一種車輛避撞系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種車輛避撞系統(tǒng)，其技術(shù)要點在于：用于在車輛行駛過程中獲取障礙物坐標(biāo)的行車探測模塊；與本車CAN總線數(shù)據(jù)連接的避撞參數(shù)模塊；根據(jù)避撞參數(shù)模塊、行車探測模塊提供的信息作出避撞決斷的避撞策略控制模塊；根據(jù)避撞決斷控制本車剎車系統(tǒng)的執(zhí)行模塊。旨在提供一種適用方位廣、具有無損加裝特點的車輛避撞系統(tǒng)。
【專利說明】
一種車輛避撞系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種車輛自動避撞領(lǐng)域，特別涉及一種車輛避撞系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)調(diào)查，大約70%的道路交通安全事故是由于車輛行駛過程中未能保持一定的車間安全距離所致。為提高駕駛安全性減少追尾交通事故的發(fā)生，全球一些車企和研究機構(gòu)對汽車主動避撞系統(tǒng)與自動制動技術(shù)(Autonomous Emergency Braking，簡稱AEB)開展了大量的研究。AEB是一種汽車主動安全技術(shù)，采用雷達測出與前車或者障礙物的距離，然后利用數(shù)據(jù)分析模塊將測出的距離與警報距離、安全距離比較，小于警報距離時進行警報提示，小于安全距離時即使駕駛員沒來得及踩制動踏板情況下，AEB技術(shù)使得汽車能自動制動，增加汽車安全性。
[0003]在2016年4月20號公開，公開號為CN105501204A的中國實用新型專利中涉及一種基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統(tǒng)及制動方法，包括制動踏板傳感器、制動踏板感覺模擬器、輪速傳感器、非對稱液壓制動輪缸、電磁四通閥、溢流閥、油箱、液壓栗、蓄能器、電控單元、激光雷達檢測模塊以及蜂鳴器;去除傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)制動主缸，采用電磁四通閥代替復(fù)雜的制動閥并將傳統(tǒng)的制動輪缸改為非對稱液壓制動輪缸。非對稱制動液壓輪缸配合電磁四通閥能更快切換制動模式實現(xiàn)系統(tǒng)的增壓、保壓及減壓;采用制動踏板傳感器及時發(fā)現(xiàn)駕駛員的錯誤制動行為，通過雷達系統(tǒng)時刻監(jiān)測前方車輛，判斷本車與前車之間的距離、方位及相對速度，必要時進行報警、并且通過ECU控制實現(xiàn)車輛主動避撞，保證車輛安全行駛。
[0004]現(xiàn)有的避撞系統(tǒng)一般出現(xiàn)在新車上，其在出廠時就已經(jīng)具備主動避撞功能，但目前仍存在大量不具備主動避撞系統(tǒng)的車輛。如上述專利中的避撞系統(tǒng)，其安裝時需介入車輛ECU系統(tǒng)，存在影響車輛中控系統(tǒng)正常運行的風(fēng)險，難以推廣。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種無損加裝的車輛避撞系統(tǒng)。
[0006]本實用新型的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的:包括用于在車輛行駛過程中獲取障礙物坐標(biāo)的行車探測模塊;與本車CAN總線數(shù)據(jù)連接的避撞參數(shù)模塊;根據(jù)避撞參數(shù)模塊、行車探測模塊提供的信息作出避撞決斷的避撞策略控制模塊;根據(jù)避撞決斷控制本車剎車系統(tǒng)的執(zhí)行模塊。
[0007]在本方案中:由行車探測模塊完成周圍行車環(huán)境的探測以及對行車安全構(gòu)成影響的目標(biāo)篩選，并將篩選的威脅目標(biāo)屬性如車距、車速、相對車速傳送給避撞策略控制模塊，并根據(jù)篩選后的威脅物狀況、本車行駛狀態(tài)做出準(zhǔn)確、及時、有效的行車避撞決斷，本避撞系統(tǒng)通過車輛信號傳輸線路CAN總線獲取避撞關(guān)鍵參數(shù)，全程不介入車輛ECU系統(tǒng)，有效避免對車輛自身控制系統(tǒng)的正常運行造成影響。
[0008]進一步的，所述執(zhí)行模塊包括:與避撞策略控制模塊連接為執(zhí)行剎車動作提供動力的伺服電機；固定在腳剎制動器上由伺服電機收卷、放松從而控制腳剎制動器的執(zhí)行機構(gòu)。
