一种自动刹车AEB控制系统的制作方法

本发明涉及汽车主动安全，特别涉及一种自动刹车aeb控制系统。

背景技术：

1、自动紧急制动（autonomous emergency braking，简称aeb）系统是汽车主动安全领域的核心功能之一，其作用是在车辆行驶过程中实时监测前方道路环境，当判断存在碰撞风险且驾驶员未及时采取制动措施时，自动对车辆施加制动力以避免碰撞或减轻碰撞程度。

2、现有aeb系统的典型工作方式为：通过毫米波雷达或摄像头检测前方车辆、行人或其他障碍物，计算本车与目标之间的碰撞时间（time to collision，简称ttc），当碰撞时间低于预设阈值时触发听觉或视觉预警，若驾驶员仍未采取制动动作且碰撞时间进一步降低，则自动施加全力制动。

3、上述现有方案在实际应用中存在以下不足。

4、第一，目标识别误判率较高。现有方案多采用单一传感器或简单的传感器数据融合方式，未对每个检测目标维护持续的置信度状态。在雨雾天气、强光逆光、夜间低照度等复杂环境下，毫米波雷达可能产生虚假目标，视觉摄像头可能出现目标漏检或误检，简单融合方式无法区分真实目标与虚假目标，导致aeb系统在不存在真实碰撞风险时误触发制动，影响驾乘舒适性和行车安全。

5、第二，制动触发条件单一。现有方案以碰撞时间低于固定阈值作为制动触发的唯一依据，未考虑目标识别结果的可靠程度。当传感器对某个目标的检测结果不稳定、置信度较低时，仅凭碰撞时间低于阈值就触发制动，容易造成误制动；反之，当目标置信度很高但碰撞时间尚未降至固定阈值时，系统不会提前介入，可能错失最佳制动时机。

6、第三，未考虑驾驶员的实际操作意图。现有aeb系统在判断碰撞风险后直接触发制动，未实时辨识驾驶员是否已经察觉前方危险并采取了转向避让或制动避让操作。在驾驶员已经执行正确避让动作的情况下，aeb系统仍强行介入制动，会干扰驾驶员的正常操作，甚至因意外制动导致车辆失控。部分方案虽然设置了制动踏板优先逻辑，但仅通过制动踏板是否被踩下来判断，未融合方向盘转角、油门踏板变化和驾驶员面部朝向等多通道信息，驾驶员意图辨识的准确性不足。

7、第四，制动策略与路面条件脱节。现有aeb系统触发后通常直接施加最大制动力，未根据当前路面的附着条件调整制动减速度。在湿滑路面、冰雪路面或附着系数不均匀的路面上，全力制动容易导致车轮抱死、车辆侧滑或转向能力丧失，反而增加碰撞风险。部分方案利用abs系统防止车轮抱死，但abs仅在制动过程中被动调节制动压力，未在制动决策阶段提前根据路面附着系数约束制动减速度上限，制动策略的主动性不足。

8、第五，紧急制动易引发后方追尾。现有aeb系统在触发紧急制动时仅考虑本车与前方目标的碰撞风险，未关注后方车辆的行驶状态。当本车突然全力制动时，后方车辆可能因反应时间不足而追尾本车，尤其是在高速公路行驶场景下，后方车辆车速较高，本车突然减速引发的追尾风险更为突出。现有方案缺乏基于车车通信的后方车辆状态评估和制动减速度梯度协调机制。

9、第六，制动等级切换缺乏平滑过渡。现有方案在预警与制动之间、不同制动强度之间通常采用开关式切换，制动减速度在等级切换瞬间发生突变，导致乘员感受到明显的顿挫感，影响驾乘舒适性，同时制动减速度的突变也可能引起车辆载荷的剧烈转移，降低车辆的操纵稳定性。

