本發(fā)明涉及一種避撞策略，具體講是一種無(wú)人駕駛汽車避撞策略，屬于汽車主動(dòng)安全領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、環(huán)境感知技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的自動(dòng)控制技術(shù)被應(yīng)用在汽車上，無(wú)人駕駛汽車也成為了汽車產(chǎn)業(yè)的一大變革。在無(wú)人駕駛技術(shù)的研究過程中，避免無(wú)人駕駛車輛在緊急狀態(tài)下與前車、后車或者護(hù)欄發(fā)生碰撞，對(duì)于提高無(wú)人駕駛車輛安全性具有重要意義。

避撞方式包括縱向制動(dòng)避撞和橫向轉(zhuǎn)向避撞。縱向制動(dòng)避撞在某些路面條件下會(huì)出現(xiàn)車輛兩側(cè)制動(dòng)力不平衡和制動(dòng)距離變長(zhǎng)的問題；轉(zhuǎn)向避撞的安全距離較短，但是緊急轉(zhuǎn)向時(shí)存在著斜碰、側(cè)翻等危險(xiǎn)；單一避撞方式在某些工況下存在一定局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有避撞策略的缺陷，提供一種在緊急路況下汽車避撞策略。

技術(shù)方案：一種無(wú)人駕駛汽車避撞策略，包括以下步驟：

步驟一、汽車上相關(guān)傳感器采集自車和外部環(huán)境相關(guān)信息，包括通過毫米波雷達(dá)采集自車與前車縱向車距的距離s1、自車與干擾車縱向車距的距離s2、干擾車車速u2，通過霍爾式車速傳感器采集自車車速u1、橫擺角速度傳感器檢測(cè)到的自車橫擺角速度等信息，并將各信號(hào)傳輸至ecu中；

步驟二、ecu解析各傳感器的信號(hào)，計(jì)算自車與前車制動(dòng)安全距離br1，目標(biāo)車道干擾車的制動(dòng)安全距離和轉(zhuǎn)向安全距離，ecu根據(jù)車輛實(shí)際環(huán)境信息和制動(dòng)和轉(zhuǎn)向安全距離進(jìn)行計(jì)算，確定當(dāng)前車輛所處緊急工況，根據(jù)車輛所處的緊急工況，決策避撞策略，

(1)若s1≥br1，自車與前車的實(shí)際距離大于或等于制動(dòng)安全距離，自車有制動(dòng)避撞的條件，因此選擇制動(dòng)模式；

(2)若st1≤s1＜br1，s2≥st2，u1≤u2，自車與前車的實(shí)際距離大于或等于轉(zhuǎn)向安全距離，但小于等于制動(dòng)安全距離，自車可以通過換道的方式避免與前車發(fā)生碰撞事故，當(dāng)自車與干擾車的實(shí)際距離大于轉(zhuǎn)向安全距離時(shí)且自車車速小于干擾車的車速，自車換道后不會(huì)與干擾車發(fā)生碰撞危險(xiǎn)，因此選擇轉(zhuǎn)向模式；

(3)若st1≤s1＜br1，s2≥st2，u1＞u2，自車避免與前車發(fā)生碰撞，可以轉(zhuǎn)向避撞，但是此時(shí)自車車速大于相鄰換道車道干擾車的車速，自車需要減速進(jìn)入相鄰車道，因此選擇制動(dòng)轉(zhuǎn)向分段控制模式；

(4)若st1≤s1＜br1，s2＜st2，自車可以通過轉(zhuǎn)向避免與前車發(fā)生碰撞，但自車實(shí)際距離小于自車與干擾車的換道安全距離，此時(shí)選擇轉(zhuǎn)向模式同時(shí)啟動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)，自車在轉(zhuǎn)向避撞的同時(shí)預(yù)警前車及干擾車注意緊急情況，此時(shí)自車預(yù)警燈閃爍，并且語(yǔ)音播報(bào)，通過自車避撞和車車合作相結(jié)合的方式減少事故；

