駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法及系統(tǒng)，包括彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警和側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警兩方面；彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警是在獲知前方道路由直道入彎道時(shí)，通過查詢MAP表得到臨界車速，判斷車輛在未來彎道中行駛的側(cè)翻傾向；側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警是在任何路況下，利用駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤的輸入查詢臨界側(cè)向加速度MAP表得到臨界側(cè)向加速度，判斷當(dāng)前車輛的側(cè)翻傾向。系統(tǒng)包含信息采集系統(tǒng)、側(cè)翻預(yù)警控制單元、側(cè)翻預(yù)警顯示單元。本發(fā)明通過綜合考慮車輛狀態(tài)信息與道路信息，判斷車輛在未來道路條件下的側(cè)翻危險(xiǎn)程度，并通過恰當(dāng)且易于理解的方式提前提示駕駛員，以便駕駛員及時(shí)采取措施，同時(shí)可以幫助駕駛員培養(yǎng)安全駕駛習(xí)慣，提高車輛行駛安全性。
【專利說明】駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車主動(dòng)安全控制【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及安全信息的獲取與預(yù)警，尤指一種駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車的普及給人們和社會(huì)帶來了極大的便利，然而每年各類交通事故的頻繁發(fā)生，也造成了巨大的損失。其中由于車輛側(cè)翻引起的交通事故數(shù)量僅次于碰撞事故，而商用車輛由于其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(如重心較高、高寬比較大、轉(zhuǎn)彎半徑大等)，相比于其它類型車輛而言，更加容易發(fā)生側(cè)翻事故。同時(shí)由于商用車的客運(yùn)或貨運(yùn)功能，一旦發(fā)生側(cè)翻事故就會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，引起惡劣的社會(huì)影響。
[0003]國內(nèi)外的公司和學(xué)者對(duì)側(cè)翻預(yù)警進(jìn)行了一些研究。其中大多數(shù)側(cè)翻預(yù)警方法是基于側(cè)向加速度或側(cè)傾角的極限值，通過將當(dāng)前汽車側(cè)向加速度或側(cè)傾角與其極限值進(jìn)行比較，判斷車輛側(cè)翻的危險(xiǎn)程度。但現(xiàn)有的這些預(yù)警措施都沒有結(jié)合考慮到駕駛員的反應(yīng)速度和路況等外在因素，即不與駕駛員進(jìn)行信息交互，難以為駕駛員所用。
[0004]通過綜合分析車輛的狀態(tài)以及所行駛的道路條件來判斷車輛未來的側(cè)翻危險(xiǎn)程度，并提前預(yù)留充足的時(shí)間以適當(dāng)?shù)姆绞教崾抉{駛員，從而為駕駛員的積極安全操作創(chuàng)造(時(shí)間和空間)條件。因此研究能為駕駛員所用的車輛側(cè)翻預(yù)警方法對(duì)減少側(cè)翻事故的發(fā)生有著積極的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決駕駛員遇到突發(fā)情況能有足夠的反應(yīng)時(shí)間應(yīng)對(duì)的問題，也為了培養(yǎng)駕駛員安全駕駛意識(shí)，本發(fā)明旨在提供一種駕駛員交互式的商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法和系統(tǒng)。通過綜合道路信息、車輛當(dāng)前狀態(tài)信息，以及駕駛員的正常反應(yīng)速度，對(duì)車輛側(cè)翻危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，并及時(shí)提示駕駛員進(jìn)行減速等操作，降低車輛的側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)程度；同時(shí)，通過車輛側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)程度的實(shí)時(shí)提示，訓(xùn)練駕駛員以培養(yǎng)駕駛員的安全操作意識(shí)。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法，其特征在于:包括彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警和側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警兩方面；
