CN105966317B - 后视镜调节控制方法、模型预测控制处理器及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种后视镜调节控制方法、模型预测控制处理器及其设备，其中，方法包括：获取当前时刻预设的汽车状态信息参数，根据预设的数学模型预测对汽车状态信息参数进行处理，预测下一时刻后视镜和障碍物的相对距离；采用动态规划优化算法求解预设的后视镜***的性能目标泛函，获取最优控制变量值；比较下一时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设的刮蹭临界距离值；如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值，则根据最优控制变量值折叠后视镜。通过控制后视镜的折叠，避免了后视镜与障碍物的刮蹭，保障了行车的安全。
Description
技术领域
本发明涉及交通安全技术领域，尤其涉及一种后视镜调节控制方法、模型预测控制处理器及其设备。
背景技术
汽车是人类重要的交通工具之一，随着时代的进步，汽车在的人均保有量持续增加，汽车已走进千家万户。而汽车外的后视镜是供驾驶员在行驶汽车过程中，观察到特定方位的视野，便于行车的安全的设备。
然而，由于汽车的后视镜是安装在汽车两侧的位置，当汽车的车身与障碍物距离较近时，驾驶员可能因为驾驶习惯，只关注自己左侧车身的安全距离，而较少关注右侧车身安全距离，从而易造成右侧后视镜与障碍物的刮蹭事故的发生。因此亟需一种能够有效的防止汽车的后视镜发生刮蹭的方法。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相上述的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种后视镜调节控制方法，该方法在后视镜与障碍物的距离较近时，通过控制后视镜的折叠，避免了后视镜与障碍物的刮蹭，保障了行车的安全。
本发明的第二个目的在于提出一种模型预测控制处理器。
本发明的第三个目的在于提出一种后视镜。
本发明的第四个目的在于提出一种汽车。
为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的后视镜调节控制方法，包括：获取当前时刻预设的汽车状态信息参数，根据预设的数学模型预测对所述汽车状态信息参数进行处理，预测下一时刻后视镜和障碍物的相对距离；采用动态规划优化算法求解预设的后视镜***的性能目标泛函，获取最优控制变量值；比较所述下一时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设的刮蹭临界距离值；如果所述下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值，则根据所述最优控制变量值折叠后视镜。
本发明实施例的后视镜调节控制方法，通过预设的数学模型对获取的当前时刻预设的汽车状态信息参数进行处理，预测出下一时刻后视镜和障碍物之间的距离，并采用动态规划算法求解出最优的控制变量值，从而在下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值时，根据最优控制变量值折叠后视镜。该方法在后视镜与障碍物的距离较近时，通过控制后视镜的折叠，避免了后视镜与障碍物的刮蹭，保障了行车的安全。
另外，在本发明的实施例中，在所述采用动态规划优化算法求解预设的后视镜***的性能目标泛函之前，还包括：比较当前时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设风险门限值的大小，以确定是否进入高风险区域；如果确定进入高风险区域，则获取当前时刻预设的汽车状态信息参数。
在本发明的实施例中，在所述根据所述最优控制变量值折叠后视镜之前，还包括：启动报警，提醒驾驶员进行规避处理。
在本发明的实施例中，在所述根据所述最优控制变量值调节后视镜的折叠角度之后，还包括：如果所述下一时刻后视镜和障碍物的相对距离大于预设的刮蹭临界距离值，则根据所述最优控制变量值展开后视镜。
在本发明的实施例中，所述根据所述最优控制变量值展开后视镜，包括：比较所述最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和，与预先存储的驾驶员驾驶位置的最优折叠角度的大小；如果所述最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和小于所述最优折叠角度，则所述后视镜的展开角度为所述最优控制变量值；如果所述最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和大于等于所述最优折叠角度，则所述后视镜的展开角度为所述最优折叠角度与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的差。
为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的模型预测控制处理器，包括：上层控制器和下层控制器；其中，所述上层控制器包括：实时信息采集模块、预测模块、目标泛函模块和卡尔曼滤波器；所述下层控制器包括：响应控制模块；其中，
