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原文传递一种路面附着自适应的商用车气压自动紧急制动控制方法

专利名称：	一种路面附着自适应的商用车气压自动紧急制动控制方法
摘要：	本发明涉及一种路面附着自适应的商用车气压自动紧急制动控制方法，通过最危险目标车辆计算，对自车周围车辆进行筛选，并确定对自车危险系数最高的车辆，提高了自动紧急制动系统的决策准确性；通过对当前路面附着系数进行估算，增加了自动紧急制动系统的准确性；通过TTC门限值修正，实现TTC门限值对路面附着自适应调整，提升了主动安全措施的准确性，减少了对驾驶员的干扰，提高了商用车的主动安全性能；通过部分制动评估以及全制动评估，对依靠TTC指标作为制动系统介入条件在某些工况下所带来的不准确问题进行完善，减少了对驾驶员采取制动行为的干扰，也减少了发生碰撞的几率，提高了商用车的主动安全性能。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	吉林大学
发明人：	杨明卓;初亮;刘鹏;王引航;周立青;李世博
专利状态：	有效
申请日期：	2022-01-04T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-08T00:00:00+0800
申请号：	CN202210001294.4
公开号：	CN114148322A
代理机构：	长春市恒誉专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	梁紫钺
分类号：	B60W30/09;B60W40/064;B60T7/22;B;B60;B60W;B60T;B60W30;B60W40;B60T7;B60W30/09;B60W40/064;B60T7/22
申请人地址：	130012 吉林省长春市前进大街2699号
主权项：	1.一种路面附着自适应的商用车气压自动紧急制动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1)，采集车道线、周围目标车辆位置、周围目标车与自车的相对速度、纵向相对距离、相对加速度、自车各车轮的轮速、各制动气室压力、制动管路出气口压力、制动踏板行程以及自车纵向加速度；步骤2)，根据所采集的数据输入，进行最危险目标车辆计算，筛选出自车周围最危险目标车辆；步骤3)，筛选出自车周围最危险目标车辆后，对碰撞预警时间TTC第一门限值TTCth1、第二门限值TTCth2、第三门限值TTCth3进行赋值，令第一门限值TTCth1赋值为预设的在实际路面附着系数为0.3时的值TTC1，令第二门限值TTCth2赋值为预设的在实际路面附着系数为0.3时的值TTC2，令第三门限值TTCth3赋值为预设的在实际路面附着系数为0.3时的值TTC3；步骤4)，根据所采集的车轮的轮速，进行路面附着系数的估算；步骤5)，判断路面附着系数的估算结果是否等于0.3，若路面附着系数的估算结果等于0.3，则根据所判断的最危险目标车辆，进行TTC值计算；若路面附着系数的估算结果不等于0.3，则对TTC第一门限值TTCth1、第二门限值TTCth2、第三门限值TTCth3进行修正，并根据所判断的最危险目标车辆，进行TTC值计算；步骤6)，根据所计算的TTC值与TTCth1、TTCth2和TTCth3门限值进行比较：步骤6.1)，若TTC＞TTCth1，则返回步骤3)；步骤6.2)，若TTCth2＜TTC≤TTCth1，则确定此时车辆所处工况的危险程度较低，采取一级预警，并根据制动踏板位移传感器的测量值判断驾驶员是否采取制动操作，若制动踏板位移的测量值为0，即驾驶员未采取制动操作，则持续进行一级预警；若制动踏板位移的测量值不为0，即驾驶员采取相应的制动操作，则停止一级预警，并退出自动紧急制动；步骤6.3)，若TTCth3＜TTC≤TTCth2，则确定此时车辆所处工况的危险程度较高，采取二级预警，并根据制动踏板位移传感器的测量值判断驾驶员是否采取制动操作，若制动踏板位移传感器的测量值为0，即驾驶员未采取制动操作，则持续进行二级预警；若制动踏板位移传感器的测量值不为0，即驾驶员采取相应的制动操作，则停止二级预警，并退出自动紧急制动；步骤6.4)，若TTC≤TTCth3，则进行相对车速vrel判定：若相对车速vrel不小于0，即前车车速大于或等于自车车速，则返回步骤1)；若相对车速vrel小于0，即前车车速小于自车车速，则确定此时车辆所处工况的危险程度很高或极高，采取主动制动介入预警，同时进行部分制动实施评估计算，计算采取部分制动时自车与前车车速相等时的最小纵向相对距离drmin1；步骤7)，将计算得到的采取部分制动时自车与前车车速相等时的最小纵向相对距离drmin1与