[0007]所述彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警的具體步驟為:
[0008]I)通過信息采集系統(tǒng)獲取車輛行駛前方彎道信息:包括彎道半徑R。、車輛當(dāng)前位置到彎道入口的距離Sdis、路面附著系數(shù)，以及車輛狀態(tài)信息:包括當(dāng)前車速V、縱向加速度ax、車輛載荷；
[0009]2)利用線性插值法查詢側(cè)翻臨界車速M(fèi)AP表，得到車輛在已知前方彎道中側(cè)翻的臨界車速爺.5
[0010]3)實(shí)時(shí)計(jì)算車輛到彎道所需要的時(shí)間TTC，TTC = SdisV,單位秒，以此為依據(jù)在不同情況下進(jìn)行判斷，得到相應(yīng)的預(yù)警等級(jí)信號(hào):
[0011]①當(dāng)TTOtci, t0 = 1-3秒時(shí)，認(rèn)為車輛仍然在彎道前的直道上行駛，此時(shí)以溫和的加速度axb，axb = -0.4g~O，計(jì)算車輛制動(dòng)到臨界車速所需要的時(shí)間NTB，NTB = {V-V)IChh ,單位秒；
[0012]當(dāng)TTC-NTB > t，t = 2-6秒，且NTB > O時(shí)，表示車速過高但距離彎道較遠(yuǎn)，有充足距離制動(dòng)，駕駛員正常操作即可，輸出O級(jí)預(yù)警信號(hào)；
[0013]當(dāng)O < TTC-NTB≤t且NTB > O時(shí)，表示車速過高，距彎道距離與所需的制動(dòng)距離相差較小，建議駕駛員采取緩慢減速，輸出I級(jí)預(yù)警信號(hào)；
[0014]當(dāng)TTC-NTB≤O且NTB > O時(shí)，表示車速過高，且距彎道的距離過短，建議駕駛員立即采取減速操作，降低車速至臨界車速以下，輸出2級(jí)預(yù)警信號(hào)；
[0015]②當(dāng)TTC ( t0, t0 = 1-3秒時(shí)，表示車輛已經(jīng)由直道過渡至彎道，在彎道中行駛；
[0016]當(dāng)V 時(shí)，提示駕駛員應(yīng)當(dāng)立即開始減速，輸出2級(jí)預(yù)警信號(hào)；
[0017]當(dāng)V < 1P時(shí)，則計(jì)算當(dāng)前車速加速到臨界車速所需要的時(shí)間AT, AT = (V-V)Iax ,單位秒，其中ax是縱向加速度傳感器實(shí)時(shí)獲取的車輛縱向加速度；
[0018]當(dāng)O < AT≤t時(shí)，t = 2-6秒，則提示駕駛員保持車速，不要加速行駛，輸出I級(jí)
預(yù)警信號(hào)；
[0019]當(dāng)AT > t時(shí)，則提示駕駛員當(dāng)前車速安全，輸出O級(jí)預(yù)警信號(hào)；
[0020]所述側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警的具體步驟如下:
[0021]I)通過安裝于接近車輛質(zhì)心位置的側(cè)向加速度傳感器實(shí)時(shí)獲取車輛的側(cè)向加速度3丨，經(jīng)控制單元濾波后輸入到預(yù)警算法中；
[0022]2)通過線性插值的方法查詢臨界側(cè)向加速度MAP表，得到當(dāng)前轉(zhuǎn)向盤操作時(shí)的臨界側(cè)向加速
[0023]3)預(yù)警控制單元將當(dāng)前車輛側(cè)向加速度ay與查詢MAP表所得到的臨界側(cè)向加速度&進(jìn)行比較，得到實(shí)時(shí)的側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警信號(hào):
[0024]當(dāng)av< QAay時(shí)，輸出O級(jí)預(yù)警信號(hào)；
[0025]當(dāng)0.4^ < < 0.6?,時(shí)，輸出I級(jí)預(yù)警信號(hào)；
[0026]當(dāng)0.6\< Uy < 0.7\時(shí)，輸出2級(jí)預(yù)警信號(hào)；
[0027]當(dāng)0.74.< Uy < 0.8α；ι.時(shí)，輸出3級(jí)預(yù)警信號(hào)；
[0028]當(dāng)七> 0.8?,.時(shí)，輸出4級(jí)預(yù)警信號(hào)。
[0029]所述側(cè)翻臨界車速M(fèi)AP表和臨界側(cè)向加速度MAP表，是利用車輛動(dòng)力學(xué)仿真軟件，建立高精度仿真模型，通過仿真后制定的；在設(shè)定的車輛幾何參數(shù)、空載質(zhì)心位置、非簧載質(zhì)量、簧載質(zhì)量、懸架剛度和阻尼、輪胎參數(shù)的前提下，以不同的彎道半徑、轉(zhuǎn)彎方向、路面附著系數(shù)、車輛載荷作為工況條件輸入，進(jìn)行閉環(huán)仿真，得到的是對(duì)應(yīng)于不同工況的側(cè)翻臨界車速M(fèi)AP表；以不同的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、路面附著系數(shù)、車輛載荷作為輸入，進(jìn)行閉環(huán)仿真，得到的是對(duì)應(yīng)于不同轉(zhuǎn)向工況的臨界側(cè)向加速度MAP表。