所述实时信息采集模块，用于获取当前时刻预设的汽车状态信息参数，并发送给所述卡尔曼滤波器进行数据处理；
所述预测模块，用于根据预设的数学模型预测对所述卡尔曼滤波器输出的汽车状态信息参数进行处理，预测下一时刻后视镜和障碍物的相对距离；
所述目标泛函模块，用于采用动态规划优化算法求解预设的后视镜***的性能目标泛函，获取最优控制变量值，比较所述下一时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设的刮蹭临界距离值，如果所述下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值，则通过所述响应控制模块根据所述最优控制变量值折叠后视镜。
本发明实施例的模型预测控制处理器，通过预设的数学模型对获取的当前时刻预设的汽车状态信息参数进行处理，预测出下一时刻后视镜和障碍物之间的距离，并采用动态规划算法求解出最优的控制变量值，从而在下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值时，根据最优控制变量值折叠后视镜。该模型预测控制处理器，在后视镜与障碍物的距离较近时，通过控制后视镜的折叠，避免了后视镜与障碍物的刮蹭，保障了行车的安全。
另外，在本发明的实施例中，所述预测模块，还用于比较当前时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设风险门限值的大小，以确定是否进入高风险区域；如果确定进入高风险区域，则获取当前时刻预设的汽车状态信息参数。
在本发明的实施例中，所述响应控制模块，还用于启动报警，提醒驾驶员进行规避处理。
在本发明的实施例中，所述目标泛函模块，还用于如果所述下一时刻后视镜和障碍物的相对距离大于预设的刮蹭临界距离值，则通过所述响应控制模块根据所述最优控制变量值展开后视镜。
在本发明的实施例中，所述下层控制器还包括：后视镜位置记忆模块；
所述响应控制模块，还用于比较所述最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和，与预先存储到所述后视镜位置记忆模块中的驾驶员驾驶位置的最优折叠角度的大小；如果所述最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和小于所述最优折叠角度，则所述后视镜的展开角度为所述最优控制变量值；如果所述最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和大于等于所述最优折叠角度，则所述后视镜的展开角度为所述最优折叠角度与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的差。
为了实现上述目的，本发明第三方面实施例的后视镜，包括本发明第二方面实施例公开的模型预测控制处理器。
本发明实施例的后视镜，通过预设的数学模型对获取的当前时刻预设的汽车状态信息参数进行处理，预测出下一时刻后视镜和障碍物之间的距离，并采用动态规划算法求解出最优的控制变量值，从而在下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值时，根据最优控制变量值折叠后视镜。该后视镜，在后视镜与障碍物的距离较近时，通过控制后视镜的折叠，避免了后视镜与障碍物的刮蹭，保障了行车的安全。
另外，在本发明的实施例中，后视镜包括：固定安装于后视镜基板上的壳体、固定于壳体底部的基座、固定于后视镜支架上的底座、用于转动连接的销轴、用于驱动壳体绕所述销轴的轴线相对于底座转动的响应电机，以及使得壳体能够手动地相对于基座转动的连接件。
在本发明的实施例中，后视镜镜体的空腔中设有所述模型预测控制处理器和报警装置；壳体上设有实时信号采集装置；销轴上设有后视镜位置探测机构，且销轴与响应电机之间设有传动折叠机构。
为了实现上述目的，本发明第四方面实施例的汽车，包括，汽车本体，以及如本发明第三方面实施例所述的后视镜。
本发明实施例的汽车，通过预设的数学模型对获取的当前时刻预设的汽车状态信息参数进行处理，预测出下一时刻后视镜和障碍物之间的距离，并采用动态规划算法求解出最优的控制变量值，从而在下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值时，根据最优控制变量值折叠后视镜。该汽车在后视镜与障碍物的距离较近时，通过控制后视镜的折叠，避免了后视镜与障碍物的刮蹭，保障了行车的安全。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的后视镜调节控制方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的汽车的车速工况图；
图3是根据本发明一个实施例的汽车行驶方向与道路之间的角度变化图；
图4是根据本发明一个实施例的汽车与后视镜之间的实际距离与预测距离的对比对比图；
图5是根据本发明一个实施例的后视镜的折叠角度变化图；
图6是根据本发明一个具体实施例的后视镜调节控制方法的流程图；
