一种自动紧急制动控制系统及方法与流程

1.本发明涉及交通安全技术领域，尤其涉及一种自动紧急制动控制系统及方法。


背景技术：

2.随着我国车辆持有量的逐步提高，汽车辅助驾驶技术尤其涉及主动安全性的自动紧急制动(aeb，autonomous emergency braking)技术得以快速发展。自动紧急制动aeb是通过自动紧急制动来避免或缓解碰撞的一种主动安全技术，aeb通过雷达、摄像机等环境传感器获取车辆前方目标的运行信号，如车辆与障碍物的相对车速、相对距离等，同时结合本车的运动状态，来判断前方碰撞风险，并发出预警或者执行紧急制动，以此减少因驾驶员无意识无操作而发生意外事故的情况。
3.现有的aeb技术，其控制策略一般是通过外部感知设备如毫米波雷达、激光雷达、前视摄像头等环境传感器采集路况信息，筛选出主目标物，计算本车与目标物的碰撞时间(ttc，time to collision)，并与提前预设的碰撞时间阈值相比较，当计算的碰撞时间小于预设碰撞时间阈值时，开启aeb 预警及紧急制动功能，达到主动安全目的。
4.然而，上述自动紧急制动控制技术，其预设碰撞时间阈值一般设定为可确保不发生碰撞的最小值，当车辆在发生紧急制动时，其线控制动执行机构往往输出最大制动减速度进行制动，在短时间内实现最大程度的降速，导致车中乘客体验不好，舒适性差。


技术实现要素：

5.为解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种自动紧急制动控制系统及方法，根据车辆信息和道路信息，计算车辆和道路障碍物的碰撞时间，根据车辆车速确定预设的碰撞时间阈值，输出制动减速度值进行制动，实现不同车速的分级刹车控制，在保证行车安全性的同时，大大提高乘客乘车的舒适性。
6.第一方面，本公开提供了一种自动紧急制动控制系统：
7.一种自动紧急制动控制系统，包括：前方道路信息感知模块、车辆信息感知模块、自动紧急制动控制器、报警模块和制动执行机构模块；
8.所述前方道路信息感知模块用于在车辆行驶过程中，获取车辆的前方道路信息，并将所述前方道路信息发送至所述自动紧急制动控制器；所述前方道路信息包括前方障碍物距离所述车辆的相对距离、前方障碍物与所述车辆的相对速度；
9.所述车辆信息感知模块，用于在车辆行驶过程中，获取车辆信息，并将所述车辆信息发送至所述自动紧急制动控制器；所述车辆信息包括车辆档位、车速和方向盘实际转角；
10.所述自动紧急制动控制器，用于在车辆行驶过程中，接收车辆的前方道路信息和车辆信息，根据所述前方道路信息和车辆信息进行逻辑判断，输出所述车辆对应的制动减速度，发送包含制动减速度的紧急制动执行指令至所述制动执行机构模块，并发送报警信号至所述报警模块；
11.所述报警模块，用于根据所述报警信号发出警报；
12.所述制动执行机构模块，用于接收紧急制动执行指令，根据紧急制动执行指令中的制动减速度执行相应减速度的制动减速。
13.进一步的技术方案，所述前方道路信息感知模块包括前视摄像头和毫米波雷达，所述前视摄像头以镜头所在位置为坐标原点，将车辆行驶方向作为x轴正方向，垂直于x轴的逆时针方向为y轴的正方向，建立直角坐标系；
14.在该直角坐标系的基础上，根据前视摄像头实时获取的车辆前方道路图像，结合所述毫米波雷达输出的测距信息，分别计算前方障碍物距离所述车辆的相对距离和前方障碍物与所述车辆的相对速度。
15.进一步的技术方案，所述前方障碍物距离所述车辆的相对距离，是指前方障碍物相对于以前视摄像头为原点的x方向上的距离；
16.所述前方障碍物与所述车辆的相对速度，是指前方障碍物相对于以前视摄像头为原点的x方向上的速度。
17.进一步的技术方案，所述自动紧急制动控制器进行逻辑判断，具体为：
18.根据车辆信息，判断是否启动自动紧急制动控制：当车辆档位为d档且车速＞0且方向盘实际转角＜30
°
时，启动自动紧急制动控制，否则，不启动自动紧急制动控制；