10、此外，现有aeb系统的制动触发阈值多为出厂时固定设置的参数，未根据车辆实际使用场景、驾驶员驾驶习惯和历史触发事件进行自适应优化，不同驾驶员对制动时机的偏好存在差异，固定阈值难以满足个性化需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种自动刹车aeb控制系统，能够解决现有兼具防火散热功能的光缆槽盒大多采用一体式固定结构，槽盒内部通路始终保持贯通状态，发生火灾时无法快速实现通路隔断，火焰与高温烟气易沿着槽盒内腔蔓延扩散，难以阻断火情沿光缆线路进一步传播的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种自动刹车aeb控制系统，包括多模态环境感知单元、驾驶员状态监测单元、路面附着系数估算单元、分级制动决策单元、追尾风险协调单元和制动执行单元。多模态环境感知单元用于采集车辆前方环境数据并对每个检测目标维护随时间更新的目标置信度状态。驾驶员状态监测单元用于采集驾驶员操作信号并辨识驾驶员是否已采取避让操作。路面附着系数估算单元用于基于轮速信号和车辆动力学模型在线递推当前路面的最大附着系数。分级制动决策单元分别与多模态环境感知单元、驾驶员状态监测单元和路面附着系数估算单元连接，用于根据目标置信度、碰撞时间、驾驶员避让状态和路面最大附着系数执行多级渐进式制动决策。追尾风险协调单元与分级制动决策单元连接，用于通过车车通信获取后方车辆状态并根据后方追尾风险调整制动减速度梯度。制动执行单元与分级制动决策单元和追尾风险协调单元连接，用于根据制动决策信号和减速度梯度信号对车辆车轮施加制动压力，通过主机控制电机运转，驱动伸缩杆做伸缩运动，利用伸缩杆端部与车辆刹车踏板刚性连接的结构，精准推拉刹车踏板完成不同幅度的踩踏与复位动作，替代传统液压制动方式，实现车辆精准、平顺的自动刹车控制。

3、作为优选的，在上述技术方案的基础上，多模态环境感知单元包括毫米波雷达模块、视觉摄像头模块、v2x通信模块和目标置信度评估子单元。目标置信度评估子单元用于对毫米波雷达模块、视觉摄像头模块和v2x通信模块各自输出的目标检测结果进行贝叶斯推理融合，为每个检测目标维护一个置信度概率值，该置信度概率值随各传感器连续帧的检测结果递推更新，并在目标被至少两种传感器同时检测到时提升置信度概率值的更新速率。通过为每个目标维护动态置信度状态，能够区分真实目标与传感器虚假目标，降低复杂环境下的误触发率。

4、作为优选的，驾驶员状态监测单元包括方向盘转角传感器、油门踏板传感器、制动踏板传感器、驾驶员面部采集子单元和驾驶员意图辨识子单元。驾驶员意图辨识子单元用于融合方向盘转角变化率、油门踏板开度变化率、制动踏板踩踏状态和驾驶员面部朝向信息，判断驾驶员是否已察觉前方危险并执行转向避让或制动避让操作。当判断驾驶员已执行正确避让操作且避让幅度满足预设条件时，分级制动决策单元抑制或降级当前制动等级。通过多通道信息融合辨识驾驶员意图，能够在驾驶员已采取正确避让时避免aeb系统不必要的介入，减少对驾驶员正常操作的干扰。

5、作为优选的，路面附着系数估算单元包括轮速信号采集子单元、车辆动力学模型子单元和附着系数递推子单元。轮速信号采集子单元用于采集各车轮的轮速信号和abs调制状态。车辆动力学模型子单元用于根据车辆纵向加速度、横摆角速度和方向盘转角计算各车轮的预期滑移率。附着系数递推子单元用于将实际轮速信号对应的实际滑移率与预期滑移率进行对比，基于递推最小二乘法在线估算每个车轮与路面之间的最大附着系数，并将各车轮最大附着系数的最小值作为整车制动减速度上限的约束依据。通过在线递推路面附着系数，能够使制动减速度上限与当前路面条件相适配，避免在低附着路面上因制动减速度过大导致车轮抱死或车辆侧滑。

