本发明专利技术公开了一种汽车主动防碰撞自动换道控制系统及其工作方法，所述的系统包括实时行车安全状态判断模块和自动换道控制模块，实时行车安全状态判断模块与自动换道控制模块连接；实时行车安全状态判断模块包括制动临界距离计算模块和安全状态判断模块，自动换道控制模块包括建立横向动力学和CarSim整车动力学模型模块、求取期望横摆角速度模块和设计终端滑模换道控制器模块。所述的方法，包括实时行车安全状态判断和进行自动换道控制两个步骤。本发明专利技术将前方行人作为主动防碰撞的研究对象，并通过实时计算制动临界距离来判断行车是否处于危险状态并给与相应的自动控制，保证了换道过程中较好的平顺性和操纵稳定性，保护了前方行人的安全。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，所述的系统包括实时行车安全状态判断模块和自动换道控制模块，实时行车安全状态判断模块与自动换道控制模块连接；实时行车安全状态判断模块包括制动临界距离计算模块和安全状态判断模块，自动换道控制模块包括建立横向动力学和CarSim整车动力学模型模块、求取期望横摆角速度模块和设计终端滑模换道控制器模块。所述的方法，包括实时行车安全状态判断和进行自动换道控制两个步骤。本专利技术将前方行人作为主动防碰撞的研究对象，并通过实时计算制动临界距离来判断行车是否处于危险状态并给与相应的自动控制，保证了换道过程中较好的平顺性和操纵稳定性，保护了前方行人的安全。【专利说明】
本专利技术属于汽车智能控制领域，涉及车辆自动换道控制技术，特别涉及。
技术介绍
随着各国对道路交通安全的重视以及智能交通系统的不断发展，汽车主动防碰撞系统已经成为国内外研究的热点。在现有的汽车主动防碰撞系统中主要考虑的是前方的车辆，并没有考虑车外行人等交通弱势群体。在遇到紧急情况时，驾驶员通常情况下习惯于操作刹车使车辆停下来从而避开障碍物而不是通过控制转向而避开障碍物。针对这两个问题，建立基于行人安全的行车安全判断模块以及旨在保护行人的车辆自动换道控制系统，是未来汽车主动防碰撞预警系统的重要组成。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术要设计一种可以实时进行行车安全判断，并在前方行人处于危险状态下实现车辆自动换道控制的汽车主动防碰撞自动换道控制系统及其工作方法。 为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下: —种汽车主动防碰撞自动换道控制系统，包括实时行车安全状态判断模块和自动换道控制模块，所述的实时行车安全状态判断模块与自动换道控制模块串联连接；所述的实时行车安全状态判断模块包括制动临界距离计算模块和安全状态判断模块，所述的自动换道控制模块包括建立横向动力学和CarSim整车动力学模型模块、求取期望横摆角速度模块和设计终端滑模换道控制器模块。 一种汽车主动防碰撞自动换道控制系统的工作方法，包括以下步骤: A、实时行车安全状态判断 实时行车安全状态判断模块检测到本车前方行人后，本车和前方行人必须保持一定的安全距离，否则将会被判定为处于危险状态，需要对本车进行控制。现对避撞场景做如下简化: a、只考虑相同车道内前方出现的行人。 b、考虑行车安全为主要目的，并不考虑道路交通效率。 C、同车道前方的行人的速度相对于本车的速度近似为O。 d、只考虑直线道路上的车辆换道并且换道过程中车辆的纵向速度不变。 Al、制动临界距离计算 制动临界距离计算模块建立单车道内本车与前方行人不发生碰撞的最小安全距离模型。在求取制动临界距离时采用基于制动过程的安全距离模型，根据实时获取到同车道前方行人与本车间的相对距离山来判断车辆是否处于安全状态。行人速度相对于车辆的速度近似为静止，因此得制动临界距离为下式: d = vXditr + ~τ) + TT^+(I) 2 2沪g 式中，vx0为本车的初始速度t,为驾驶员反应时间和制动协调时间之和，取值为 0.8?LOs^i为减速度增长的时间，取0.1?0.2s P力路面附着系数，妒的取值为0.6? 0.8，g = 9.8m/s2, d0为本车停止时最低要求的距离。 A2、行车安全状态判断 在获取制动临界距离后，安全状态判断模块对本车的行车安全状态进行判断，判断依据如下公式: d 彡 dw (2) 如果本车与行人之间的实时距离d满足公式(2)，驾驶员仍然没有做出换道行驶或者其他安全措施，则判定为行车危险，需要对本车做自动换道处理。