预设的纵向安全距离ds相对比：若drmin1＞ds，则返回步骤3)；若drmin1＝ds，则确定此时工况的危险程度很高，采取部分制动，且维持此制动强度直至自车车速与前车车速相等或小于前车车速后，停止主动制动介入预警，且主动制动的制动强度降为0，并退出自动紧急制动；若drmin1＜ds，则进行全制动实施评估计算，计算采取全制动时自车车速减速为0时与前车的最小纵向相对距离drmin2；步骤8)，将计算得到的采取全制动时自车车速减速为0时与前车的最小纵向相对距离drmin2与预设的纵向安全距离ds相对比：若drmin2＞ds，则确定此时工况的危险程度很高，采取部分制动，且维持此制动强度直至自车车速与前车车速相等或小于前车车速后，停止主动制动介入预警，且主动制动的制动强度降为0，并退出自动紧急制动；若drmin2≤ds，则确定此时工况的危险程度极高，采取全制动，且维持此制动强度，直至自车车速为0后，停止主动制动介入预警，且主动制动的制动强度降为0，并退出自动紧急制动。 2.根据权利要求1所述的一种路面附着自适应的商用车气压自动紧急制动控制方法，其特征在于：步骤2)中，最危险目标车辆计算过程包括以下步骤： (1)对以自车为坐标中心的周围目标车辆横向相对距离进行计算：式中，xreli为第i辆目标车辆与自车的横向相对距离；sreli为第i辆目标车辆与自车的相对距离；θi为第i辆目标车辆与自车的中心线的夹角； (2)根据所采集的车道线信息，获取车道宽度dw，并将所计算出的以自车为坐标中心的周围目标车辆横向相对距离与车道宽度的一半dw/2以及自车的宽度dc相对比，将的目标车辆视为无潜在危险目标车辆，不予进行观测；将的目标车辆视为具有潜在危险的目标车辆，作为备选观测目标继续观测；将的目标车辆视为危险目标车辆，并进行筛选观测计算；若无目标车辆符合危险目标车辆条件，则输出不存在最危险车辆目标信号； (3)根据所筛选的危险目标车辆，对其进行以自车为坐标中心的危险目标车辆纵向相对距离计算：式中，yreli为第i辆目标车辆与自车的纵向相对距离； (4)根据计算的以自车为坐标中心的危险目标车辆纵向相对距离，选取最小值为以自车为坐标中心的最危险目标车辆纵向相对距离，即： drel＝min(yrel1，yrel2，yrel3，...，yreli，...，yreln) 式中，drel为以自车为坐标中心的最危险目标车辆纵向相对距离； (5)将采集的最危险目标车辆的车辆位置，以及采集的此最危险车辆目标与自车的相对速度、纵向相对距离与相对加速度的数据输入至控制系统中。 3.根据权利要求1所述的一种路面附着自适应的商用车气压自动紧急制动控制方法，其特征在于：步骤4)中，路面附着系数估算过程如下： (1)纵向车速v计算，即：式中，ωfl、ωfr、ωrl、ωrr分别为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的轮速；rfl、rfr、rrl、rrr分别为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的半径；aR为车辆在一般路面制动时能达到的减速度，此处aR取g； (2)计算滑移率λ，即：式中，ω为车轮角速度；r为车轮的滚动半径； (3)当滑移率λ小于等于20％时，即λ≤20％，利用斜率法估算路面附着系数μ，即：式中，k为μ-λ曲线线性区的斜率；Fxri与Fzri分别为后轴轮胎在当前滑移率下的纵向力与垂向力；λ`为线性区最大的轮胎滑移率，λ`＝20％；γ为线性区最大路面附着系数与峰值路面附着系数的比例系数，γ＝1.35； (4)当滑移率λ大于20％时，即λ＞20％，建立车辆加速上坡模型，利用带遗忘因子的递推最小二乘法估算路面附着系数μ，其中车辆加速上坡模型忽略旋转质量惯性阻力偶矩与滚动阻力偶矩，即：式中，Fzf、Fzr为作用在前、后轮上的地面法向反作用力；Fzsf、Fzsr为车辆所受重力分配于前、后轴的分量产生的地面法向反作用力；Fzwf、Fzwr为作用于车身上并位于前、后轮接地点上方的空气升力；G为车辆所受重力；g为重力加速度；hg为车辆质心距地面高度；L为车辆轴距；a、b为车辆质心至前、后轴的距离；α为道路坡度角；CLf、CLr为前、后空气升力系数；A为车辆迎风面积；ρ为空气密度；ur为无风时车辆的行驶速度； (5)作用于后轮上的地面切向反作用力Fxr，即：式中，μ为路面附着系数； (6)采用带遗忘因子的递推最小二乘法估算路面附着系数μ，在递推最小二乘算法中，测量值与系统参数间有如下关系：式中，z(k)为测量值；H(k)为系数矩阵；为待估计参数；则带有遗忘因子的最小二乘算法为：式中，L(k)为增益矩阵；P(k)为协方差矩阵。 4.