6、作为优选的，分级制动决策单元包括碰撞时间计算子单元、制动等级状态机子单元和平滑过渡子单元。碰撞时间计算子单元用于根据目标相对距离和相对速度计算碰撞时间。制动等级状态机子单元用于维护预警等级、点刹提醒等级、部分制动等级和全力制动等级共四个制动等级，并根据目标置信度、碰撞时间、驾驶员避让状态和路面最大附着系数在四个制动等级之间切换。平滑过渡子单元用于在制动等级切换时对目标制动减速度进行斜率限制，使制动减速度在相邻制动等级之间连续变化。通过四级渐进式制动策略和平滑过渡机制，能够根据碰撞风险程度逐步增加制动强度，避免制动减速度突变，兼顾制动效果和驾乘舒适性。

7、作为优选的，追尾风险协调单元包括v2v通信子单元、后方车辆状态评估子单元和减速度梯度调整子单元。v2v通信子单元用于通过车车通信接收后方车辆的车速、加速度和位置信息。后方车辆状态评估子单元用于根据后方车辆与本车的相对距离和相对速度计算后方碰撞时间，并根据后方碰撞时间评估后方追尾风险等级。减速度梯度调整子单元用于在后方追尾风险等级超过预设门限时，降低制动减速度的上升斜率，延长制动减速度从当前值达到目标值的时间，同时不改变最终目标制动减速度值。通过评估后方追尾风险并调整制动减速度梯度，能够在保证本车制动效果的同时，为后方车辆留出更多的反应时间，降低后方追尾的概率。

8、作为优选的，制动执行单元包括电机驱动控制子单元和伸缩杆闭环控制子单元。电机驱动控制子单元与系统主机通信连接，用于实时接收分级制动决策单元输出的制动决策信号以及追尾风险协调单元输出的减速度梯度信号，精准输出转速、扭矩和转角控制信号，驱动配套伸缩杆执行伸缩动作，通过伸缩杆与刹车踏板的刚性连接结构，实现刹车踏板轻度点刹、中度踩踏、全力踩踏的分级制动动作，完全替代传统液压制动执行结构。伸缩杆闭环控制子单元用于实时采集伸缩杆的伸缩行程、运动速率、输出扭矩以及刹车踏板实际踩踏深度信号，将实际踏板踩踏状态与各级制动对应的目标踏板行程参数进行比对，通过比例积分微分控制算法实时修正电机运行参数，动态调整伸缩杆伸缩速度和行程，实现刹车踏板制动动作的高精度闭环控制，保证实际制动减速度平稳、精准跟随决策目标值。

9、作为优选的，该系统还包括自学习阈值优化单元。自学习阈值优化单元用于记录每次aeb触发事件的目标置信度变化曲线、碰撞时间变化曲线、驾驶员响应时间、路面附着系数和制动触发结果，并基于记录的历史事件数据通过聚类分析更新各制动等级的碰撞时间阈值和置信度门限，使阈值参数随车辆使用场景和驾驶员驾驶习惯自适应调整。

10、作为优选的，目标置信度评估子单元还用于根据车辆行驶速度、环境光照强度和天气条件动态调整毫米波雷达模块、视觉摄像头模块和v2x通信模块在贝叶斯推理融合中的权重系数。当环境光照强度低于预设阈值时，提升毫米波雷达模块的权重系数并降低视觉摄像头模块的权重系数；当车辆行驶速度高于预设速度阈值时，提升v2x通信模块的权重系数。

11、作为优选的，平滑过渡子单元在制动等级从预警等级切换至点刹提醒等级时，采用第一斜率限制制动减速度的上升速率；在制动等级从点刹提醒等级切换至部分制动等级时，采用第二斜率限制制动减速度的上升速率；在制动等级从部分制动等级切换至全力制动等级时，采用第三斜率限制制动减速度的上升速率。第一斜率、第二斜率和第三斜率依次增大，且第三斜率受路面附着系数估算单元输出的整车最大附着系数约束。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、第一，本发明通过多模态环境感知单元为每个检测目标维护基于贝叶斯推理的动态置信度状态，置信度概率值随多源传感器连续帧的检测结果递推更新，能够在复杂环境下区分真实目标与虚假目标，降低aeb系统的误触发率。与现有简单传感器融合方案相比，目标置信度的持续维护使得制动决策不再依赖单一时刻的检测结果，而是基于目标在时间序列上的检测稳定性进行判断，提高了目标识别的可靠性。