否则，行车处于安全状态，车辆保持原状态行驶。 B、进行自动换道控制 自动换道控制模块基于期望横向加速度的避撞换道轨迹，采用终端滑模控制方法，通过对横摆角的控制，使得实际横摆角和期望的横摆角的误差趋于0，实现对换道轨迹的跟踪，进而实现车辆避撞行人的自动换道控制，具体包括以下步骤: B1、建立横向动力学和CarSim整车动力学模型 车辆动力学模型采用源于Ackermann所提出的理想模型，仅考虑车辆的横向运动和横摆运动，未涉及车辆纵向速度变化以及侧倾运动的影响。前轮转向的车辆横向动力学模型表示为: 2(C, 1,2 + C 12) 2(C, I, -Cl ) 2C, /,..V / fr r / *V / /r r/ ,f t ο\ φ =--—-φ--—-V.+~—?(I) I VI V' IW Z XZ XZ.2(C, + Cr) 「■ 2(CVrCr/,.)l ■… V=~1-Vv- Vjc+~-φ + ^δ(4) mvxmvxm 式中，νχ、Vy和泠分别为车辆纵向速度、横向速度和横摆角速度，m为整车质量，Iz 为车辆绕垂直轴的转动惯量，If和L分别为质心到前轴的距离和质心到后轴的距离，cf、Cr分别为前后轮胎的侧偏刚度，δ为前轮转向角。令ICJf U1 = ! 1 δ(5) 2C U2 =~jS(6)m 则式(3) (4)可简写成 2(Cflf2+CJ12) I(CJf-CJr)..V j}r r yv / /r r /.ψ=--—j-φ--—-'+W1(7) Z、X ? 2(^ν+?.) 「，2(皆训..…、 '=----Vv — Vv+----φ + ιι(8) ' mvx.[mvx' ^ B2、求取期望的横摆角速度 考虑到直车道内的车辆换道，假设换道过程中横向加速度满足正反梯形约束条件:^maxO!' (9) 0else 上式满足以下条件: tfto = t5-t4 = Δ χ t2-tx = t4_t3 = Δ 2 (10) t3~t2 = 2 (tft。)= 2 Δ x 式中，h为换道开始时刻，t5为换道结束时刻，Jniax为最大的横向加速度。对Jd(t)积分得期望横向加速度見(O，对期望横向加速度凡(O积分得横向速度九(O、对横向速度九(O积分得横向位置yd(t)，A1和A2按下式计算: A1 = BmaxZJmax (11)3 I Γ~, Ar. Δ2 =--Δ1+-1Af+ I(12)Ymax I 式中，！^为起始车道和目的车道中心线间距，amax为换道过程中最大横向加速度。 假定换道过程中车辆的纵向速度不变，则期望的横摆角、横摆角速度为下式: y φ?1 (/) = arclan —(13) ^V ’ 色(0= ^ ,(14) v, +y/v J B3、终端滑模换道控制器设计 B31、求取前轮转向角控制量 车辆的横摆角速度Φ依靠车载传感器检测，车辆横摆角计算如下: φ(?) = \ιοΦ(^?,(15) 定义横摆角误差为: φ,(?)^φ{?)-φ?:(1)(16) 采用终端滑模控制方法，设计切换函数 S = Φ,.^ Wr ^ cIlfPrllk(17) 其中:qi>0，Q2X^k1和I1为正奇数，且I1Sk1，对式(17)求导，得 S = 9,.+qAφ,hlh^pr k 2(?./,2+?./,.2).2(cfif-cjr)...^kl(18) =--—-φ--本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种汽车主动防碰撞自动换道控制系统，其特征在于：包括实时行车安全状态判断模块和自动换道控制模块，所述的实时行车安全状态判断模块与自动换道控制模块串联连接；所述的实时行车安全状态判断模块包括制动临界距离计算模块和安全状态判断模块，所述的自动换道控制模块包括建立横向动力学和CarSim整车动力学模型模块、求取期望横摆角速度模块和设计终端滑模换道控制器模块。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭烈，任泽建，常静，岳明，杨晓莉，常婧，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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