考虑预期功能安全的自动紧急制动系统的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑预期功能安全的自动紧急制动系统的控制方法，其步骤包括：1考虑特定场景下AEB的性能不足，将“鬼探头”场景进行参数化建模，获得完全避撞的最大理论初速度；2在AEB场景库中识别“鬼探头”，并在车辆进入可能的“鬼探头”场景时发出预警，甚至主动减速；3基于预期功能安全，建立“鬼探头”场景下横向和纵向的风险状态评估策略；4AEB实现制动动作。本发明专利技术通过数学建模将“鬼探头”场景参数化，建立了“鬼探头”场景的判断准则和风险评估策略，设计了考虑预期功能安全的AEB控制方法，从而保证了交通安全。从而保证了交通安全。从而保证了交通安全。

【技术实现步骤摘要】
考虑预期功能安全的自动紧急制动系统的控制方法


[0001]本专利技术涉及自动驾驶领域，具体涉及一种考虑预期功能安全的自动紧急制动系统的控制方法。
技术背景
[0002]随着社会的进步和科学技术的发展，人们的物质生活得到了极大的满足，使得车辆领域得到了巨大的发展，车辆数量迅速增加，性能也愈发智能化，衍生出包括自适应巡航、自动泊车等辅助驾驶系统，大大提高了人们出行的便利性。但与此同时，交通安全问题也日益突出，为了更好地保护交通安全，国内外相关部门纷纷展开了对自动驾驶车辆的安全进行了深入研究。
[0003]自动紧急制动系(AEB)就是一种重量级的主动安全系统，因其能自动检测危险并采取声光预警或主动制动等措施防止碰撞的能力而受到高度关注，搭载AEB系统可的车辆可大大提高车辆的行车安全，减少碰撞类交通事故的发生，减轻驾驶员的驾驶疲劳和强度。AEB由各式传感器组成的感知层、包含ECU在内的决策层、以及发动机节气门和制动器等在内的执行层组成，原理为感知层对车辆周围环境进行感知，收集对应的数据并发送给决策层，决策层根据获得的数据对周围环境进行动态和静态的识别及追踪，并做出判断和决策对执行层进行控制，决策层采取包括声光进行预警，紧急情况下采取自动紧急制动等措施避免碰撞发生。
[0004]当前，虽然AEB系统作为未来实现车辆自动驾驶的重要组成部分，但是其安全性还面临着诸多挑战，除了面临着来自系统失灵等故障性风险，还面临着由于设计不足导致的性能局限以及人为误操作等非故障性风险，前一种风险属于功能安全问题，后一种风险属于预期功能安全问题，后一种仅在特定场景触发导致车辆发生危害行为，更难以提前预见危害也更大。预期功能安全主要体现在在车辆的行驶过程中，应能避免在系统非故障的情况下，由于系统及部件因功能不足或误操作引起的交通安全问题，例如“鬼探头”场景下由于外部障碍物的存在，车辆会产生感知盲区，即使AEB系统没有故障，车辆仍有可能会与障碍物后突然窜出的移动体发生碰撞，造成交通事故，这属于预期功能安全问题。当前对AEB系统的研究主要集中在通过改进设计结构和控制算法以提高其对于制动压力精确控制的能力，防止其出现制动力滞后或者不稳定等功能安全问题，而对于其预期安全方面缺乏研究。因此，对考虑预期功能安全的AEB系统的研究拥有重要的理论研究意义和重要的工程实用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种考虑预期功能安全的自动紧急制动系统控制方法，以期能在“鬼探头”场景中，既能保障车辆行驶安全，又能确保车辆的通行效率。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术一种考虑预期功能安全的自动紧急制动系统的控制方法的特点在于，包括如下步骤：
[0008]步骤1：构建“鬼探头”场景，简化并提取关键参数；
[0009]步骤1.1：构建“鬼探头”场景：
[0010]假设车辆c以速度v
c
直线行驶的过程中，其侧方存在一长方体的障碍物a使得车辆c在行驶方向的侧前方存在感知盲区，同时，在车辆c的感知盲区内有一移动体b以速度v
b
从车辆c的侧向垂直横穿车辆c的行驶方向的中轴线；
[0011]步骤1.2：以车辆c行驶方向上车辆c的中轴线与移动体b横穿轨迹线的交点为原点o，以移动体b的行驶方向的方向为x轴方向，以车辆c的行驶方向的反方向为y轴方向，以垂直oxy平面且从车辆c的底部指向车辆c的顶部的方向为z轴方向，建立o
‑
xyz坐标系；
[0012]在所述o
‑
xyz坐标系下获取当前场景下的行驶参数，包括：车辆c在x轴方向上到障碍物a的距离x
c
，障碍物a在y轴方向上的长度l，车载雷达的高度h
r
，车辆c行驶的中轴线与障碍物a之间距离x
g
，障碍物a的高度z
a
，车载雷达探测角在水平方向的半角α，车载雷达探测角在垂直方向的半角β；
[0013]步骤1.3：预设移动体b的高度为h
b
，移动体b到障碍物a的距离为y
g
，移动体b的速度为v
b
，车辆c与移动体b的横向预留安全距离为ω，车辆c与移动体b的纵向预留安全距离为d；
[0014]步骤2：建立“鬼探头”场景的判断准则，并获取车辆c完全避撞的最大理论初速度v
cmax
；
[0015]步骤2.1：依据车辆c能感知到移动体b时，车辆c、障碍物a和移动体b之间的几何关系，利用式(1)建立“鬼探头”场景判断准则：
[0016][0017]若式(1)成立，则表示车辆c所在的当前场景为“鬼探头”场景；并执行步骤2.2；否则，返回步骤1.2重新获取下一场景的行驶参数；