19.若启动自动紧急制动控制，则根据前方障碍物距离所述车辆的相对距离和前方障碍物与所述车辆的相对速度，计算得到所述车辆与前方障碍物发生碰撞所需的时间；
20.根据所述车辆的当前车速，确定预设碰撞时间阈值；所述预设碰撞时间阈值和车速成正比；
21.比较碰撞时间和预设碰撞时间阈值，当碰撞时间＞预设碰撞时间阈值时，不进行制动操作；当碰撞时间≤预设碰撞时间阈值时，进行制动操作。
22.进一步的技术方案，当检测到碰撞时间≤预设碰撞时间阈值时，发出报警信息，同时开始计时，若在设定时间段内始终检测到碰撞时间≤预设碰撞时间阈值，则发出紧急制动执行指令；所述紧急制动执行指令包括执行紧急制动预设的制动减速度。
23.进一步的技术方案，所述制动执行机构模块执行紧急制动的过程中，当所述自动紧急制动控制器检测到车辆在设定时间段内持续满足停止紧急制动的条件时，则发出停止紧急制动执行指令；
24.所述制动执行机构模块接收停止紧急制动执行指令，释放制动力，停止自动制动。
25.进一步的技术方案，停止紧急制动的满足条件为车辆的车速＜1km/h 或预设时间＞预设碰撞时间阈值或预设碰撞时间阈值＞4s。
26.进一步的技术方案，所述自动紧急制动控制系统还包括自检模块，用于检测所述自动紧急制动控制系统的各模块是否正常运行，将自检信息发送至所述自动紧急制动控制器。
27.第二方面，本公开提供了一种自动紧急制动控制方法，包括：
28.车辆启动后，自动紧急制动控制系统上电自检，若检测无故障，则自动紧急制动控制系统进入待机状态；
29.打开自动紧急制动控制系统开关，使自动紧急制动控制系统进入使能状态；
30.获取车辆的前方道路信息和车辆信息；所述前方道路信息包括：前方障碍物距离所述车辆的相对距离、前方障碍物与所述车辆的相对速度，所述车辆信息包括：车辆档位、
车速和方向盘实际转角；
31.根据所述前方道路信息和车辆信息进行逻辑判断，根据逻辑判断结果进行相应的自动紧急制动操作。
32.进一步的技术方案，根据所述前方道路信息和车辆信息进行逻辑判断，根据逻辑判断结果进行相应的自动紧急制动操作，具体为：
33.根据车辆信息，判断是否启动自动紧急制动控制：当车辆档位为d档且车速＞0且方向盘实际转角＜30
°
时，启动自动紧急制动控制，否则，不启动自动紧急制动控制；
34.若启动自动紧急制动控制，则根据前方障碍物距离所述车辆的相对距离和前方障碍物与所述车辆的相对速度，计算得到所述车辆与前方障碍物发生碰撞所需的时间；
35.根据所述车辆的当前车速，确定预设碰撞时间阈值；所述预设碰撞时间阈值和车速成正比；
36.比较碰撞时间和预设碰撞时间阈值，当碰撞时间＞预设碰撞时间阈值时，不进行制动操作；当碰撞时间≤预设碰撞时间阈值时，发出报警信息，同时开始计时，若在设定时间段内始终检测到碰撞时间≤预设碰撞时间阈值，则以预设的制动减速度自动执行紧急制动。
37.以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
38.本公开提出了一种自动紧急制动控制系统及方法，根据实时获取的车辆前方道路存在的障碍物的信息和车辆自身信息，计算车辆与障碍物的碰撞时间，根据车辆车速的不同确定不同的预设碰撞时间阈值，通过比较碰撞时间和预设碰撞时间阈值进行逻辑判断，实现不同车速的分级刹车控制，在保证行车安全性的同时，大大提高乘客乘车的舒适性。
附图说明
39.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
40.图1为本发明实施例一所述自动紧急制动控制系统的结构示意图；
41.图2为本发明实施例二所述自动紧急制动控制方法的流程图。
具体实施方式
42.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
43.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
44.实施例一
