本發(fā)明涉及一種基于VANET無線短程通信的主動剎車方法。

背景技術(shù)：

目前，汽車在行駛的時候，剎車基本上都是由駕駛員控制，在駕駛員疲勞、開小差的時候，很容易發(fā)生車禍，撞上前方的障礙物，現(xiàn)有的電子設(shè)備基本不能主動進行剎車，避免車禍的發(fā)生。

申請?zhí)枮?01410677906.7的中國專利披露了一種基于車聯(lián)網(wǎng)的緊急剎車智能控制方法及裝置，包含GPS模塊、CAN總線模塊、無線通信模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。它能夠在車輛與前方車輛、障礙物或行人的距離小于安全距離時，能夠提醒駕駛員并實施制動，但是該發(fā)明存在明顯的缺陷，即①該發(fā)明沒有考慮路面坡度問題，當車輛在下陡坡時，由于控制器計算出的安全距離過小，造成極大的安全隱患，在駕駛員過分依賴此發(fā)明時極易發(fā)生事故；②該發(fā)明沒有考慮路面附著系數(shù)問題，不能區(qū)分冰雪路面與干燥水泥等不同路面，故在冰雪路面行駛時，控制器計算出過小的安全距離，造成安全隱患，發(fā)生車輛追尾事故；③控制器在計算車輛間安全距離時沒有考慮前車的速度，又使理論安全距離過大，不能充分利用道路資源，對于擁擠的城市道路資源造成浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于VANET無線短程通信的主動剎車方法，該方法能夠在不同路面坡度，不同路面附著系數(shù)，不同車速等行駛狀況下實時計算出更加精確的安全距離，大大提高了可靠性、安全性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：一種基于VANET無線短程通信的主動剎車方法，所述方法的步驟中含有：

步驟一：獲取本車A₀的車速信號V₀；

步驟二：根據(jù)步驟一獲得的車速信號V₀計算出車輛加速度；根據(jù)路面坡度傳感器得到的數(shù)據(jù)G₀和車輛加速度對路面坡度傳感器得到的數(shù)據(jù)的影響G₁，得到路面的參考坡度G₂；其中，G₂＝G₀-G₁；

步驟三：由車輪輪速傳感器信號計算出車輛滑移率S，由車輪垂向載荷傳感器信號計算出車輪縱向力F_x，進一步由車輛滑移率S、車輪縱向力F_x和車輪輪缸壓力傳感器信號計算出路面附著系數(shù)μ_max；

步驟四：啟動車輛組網(wǎng)模塊，與周圍車輛進行組網(wǎng)，獲取周圍車輛數(shù)據(jù)；

步驟五：根據(jù)本車A₀的GPS數(shù)據(jù)變化情況判斷本車運動方向；進一步比較車輛周圍車輛GPS數(shù)據(jù)變化情況，篩選與本車A₀運動方向一致的車輛；進一步篩選出距離自己車輛最近的前面一輛車A₁和后面一輛車；

步驟六：根據(jù)GPS數(shù)據(jù)計算本車A₀與前車A₁的車距L_GPS；

步驟七：啟動雷達傳感器，采集雷達傳感器的數(shù)據(jù)，計算出與最近障礙物的距離L_RA；

步驟八：判斷L_GPS是否與L_RA相等：

如果L_GPS與L_RA不相等，執(zhí)行以下步驟：

根據(jù)本車A₀的車速信號V₀與雷達傳感器的數(shù)據(jù)隨時間的變化率計算出本車A₀與前方車輛或者障礙物的相對速度V₁和絕對速度V₂；其中，V₂＝V₀+V₁，V₂、V₀和V₁均為矢量；

根據(jù)V₀、V₁、V₂、G₂、μ_max計算本車A₀與前面車輛或障礙物的安全距離L_S1；

比較實際距離L_RA是否大于安全距離L_S1：如果實際距離L_RA大于安全距離L_S1，則說明本車A₀比較安全，則繼續(xù)執(zhí)行步驟一，反之則執(zhí)行步驟九；

如果L_GPS與L_RA相等，則執(zhí)行以下步驟：

通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)獲取前車的車速V₃、路面附著系數(shù)、路面坡度，計算本車A₀與前面車輛A₁的實際距離L_GPS和安全距離L_S0；

比較實際距離L_GPS是否大于安全距離L_S0；如果實際距離L_GPS大于安全距離L_S0則說明現(xiàn)在車輛現(xiàn)在比較安全，則繼續(xù)執(zhí)行步驟一，反之則執(zhí)行步驟九；