[0030]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述方法，還提供一種駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警系統(tǒng)，包含信息采集系統(tǒng)、側(cè)翻預(yù)警控制單元、側(cè)翻預(yù)警顯示單元三大部分。[0031]所述信息采集系統(tǒng)包括車輛CAN總線系統(tǒng)、側(cè)向加速度傳感器、縱向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、懸架位移傳感器、駕駛員控制開關(guān)；
[0032]所述側(cè)翻預(yù)警控制單元包括存儲(chǔ)有側(cè)翻預(yù)警算法的微控制器及相應(yīng)的處理電路；
[0033]所述側(cè)翻預(yù)警顯示單元包括系統(tǒng)工作指示燈、彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警燈、側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警燈和蜂鳴器，其中彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警燈為至少擁有綠、黃、紅三種顏色的多色燈，分別表示0、1、2三個(gè)等級(jí)的預(yù)警信號(hào)；側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警燈分別利用綠、黃、紅三種顏色的燈，分左、右對(duì)稱兩組以表示不同方向，每組各4列，由內(nèi)向外依次排開；其中最內(nèi)側(cè)的2列燈采用綠燈，第3列采用黃燈，第4列采用紅燈，且每列燈的數(shù)量也由I個(gè)漸次增多至4個(gè)，隨著預(yù)警等級(jí)由O級(jí)到4級(jí)，預(yù)警燈也由全部熄滅變?yōu)闈u次發(fā)亮，以表示不同程度的危險(xiǎn)等級(jí)。
[0034]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明通過綜合考慮車輛狀態(tài)信息與道路信息，判斷車輛在未來道路條件下的側(cè)翻危險(xiǎn)程度，并通過恰當(dāng)且易于理解的方式提前提示駕駛員，以便駕駛員及時(shí)采取措施，有利于減少商用車側(cè)翻事故，同時(shí)可以幫助駕駛員培養(yǎng)安全的駕駛習(xí)慣。2、彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警方法在車輛由直道進(jìn)入彎道行駛過程中發(fā)出彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警信號(hào)，從而可以在車輛進(jìn)入彎道前的直道開始至彎道結(jié)束始終對(duì)駕駛員進(jìn)行預(yù)警，提供駕駛員充足的反應(yīng)時(shí)間采取制動(dòng)減速的操作，從而減小車輛在彎道中行駛時(shí)的側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。3、側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警方法發(fā)出的車輛側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警信號(hào)，在預(yù)警系統(tǒng)工作時(shí)始終存在，實(shí)時(shí)地提示駕駛員當(dāng)前車輛的側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)程度，可以使駕駛員建立起不同的轉(zhuǎn)向盤操作、車速條件下所對(duì)應(yīng)的車輛危險(xiǎn)狀況，幫助駕駛員建立起在各種工況下采取相應(yīng)安全操作的意識(shí)，提高車輛行駛安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警系統(tǒng)示意圖。
[0036]圖2駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0038]一種駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警系統(tǒng)，如圖1所示，包括信息采集系統(tǒng)1、側(cè)翻預(yù)警控制單元2、側(cè)翻預(yù)警顯示單元3三大部分。