[0009]通過伺服電機以及執(zhí)行機構(gòu)精確執(zhí)行剎車指令，保證剎車命令的有效執(zhí)行。
[0010]進一步的，所述執(zhí)行模塊還包括:用于獲取伺服電機運轉(zhuǎn)位置編碼器；用于控制伺服電機的電機驅(qū)動器;根據(jù)避撞策略控制模塊的指令以及伺服電機當(dāng)前運轉(zhuǎn)位置向電機驅(qū)動器輸出剎車量的剎車控制器。
[0011]通過編碼器檢測實施剎車系統(tǒng)狀態(tài)，并由剎車控制器精確控制剎車量，保證剎車的有效性以及剎車體驗的舒適度。
[0012]進一步的，所述執(zhí)行模塊還包括腳剎制動器處于剎死狀態(tài)時由執(zhí)行模塊觸發(fā)的行程開關(guān)。
[0013]利用行程開關(guān)完成系統(tǒng)上電后剎車控制系統(tǒng)的滿行程自檢，同時可以防止出現(xiàn)剎車越界現(xiàn)象。
[0014]進一步的，執(zhí)行模塊中還包括在行車探測模塊檢測到威脅物后發(fā)出警報的告警單
J L ο
[0015]進一步的，還包括通過一人機交互界面向避撞參數(shù)模塊錄入天氣狀態(tài)、車重、報警距離的性能調(diào)節(jié)模塊。該系統(tǒng)主要完成對系統(tǒng)運行中關(guān)鍵信息的顯示，并通過人機交互界面完成對控制器參數(shù)調(diào)節(jié)(如行車路面狀態(tài)的設(shè)定與自身車重的設(shè)定以及安全保護界限的設(shè)定)。
[0016]進一步的，還包括對各個模塊的運行信息進行記錄的系統(tǒng)運行記錄模塊。該模塊主要完成對主動避撞系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù)的記錄。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0018]1、本實用新型采用多源信息融合能夠完成對影響行車安全目標(biāo)的篩選，降低雷達探測虛警律，且在汽車彎道行駛過程中完成對預(yù)計行車軌跡上威脅目標(biāo)的提??；
[0019]2、利用汽車總線OBD檢測接口采集車輛行駛參數(shù)與機械裝置帶動剎車踏板控制剎車量可以實現(xiàn)汽車無損改裝，提高改裝效率，保證行車安全；
[0020]3、采用性能調(diào)節(jié)模塊可以使得駕駛?cè)藛T根據(jù)自己的駕駛感受調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)設(shè)置，提高駕駛舒適度，同時可以根據(jù)行駛路面狀況設(shè)置不同模式，提高避撞系統(tǒng)對天氣、路面以及自身車重的適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是車輛避撞系統(tǒng)構(gòu)成框圖；
[0022]圖2是行車探測模塊原理圖；
[0023]圖3是車輛避撞參數(shù)檢測模塊原理圖；
[0024]圖4是避撞策略控制模塊原理圖；
[0025]圖5是執(zhí)行模塊原理圖；
[0026]圖6是性能調(diào)節(jié)模塊原理圖；
[0027]圖7是避撞系統(tǒng)整體交聯(lián)原理圖；
[0028]圖8是電機處于初始位置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖9是電機處于最大行程位置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖10是外殼的安裝示意圖；
[0031]圖11是電機的安裝結(jié)構(gòu)；
[0032]圖12是外殼的安裝截面圖；
[0033]圖13是鋼纜固定位置原理圖；
[0034I圖14是鏈條結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]附圖標(biāo)記:1、伺服電機;2、外殼;21、安裝座；22、安裝槽;23、加固部;24、固定孔；25、固定件;3、腳剎控制桿;4、減速器;5、轉(zhuǎn)盤;51、保護槽;6、鋼纜;7、腳剎踏板；8、鏈條;9、鏈盤;10、編碼器;11、行程開關(guān)。
【具體實施方式】
[0036]以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0037]—種車輛避撞系統(tǒng)，如圖2所示，行車探測模塊由毫米波雷達傳感器、超聲波傳感器、圖像識別傳感器、陀螺儀模塊、本車車速信息以及目標(biāo)篩選算法構(gòu)成。
