專利名稱：一種汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車主動(dòng)安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警方法及
直O(jiān)
背景技術(shù)：
近年來，隨著交通運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，車輛由于側(cè)翻、側(cè)滑引發(fā)的交通事故也在不斷 增加，尤其是群死群傷特大交通事故的頻繁發(fā)生，造成眾多人員傷亡和巨大財(cái)產(chǎn)損失。奧迪 (Audi)公司的研究表明隨著汽車車速的增加，汽車發(fā)生側(cè)滑事故的數(shù)量也急劇的增加， 車速在80km/h和100km/h之間，造成人員傷害的事故有40%與汽車的側(cè)滑有關(guān)，而當(dāng)車速 達(dá)到160km/h時(shí)，幾乎所有的事故都是由于汽車側(cè)滑造成的。當(dāng)車輛高速轉(zhuǎn)彎(山道行駛、 城市立交橋匝道行駛等)或躲避障礙物行駛時(shí)，車輛易發(fā)生側(cè)滑或側(cè)翻，引發(fā)重大交通事 故。車輛側(cè)翻是指車輛在行駛過程中繞其縱軸線轉(zhuǎn)動(dòng)90°或更大的角度，以至車身與地面 相接觸的一種危險(xiǎn)的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。而側(cè)滑一般是指車輛輪胎側(cè)向附著力達(dá)到極限，車輛出現(xiàn) 側(cè)向滑動(dòng)趨勢(shì)，側(cè)滑除了有可能引起“絆倒側(cè)翻”外，還有可能使車輛駛?cè)胂嘞蜍嚨阑蚺R近 車道而發(fā)生交通事故。當(dāng)車輛產(chǎn)生較大的側(cè)向加速度后，首先發(fā)生側(cè)翻事故還是發(fā)生側(cè)滑事故取決于車 輛離心力和路面能夠提供給輪胎的最大附著力。如果車輛的離心力大于路面能夠提供給輪 胎的最大附著力，車輛將首先發(fā)生側(cè)滑事故，反之，車輛將首先發(fā)生側(cè)翻事故。國際上對(duì)于轎車、運(yùn)動(dòng)型汽車、貨車等的側(cè)翻動(dòng)力學(xué)都有非常深入的研究。目前絕 大多數(shù)側(cè)翻預(yù)警算法都是基于側(cè)向加速度或側(cè)傾角極限值，也有部分學(xué)者基于能量守恒的 方法預(yù)警側(cè)翻事故。目前，我國對(duì)側(cè)翻和側(cè)滑預(yù)警的研究尚處于初級(jí)階段，專門針對(duì)汽車側(cè)翻預(yù)警進(jìn) 行的研究較少，僅有吉林大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)和上海交通大學(xué)等高校對(duì)側(cè)翻 預(yù)警做了部分研究工作，對(duì)汽車側(cè)翻預(yù)警及控制進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證的專用的試驗(yàn)場(chǎng)也很少。清 華大學(xué)申請(qǐng)了“貨車彎道防側(cè)翻動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法及預(yù)警裝置(申請(qǐng)?zhí)?00810119658)”的相 關(guān)專利，其原理即是基于側(cè)向加速度的預(yù)警方法，該專利申請(qǐng)?zhí)岢龅姆椒ù嬖谝韵虏蛔?1)該專利申請(qǐng)的方法所計(jì)算的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界基于水平路面得到，未考慮 道路橫向坡度的影響，在存在道路橫向坡度的路面上計(jì)算的側(cè)向加速度預(yù)警門檻值不準(zhǔn) 確。(2)該專利申請(qǐng)?zhí)岢龅膫?cè)向預(yù)警方法未考慮路面附著系數(shù)的影響，在濕滑路面下 存在側(cè)翻事故的誤報(bào)警情況。對(duì)于專門進(jìn)行車輛防側(cè)滑預(yù)警研究方面的研究，目前尚未見相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、能夠?qū)囕v側(cè)滑與側(cè)翻事故提前做出預(yù)警的汽 車側(cè)向安全綜合預(yù)警方法及其實(shí)現(xiàn)裝置。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警方法，包括如下步驟第一步獲取車輛和道路參數(shù)；第二步汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警。如上所述的第一步，獲取車輛運(yùn)動(dòng)信息，并根據(jù)車輛運(yùn)動(dòng)信息，估計(jì)道路橫向坡 度，補(bǔ)償量測(cè)的車輛側(cè)向加速度；具體包括如下步驟(1)獲取車輛運(yùn)動(dòng)信息；(2)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角δ判斷車輛是否轉(zhuǎn)向；(3)估計(jì)車速；(4)計(jì)算穩(wěn)態(tài)條件下的道路橫坡角；(5)計(jì)算補(bǔ)償后的側(cè)向加速度；(6)對(duì)補(bǔ)償后的側(cè)向加速度進(jìn)行濾波。如上所述的計(jì)算穩(wěn)態(tài)條件下的道路橫坡角步驟，根據(jù)步驟(1)測(cè)量得到的車輛運(yùn) 動(dòng)信息，計(jì)算穩(wěn)態(tài)條件下的道路橫坡角，計(jì)算公式為
