，按照碰撞风险大小，使车辆碰撞预警、制动避撞或转向避撞；当旁侧对向车道车辆越线驶来时通过碰撞时间计算碰撞风险，采用碰撞预警、转向避撞的避撞操作。当以上避撞操作均无法避免碰撞时，车辆采用制动预碰撞操作，降低碰撞危害。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中兵智能创新研究院有限公司
发明人：	郑修磊;汪洋;潘博;谭森起;李胜飞;张乃斯;罗天;杨舒迪;冯宇;黄一唯;宋卓;崔星
专利状态：	有效
申请日期：	2023-10-12T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311316157.0
公开号：	CN117104221A
代理机构：	中国兵器工业集团公司专利中心
代理人：	周恒
分类号：	B60W30/095;B60W30/09;B60W10/18;B60W10/20;B60W50/14;B;B60;B60W;B60W30;B60W10;B60W50;B60W30/095;B60W30/09;B60W10/18;B60W10/20;B60W50/14
申请人地址：	100071 北京市丰台区科兴路7号1层A区21号
主权项：	1.一种适应多种危险工况的车辆紧急避撞决策规划方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S1：定义车辆紧急避撞所需的环境传感器，获取道路环境信息、前方障碍车辆信息以及驾驶员行为信息：所述环境传感器包括前视摄像头、前置毫米波雷达；通过前视摄像头、前置毫米波雷达感知车辆行驶过程中的环境信息以及前方障碍车辆位置信息、前方障碍车辆运动信息；通过置于方向盘中央的语音感知模块，接收驾驶员语音信息；通过方向盘力矩传感器获取驾驶员施加给方向盘的力矩信息；通过加速踏板角度传感器获取驾驶员施加给加速踏板的角度信息；步骤S2：当前方障碍车辆处于静止、紧急制动、低速行驶或横向穿入状态，通过安全距离模型判断碰撞风险，设置预警安全距离Lw、触发制动安全距离Lb、制动最小安全距离Ls，根据前方障碍车辆与自车距离L确定碰撞风险，控制车辆执行碰撞预警、制动避撞、转向避撞或制动预碰撞的避撞操作，其中：当L＞Lw时，车辆正常行驶，通过环境传感器实时检测自车周围环境；当Lw＞L＞Lb时，车辆进入碰撞预警状态，并自动鸣笛；当Lb＞L＞Ls时，车辆进入制动避撞状态，按设定的制动减速度紧急制动；当L＜Ls时，车辆进入转向避撞状态，通过传感器确定车辆可行驶区域，建立考虑多种约束的避撞路径优化函数，计算避撞路径，跟踪路径进行避撞；当无法规划出可行避撞路径时，车辆进入制动预碰撞状态，按设定的最大制动减速度紧急制动；且当车辆处于制动避撞状态、转向避撞状态、制动预碰撞状态时，设定驾驶员方向盘输入力矩阈值、油门踏板开度阈值，并通过语音感知模块，采集驾驶员语音口令；当驾驶员输入方向盘力矩、油门踏板开度大于设定阈值或语音感知模块采集到驾驶员喊出“退出避撞”的关键词时，判定为驾驶员希望退出紧急避撞模式，转为驾驶员驾驶；步骤S3：当前方障碍车辆从旁侧对向车道越线驶来，设置碰撞预警阈值转向避撞阈值/>通过碰撞时间倒数TTC-1表征碰撞风险，控制车辆采取碰撞预警、转向避撞、制动预碰撞的避撞操作；其中：当时，车辆正常行驶，通过环境传感器实时检测自车周围环境；当时,车辆进入碰撞预警状态，并自动鸣笛；当时，车辆进入转向避撞状态，通过传感器确定车辆可行驶区域，建立考虑多种约束的避撞路径优化函数，计算避撞路径，跟踪路径进行避撞；当无法规划出可行避撞路径时，车辆进入制动预碰撞状态，按设定的最大制动减速度紧急制动；且当车辆处于转向避撞、制动预碰撞状态时，设定驾驶员方向盘输入力矩阈值、油门踏板开度阈值，并在通过语音接收模块，接收驾驶员语音口令；当驾驶员输入方向盘力矩、油门踏板开度大于设定阈值或语音感知模块采集到驾驶员喊出“退出避撞”的关键词时，判定为驾驶员希望退出紧急避撞模式，转为驾驶员驾驶；步骤S4：当避撞操作结束或车辆处于静止，车辆退出紧急避撞状态。 2.