[0039]信息采集系統(tǒng)I用于采集各傳感器以及整車CAN信號(hào)，從而為側(cè)翻預(yù)警控制單元2 (單片機(jī))提供所需的車輛狀態(tài)信息和道路信息。所需的傳感器信號(hào)來自于安裝于車輛質(zhì)心位置的側(cè)向加速度傳感器12、縱向加速度傳感器13、橫擺角速度傳感器14和位于懸架的懸架位移傳感器15。從車輛CAN總線系統(tǒng)11可以獲得車輛狀態(tài)信息:車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，以及道路信息:前方彎道曲率半徑、轉(zhuǎn)彎方向、車輛到彎道入口距離、天氣和道路情況。通過車輛CAN總線系統(tǒng)11獲得的道路信息是由車載系統(tǒng)如定位導(dǎo)航系統(tǒng)得到的。駕駛員顯示控制開關(guān)16與側(cè)翻預(yù)警控制單元2的一個(gè)I/O 口相連并作為輸入，通過在側(cè)翻預(yù)警控制單元2中編寫相應(yīng)程序，使其具備開關(guān)預(yù)警信號(hào)顯示的作用。
[0040]側(cè)翻預(yù)警控制單元2包括存儲(chǔ)有側(cè)翻預(yù)警算法的芯片21及相應(yīng)的處理電路22，此處控制單元實(shí)際上是一款單片機(jī)，目前采用飛思卡爾單片機(jī)，預(yù)警算法通過C代碼的形式保存于單片機(jī)中，預(yù)警算法對(duì)各個(gè)輸入量分析處理，得到可以進(jìn)行運(yùn)算的數(shù)字信號(hào)，通過單片機(jī)運(yùn)行計(jì)算，從而發(fā)出預(yù)警信號(hào)。
[0041]側(cè)翻預(yù)警顯示單元3包括系統(tǒng)工作指示燈31、彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警燈32、側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警燈33和蜂鳴器34。其中彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警燈32為至少擁有綠、黃、紅三種顏色的多色燈，用于提示不同程度的彎道側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警燈33利用綠、黃、紅三種顏色的LED燈，左、右對(duì)稱兩組，每組各4列，由內(nèi)向外依次排開，其中最內(nèi)側(cè)的綠燈占據(jù)2列，每列燈的數(shù)量漸次增多，通過燈的方位、顏色和數(shù)量表示不同方向和不同程度的側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)，同時(shí)輔以蜂鳴器提示駕駛員。
[0042]本發(fā)明的側(cè)翻預(yù)警是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0043]一種駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法，概括講包括以下步驟，其流程如圖2所示:
[0044]第一步:設(shè)置裝于車上的側(cè)翻預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)具有獲取車輛狀態(tài)和道路信息的能力、車輛側(cè)翻預(yù)警的能力、顯示預(yù)警信號(hào)的能力，包括信息采集系統(tǒng)、側(cè)翻預(yù)警控制單元、側(cè)翻預(yù)警顯示單元，同時(shí)設(shè)置了顯示控制開關(guān)。當(dāng)駕駛員需要顯示預(yù)警信號(hào)時(shí)，開啟顯示控制開關(guān)，否則不開啟。顯示控制開關(guān)只對(duì)側(cè)翻預(yù)警顯示單元有效，無論開啟與否，都不會(huì)影響側(cè)翻預(yù)警控制單元的工作，保證預(yù)警控制單元正常工作。
[0045]第二步:側(cè)翻預(yù)警系統(tǒng)開始工作，采集系統(tǒng)獲取當(dāng)前車輛信息和前方道路信息。
[0046]獲取的當(dāng)前車輛信息有車速、縱/側(cè)向加速度、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角及其角速度、橫擺角速度、車輛載荷；所涉及的信號(hào)來自縱/側(cè)向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、懸架位移傳感器、車輛CAN總線系統(tǒng)。獲取的前方道路信息有前方彎道半徑、轉(zhuǎn)彎方向、車輛當(dāng)前位置到彎道入口距離、天氣和道路情況等，這些信息通過車輛CAN總線系統(tǒng)獲取。
[0047]第三步:側(cè)翻預(yù)警控制單元分析處理這些信息，判斷車輛未來的側(cè)翻危險(xiǎn)程度，發(fā)出預(yù)警信號(hào)。
[0048]側(cè)翻預(yù)警控制單元通過側(cè)翻預(yù)警算法分析這些處理信息，根據(jù)不同的條件產(chǎn)生兩種不同的預(yù)警結(jié)果，發(fā)出不同等級(jí)的預(yù)警信號(hào):
[0049]第一種預(yù)警，彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警:在獲知前方道路由直道入彎道時(shí)，預(yù)警算法綜合分析當(dāng)前車速、縱向加速度以及車輛到彎道入口距離、彎道曲率半徑，路面附著系數(shù)判斷車輛在未來彎道中行駛的側(cè)翻危險(xiǎn)程度，并進(jìn)行預(yù)警提示。