45.如图1所示，本实施例提供了一种自动紧急制动控制系统，包括：前方道路信息感知模块、车辆信息感知模块、自动紧急制动控制器、报警模块和制动执行机构模块，下面对其结构和功能进行说明。
46.其中，所述前方道路信息感知模块用于在车辆行驶过程中，获取车辆的前方道路信息，并将所述前方道路信息发送至所述自动紧急制动控制器，所述前方道路信息包括：前方障碍物距离所述车辆的相对距离、前方障碍物与所述车辆的相对速度。
47.可选的，所述前方道路信息感知模块，用于在车辆行驶过程中，感知车辆前方的外部环境信息，识别车辆前方障碍物的情况，从而获取车辆的前方道路信息。所述前方道路信息感知模块可以通过软件和/或硬件实现，车辆前方障碍物可以为位于车辆前方的车辆以及行人，前方道路信息感知模块识别位于车辆前方的车辆以及行人情况。
48.本实施例中，所述前方道路信息感知模块包括前视摄像头和毫米波雷达，所述毫米波雷达安装于前保险杠中央，所述前视摄像头安装于前挡风玻璃正中央，实时采集车辆行驶过程的前方道路图像，结合毫米波雷达，从获取的前方道路图像中筛选出在车辆行驶过程中的障碍物：当有车道时，将当前车道上的最危险目标物(即最接近该车辆的目标物)作为障碍物，当无车道线时，将车辆左右1.5m范围内的目标物作为障碍物。
49.所述前视摄像头以镜头所在位置为坐标原点，将车辆行驶方向作为x 轴正方向，垂直于x轴的逆时针方向为y轴的正方向，建立直角坐标系。在该直角坐标系的基础上，根据前视摄像头实时获取的车辆前方道路图像，结合所述毫米波雷达输出的测距信息，分别计算前方障碍物距离所述车辆的相对距离和前方障碍物与所述车辆的相对速度。
50.所述前方障碍物距离所述车辆的相对距离，是指前方障碍物相对于以前视摄像头为原点的x方向上的距离，根据当前时刻的车辆前方道路图像，结合毫米波雷达，从图像中检测到障碍物的位置和障碍物的宽度，计算得到。其中，计算过程中使用多帧进行平滑滤波，避免出现测量误差。
51.所述前方障碍物与所述车辆的相对速度，是指前方障碍物相对于以前视摄像头为原点的x方向上的速度，根据当前时刻的车辆前方道路图像，结合毫米波雷达，从图像中检测到障碍物的位置和障碍物的宽度，计算得到。其中，计算过程是采用障碍物在图像的大小变换输出，这个值是随着每一帧而变换的。
52.在本实施例中，上述前方道路信息感知模块采用ars408毫米波雷达和motovis前视摄像头，通过motovis摄像头融合毫米波雷达信息，经内部算法，能够实现前方目标的精准识别，得到前方目标的相对位置、相对速度、相对加速度及目标类型等信息，并输出给自动紧急制动控制器。
53.所述车辆信息感知模块，用于在车辆行驶过程中，获取车辆信息，并将所述车辆信息发送至所述自动紧急制动控制器，所述车辆信息包括车辆档位、车速和方向盘实际转角。
54.所述自动紧急制动控制器，用于在车辆行驶过程中，接收车辆的前方道路信息和车辆信息，根据所述前方道路信息和车辆信息进行逻辑判断，输出所述车辆对应的制动减速度，发送包含制动减速度的紧急制动执行指令至所述制动执行机构模块，并发送报警信号至所述报警模块。
55.在本实施例中，所述自动紧急制动控制器采用英飞凌32位tc275t主控芯片，具有1路钥匙信号、2路硬线唤醒信号、6路电源电压、8路5v 电压输出、2路can通讯接口，且支持can特定帧唤醒。所述自动紧急制动控制器安装于车内控制盒内，通过can总线分别与前方道路信息感知模块、车辆信息感知模块、报警模块和制动执行机构模块相连接。
56.所述报警模块，用于根据所述报警信号发出警报。
57.所述制动执行机构模块，用于接收紧急制动执行指令，根据紧急制动执行指令中的制动减速度进行相应减速度的制动减速。
58.所述自动紧急制动控制器进行逻辑判断，具体为：
59.根据车辆信息，判断是否启动自动紧急制动控制：当车辆档位为d档且车速＞0且方向盘实际转角＜30
°
时，启动自动紧急制动控制，否则，不启动自动紧急制动控制。
60.若启动自动紧急制动控制，则根据前方障碍物距离所述车辆的相对距离和前方障碍物与所述车辆的相对速度，计算得到所述车辆与前方障碍物发生碰撞所需的时间，即碰撞时间，公式为：