[0018]步骤2.2依据关系式(2)，获得车辆c完全避撞的最大理论初速度v
cmax
：
[0019][0020]式(2)中，t1为车辆c上的驾驶员反应延迟的时间以及车载雷达识别到移动物的时间之和，t2为制动器延迟时间；
[0021]步骤3：依据横向预留安全距离ω和最大理论初速度v
cmax
，建立车辆c避免碰撞的横向风险状态判断准则和纵向风险状态判断准则；
[0022]步骤4：根据“鬼探头”场景的判断准则、横向风险状态判断准则和纵向风险状态判断准则，得到“鬼探头”场景中车辆c的横向和纵向的风险状态评估结果，从而根据风险状态评估结果，执行AEB系统的制动策略。
[0023]本专利技术所述的一种考虑预期功能安全的自动紧急制动系统的控制方法的特点也
在于，所述步骤3中是利用式(3)构建车辆c避免碰撞的横向风险状态判断准则：
[0024]x
g
≤ω (3)
[0025]若式(3)成立，则表示满足横向风险预警条件，此时车辆c与移动体b存在碰撞风险；否则，表示车辆c与移动体b无碰撞风险。
[0026]所述步骤3中是利用式(4)构建车辆c避免碰撞的纵向风险状态判断准则：
[0027]v
c
≥v
cmax (4)
[0028]若式(4)成立，则表示满足纵向风险预警条件，此时车辆c与移动体b有碰撞风险，否则，表示车辆c与移动体b无有碰撞风险。
[0029]所述步骤4中的风险状态评估结果按如下过程得到：
[0030]步骤4.1：若当前场景为“鬼探头”场景，则执行步骤4.2；否则，令总风险系数K
z
+K
h
＝0，其中，K
z
表示纵向风险系数，K
h
表示横向风险系数；
[0031]步骤4.2：若满足横向风险预警条件，令K
h
＝1，否则，令K
h
＝0；
[0032]当满足纵向风险预警条件且时，令K
z
＝2，若满足纵向风险预警条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑预期功能安全的自动紧急制动系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：构建“鬼探头”场景，简化并提取关键参数；步骤1.1：构建“鬼探头”场景：假设车辆c以速度v
c
直线行驶的过程中，其侧方存在一长方体的障碍物a使得车辆c在行驶方向的侧前方存在感知盲区，同时，在车辆c的感知盲区内有一移动体b以速度v
b
从车辆c的侧向垂直横穿车辆c的行驶方向的中轴线；步骤1.2：以车辆c行驶方向上车辆c的中轴线与移动体b横穿轨迹线的交点为原点o，以移动体b的行驶方向的方向为x轴方向，以车辆c的行驶方向的反方向为y轴方向，以垂直oxy平面且从车辆c的底部指向车辆c的顶部的方向为z轴方向，建立o
‑
xyz坐标系；在所述o
‑
xyz坐标系下获取当前场景下的行驶参数，包括：车辆c在x轴方向上到障碍物a的距离x
c
，障碍物a在y轴方向上的长度l，车载雷达的高度h
r
，车辆c行驶的中轴线与障碍物a之间距离x
g
，障碍物a的高度z
a
，车载雷达探测角在水平方向的半角α，车载雷达探测角在垂直方向的半角β；步骤1.3：预设移动体b的高度为h
b
，移动体b到障碍物a的距离为y
g
，移动体b的速度为v
b
，车辆c与移动体b的横向预留安全距离为ω，车辆c与移动体b的纵向预留安全距离为d；步骤2：建立“鬼探头”场景的判断准则，并获取车辆c完全避撞的最大理论初速度v
cmax
；步骤2.1：依据车辆c能感知到移动体b时，车辆c、障碍物a和移动体b之间的几何关系，利用式(1)建立“鬼探头”场景判断准则：若式(1)成立，则表示车辆c所在的当前场景为“鬼探头”场景；并执行步骤2.2；否则，返回步骤1.2重新获取下一场景的行驶参数；步骤2.2依据关系式(2)，获得车辆c完全避撞的最大理论初速度v
cmax
：式(2)中，t1为车辆c上的驾驶员反应延迟的时间以及车载雷达识别到移动物的时间之和，t2为制动器延迟时间；步骤3：依据横向预留安全距离ω和最大理论初速度v
cmax
，建立车辆c避免碰撞的横向风险状态判断准则和纵向风险状态判断准则；步骤4：根据“鬼探头”场景的判断准则、横向风险状态判断准则和纵向风险状态判断准则，得到“鬼探头”场景中车辆c的横向和纵向的风险状态评估结果，从而根据风险状态评估结果，执行AEB系统的制动策略。2.如权利要求1所述的一种考虑预期功能安全的自动紧急制动系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3中是利用式(3)构建车辆c避免碰撞的横向风险状态判断准则：x
g
≤ω(3)
若式(3)成立，则表示满足横向风险预警条件，此时车辆c与移动体b存在碰撞风险；否则，表示车辆c与移动体b无碰撞风险。3.如权利要求2所述的一种考虑预期功能安全的自动紧急制动系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3中是利用式(4)构建车辆c避免碰撞的纵向风险状态判断准则：v
c
≥v
cmax
(4)若式(4)成立，则表示满足纵向风险预警条件，此时车辆c与移动体b有碰撞风险，否则，表示车辆c与移动体b无有碰撞风险。4.如权利要求3所述的一种考虑预期功能安...

【专利技术属性】
技术研发人员：白先旭，潘宇翔，王海涛，李家城，冯彦淏，石琴，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：