[0050]第二種預(yù)警，側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警:不論道路如何，預(yù)警算法實(shí)時(shí)地比較當(dāng)前車輛側(cè)向加速度與其危險(xiǎn)閾值，判斷當(dāng)前車輛側(cè)向姿態(tài)的安全性，并提出預(yù)警。
[0051]彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警發(fā)生在直道入彎道的路段，完全是直道的情況，無需開啟這一預(yù)警算法。側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警則可以發(fā)生在任何路段，預(yù)警工作始終存在。在遇到直道入彎道的路段時(shí)，兩種算法都起作用，各自發(fā)出預(yù)警。
[0052]第一種，彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警方法，其具體內(nèi)容如下:
[0053]1、通過整車CAN系統(tǒng)獲得所需道路信息:彎道半徑R。、轉(zhuǎn)彎方向、路面附著系數(shù)、車輛當(dāng)前位置到彎道入口的距離Sdis ;以及車輛狀態(tài)信息:當(dāng)前車速V、縱向加速度ax、車輛載荷。
[0054]所述彎道半徑、轉(zhuǎn)彎方向、車輛當(dāng)前位置到彎道入口距離是由其它車載系統(tǒng)如定位導(dǎo)航系統(tǒng)在車輛行駛至彎道前(如500米距離)由內(nèi)置于其中的成熟算法根據(jù)實(shí)際道路情況計(jì)算得到。通過獲得的天氣和道路情況，預(yù)警控制單元在預(yù)先制定的路面附著系數(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算得到相應(yīng)接近的路面附著系數(shù)。所述車輛載荷是利用懸架位移傳感器所測得懸架位移的變化間接獲得的。
[0055]2、查詢軟件代碼中已制定好的側(cè)翻臨界車速M(fèi)AP表，在MAP表中通過線性插值方法得到車輛在前方彎道中側(cè)翻的臨界車速V。
[0056]代碼中的MAP表輸入為彎道半徑、轉(zhuǎn)彎方向、路面附著系數(shù)、車輛載荷，輸出為臨界車速，利用已知的商業(yè)化車輛動(dòng)力學(xué)仿真軟件TruckSim進(jìn)行大量的仿真得到，得到車輛在不同行駛條件下發(fā)生側(cè)翻的臨界車速，從而產(chǎn)生所述的MAP表。在MAP表中通過線性插值方法就可以得到不同輸入所對(duì)應(yīng)的輸出。
[0057]仿真方法建立MAP表具體如下:
[0058]I)采集TruckSim建立車輛仿真模型所需要的車輛參數(shù),包括:車輛幾何參數(shù)、重心位置、非簧載質(zhì)量、簧載質(zhì)量、懸架剛度和阻尼、輪胎參數(shù)等；
[0059]2)將采集的車輛參數(shù)輸入到軟件中建立車輛仿真模型；
[0060]3)在TruckSim中建立仿真工況:設(shè)置不同的彎道半徑、轉(zhuǎn)彎方向、路面附著系數(shù)、車輛載荷；
[0061]4)在TruckSim中進(jìn)行閉環(huán)仿真:設(shè)置車輛以期望的車速勻速進(jìn)入彎道，不斷增大車速進(jìn)行仿真，直至 在彎道中車輛的狀態(tài)達(dá)到側(cè)翻臨界狀態(tài)，得到對(duì)應(yīng)于不同行駛條件的側(cè)翻臨界車速；
[0062]5)記錄仿真時(shí)輸入和輸出的數(shù)據(jù)，從而得到車輛在各種不同行駛條件下對(duì)應(yīng)的側(cè)翻臨界車速M(fèi)AP表。
[0063]MAP表中存儲(chǔ)著大量車輛在不同的彎道和車輛狀態(tài)條件下行駛時(shí)發(fā)生側(cè)翻的臨界車速，實(shí)際應(yīng)用中預(yù)警算法計(jì)算時(shí)再通過線性插值的方法得到車輛在前方已知的彎道中行駛的側(cè)翻臨界車速。
[0064]3、側(cè)翻預(yù)警控制單元分析處理信息，得到并輸出彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警信號(hào)。
[0065]側(cè)翻預(yù)警控制單元實(shí)時(shí)計(jì)算車輛到彎道所需要的時(shí)間TTC (Time To Curve, TTC=SdisV，單位秒)。理論上當(dāng)TTC = O時(shí)，車輛才開始進(jìn)入彎道中行駛，而實(shí)際上車輛通過GPS定位并計(jì)算到彎道入口的距離存在系統(tǒng)誤差，同時(shí)彎道中預(yù)警信號(hào)的發(fā)生條件更加嚴(yán)格，因此將車輛入彎時(shí)間人為提前是為了能獲得更好的預(yù)警效果。因此，一般取TTC > 2秒時(shí)(此數(shù)值不宜過大或過小，可在[1，3]之間選取)，認(rèn)為車輛在彎道前的直道上行駛，同時(shí)計(jì)算車輛以較溫和的加速度axb (如設(shè)定axb = -0.2g，此數(shù)值可在(-0.4g，0)之間選取)制