[0038]目標(biāo)篩選算法具體為:在車輛行進過程中，取車輛轉(zhuǎn)彎時的瞬時位置作為原點選取s區(qū)域，建立坐標(biāo)系。橫軸為車輛橫向位移量y，縱軸為車輛縱向位移量X，通過雷達獲取s區(qū)域中所有障礙物的位置集合^(74)。在理論上可以以該瞬間的位置出發(fā)，計算出本車行駛軌跡。且該軌跡是以坐標(biāo)系中的一點(a，b )為圓心、以本車初始位置，即原點(O，O )，為起始點出發(fā)所得的一個圓。根據(jù)公式可以得出坐標(biāo)系中有關(guān)該圓的軌跡函數(shù)(y_a) 2+(x-b) 2=r2，r為該圓的半徑。為求得圓心坐標(biāo)(a，b)以及圓半徑r，在車輛沿該軌跡行駛過程中具有兩個關(guān)鍵參數(shù):一是本車瞬時車速V，另一個是本車偏轉(zhuǎn)角度。由于對車輪的轉(zhuǎn)動量難以檢測，所以采用陀螺儀模塊測量車輛在行駛過程中的偏航角速率r并以此代替本車偏轉(zhuǎn)角度，而車速則通過車輛上的CAN總線OBD接口采集。由上述論述可以得出車輛的預(yù)訂行駛軌跡S:y’=fi(v，r，x)。本方案從汽車CAN總線上提取車輛行駛中如車速、轉(zhuǎn)向燈信息、當(dāng)前加速度等信息，并采用機械式剎車控制，徹底避免介入汽車自身ECU算法，有效防止主動避撞系統(tǒng)對汽車自身運作的影響。本主動避撞系統(tǒng)具有適用范圍廣、無損加裝等特點。
[0039]需注意在車輛行駛過程中，路面凹凸不平導(dǎo)致的顛簸、駕駛員控制程度導(dǎo)致的方向盤擺動、天氣原因?qū)е碌能囂ゴ蚧④囕v自身結(jié)構(gòu)磨損導(dǎo)致的輪轂轉(zhuǎn)向變化等因素都會導(dǎo)致車輛的真正行駛軌跡出現(xiàn)左向、右向偏移。而且隨著車輛縱向位移的增加，這種偏移也會隨之增加。故增加橫向偏差值ys=f2(x);該橫向偏差值為根據(jù)縱軸距離X所得的線性函數(shù)kx，其中k為環(huán)境系數(shù)，k的取值需考慮路面情況、天氣情況、車輛自身性能等因素，其中車輛自身性能根據(jù)各個車型取值稍有不同。根據(jù)上述算法生成車輛極限左偏軌跡yi’= fi(v,r,x)- f2(x)，車輛極限右偏軌跡y2’= fi(v,r,x)+ f2(x)，最后獲取本車轉(zhuǎn)彎過程中預(yù)計位置區(qū)間集合A2(yi y2 ’，x)，并篩選出A1與A2中的交集B作為威脅物的位置坐標(biāo)，并獲取威脅物與本車的相對距離、相對速度。
[0040]目標(biāo)篩選過程利用信息融合算法，對前面三種傳感器所獲取汽車前向一定夾角所有目標(biāo)信息進行目標(biāo)篩選，解決由單一傳感器造成的虛警率偏高的問題，并且在篩選過程中引入本車車速以及由陀螺儀模塊所獲取的偏航角速率，結(jié)合本車車速，縱向偏移量成汽車預(yù)計行駛軌跡，這樣便能在所有前向探測角度內(nèi)目標(biāo)中實現(xiàn)對本車預(yù)計行駛軌跡上真正威脅目標(biāo)的提取，進一步將該目標(biāo)相對距離與相對速度傳送給避撞策略控制模塊。[0041 ]如圖3所示，車輛避撞參數(shù)檢測模塊由衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、汽車CAN總線OBD接口、陀螺儀模塊與行駛參數(shù)采集算法構(gòu)成。其中行駛參數(shù)采集算法完成衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、CAN總線、陀螺儀數(shù)據(jù)的接收與解碼，提取出衛(wèi)星導(dǎo)航速度、CAN總線汽車行駛速度與轉(zhuǎn)向燈開關(guān)標(biāo)志以及陀螺儀模塊前向加速度信息，并完成衛(wèi)星導(dǎo)航速度與CAN總線汽車行駛速度的融合，最終將本車行駛速度、前向加速度與轉(zhuǎn)向燈開關(guān)標(biāo)志位傳送給避撞策略控制模塊，其中轉(zhuǎn)向燈開關(guān)標(biāo)志起到人工切斷控制器輸出剎車量，防止在駕駛員有準(zhǔn)備超車時系統(tǒng)限制器超車。