如权利要求1所述的适应多种危险工况的车辆紧急避撞决策规划方法，其特征在于，所述步骤S2中，将车辆前方障碍车辆处于静止、紧急制动、低速行驶、横向穿入工况的障碍车辆运动状态分为静止、匀速、加速、紧急制动四类，其中障碍车车速为沿自车行驶方向车速，障碍车辆横向穿入对于自车行驶方向速度为0，安全距离设置等同于障碍物静止状态；则障碍车辆与自车同向运动的预警安全距离Lw、触发制动安全距离Lb、制动最小安全距离Ls为：当前方障碍车辆静止时：当前方障碍车辆匀速或加速时：当前方障碍车辆紧急制动时：式中，vego为自车车速，vobj为前方障碍车辆速度，τ1为自车制动系统协调时间，τ2为自车制动减速度增长时间，aego_min为车辆触发制动减速度,aego_max为车辆最大制动减速度,tdriver为驾驶员反应时间，Dsafe为车辆主动避撞结束后与前方障碍车辆保持的相对距离，取：以上安全距离公式，距离单位为m，速度单位为km/h,加速度单位为m/s2，时间单位为s。 3.如权利要求2所述的适应多种危险工况的车辆紧急避撞决策规划方法，其特征在于，所述τ1取0.08s，τ2取0.1s，aego_min取4m/s2,aego_max取7m/s2,tdriver取1.36s。 4.如权利要求2所述的适应多种危险工况的车辆紧急避撞决策规划方法，其特征在于，所述方法中，所述步骤S2中，当L＜Ls时，车辆进入转向避撞状态，通过传感器确定车辆可行驶区域，建立考虑多种约束的避撞路径优化函数，计算避撞路径，跟踪路径进行避撞；具体如下：当车辆前方障碍车处于同向或对向工况，由于危险程度过高自车进入转向避撞状态时，采用避撞路径规划方法，避撞路径规划具体包括以下步骤：步骤A：通过自车车速vego与障碍车沿自车方向车速vobj确定转向过程的避撞总距离S：， S＝(vego+vobj)·t 其中，障碍车与自车运动方向相同vobj为正值，相反则为负值，并将S离散为1000个步长，作为车辆1000个步长的纵向运动状态；步骤B：通过检测环境信息，包括车道线信息、障碍物运动信息、障碍物位置信息，确定自车可行驶区域位置约束，依据自车运动学约束，建立车辆转向避撞过程中的横向位移、横向速度、横向加速度、横向急动度约束；步骤C：建立关于车辆横向位移y、横向速度vy、横向加速度ay、横向急动度jy的优化函数：其中，m、p、q、r为对应的非负权重值，通过设置合理的权重系数，求解该优化函数最小值，保证规划出的避撞路径平滑且可以有效避撞，并将计算结果即转向避撞过程中每个步长的横向位置与车辆纵向运动状态结合，确定最终转向避撞路径。 5.如权利要求4所述的适应多种危险工况的车辆紧急避撞决策规划方法，其特征在于，所述步骤S2的步骤A中，S对应纵向运动状态，每个步长对应一个纵向距离，需要和优化后的横向运动状态结合才是整个避撞轨迹。 6.如权利要求2所述的适应多种危险工况的车辆紧急避撞决策规划方法，其特征在于，所述步骤S3中，当前方障碍车辆从旁侧对向车道越线驶来的工况下，设置碰撞预警阈值为0.3。 7.如权利要求2所述的适应多种危险工况的车辆紧急避撞决策规划方法，其特征在于，所述步骤S3中，当前方障碍车辆从旁侧对向车道越线驶来的工况下，设置主动转向避撞阈值为0.5。 8.如权利要求2所述的适应多种危险工况的车辆紧急避撞决策规划方法，其特征在于，根据实际交通场景中前方障碍车辆从旁侧对向车道越线驶来的工况，此时制动避撞无法有效避免碰撞，需要控制车辆采取转向避撞的避撞操作，实现自车对于前方障碍车辆同向、对向、静止不同运动状态的一体化避撞决策。 9.如权利要求2所述的适应多种危险工况的车辆紧急避撞决策规划方法，其特征在于，所述方法中，考虑车辆控制权移交优选控制，设置驾驶员退出机制，使自车触发紧急避撞时，驾驶员通过对车辆方向盘、油门或者语音口令的干预，重新获取车辆的控制权。 10.如权利要求1所述的适应多种危险工况的车辆紧急避撞决策规划方法，其特征在于，所述方法针对结构化道路下车辆高速行驶工况，针对车辆行驶过程中，遇到前方障碍车辆静止、紧急制动、低速行驶、横向穿入以及旁侧对向车道越线驶来的危险交通场景，设置了紧急避撞决策方法，根据不同的危险交通场景以及自车所处的状态，分析、计算车辆当前的碰撞风险，使车辆按照决策逻辑执行碰撞预警、制动避撞、转向避撞或制动预碰撞四类避撞操作进行避撞，保证车辆安全性。
所属类别：	发明专利