動(dòng)到臨界車速所需要的時(shí)間NTB (Needed Time for Brake, NTB = (v — v)/axh ,單位秒)，通過分析處理得到預(yù)警信號(hào)。具體方法是:
[0066]當(dāng)TTC-NTB > 5 (此數(shù)值可在[2，6]之間選取)且TTC > 2,NTB > O時(shí)，輸出O級(jí)預(yù)警信號(hào)，表示車速過高但距離彎道較遠(yuǎn)，有充足距離制動(dòng)，駕駛員正常操作即可；
[0067]當(dāng)O < TTC-NTB≤5且TTC > 2、NTB > O時(shí)，輸出I級(jí)預(yù)警信號(hào)，表示車速過高，距彎道距離與所需的制動(dòng)距離相差較小，建議駕駛員采取緩慢減速；
[0068]當(dāng)TTC-NTB≥O且TTC > 2、NTB > O時(shí)，輸出2級(jí)預(yù)警信號(hào)，表示車速過高，且距彎道的距離過短，建議駕駛員立即采取減速操作，降低車速至臨界車速以下。
[0069]當(dāng)TTC < 2時(shí)，表示車輛開始由直道過渡至彎道，在彎道中行駛:
[0070]當(dāng)車速I，> V時(shí)，則發(fā)出2級(jí)預(yù)警信號(hào)，提示駕駛員應(yīng)當(dāng)立即開始減速；
[0071]當(dāng)V < V時(shí)，則計(jì)算當(dāng)前車速加速到臨界車速所需要的時(shí)間AT (Acceleration
Time, AT = (v-v)/ax，單位秒)，ax是縱向加速度傳感器實(shí)時(shí)獲取的加速度值:
[0072]當(dāng)O < AT≤5時(shí)(此數(shù)值可在[2，6]之間選取)，則發(fā)出I級(jí)預(yù)警信號(hào)，提示駕駛員保持車速，不要加速行駛；
[0073]當(dāng)AT > 5時(shí)，則發(fā)出O級(jí)預(yù)警信號(hào)，提示駕駛員當(dāng)前車速安全。
[0074]預(yù)警信號(hào)從O級(jí)開始逐漸升高，級(jí)數(shù)越高，表明預(yù)警程度越需加強(qiáng)。
[0075]第二種，側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警方法，其具體內(nèi)容如下:
[0076]1、通過安裝于接近車輛質(zhì)心位置的側(cè)向加速度傳感器實(shí)時(shí)獲取車輛的側(cè)向加速度，經(jīng)過濾波后輸入到控制單元中。
[0077]2、通過查詢代碼中制定好的臨界側(cè)向加速度MAP表，并通過線性插值的方法得到當(dāng)前轉(zhuǎn)向盤操作的臨界側(cè)向加速度\。
[0078]所述的臨界側(cè)向加速度MAP表輸入為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、橫擺角速度、路面附著系數(shù)、車輛載荷；輸出為臨界側(cè)向加速度。制定MAP表的方法同上面?zhèn)确R界車速M(fèi)AP表一樣，只是所采用的仿真工況因MAP表的輸入不同而有所不同。
[0079]3、預(yù)警控制單元將當(dāng)前車輛側(cè)向加速度ay與查詢MAP表所得到的臨界側(cè)向加速
度七進(jìn)行比較，得到實(shí)時(shí)的側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警信號(hào):
[0080]當(dāng)< 0.4^.時(shí)，輸出O級(jí)預(yù)警信號(hào)；
[0081]當(dāng)0.4*.< Uv < 0.6?,時(shí)，輸出i級(jí)預(yù)警信號(hào)；
[0082]當(dāng)0.64.< Ciy < 0.7?,.時(shí)，輸出2級(jí)預(yù)警信號(hào)；
[0083]當(dāng)OJily< Cly < 0.8^.時(shí)，輸出3級(jí)預(yù)警信號(hào)；
[0084]當(dāng)>0.83時(shí)，輸出4級(jí)預(yù)警信號(hào)。
[0085]也就是說，側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警信號(hào)可以根據(jù)當(dāng)前側(cè)向加速度與臨界側(cè)向加速度的比例而確定的。預(yù)警信號(hào)在左、右兩個(gè)側(cè)方向上分別有0、1、2、3、4五個(gè)等級(jí)，等級(jí)越高，側(cè)向加速度越靠近臨界側(cè)向加速度，表示越危險(xiǎn)。等級(jí)所對(duì)應(yīng)的當(dāng)前側(cè)向加速度與臨界側(cè)向加速度的比例是通過實(shí)車試驗(yàn)得到參考性數(shù)據(jù)以后劃分的，具體地，可以分別對(duì)應(yīng)于40%，60%，70%，80%。分級(jí)顯示的意義在于實(shí)時(shí)地顯示當(dāng)前的車輛姿態(tài)的危險(xiǎn)程度，從而使駕駛員能夠清楚什么樣的操作可能會(huì)引起車輛危險(xiǎn)的狀況，從而培養(yǎng)駕駛員在各種工況下采取相應(yīng)安全操作的意識(shí)和習(xí)慣。