(5)若s1＜st1,自車很難避免與前車發(fā)生追尾碰撞，此時(shí)選擇制動(dòng)模式同時(shí)啟動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)，也通過自車避撞和車車合作相結(jié)合的方式減少事故；

步驟三、ecu通過模糊pid方法控制制動(dòng)執(zhí)行器和轉(zhuǎn)向執(zhí)行器進(jìn)行相應(yīng)的避撞操作；

步驟四、ecu實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛碰撞時(shí)距ttc^-1和橫擺角速度值是否為安全值，若自車處于危險(xiǎn)狀態(tài)，延時(shí)2秒，再次監(jiān)測(cè)ttc^-1和橫擺角速度值，若自車仍然處于危險(xiǎn)狀態(tài)，ecu適當(dāng)減小控制量或者調(diào)節(jié)分段控制時(shí)長(zhǎng)，定義制動(dòng)時(shí)長(zhǎng)和轉(zhuǎn)向時(shí)長(zhǎng)之和為總時(shí)長(zhǎng)，制動(dòng)時(shí)長(zhǎng)占總時(shí)長(zhǎng)的比例用k表示，若橫擺角速度較大，增大k值，若ttc^-1值大于閾值時(shí)，適當(dāng)減小控制量值。

進(jìn)一步的，步驟4中所述車輛碰撞時(shí)距ttc^-1閾值為0.8。

有益效果：本發(fā)明克服了單一制動(dòng)避撞和單一轉(zhuǎn)向避撞的局限性，采用制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向分段控制三種切換模式，更好地滿足不同緊急情況下的避撞要求；在保證車輛穩(wěn)定性的條件下，有效防止車輛發(fā)生碰撞事故，提高無(wú)人駕駛汽車的行車安全性。

附圖說(shuō)明

圖1是道路車輛信息圖；

圖2是無(wú)人駕駛汽車避撞策略圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明一種無(wú)人駕駛汽車避撞策略，具體過程如下：

步驟1、如圖1所示，汽車上毫米雷達(dá)測(cè)量自車f與前方車輛d1的距離s1、自車與相鄰車道干擾車d2的距離s2、自車與干擾車的相對(duì)車速，輪速傳感器測(cè)量自車的車速u1，通過自車車速和自車與干擾車相對(duì)車速得到干擾車車速u2。橫擺角速度傳感器檢測(cè)橫擺角速度信號(hào)，將這些信號(hào)通過串口通訊傳輸?shù)絝reescale系列mc9s12dp512單片機(jī)中。

步驟2、如圖2所示，電控單元ecu(mc9s12dp512)解析各傳感器的信號(hào)，計(jì)算自車與前車、自車與目標(biāo)車道干擾車的制動(dòng)安全距離br1和自車與前車轉(zhuǎn)向安全距離st1、自車與干擾車轉(zhuǎn)向安全距離st2。

(1)若s1≥br1，自車與前車的實(shí)際距離大于或等于制動(dòng)安全距離，自車有制動(dòng)避撞的條件，因此選擇制動(dòng)模式。

(2)若st1≤s1＜br1，s2≥st2，u1≤u2，自車與前車的實(shí)際距離大于或等于自車與前車轉(zhuǎn)向安全距離st1，但小于制動(dòng)安全距離br1，自車通過制動(dòng)無(wú)法有效避免與前車發(fā)生追尾等碰撞事故，但自車可以通過換道的方式避免與前車發(fā)生碰撞事故。但轉(zhuǎn)向換道避撞時(shí)需要考慮相鄰換道車道干擾車的信息。當(dāng)自車與干擾車的實(shí)際距離大于自車與干擾車轉(zhuǎn)向安全距離st2時(shí)且自車車速小于干擾車的車速，自車換道后不會(huì)與干擾車發(fā)生碰撞危險(xiǎn)，因此選擇轉(zhuǎn)向模式。