根据权利要求1所述的一种路面附着自适应的商用车气压自动紧急制动控制方法，其特征在于：步骤5)中，对TTC第一门限值TTCth1、第二门限值TTCth2、第三门限值TTCth3进行修正的过程如下： (1)计算在实际路面附着系数为0.3时，TTC门限值为TTC1、TTC2、TTC3内车辆所行驶过的纵向距离，即：式中，tTTC1为预设的在实际路面附着系数为0.3时的TTC第一门限值TTC1；tTTC2预设的在实际路面附着系数为0.3时的TTC第二门限值TTC2；tTTC3预设的在实际路面附着系数为0.3时的TTC第三门限值TTC3；d1`为在实际路面附着系数为0.3时的TTC第一门限值的时间内自车所行驶的纵向距离；d2`为在实际路面附着系数为0.3时的TTC第二门限值的时间内自车所行驶的纵向距离；d3`为在实际路面附着系数为0.3时的TTC第三门限值的时间内自车所行驶的纵向距离； (2)对预设的TTC门限值TTC1、TTC2、TTC3进行修正，即：式中，tTTCth1为修正后的TTC第一门限值；tTTCth2为修正后的TTC第二门限值；tTTCth3为修正后的TTC第三门限值。 5.根据权利要求1所述的一种路面附着自适应的商用车气压自动紧急制动控制方法，其特征在于：步骤5)中，TTC值计算过程如下：式中，vrel为最危险目标车辆与自车的相对速度；arel为最危险目标车辆与自车的相对加速度；drel为以自车为坐标中心的最危险目标车辆纵向相对距离。 6.根据权利要求1所述的一种路面附着自适应的商用车气压自动紧急制动控制方法，其特征在于：步骤6)中，根据采集的制动气室压力、制动管路出气口压力以及采集的自车纵向加速度，进行部分制动实施评估计算，计算采取部分制动时自车与前车车速相等时的最小纵向相对距离drmin1过程如下： (1)气压制动的制动管路延迟时间t1l计算：式中，ρ为压缩气体密度；fl为制动管路的摩擦因数；lp为制动管路长度；dp为制动管路直径；ΔP为制动管路出气口与进气口压力差值； (2)气压制动的制动气室不充气状态的内腔延迟时间t1c计算：式中，ρ为压缩气体密度；fc为制动气室的摩擦因数；lc为制动气室不充气状态的内腔长度；dc为制动气室不充气状态的内腔直径；ΔPc为制动气室的内腔与进气口压力差值； (3)气压制动系统执行机构动作延迟时间t1m计算：式中，Cp为密封件的阻尼系数；x为制动力矩达到最大时制动块位移；Kp为回位弹簧和橡胶密封件的总刚度；Fc为制动气室气压产生的力；Fn为制动盘与制动块间的接触力；mb为制动块总质量；ε为增力比；Ap为活塞面积；σ为制动间隙；dmax为阻尼系数达到最大时的变形量； (4)气压制动回路压力响应延迟时间t1计算： t1＝t1l+t1c+t1m (5)采取部分制动时制动气室建压时间t2计算：式中，P0为制动管路出气口压力；Vc为充放气时制动气室的内腔容积；K为绝热系数；Ac为制动气室入口有效截面积；Tc为制动气室的绝对温度；Pc为制动气室内压力；R0为气体常数；Ps为气源压力；Vc0为制动气室不充气状态的内腔容积；Sc为制动气室内活塞的面积；lcx为充放气时制动气室内活塞的行程； (6)采取部分制动时制动压力维持时间t3计算：式中，vobj为最危险目标车辆纵向车速；a0为自车初始加速度；a1为采取部分制动时的制动减速度，a1＝-0.3g； (7)采取部分制动时自车与前车车速相等时的最小纵向相对距离drmin1的计算：式中，S1为气压制动回路压力响应延迟时间t1内车辆所行驶的路程；S2为采取部分制动时制动气室建压时间t2内车辆所行驶的路程；S1为采取部分制动时制动压力维持时间t3内车辆所行驶的路程。 7.根据权利要求1所述的一种路面附着自适应的商用车气压自动紧急制动控制方法，其特征在于：步骤6)中，所述的一级预警为仪表盘的警示灯长亮，显示中控台的警示图像；所述的二级预警为仪表盘的警示灯长亮，显示中控台的警示图像，同时进行声音预警播报；所述的主动制动介入预警为仪表盘的警示灯长亮，显示中控台的警示图像，同时进行声音预警播报。 8.根据权利要求1所述的一种路面附着自适应的商用车气压自动紧急制动控制方法，其特征在于：步骤7)中，根据采集的对应制动气室压力、制动管路出气口压力以及采集的自车纵向加速度，进行全制动实施评估计算，计算全制动时自车车速减速为0时与前车的最小纵向相对距离drmin2过程如下： (1)采取全制动时制动气室建压时间t4计算： (2)采取全制动时制动压力维持时间t5计算：式中，v`为此刻获取的自车纵向车速；a2为采取部分制动时的制动减速度，a2＝-0.8g； (3)采取全制动时自车车速减速为0时的最小纵向相对距离drmin2的计算：式中，S4为采取全制动时制动气室建压时间t4内车辆所行驶的路程；S5为采取全制动时制动压力维持时间t5内车辆所行驶的路程；S6为车辆减速度下降至0阶段车辆所行驶的路程，由于此阶段自车车速极低，接近于0，故忽略此段自车行驶路程，取S6＝0。
所属类别：	发明专利