[0061][0062]
上式中，ttc
cr
表示碰撞时间，计量单位为秒(s)，xc(t)表示t时刻前方障碍物距离所述车辆的相对距离，计量单位为米(m)，vr(t)表示t时刻前方障碍物与所述车辆的相对速度，计量单位为米/秒(m/s)。
[0063]
基于所述车辆的当前车速确定碰撞等级，不同碰撞等级对应不同的预设碰撞时间阈值ttc
th
，车速越大，对应的碰撞等级越高，相应的预设碰撞时间阈值越大。即，根据所述车辆的当前车速，确定预设碰撞时间阈值ttc
th
。
[0064]
预设碰撞时间阈值ttc
th
为标定量，由实车标定测试获得，具体标定方案为：根据测试经验预先给定初步预设碰撞时间阈值ttc
th
，以同一车辆作为样车，分别以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h的车速驶向正前方静止障碍物，实现紧急制动且样车静止后，测试样车与前方障碍物距离l，使1.5m《l《2m，若不满足此范围，则改变给定的ttc
th
，重复测试，直至1.5m《l《2m。由此得到预设碰撞时间阈值ttc
th
—车速曲线，基于该曲线，即可根据车辆的当前车速，确定相应的预设碰撞时间阈值 ttc
th
。
[0065]
比较碰撞时间ttc
cr
和预设碰撞时间阈值ttc
th
，当碰撞时间ttc
cr
＞预设碰撞时间阈值ttc
th
时，不进行制动操作；当碰撞时间ttc
cr
≤预设碰撞时间阈值ttc
th
时，进行制动操作，具体的，当检测到碰撞时间ttc
cr
≤预设碰撞时间阈值ttc
th
时，发出报警信息的同时开始计时，若在设定时间段内始终检测到碰撞时间ttc
cr
≤预设碰撞时间阈值ttc
th
，则发出紧急制动执行指令，所述紧急制动执行指令包括执行紧急制动的制动减速度信息。
[0066]
上述制动减速度基于车辆的当前车速和/或当前的碰撞时间ttc
cr
的不同而不同，该制动减速度的设置类似于上述预设碰撞时间阈值ttc
th
的设置，其以样车的相对车速和/或碰撞时间为自变量，通过样车标定试验获取，最终得到制动减速度—相对车速和/或碰撞时间ttc
cr
的二维曲线，基于该曲线，即可根据车辆的当前速度和/或碰撞时间，确定相应的制动减速度。进一步的，该制动减速度可以是在该相对车速下进行减速而保证乘客体验的减速度。
[0067]
在本实施例中，设置设定时间段为0.2s，当持续0.2s检测到碰撞时间 ttc
cr
≤预设碰撞时间阈值ttc
th
时，向制动执行机构模块发出紧急制动执行指令，进行紧急制动。
[0068]
在上述执行紧急制动的过程中，当检测到车辆在设定时间段内持续满足停止紧急制动的条件时，则发出停止紧急制动执行指令。所述制动执行机构模块接收停止紧急制动执行指令，释放制动力，停止自动制动。其中，停止紧急制动的满足条件为车辆的车速＜1km/h或ttc
cr
＞预设碰撞时间阈值ttc
th
或预设碰撞时间阈值ttc
th
＞4s(秒)。
[0069]
作为一个或多个实施例，所述自动紧急制动控制系统还包括自检模块，用于检测所述自动紧急制动控制系统的各模块是否正常运行，将自检信息发送至所述自动紧急制动控制器。所述自动紧急制动控制器根据接收的自检信息，判断所述系统是否故障，若无故障，则启动自动紧急制动控制系统，进行制动控制，若存在故障，则发送报警信号至所述报警模块，进行告警。
[0070]
本实施例上述自动紧急制动控制系统，通过前方道路信息感知模块和车辆信息感知模块，实时获取车辆前方道路存在的障碍物的信息和车辆自身信息，利用自动紧急自动控制器计算车辆与障碍物的碰撞时间，根据车辆车速的不同确定不同的预设碰撞时间阈值，通过比较碰撞时间和预设碰撞时间阈值进行逻辑判断，实现不同车速的分级刹车控制，在保证行车安全性的同时，大大提高乘客乘车的舒适性。
[0071]
实施例二
[0072]
本实施例提供了一种自动紧急制动控制方法，如图2所示，包括以下步骤：