(3)若st1≤s1＜br1，s2≥st2，u1＞u2，自車避免與前車發(fā)生碰撞，可以轉(zhuǎn)向避撞，但是此時(shí)自車車速大于相鄰換道車道干擾車的車速，自車進(jìn)入低速車道需要減速，否則自車換道進(jìn)入相鄰車道后容易與干擾車發(fā)生追尾事故。自車需要減速進(jìn)入相鄰車道，因此選擇制動(dòng)轉(zhuǎn)向分段控制模式。

(4)若st1≤s1＜br1，s2＜st2，自車可以通過轉(zhuǎn)向避免與前車發(fā)生碰撞，但自車實(shí)際距離小于自車與干擾車的換道安全距離，自車很難避免與干擾車發(fā)生斜碰、側(cè)碰等事故。為了盡量減小事故發(fā)生的概率，此時(shí)選擇轉(zhuǎn)向模式同時(shí)啟動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)。自車在轉(zhuǎn)向避撞的同時(shí)預(yù)警前車及干擾車注意緊急情況，此時(shí)自車預(yù)警燈閃爍，并且語(yǔ)音播報(bào)：“注意車距，防止碰撞！”，通過警示讓干擾車加速以加大自車與干擾車的縱向距離，減少事故。

(5)若s1＜st1,自車很難避免與前車發(fā)生追尾碰撞，此時(shí)選擇制動(dòng)模式同時(shí)啟動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)，也通過自車避撞和車車合作相結(jié)合的方式減少事故。

步驟3、如圖2所示，ecu通過相關(guān)控制算法(如pid、模型預(yù)測(cè)控制等)pid算法控制制動(dòng)執(zhí)行電機(jī)和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的避撞操作。pid制動(dòng)控制算法的輸入?yún)?shù)為自車實(shí)際縱向加速度和理想縱向加速度的差值，仿真調(diào)節(jié)pid的比例系數(shù)kp值、積分系數(shù)ki值和微分系數(shù)kd值使pid輸出值快速平穩(wěn)的逼近理想縱向加速度的值。pid轉(zhuǎn)向控制算法的輸入?yún)?shù)為自車實(shí)際方向盤轉(zhuǎn)角和理想的方向盤轉(zhuǎn)角的差值，仿真調(diào)節(jié)pid的比例系數(shù)kp值、積分系數(shù)ki值和微分系數(shù)kd值使pid輸出值快速平穩(wěn)的逼近理想的方向盤轉(zhuǎn)角的值。

步驟4、如圖2所示，本避撞策略中設(shè)置安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)，監(jiān)測(cè)自車安全狀態(tài)，本發(fā)明根據(jù)實(shí)際需要引入ttc^-1和橫擺角速度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)汽車的安全性。

車輛碰撞時(shí)距定義為：

其中，s為自車與前車實(shí)際間距，vrel為自車與前車相對(duì)速度。

由定義可知，當(dāng)車輛達(dá)到安全狀態(tài)時(shí)，兩車相對(duì)速度趨于0，ttc^-1此時(shí)趨近于零。當(dāng)車輛越安全時(shí)，ttc^-1值越小；當(dāng)車輛碰撞危險(xiǎn)等級(jí)越高，ttc^-1的值越大。

ecu實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)ttc^-1和橫擺角速度值，若自車處于危險(xiǎn)狀態(tài)，延時(shí)2秒，再次監(jiān)測(cè)ttc^-1和橫擺角速度值，延時(shí)的目的是防止ttc^-1和橫擺角速度值瞬時(shí)數(shù)值抖動(dòng)造成誤判。若自車仍然處于危險(xiǎn)狀態(tài)，ecu適當(dāng)減小控制量或者調(diào)節(jié)分段控制時(shí)長(zhǎng)。定義制動(dòng)時(shí)長(zhǎng)和轉(zhuǎn)向時(shí)長(zhǎng)之和為總時(shí)長(zhǎng)，制動(dòng)時(shí)長(zhǎng)占總時(shí)長(zhǎng)的比例用k表示，若橫擺角速度較大，增大k值，若ttc^-1值較大(大于0.8)，適當(dāng)減小控制量值。

本發(fā)明的應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。