(以 _ "廠、貳=Sin1^——
I ^ J式中，ay,m為側(cè)向加速度，u為車速，r為橫擺角速度，g為車輛所在地的重力加速度。如上所述的計(jì)算補(bǔ)償后的側(cè)向加速度步驟，根據(jù)步驟(4)得到的道路橫坡角計(jì)算 補(bǔ)償后的側(cè)向加速度，計(jì)算公式為ay,c = Β,>ηι-φΒδ ；式中參數(shù)含義與上述相同。如上所述的第二步，根據(jù)第一步獲取的道路橫坡角和補(bǔ)償后的車輛側(cè)向加速度， 預(yù)測(cè)車輛運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，確定汽車發(fā)生側(cè)滑或側(cè)翻事故的概率，對(duì)其進(jìn)行側(cè)翻或側(cè)滑預(yù)警，具體 包括如下步驟(1)計(jì)算車輛發(fā)生側(cè)翻事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值；(2)計(jì)算地面能夠提供給輪胎的最大側(cè)向力；(3)判斷能否產(chǎn)生車輛側(cè)翻事故；(4)計(jì)算車輛發(fā)生側(cè)滑事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值；(5)判斷能否產(chǎn)生車輛側(cè)滑事故。如上所述的計(jì)算車輛發(fā)生側(cè)翻事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值步驟，根據(jù)第一步得
到的道路橫坡角計(jì)算車輛發(fā)生側(cè)翻事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值a/，計(jì)算公式為 τ λα/= Φβ+^7- Sg為重力加速度，T為軸距，hcg為質(zhì)心高度，式中其它參數(shù)含義與上述相同。如上所述的判斷能否產(chǎn)生車輛側(cè)翻事故步驟，如果Fy,max ^ ma/，車輛在側(cè)向加速 度超過a/時(shí)，將發(fā)生側(cè)翻事故，此時(shí)做出側(cè)翻事故的預(yù)警。如上所述的計(jì)算車輛發(fā)生側(cè)滑事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值步驟；根據(jù)路面附 著系數(shù)P q和道路橫坡角，計(jì)算車輛發(fā)生側(cè)滑事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值a/，計(jì)算公式
5為
權(quán)利要求
一種汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警方法，包括如下步驟第一步獲取車輛和道路參數(shù)；第二步汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警方法，其特征在于所述的第一 步，獲取車輛運(yùn)動(dòng)信息，并根據(jù)車輛運(yùn)動(dòng)信息，估計(jì)道路橫向坡度，補(bǔ)償量測(cè)的車輛側(cè)向加 速度；具體包括如下步驟(1)獲取車輛運(yùn)動(dòng)信息；(2)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角δ判斷車輛是否轉(zhuǎn)向；(3)估計(jì)車速；(4)計(jì)算穩(wěn)態(tài)條件下的道路橫坡角；(5)計(jì)算補(bǔ)償后的側(cè)向加速度；(6)對(duì)補(bǔ)償后的側(cè)向加速度進(jìn)行濾波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警方法，其特征在于所述的計(jì)算 穩(wěn)態(tài)條件下的道路橫坡角步驟，根據(jù)步驟(1)測(cè)量得到的車輛運(yùn)動(dòng)信息，計(jì)算穩(wěn)態(tài)條件下 的道路橫坡角，計(jì)算公式為