[0073]
车辆启动后，自动紧急制动控制系统上电自检，若检测无故障，则自动紧急制动控制系统进入待机状态；
[0074]
打开自动紧急制动控制系统开关，使自动紧急制动控制系统进入使能状态；
[0075]
获取车辆的前方道路信息和车辆信息；所述前方道路信息包括：前方障碍物距离所述车辆的相对距离、前方障碍物与所述车辆的相对速度，所述车辆信息包括：车辆档位、车速和方向盘实际转角；
[0076]
根据所述前方道路信息和车辆信息进行逻辑判断，根据逻辑判断结果进行自动紧急制动。
[0077]
所述根据所述前方道路信息和车辆信息进行逻辑判断，具体为：
[0078]
根据车辆信息，判断是否启动自动紧急制动控制；当车辆档位为d档且车速＞0且方向盘实际转角＜30
°
时，启动自动紧急制动控制，否则，不启动自动紧急制动控制。
[0079]
若启动自动紧急制动控制，则根据前方障碍物距离所述车辆的相对距离和前方障碍物与所述车辆的相对速度，计算得到所述车辆与前方障碍物发生碰撞所需的时间，即碰撞时间，公式为：
[0080][0081]
上式中，ttc
cr
表示碰撞时间，计量单位为秒(s)，xc(t)表示t时刻前方障碍物距离所述车辆的相对距离，计量单位为米(m)，vr(t)表示t时刻前方障碍物与所述车辆的相对速度，计量单位为米/秒(m/s)。
[0082]
基于所述车辆的当前车速确定碰撞等级，不同碰撞等级对应不同的预设碰撞时间阈值ttc
th
，车速越大，对应的碰撞等级越高，相应的预设碰撞时间阈值越大。即，根据所述车辆的当前车速，确定预设碰撞时间阈值ttc
th
。
[0083]
比较碰撞时间ttc
cr
和预设碰撞时间阈值ttc
th
，根据比较结果执行相应的操作：
[0084]
当碰撞时间ttc
cr
＞预设碰撞时间阈值ttc
th
时，不进行制动操作；
[0085]
当碰撞时间ttc
cr
≤预设碰撞时间阈值ttc
th
时，进行制动操作，具体的，当检测到碰撞时间ttc
cr
≤预设碰撞时间阈值ttc
th
时，发出报警信息，提醒驾驶员进行制动操作，同时开始计时，若在设定时间段内始终检测到碰撞时间ttc
cr
≤预设碰撞时间阈值ttc
th
，如驾
驶员无操作或制动踏板力道不足，则发出紧急制动执行指令，自动执行紧急制动。
[0086]
所述紧急制动执行指令包括执行紧急制动的制动减速度信息，自动执行紧急制动的过程中，以紧急制动执行指令中的制动减速度进行制动。
[0087]
在本实施例中，设置设定时间段为0.2s，当持续0.2s检测到碰撞时间 ttc
cr
≤预设碰撞时间阈值ttc
th
时，向制动执行机构模块发出紧急制动执行指令，进行紧急制动。
[0088]
在上述执行紧急制动的过程中，当检测到车辆在设定时间段内持续满足停止紧急制动的条件时，则停止紧急制动的执行。其中，停止紧急制动的满足条件为车辆的车速＜1km/h或ttc
cr
＞预设碰撞时间阈值ttc
th
或预设碰撞时间阈值ttc
th
＞4s(秒)。
[0089]
通过本实施例上述自动紧急制动控制方法，根据实时获取的车辆前方道路存在的障碍物的信息和车辆自身信息，计算车辆与障碍物的碰撞时间，根据车辆车速的不同确定不同的预设碰撞时间阈值，通过比较碰撞时间和预设碰撞时间阈值进行逻辑判断，实现不同车速的分级刹车控制，在保证行车安全性的同时，大大提高乘客乘车的舒适性。
[0090]
以上实施例二中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。
[0091]
本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
[0092]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0093]
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。