步驟九：控制車輛使車輛減速，直到實際距離L_GPS大于安全距離L_S0或者實際距離L_RA大于安全距離L_S1；

步驟十，從步驟一到步驟九往復(fù)進行閉環(huán)控制。

進一步，在所述的步驟九中，通過車輛內(nèi)部數(shù)據(jù)CAN總線向儀表板控制單元發(fā)送數(shù)據(jù)，控制工作指示燈閃爍；通過車輛內(nèi)部數(shù)據(jù)CAN總線向發(fā)動機控制單元發(fā)送數(shù)據(jù)，控制發(fā)動機減小噴油閥噴油占空比，減少燃油供給量；通過車輛內(nèi)部數(shù)據(jù)CAN總線向底盤電子穩(wěn)定程序控制單元和/或者制動防抱死控制單元發(fā)送數(shù)據(jù)，控制車輛制動系統(tǒng)進行工作，使車輛減速，直到實際距離L_GPS大于安全距離L_S0或者實際距離L_RA大于安全距離L_S1。

進一步，在所述的步驟一中，設(shè)置系統(tǒng)ECU通過車輛內(nèi)部數(shù)據(jù)CAN總線向制動防抱死系統(tǒng)或者車輛動態(tài)穩(wěn)定程序系統(tǒng)獲取車速信號V0。

采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下的有益效果：

1.本主動剎車方法完全自動工作，不需要人為地進行干預(yù)；

2.本發(fā)明方法利用VANET無線短程通信使車輛間相互通信，獲取周圍車輛信息，得到需要的車速、GPS地理位置，利用路面坡度傳感器和路面附著系數(shù)模塊獲得路面坡度和計算路面附著系數(shù)需要的數(shù)據(jù)，利用控制算法得出路面附著系數(shù)μmax，從而可以區(qū)分不同坡度的的路面，如上坡路面，下坡路面；不同附著系數(shù)的路面，如冰雪路面、濕滑路面、干燥水泥路面、干燥瀝青路面等，使控制器實時計算出更加精確的安全距離，使主動剎車裝置可以工作在不同路面坡度，不同路面附著系數(shù)，不同車速等行駛狀況下，大大提高了可靠性、安全性和穩(wěn)定性。

2.能夠在車輛處于危險狀況的時候?qū)︸{駛員進行提示，提高駕駛員的警惕，避免交通事故的發(fā)生；

3.能夠在車輛處于緊急狀況的時候主動進行剎車，避免交通事故的發(fā)生。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于VANET無線短程通信的主動剎車方法的流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，一種基于VANET無線短程通信的主動剎車方法，所述方法的步驟中含有：

步驟一：獲取本車A₀的車速信號V₀；

步驟二：根據(jù)步驟一獲得的車速信號V₀計算出車輛加速度；根據(jù)路面坡度傳感器得到的數(shù)據(jù)G₀和車輛加速度對路面坡度傳感器得到的數(shù)據(jù)的影響G₁，得到路面的參考坡度G₂；其中，G₂＝G₀-G₁；

步驟三：由車輪輪速傳感器信號計算出車輛滑移率S，由車輪垂向載荷傳感器信號計算出車輪縱向力F_x，進一步由車輛滑移率S、車輪縱向力F_x和車輪輪缸壓力傳感器信號計算出路面附著系數(shù)μ_max；

步驟四：啟動車輛組網(wǎng)模塊，與周圍車輛進行組網(wǎng)，獲取周圍車輛數(shù)據(jù)；

步驟五：根據(jù)本車A₀的GPS數(shù)據(jù)變化情況判斷本車運動方向；進一步比較車輛周圍車輛GPS數(shù)據(jù)變化情況，篩選與本車A₀運動方向一致的車輛；進一步篩選出距離自己車輛最近的前面一輛車A₁和后面一輛車；

步驟六：根據(jù)GPS數(shù)據(jù)計算本車A₀與前車A₁的車距L_GPS；

步驟七：啟動雷達傳感器，采集雷達傳感器的數(shù)據(jù)，計算出與最近障礙物的距離L_RA；

步驟八：判斷L_GPS是否與L_RA相等：

如果L_GPS與L_RA不相等，說明前面一輛車為離線車輛、不能組網(wǎng)車輛或者其它類型障礙物，此時由雷達傳感器數(shù)據(jù)決定前車或其它類型障礙物的行駛數(shù)據(jù)，執(zhí)行以下步驟：

根據(jù)本車A₀的車速信號V₀與雷達傳感器的數(shù)據(jù)隨時間的變化率計算出本車A₀與前方車輛或者障礙物的相對速度V₁和絕對速度V₂；其中，V₂＝V₀+V₁，V₂、V₀和V₁均為矢量；

根據(jù)V₀、V₁、V₂、G₂、μ_max計算本車A₀與前面車輛或障礙物的安全距離L_S1；

比較實際距離L_RA是否大于安全距離L_S1：如果實際距離L_RA大于安全距離L_S1，則說明本車A₀比較安全，則繼續(xù)執(zhí)行步驟一，反之則執(zhí)行步驟九；