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警方法，其特征在于所述的計(jì)算 補(bǔ)償后的側(cè)向加速度步驟，根據(jù)步驟(4)得到的道路橫坡角計(jì)算補(bǔ)償后的側(cè)向加速度，計(jì) 算公式為ay, c = aY5IIi-c^Bg ；式中參數(shù)含義與上述相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警方法，其特征在于所述的第二 步，根據(jù)第一步獲取的道路橫坡角和補(bǔ)償后的車輛側(cè)向加速度，預(yù)測(cè)車輛運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，確定汽 車發(fā)生側(cè)滑或側(cè)翻事故的概率，對(duì)其進(jìn)行側(cè)翻或側(cè)滑預(yù)警，具體包括如下步驟(1)計(jì)算車輛發(fā)生側(cè)翻事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值；(2)計(jì)算地面能夠提供給輪胎的最大側(cè)向力；(3)判斷能否產(chǎn)生車輛側(cè)翻事故；(4)計(jì)算車輛發(fā)生側(cè)滑事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值；(5)判斷能否產(chǎn)生車輛側(cè)滑事故。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警方法，其特征在于所述的計(jì)算車輛發(fā)生側(cè)翻事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值步驟，根據(jù)第一步得到的道路橫坡角計(jì)算車輛發(fā)生側(cè)翻事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值a/，計(jì)算公式為
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警方法，其特征在于所述的判斷能否產(chǎn)生車輛側(cè)翻事故步驟，如果Fy,max >ma/，車輛在側(cè)向加速度超過a/時(shí)，將發(fā)生側(cè)翻 事故，此時(shí)做出側(cè)翻事故的預(yù)警。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警方法，其特征在于所述的計(jì)算 車輛發(fā)生側(cè)滑事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值步驟；根據(jù)路面附著系數(shù)μ q和道路橫坡角，計(jì) 算車輛發(fā)生側(cè)滑事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值a/，計(jì)算公式為tan 4+//α μ --—gy l_"gtan 么其中，式中各參數(shù)含義同上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警方法，其特征在于所述的判斷 能否產(chǎn)生車輛側(cè)滑事故步驟；當(dāng)車輛側(cè)向加速度超過a/，或者may ^ Fy, _時(shí)，車輛將發(fā)生 側(cè)滑事故，此時(shí)做出側(cè)翻事故的預(yù)警。
10.一種實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1所述方法的裝置，其特征在于它包括車載傳感器，預(yù)警 決策單元和報(bào)警及顯示裝置；所述的車載傳感器用于檢測(cè)車輛運(yùn)動(dòng)信息，并將運(yùn)動(dòng)信息發(fā) 送給預(yù)警決策單元；預(yù)警決策單元接收來自車載傳感器的車輛運(yùn)動(dòng)信息，根據(jù)設(shè)定程序進(jìn) 行運(yùn)算，得到上述汽車側(cè)向安全綜合報(bào)警及預(yù)警結(jié)果，并將該結(jié)果發(fā)送給顯示裝置；顯示裝 置將接收到的汽車側(cè)向安全綜合報(bào)警及預(yù)警結(jié)果顯示，供駕駛員參照。
全文摘要
本發(fā)明屬于汽車主動(dòng)安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警方法及裝置，目的是提供一種成本低、能夠?qū)囕v側(cè)滑與側(cè)翻事故提前做出預(yù)警的方法及裝置。所述方法包括如下步驟第一步獲取車輛和道路參數(shù)；第二步汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警。所述裝置包括車載傳感器，預(yù)警決策單元和報(bào)警及顯示裝置。本發(fā)明基于車載的有限數(shù)量和種類的傳感器信息，通過獲取車輛和道路參數(shù)和汽車側(cè)向安全綜合預(yù)警，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)地汽車側(cè)滑或側(cè)翻事故預(yù)警，對(duì)減少交通事故具有重大意義。
文檔編號(hào)G08G1/01GK101968923SQ201010501440
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月10日
發(fā)明者丁能根, 余貴珍, 俞志華, 馮沖, 康樂, 王健, 郭魁元 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)