一種基于車車通信的多車協(xié)同避撞系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于車輛主動安全領(lǐng)域，具體涉及一種在車車通信的環(huán)境下多車協(xié)同避撞 系統(tǒng)和方法，通過車輛之間的協(xié)作，實現(xiàn)目標(biāo)車輛的避撞。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，汽車數(shù)量和公路里程都迅猛增加。相應(yīng)地，高速公路上交通 事故死亡人數(shù)居高不下，尤其是連環(huán)交通事故所造成的損失，已越來越引起社會、交通管理 部門的重視。車聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛信息的交互，使得駕駛員有更長的時間采取措施 規(guī)避危險?？梢哉f，車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用為協(xié)同避撞的實現(xiàn)提供了技術(shù)支撐。
[0003] 目前，傳統(tǒng)環(huán)境下的避撞系統(tǒng)主要基于反應(yīng)式機理，依賴于自治傳感器短時間內(nèi) 的實時反饋，還不能完全滿足于人們對車輛行駛安全性的要求。而且，在車輛主動安全的研 究重點在于兩車的避撞，并沒有考慮兩車避撞對周圍車輛的影響。
[0004] 綜上所述，現(xiàn)有的車輛主動安全技術(shù)主要由以下幾點問題：
[0005] (1)采用傳統(tǒng)自主式傳感器，信息感知不全面，時效性差；
[0006] (2)兩車在避撞過程中沒有考慮兩車避撞對周圍車輛的影響；
[0007] (3)在多車環(huán)境下，不能充分發(fā)揮出車輛的主動安全的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種基于車車通信的多車協(xié)同避撞系統(tǒng)及其方 法。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] -種基于車車通信的多車協(xié)同避撞系統(tǒng)，包括信息采集模塊、信息處理模塊、通信 模塊以及語音提示模塊;所述信息采集模塊、所述通信模塊、所述語音提示模塊均與所述信 息處理模塊相連接；
[0010] 所述信息采集模塊包括毫米波雷達測距傳感器、縱向加速度傳感器、車載CAN總 線;所述毫米波雷達測距傳感器用于實時測量目標(biāo)車與前車的距離，所述縱向加速度傳感 器用于獲取本車的縱向行駛的加速度，所述車載CAN總線通過0BDII數(shù)據(jù)接口與所述信息處 理模塊相連供信息處理模塊讀取目標(biāo)車的速度；
[0011]所述通信模塊采用車載單元0BU，用于車輛之間的信息實時交互；
[0012] 所述信息處理模塊根據(jù)所述信息采集模塊、所述通信模塊實時傳遞過來的信息， 計算得到車輛彼此之間進行協(xié)調(diào)避撞的加速度，并通過語音提示模塊供駕駛員參考；
[0013] 所述語音提示模塊用于向駕駛員傳遞駕駛指令、危險信號。
[0014] 基于上述系統(tǒng)，本發(fā)明還提出了一種基于車車通信的多車協(xié)同避撞系統(tǒng)的避撞方 法，包括如下步驟：
[0015] 1)車輛安裝避撞系統(tǒng)，避撞系統(tǒng)進行初始化，判斷是否出現(xiàn)碰撞信號；
[0016] 2)檢測到目標(biāo)車與前車出現(xiàn)碰撞信號時，目標(biāo)車與前車進行兩車協(xié)同避撞可行性 判斷，包括：
[0017] 2-1)分別計算目標(biāo)車的期望速度Vo+d和前車的期望速度Vf_d;
[0018] 2-2)判斷關(guān)系式V。2 VQ_d 2 Vf以及V。2 Vf_d 2 Vf是否同時成立，同時成立則滿足兩 車協(xié)同避撞條件;否則不滿足兩車協(xié)同避撞條件;其中，V。為目標(biāo)車速度;Vf為前車速度；
[0019] 3)當(dāng)滿足兩車協(xié)同避撞條件時，進行目標(biāo)車和前車兩車的協(xié)同避撞，并將協(xié)同避 撞的信息發(fā)送給其他協(xié)同避撞的車輛，實現(xiàn)多車輛的協(xié)同避撞；當(dāng)不滿足兩車協(xié)同避撞條 件時，則目標(biāo)車進行換道避撞。
[0020] 作為優(yōu)選方案，所述步驟1)中判斷是否出現(xiàn)碰撞的過程如下步驟：
[0021] 1-1)目標(biāo)車輛通過車載CAN總線、縱向加速度傳感器、毫米波雷達測距傳感器和通 信模塊實時獲取目標(biāo)車速度V。和前車速度Vf、目標(biāo)車加速度a。、前車加速度a f、兩車車距Srf， 并把這些信息傳送給信息處理模塊；
[0022] 1-2)信息處理模塊計算目標(biāo)車與前車之間的安全距離Sa，并與目標(biāo)車與前車間的 距離Sof進行比較，當(dāng)Sof 2 Sdt，兩車沒有碰撞信號；當(dāng)SoKSdt，產(chǎn)生碰撞信號。
[0023] 作為優(yōu)選方案，所述步驟1-2)中計算目標(biāo)車與前車之間的安全距離53的方法為：
[0024]
[0025] 其中，tr為駕駛員反應(yīng)時間；U為制動器反應(yīng)時間；V〇、a。分別為目標(biāo)車的速度、加 速度;Vf、a f分別為前車的速度、加速度。