如果L_GPS與L_RA相等，說明前面一輛車為在線車輛。此時由網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)決定前車的行駛數(shù)據(jù)，雷達傳感器的數(shù)據(jù)為輔助數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)比雷達傳感器的數(shù)據(jù)更為豐富，包含車速、發(fā)動機工況、變速箱工況等車輛運行工況，運用該數(shù)據(jù)可以更加精確計算車輛的安全距離。雷達傳感器的數(shù)據(jù)作為輔助數(shù)據(jù)，始終與GPS計算出的數(shù)據(jù)相比較，一旦兩者數(shù)據(jù)不相等，立刻轉(zhuǎn)入另外一種工作模式，增大安全距離，保證安全，則執(zhí)行以下步驟：

通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)獲取前車的車速V₃、路面附著系數(shù)、路面坡度，計算本車A₀與前面車輛A₁的實際距離L_GPS和安全距離L_S0；

比較實際距離L_GPS是否大于安全距離L_S0；如果實際距離L_GPS大于安全距離L_S0則說明現(xiàn)在車輛現(xiàn)在比較安全，則繼續(xù)執(zhí)行步驟一，反之則執(zhí)行步驟九；

步驟九：控制車輛使車輛減速，直到實際距離L_GPS大于安全距離L_S0或者實際距離L_RA大于安全距離L_S1；

步驟十，從步驟一到步驟九往復(fù)進行閉環(huán)控制。

在所述的步驟九中，(1)通過車輛內(nèi)部數(shù)據(jù)CAN總線向儀表板控制單元發(fā)送數(shù)據(jù)，控制工作指示燈閃爍，表示主動剎車系統(tǒng)正在干預(yù)車輛工作；(2)通過車輛內(nèi)部數(shù)據(jù)CAN總線向發(fā)動機控制單元發(fā)送數(shù)據(jù)，控制發(fā)動機減小噴油閥噴油占空比，減少燃油供給量；(3)通過車輛內(nèi)部數(shù)據(jù)CAN總線向底盤電子穩(wěn)定程序控制單元和/或者制動防抱死控制單元發(fā)送數(shù)據(jù)，控制車輛制動系統(tǒng)進行工作，使車輛減速，直到實際距離L_GPS大于安全距離L_S0或者實際距離L_RA大于安全距離L_S1，在步驟九的(3)中可采用PID控制算法、模糊算法，當然也可以采用其它算法。

在所述的步驟一中，設(shè)置系統(tǒng)ECU通過車輛內(nèi)部數(shù)據(jù)CAN總線向制動防抱死系統(tǒng)(ABS)或者車輛動態(tài)穩(wěn)定程序系統(tǒng)(ESP)獲取車速信號V0。

譬如，當車輛當前速度為80公里/小時，本車通過VANET無線短程通信模塊與前面2車輛進行通信，獲得前面2車的GPS信息與網(wǎng)絡(luò)識別碼，進一步，本車的主動剎車控制器根據(jù)本車與前2車的GPS信息與網(wǎng)絡(luò)識別碼識別出離本車最近的車輛，進一步比較GPS測得的2車距離L_GPS與通過距離傳感器測得的數(shù)據(jù)L_RA進行對比，①如果L_GPS與L_RA相同則說明本車與已組網(wǎng)的前車之間沒有其它不能組網(wǎng)的車輛或障礙物。進一步，得到前車當前速度為75公里/小時，由路面坡度傳感器得到路面坡度為5°，基于μ-s模型識別路面附著系數(shù)μ_max，進一步，根據(jù)前車速度、后車速度、路面坡度、路面附著系數(shù)μ_max計算出當前2車的安全距離L_S0為54m，如果L_GPS大于L_S0即54m，則制動系統(tǒng)不采取任何動作；如果L_GPS小于L_S，則制動系統(tǒng)采取動作，使車輛減速或停車，直到L_GPS大于或等于L_S或者停車，車輛儀表板上的有效動作指示燈會閃爍。②如果L_GPS與L_RA不相同則說明本車與已組網(wǎng)的前車之間有其它不能組網(wǎng)的車輛或障礙物。由路面坡度傳感器得到路面坡度為5°，基于μ-s模型識別路面附著系數(shù)μ_max，進一步，根據(jù)本車速度、路面坡度、路面附著系數(shù)μ_max計算出當前2車或者車輛與障礙物的安全距離L_S為60m，如果L_RA大于L_S1即60m，則制動系統(tǒng)不采取任何動作；如果L_RA小于L_S1，則制動系統(tǒng)采取動作，使車輛減速或停車，直到L_RA大于或等于L_S1或者停車，車輛儀表板上的有效動作指示燈會閃爍。

上述2種情況的區(qū)別在于安全距離不同。第1種情況2車之間沒有障礙物，2車可以通信，使2車之間理論安全距離變小，充分利用道路。第2種情況2車之間有障礙物或其它不能通信的車輛，使本車與障礙物或其它不能通信的車輛之間理論安全距離變大。以上2種情況都使車輛提高了安全性。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。