[0042]如圖4所示，避撞策略控制模塊包括安全距離計算模型、安全等級判斷與剎車量計算模塊。安全距離計算模型利用周圍行車環(huán)境探測系統(tǒng)與車輛行駛參數(shù)檢測系統(tǒng)傳回的數(shù)據(jù)進行安全距離的計算，在計算的過程中加入行車路面環(huán)境設(shè)置量、自身車重量與避撞系統(tǒng)性能人工調(diào)節(jié)量，實現(xiàn)對安全距離的調(diào)整，提高本系統(tǒng)對行駛環(huán)境的適應(yīng)性。安全等級判斷通過前面所計算的安全距離與威脅目標(biāo)相對距離進行比較，根據(jù)兩個距離值的差異進行安全等級的判斷，同時根據(jù)安全等級進行剎車量的計算，在計算的過程中引入前向加速度可完成剎車量的實時變化從而實現(xiàn)汽車的勻減速制動，提高駕駛員的舒適度。
[0043]參見圖6，性能調(diào)節(jié)單元通過觸摸屏、按鍵向指令解析器輸入天氣狀態(tài)、車重、報警距離等行車參數(shù)信息，指令解析器經(jīng)由主控器分析信息后由顯示屏輸出當(dāng)前主控器所采用的行車參數(shù)信息。
[0044]如圖5所示，執(zhí)行模塊主要由告警單元、聲音告警模塊、燈光告警模塊、剎車控制器、伺服電機驅(qū)動器、伺服電機1、執(zhí)行機構(gòu)、編碼器10與行程開關(guān)11構(gòu)成。告警單元根據(jù)避撞策略控制模塊所得安全等級進行告警模式確認，對燈光告警模塊與聲音告警模塊進行控制，完成不同安全等級的告警。剎車控制器主要完成對避撞策略控制模塊所得剎車量的精確控制，剎車控制器根據(jù)剎車量指令與通過編碼器10所得執(zhí)行機構(gòu)剎車當(dāng)前位置求取伺服電機I驅(qū)動器驅(qū)動量，從而驅(qū)動伺服電機I轉(zhuǎn)動以帶動執(zhí)行機構(gòu)將實際剎車量控制到剎車指令量誤差范圍內(nèi)，同時加裝行程開關(guān)11，可完成系統(tǒng)上電后剎車控制系統(tǒng)的滿行程自檢，同時可以防止出現(xiàn)剎車越界現(xiàn)象，所謂剎車越界現(xiàn)象即車輛腳剎制動器本身處于滿行程狀態(tài)后，系統(tǒng)繼續(xù)向執(zhí)行單元輸出剎車量，過度控制剎車行程。
[0045]其中伺服電機I與執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如下:參見說明書附圖8、9和12，該伺服電機I嵌裝在一金屬外殼2中，該外殼2的一端具有安裝座21，該安裝座21上設(shè)置有安裝槽22，外殼2通過安裝槽22扣在車輛駕駛艙的腳剎控制桿3上遠離腳剎踏板7的一端。安裝槽與腳剎控制桿3過盈配合形成緊密連接。在安裝時，由于外殼2位于腳剎控制桿3上方，依靠外殼2自身重力即可將伺服電機I固定在制動桿上，在伺服電機I安裝過程中起到了預(yù)固定作用。安裝槽22的槽口具有向下延伸出制動桿的加固部23，加固部23上開設(shè)有正對的固定孔24，固定孔24中固定一與腳剎控制桿3抵觸的固定件25。
[0046]參見說明書附圖11，在外殼2內(nèi)安裝減速器4，減速器4與伺服電機I聯(lián)動，從而增加伺服電機I扭矩，并通過減速器4帶動轉(zhuǎn)盤5轉(zhuǎn)動，鋼纜6—端固定在轉(zhuǎn)盤5上，如說明書附圖6所示，鋼纜6另一端通過螺栓、固定扣、焊接等方式固定在駕駛艙地板上。鋼纜6在駕駛艙底板上的安裝點位置為轉(zhuǎn)盤5起始位置與最大行程位置的公切線與底板的交點。由此使得轉(zhuǎn)盤5在起始位置與最大行程位置時，鋼纜6均與轉(zhuǎn)盤5保持相切，使鋼纜6所受轉(zhuǎn)盤5的拉力處在鋼纜6本體方向上，降低拉力對鋼纜6形狀、位置上的影響。
[0047]轉(zhuǎn)盤5沿邊設(shè)置保護槽51，鋼纜6嵌在該保護槽51中，避免鋼纜6在卷繞過程中由轉(zhuǎn)盤5中脫出。在轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤5的過程中，鋼纜6由轉(zhuǎn)盤5收卷，通過鋼纜6外部長度的縮短控制腳剎控制桿3的擺動幅度。即啟動伺服電機I，轉(zhuǎn)盤5轉(zhuǎn)動收卷鋼纜6，從而牽引剎車踏板曲桿向下運動，實現(xiàn)控制汽車原有制動裝置使汽車減速。
[0048]該執(zhí)行模塊的工作原理是:伺服電機I安裝于腳剎控制桿3上，伺服電機I帶動一轉(zhuǎn)盤5，轉(zhuǎn)盤5里的鋼纜6另外一端與駕駛艙地板連接。當(dāng)伺服電機I接收到剎車控制信號時，伺服電機I轉(zhuǎn)動通過減速器4增加扭矩，帶動轉(zhuǎn)盤5絞回鋼纜6，從而牽引剎車腳剎控制桿3向下運動直至觸發(fā)行程開關(guān)11。實現(xiàn)控制汽車原有制動裝置使汽車減速。增加該裝置后，駕駛員仍能對原有剎車進行控制，不改變原有剎車效果。