[0086]第四步:通過側(cè)翻預(yù)警顯示單元實(shí)時(shí)地向駕駛員提示預(yù)警信號(hào)。
[0087]側(cè)翻預(yù)警控制單元根據(jù)預(yù)警信號(hào)向側(cè)翻預(yù)警顯示單元發(fā)送控制指令，將其以恰當(dāng)?shù)男问綄?shí)時(shí)地提示給駕駛員，從而使駕駛員能夠有充足的時(shí)間采取必要的措施，降低車輛未來側(cè)翻的可能性。側(cè)翻預(yù)警顯示單元通過指示燈、聲音的方式將側(cè)翻預(yù)警控制單元發(fā)出的預(yù)警信號(hào)實(shí)時(shí)地提示給駕駛員。側(cè)翻預(yù)警顯示單元通過彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警燈和側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警燈分別顯示側(cè)翻預(yù)警控制單元發(fā)出的兩種預(yù)警信號(hào)。具體地可以為，彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警信號(hào)通過能顯示綠黃紅三種顏色的彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警燈顯示:綠色對(duì)應(yīng)O級(jí)，黃色對(duì)應(yīng)I級(jí)，紅色對(duì)應(yīng)2級(jí)；側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警信號(hào)通過左右漸次排開的LED燈顯示，以左側(cè)為例:從內(nèi)向外第一列綠燈對(duì)應(yīng)I級(jí)，第二列綠燈對(duì)應(yīng)2級(jí)，第三列黃燈對(duì)應(yīng)3級(jí)，第四列紅燈對(duì)應(yīng)4級(jí)；級(jí)別越高表示危險(xiǎn)程度越高。
[0088]同時(shí)在行駛過程中，駕駛員可以把自身的感受與實(shí)際提示的車輛側(cè)向姿態(tài)聯(lián)系在一起，長此以往，駕駛員便能養(yǎng)成習(xí)慣，在不同行駛路況時(shí)采取相應(yīng)的安全操作。
[0089]第五步:系統(tǒng)根據(jù)駕駛員的操縱所帶來的新的車輛狀態(tài)以及當(dāng)前的道路信息，循環(huán)計(jì)算，進(jìn)一步?jīng)Q定是否提高預(yù)警等級(jí)或者解除預(yù)警。
【權(quán)利要求】
1.一種駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法，其特征在于:包括彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警和側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警兩方面； 所述彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警的具體步驟為: 1)通過信息采集系統(tǒng)獲取車輛行駛前方彎道信息:包括彎道半徑R。、車輛當(dāng)前位置到彎道入口的距離Sdis、路面附著系數(shù)，以及車輛狀態(tài)信息:包括當(dāng)前車速V、縱向加速度ax、車輛載荷； 2)利用線性插值法查詢側(cè)翻臨界車速M(fèi)AP表，得到車輛在已知前方彎道中側(cè)翻的臨界車速V.3)實(shí)時(shí)計(jì)算車輛到彎道所需要的時(shí)間TTC，TTC= SdisV,單位秒，以此為依據(jù)在不同情況下進(jìn)行判斷，得到相應(yīng)的預(yù)警等級(jí)信號(hào): ①當(dāng)TTC> t0, t0 = 1-3秒時(shí)，認(rèn)為車輛仍然在彎道前的直道上行駛，此時(shí)以溫和的加速度axb，axb = -0.4g~0，計(jì)算車輛制動(dòng)到臨界車速所需要的時(shí)間NTB，NTB = (v~v)/avh，單位秒； 當(dāng)TTC-NTB > t，t = 2-6秒，且NTB > O時(shí)，表示車速過高但距離彎道較遠(yuǎn)，有充足距離制動(dòng)，駕駛員正常操作即可，輸出O級(jí)預(yù)警信號(hào)； 當(dāng)O < TTC-NTB < t且NTB > O時(shí)，表示車速過高，距彎道距離與所需的制動(dòng)距離相差較小，建議駕駛員采取緩慢減速，輸出I級(jí)預(yù)警信號(hào)； 當(dāng)TTC-NTB < O且NTB > O時(shí)，表示車速過高，且距彎道的距離過短，提示駕駛員立即采取減速操作，降低車速至臨界車速以下，輸出2級(jí)預(yù)警信號(hào)； ②當(dāng)TTC( t0, t0 = 1-3秒時(shí)，表示車輛已經(jīng)由直道過渡至彎道，在彎道中行駛； 當(dāng)V2 