14、第二，本发明通过分级制动决策单元将目标置信度与碰撞时间进行联合判定，替代了现有方案中以碰撞时间低于固定阈值作为唯一触发条件的做法。当目标置信度较高时，系统可以在碰撞时间相对较大时提前介入制动；当目标置信度较低时，系统要求碰撞时间降至更小的值才触发制动，从而在降低误制动概率的同时，不会错失对高置信度目标的最佳制动时机。

15、第三，本发明通过驾驶员状态监测单元融合方向盘转角变化率、油门踏板开度变化率、制动踏板踩踏状态和驾驶员面部朝向等多通道信息，实时辨识驾驶员是否已察觉前方危险并执行避让操作。在驾驶员已执行正确避让且避让幅度满足条件时，系统抑制或降级制动触发，避免了现有方案中aeb系统在驾驶员已采取避让动作时仍强行介入制动的问题，减少了对驾驶员正常操作的干扰，提高了人机协同的安全性。

16、第四，本发明通过路面附着系数估算单元基于递推最小二乘法在线估算每个车轮的最大附着系数，并将各车轮附着系数的最小值作为整车制动减速度上限的约束依据，使制动策略在决策阶段即与当前路面条件相适配。与现有方案中先全力制动再由abs被动调节的方式相比，本发明在制动决策阶段主动约束制动减速度上限，能够避免在低附着路面上因制动减速度过大导致车轮抱死或车辆侧滑，提高了车辆在复杂路面条件下的制动稳定性。

17、第五，本发明通过追尾风险协调单元利用车车通信获取后方车辆的车速、加速度和位置信息，评估后方追尾风险等级，并在风险较高时降低制动减速度的上升斜率、延长达到目标减速度的时间，同时不改变最终目标制动减速度值。该机制能够在保证本车最终制动效果的前提下，为后方车辆留出更多的反应时间，降低了本车紧急制动引发后方追尾的概率，尤其适用于高速公路等高速行驶场景。

18、第六，本发明通过分级制动决策单元的平滑过渡子单元在不同制动等级切换时对制动减速度进行斜率限制，且不同等级切换采用不同的斜率值，使制动减速度在相邻等级之间连续变化，避免了现有方案中开关式切换导致的制动减速度突变。平滑的减速度过渡能够减少乘员感受到的顿挫感，提高驾乘舒适性，同时避免制动减速度突变引起的车辆载荷剧烈转移，有利于保持车辆的操纵稳定性。

19、第七，本发明通过自学习阈值优化单元记录每次aeb触发事件的完整数据，并基于历史事件数据通过聚类分析自适应更新各制动等级的碰撞时间阈值和置信度门限，使系统的制动触发参数能够随车辆使用场景和驾驶员驾驶习惯逐步优化，满足不同驾驶员对制动时机的个性化需求。

20、第八，本发明通过目标置信度评估子单元根据车辆行驶速度、环境光照强度和天气条件动态调整各传感器在贝叶斯推理融合中的权重系数，使多传感器融合策略能够适应不同的行驶环境。在低光照环境下提升毫米波雷达的权重，在高速行。

21、第九，本发明摒弃传统esp液压制动执行结构，采用电机驱动伸缩杆推拉刹车踏板的机械制动方案，依托电机精准调速、调扭特性配合伸缩杆闭环控制，彻底解决液压制动响应滞后、压力波动大、管路易故障的问题，制动响应速度更快、控制精度更高，同时结构独立、适配性强，可适配各类车型，无需依赖整车液压系统改造，大幅提升aeb系统的工作稳定性与通用性。