[0026] 作為優(yōu)選方案，所述tr取值為0.75s，所述ti取值為0.15s。
[0027] 作為優(yōu)選方案，所述步驟2-1)的目標(biāo)車的期望速度Vy和前車的期望速度Vf_d具體 計算方法％ ·
[0028]
[0029]其中，V。為目標(biāo)車速度;Vf為前車速度;Sof為目標(biāo)車與前車的車距;L為停車安全距 離，取值為5m，amaxS駕駛員可接受的最大加速度，取值為3m/s2;aminS駕駛員可接受的最大 減速度，取值為4m/s 2。
[0030]作為優(yōu)選方案，所述步驟3)的具體實現(xiàn)過程包括：
[0031 ] 3-1)首先計算出協(xié)同避撞時間Td和期望速度Vd:
[0032]
;其中，S〇f為目標(biāo)車與前車的車距;L為停 車安全距離，取值為5m;
[0033] 3-2)然后分配前車加速度和目標(biāo)車制動減速度;具體分配過程如下：目標(biāo)車以制 動減速度amin = 4m/s2進行減速，當(dāng)速度達到Vd時進行勻速運動；前車以加速度
--:4進行加速運動，當(dāng)速度達到Vd時進行勾速運動；
[0034] 3-3)最后進行同一車道內(nèi)其他協(xié)同避撞車輛的加速度分配，實現(xiàn)同一車道內(nèi)的多 車協(xié)同避撞;具體分配為：
[0035]
[0036]
[0037]其中，ai表不目標(biāo)車前面車輛的加速度，aj表不目標(biāo)車后面車輛的加速度，Vi表不 目標(biāo)車前面車輛的速度，％表示目標(biāo)車后面車輛的速度，f!，f2，f3…表示目標(biāo)車前方的車 輛，bl，b2，b3···表不目標(biāo)車后方的車輛。
[0038]本發(fā)明的有益效果：
[0039] (1)本發(fā)明在同一車道內(nèi)多車行駛的場景中，識別出具有追尾碰撞的兩輛車，即目 標(biāo)車及其前車。首先判斷其是否符合協(xié)同避撞條件，不滿足條件時，進行換道避撞，滿足條 件時，通過分配給目標(biāo)車制動減速度、前車加速度來實現(xiàn)兩車的協(xié)同避撞;然后確定同一車 道內(nèi)的其他協(xié)同避撞車輛的加速度，從而實現(xiàn)多車的協(xié)同避撞。本發(fā)明通過多車的協(xié)同有 效地阻止多車場景下由于兩車追尾而演化成多車連環(huán)事故的發(fā)生。
[0040] (2)目前在車輛安全領(lǐng)域，主動安全系統(tǒng)已經(jīng)取得很大的進步，但是還沒有滿足人 們對安全性的要求。隨著車聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，協(xié)作式安全應(yīng)用得到了研究人員的重視。與純自治 安全系統(tǒng)相比，協(xié)作式安全系統(tǒng)有更長時間來避免駕駛員進入危險駕駛情況。本發(fā)明基于 車車通信技術(shù)，實現(xiàn)多車的信息交互，有效地提高了協(xié)同避撞的安全性。
【附圖說明】
[0041] 圖1是本發(fā)明基于車車通信的多車協(xié)同避撞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0042] 圖2是本發(fā)明基于車車通信的多車協(xié)同避撞場景示意圖；
[0043] 圖3是本發(fā)明基于車車通信的多車協(xié)同避撞方法流程圖。
【具體實施方式】
[0044] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明的基于車車通信的多車協(xié)同避撞裝置及 方法作進一步詳細說明。
[0045] 如圖1所示的基于車車通信的多車協(xié)同避撞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，包括信息采集模塊、通信 模塊、信息處理模塊、語音提示模塊。所述信息采集模塊、所述通信模塊、所述語音提示模塊 均與所述信息處理模塊相連接；
[0046] 其中，所述信息采集模塊包括車載CAN總線、毫米波雷達測距傳感器、縱向加速度 傳感器。所述信息處理模塊通過0BDII數(shù)據(jù)接口與車載CAN總線相連，讀取目標(biāo)車的車載CAN 總線的速度信號V。。所述縱向加速度傳感器安裝在車輛前懸架上。
[0047]所述毫米波雷達測距傳感器安裝在目標(biāo)車的前端，用于獲取目標(biāo)車與前車的車距 Srf，并將采集的車距信息傳送給所述信息處理模塊。
[0048]所述通信模塊采用0BU，基于IEEE802. lip通信協(xié)議，實現(xiàn)車與車之間的運行狀態(tài) 的交互，包括車輛的速度、加速度、協(xié)同避撞時間Td、期望速度Vd。
[0049]所述信息處理模塊通過所述信息采集模塊收集到目標(biāo)車的速度V。、加速度a。、與前 車的車距Sof，并通過所述通信模塊獲得目標(biāo)車周圍車輛的速度、加速度，經(jīng)過本模塊可以有 效的識別出危險狀態(tài)、計算出安全的駕駛指令，向駕駛員提供正確的避撞策略。
[0050] 所述語音提示模塊采用ISD1730語音芯片，與所述信息處理模塊相連，用于向駕駛 員提供危險預(yù)警、駕駛指令等信息。
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