[0049]本執(zhí)行模塊屬于車輛加裝系統(tǒng)，適用于各類型帶有擺動式制動桿的車輛、器械，在安裝過程中對被裝物無損傷。既能滿足避撞系統(tǒng)使用原車制動裝置，又能保證避撞系統(tǒng)不干擾影響原車剎車裝置功能性能，避免避撞系統(tǒng)干涉駕駛員對汽車的制動操作或者兩者制動發(fā)生執(zhí)行沖突，同時又不會帶來過高成本和工藝難度、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、對汽車改動較小的機械裝置。
[0050]上述鋼纜6優(yōu)選換成鏈條8，轉(zhuǎn)盤5換成鏈盤9。同樣的鏈條8的一端固定在鏈盤9上，另一端固定在駕駛艙的底板。鏈條8相對于鋼纜6具有非常高的機械強度，能承受長時間、高頻率的拉伸而不變形。從而顯著增加機械制動裝置的穩(wěn)定性及可靠性。
[0051]本具體實施例僅僅是對本實用新型的解釋，其并不是對本實用新型的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本實用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護。
【主權(quán)項】
1.一種車輛避撞系統(tǒng)，其特征在于包括:用于在車輛行駛過程中獲取障礙物坐標(biāo)的行車探測模塊;與本車CAN總線數(shù)據(jù)連接的避撞參數(shù)模塊;根據(jù)避撞參數(shù)模塊、行車探測模塊提供的信息作出避撞決斷的避撞策略控制模塊;根據(jù)避撞決斷控制本車剎車系統(tǒng)的執(zhí)行模塊，所述行車探測模塊、避撞參數(shù)模塊均與避撞策略控制模塊數(shù)據(jù)連接，所述避撞策略控制模塊與執(zhí)行模塊數(shù)據(jù)連接，行車探測模塊包括毫米波雷達傳感器、超聲波傳感器、圖像識別傳感器、陀螺儀模塊，車輛避撞參數(shù)檢測模塊包括衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、汽車CAN總線OBD接口、陀螺儀模塊;所述執(zhí)行模塊包括:與避撞策略控制模塊連接為執(zhí)行剎車動作提供動力的伺服電機、固定在腳剎制動器上由伺服電機收卷、放松從而控制腳剎制動器的執(zhí)行機構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛避撞系統(tǒng)，其特征在于所述執(zhí)行模塊還包括:用于獲取伺服電機運轉(zhuǎn)位置編碼器;用于控制伺服電機的電機驅(qū)動器;根據(jù)避撞策略控制模塊的指令以及伺服電機當(dāng)前運轉(zhuǎn)位置向電機驅(qū)動器輸出剎車量的剎車控制器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛避撞系統(tǒng)，其特征在于:所述執(zhí)行模塊還包括腳剎制動器處于剎死狀態(tài)時由執(zhí)行模塊觸發(fā)的行程開關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛避撞系統(tǒng)，其特征在于:執(zhí)行模塊中還包括在行車探測模塊檢測到威脅物后發(fā)出警報的告警單元。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛避撞系統(tǒng)，其特征在于:還包括通過一人機交互界面向避撞參數(shù)模塊錄入天氣狀態(tài)、車重、報警距離的性能調(diào)節(jié)模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項所述的車輛避撞系統(tǒng)，其特征在于:還包括對各個模塊的運行信息進行記錄的系統(tǒng)運行記錄模塊。
【文檔編號】B60T7/12GK205686391SQ201620380671
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年4月28日 公開號201620380671.X, CN 201620380671, CN 205686391 U, CN 205686391U, CN-U-205686391, CN201620380671, CN201620380671.X, CN205686391 U, CN205686391U
【發(fā)明人】姜錫華, 何敏, 孫曉林, 王毅, 趙創(chuàng)新
【申請人】姜錫華, 何敏, 孫曉林, 王毅, 趙創(chuàng)新