P時(shí)，提示駕駛員應(yīng)當(dāng)立即開始減速，輸出2級(jí)預(yù)警信號(hào)； 當(dāng)V <爺時(shí)，則計(jì)算當(dāng)前車速加速到臨界車速所需要的時(shí)間AT，AT = {v-v)/ax，單位秒，其中ax是縱向加速度傳感器實(shí)時(shí)獲取的車輛縱向加速度； 當(dāng)O < A≤≤t時(shí)，t = 2-6秒，則提示駕駛員保持車速，不要加速行駛，輸出I級(jí)預(yù)警信號(hào); 當(dāng)AT > t時(shí)，則提示駕駛員當(dāng)前車速安全，輸出O級(jí)預(yù)警信號(hào)； 所述側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警的具體步驟如下: 1)通過安裝于接近車輛質(zhì)心位置的側(cè)向加速度傳感器實(shí)時(shí)獲取車輛的側(cè)向加速度ay，經(jīng)控制單元濾波后輸入到預(yù)警算法中； 2)通過線性插值的方法查詢臨界側(cè)向加速度MAP表，得到當(dāng)前轉(zhuǎn)向盤操作時(shí)的臨界側(cè)向加速度<3 ； 3)預(yù)警控制單元將當(dāng)前車輛側(cè)向加速度ay與查詢MAP表所得到的臨界側(cè)向加速度\進(jìn)行比較，得到實(shí)時(shí)的側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警信號(hào): 當(dāng)< 0.4?,.時(shí)，輸出O級(jí)預(yù)警信號(hào)； 當(dāng)0.4^ < < 0.6?,時(shí)，輸出I級(jí)預(yù)警信號(hào)；當(dāng)0.64.< ay < OJay時(shí)，輸出2級(jí)預(yù)警信號(hào)； 當(dāng)0.73, < U1 < 0.8a,.時(shí)，輸出3級(jí)預(yù)警信號(hào)； 當(dāng)ay>0.%.時(shí)，輸出4級(jí)預(yù)警信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法，其特征在于:所述側(cè)翻臨界車速M(fèi)AP表和臨界側(cè)向加速度MAP表，是利用車輛動(dòng)力學(xué)仿真軟件，建立高精度仿真模型，通過仿真后制定的；在設(shè)定的車輛幾何參數(shù)、空載質(zhì)心位置、非簧載質(zhì)量、簧載質(zhì)量、懸架剛度和阻尼、輪胎參數(shù)的前提下，以不同的彎道半徑、轉(zhuǎn)彎方向、路面附著系數(shù)、車輛載荷作為工況條件輸入，進(jìn)行閉環(huán)仿真，得到的是對(duì)應(yīng)于不同工況的側(cè)翻臨界車速M(fèi)AP表；以不同的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、路面附著系數(shù)、車輛載荷作為輸入，進(jìn)行閉環(huán)仿真，得到的是對(duì)應(yīng)于不同轉(zhuǎn)向工況的臨界側(cè)向加速度MAP表。
3.一種實(shí)現(xiàn)駕駛員交互式商用車輛側(cè)翻預(yù)警方法的系統(tǒng)，其特征在于:包含信息采集系統(tǒng)、側(cè)翻預(yù)警控制單元、側(cè)翻預(yù)警顯示單元三部分； 所述信息米集系統(tǒng)包括車輛CAN總線系統(tǒng)、側(cè)向加速度傳感器、縱向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、懸架位移傳感器、駕駛員控制開關(guān)； 所述側(cè)翻預(yù)警控制單元包括存儲(chǔ)有側(cè)翻預(yù)警算法的微控制器及相應(yīng)的處理電路； 所述側(cè)翻預(yù)警顯示單元包括系統(tǒng)工作指示燈、彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警燈、側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警燈和蜂鳴器，其中彎道側(cè)翻危險(xiǎn)預(yù)警燈為至少擁有綠、黃、紅三種顏色的多色燈，分別表示0、1、2三個(gè)等級(jí)的預(yù)警信號(hào)；側(cè)向姿態(tài)危險(xiǎn)預(yù)警燈分別利用綠、黃、紅三種顏色的燈，分左、右對(duì)稱兩組以表示不同方向，每組各4列，由內(nèi)向外依次排開；其中最內(nèi)側(cè)的2列燈采用綠燈，第3列采用黃燈，第4列采用紅燈，且每列燈的數(shù)量也由1個(gè)漸次增多至4個(gè)，隨著預(yù)警等級(jí)由O級(jí)到4級(jí)，預(yù)警燈也由全部熄滅變?yōu)闈u次發(fā)亮，以表示不同程度的危險(xiǎn)等級(jí)。
【文檔編號(hào)】B60Q9/00GK103921719SQ201410128767
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】羅禹貢, 劉勇, 李克強(qiáng), 戴一凡, 楊殿閣, 王建強(qiáng), 連小珉, 鄭四發(fā), 黃韶烔, 韓云武, 王磊 申請人:清華大學(xué)