图7是根据本发明另一个实施例的后视镜调节控制方法的流程图；
图8是根据本发明一个具体实施例的后视镜的控制逻辑流程图；
图9是根据本发明一个实施例的模型预测控制处理器的结构示意图；
图10是根据本发明一个具体实施例的模型预测控制处理器的结构示意图；
图11是根据本发明一个实施例的后视镜的结构示意图；以及
图12是根据本发明一个实施例的汽车的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的后视镜调节控制方法、模型预测控制处理器及其设备。
图1是根据本发明一个实施例的后视镜调节控制方法的流程图，如图1所示，该后视镜调节控制方法包括：
S110，获取当前时刻预设的汽车状态信息参数，根据预设的数学模型预测对汽车状态信息参数进行处理，预测下一时刻后视镜和障碍物的相对距离。
在行车过程中，后视镜可为驾驶员了解汽车周围的环境信息提供重要参考，但是当汽车的后视镜距离障碍物的距离较近的时候，后视镜可能存在与障碍物发生刮蹭的风险，二者距离越近，发生刮蹭事故的风险就越大。
因此，为了在保障后视镜为驾驶员提供的周围环境信息的功能同时，兼顾行车的安全，需要预测下一时刻后视镜与障碍物的相对距离是否安全。
其中，由于汽车的行驶方向,行驶速度等不同，其下一时刻后视镜与障碍物之间的距离也不同，因此需要预设汽车状态信息参数，以便于根据该汽车状态信息参数预测下一时刻后视镜与障碍物之间的距离。
需要注意的是，上述汽车状态信息参数是与下一时刻后视镜与障碍物之间的距离有关的参数，可以包括汽车速度、汽车行驶方向与道路之间的角度等，且该汽车状态信息参数是一直获取的，用以满足获取任一当前时刻的汽车行驶状态信息参数。
如图2所示，可持续获取汽车速度，从而可在图2中获取任意当前时刻的汽车速度。如图3所示，可以持续获取汽车行驶方向与道路之间的角度等，从而可在图3中获取任意当前时刻的汽车行驶方向与道路之间的角度。
具体而言，获取当前时刻预设的汽车状态信息参数，根据预设的数学模型预测对状态信息参数进行处理，预测下一时刻后视镜与障碍物之间的相对距离。
其中，预设的数学模型是根据汽车的结构参数(比如汽车的体积大小、汽车的刹车踏板的位置等)和后视镜的结构参数(比如后视镜的折叠位置等)建立的可计算后视镜未来状态变化量的数学模型。
为了清楚的说明，根据预设的数学模型对汽车状态信息参数进行处理，得到下一时刻的后视镜与障碍物之间的相对距离过程，下面结合具体的计算过程进行举例说明。
在该示例中，汽车的状态信息参数包括后视镜和障碍物之间的相对距离后视镜折叠位置Sδ、汽车速度Vdrive、汽车行驶方向与道路之间的角度θV、刹车踏板位置τb和油门踏板位置τa，说明如下：
在获取到当前时刻预设的汽车状态信息参数后，根据预设的数学模型对汽车状态信息参数进行处理：
设后视镜***在tk时刻，状态变量为x(k)，则后视镜***的预测模型描述为：
其中，
式中，所述x(k+1)为tk+1时刻，后视镜状态变量的预测值，u(k)、v(k)和y(k)分别为后视镜***tk时刻模型预测控制处理器的控制量、可测量输入量和输出量；
L为后视镜镜体的长度；a为油门踏板的灵敏度；b为刹车踏板的灵敏度；k为正整数；
从而根据计算出的x(k+1)，可得到下一刻后视镜与障碍物的相对距离。并且，根据如图4所示的汽车与后视镜之间的实际距离与预测距离的对比可知，预测的后视镜与障碍物之间的距离较近，而二者的波形基本吻合，因此，本发明实施例的后视镜调节控制方法具有实用性。
需要注意的是，在实际的行车过程中，需要始终预测下一时刻后视镜和障碍物之间的相对距离，以判断下一时刻后视镜和障碍物之间的相对距离是否安全，即该步骤S110中的预测下一时刻后视镜和障碍物的相对距离，是始终进行的滚动预测的过程。
另外，在本发明的一个实施例中，有可能在当前时刻汽车的后视镜与障碍物的相对距离比较近，存在后视镜与障碍物发生刮蹭的风险。比如对于停放于较为狭窄区域的汽车，其启动的一刻，后视镜距离周边障碍物的距离较近。
因此也可预先设置风险门限值，用以比较当前时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设风险门限值的大小，该风险门限值可根据大量实验进行标定。
具体而言，比较当前时刻后视镜与和障碍物之间的相对距离与预设的风险门限值的大小，以确定是否进入高风险区域。
如果当前时刻后视镜与和障碍物之间的相对距离小于等于预设风险门限值，则确定进入高风险区域，很有可能会后视镜会与障碍物发生刮蹭，则获取当前时刻的预设的汽车状态信息参数，便于进一步根据该预设的汽车状态信息参数对后视镜进行相应的控制操作，以保证行车安全。
S120，采用动态规划优化算法求解预设的后视镜***的性能目标泛函，获取最优控制变量值。
可以理解，在预测出下一时刻后视镜和障碍物之间的相对距离后，在当前时刻到预测时刻之间的时间区间内，为了使得对后视镜的控制更加符合真实的行车状态，使得控制效果达到最优，可采取相应的算法计算出最优的控制变量值，该最优控制变量值用来控制后视镜的折叠或展开角度等。
在本发明的实施例中，可采用动态规划算法求解预设的后视镜***的性能目标泛函，以获取符合真实行车状态的最优控制变量值。其中，性能目标泛函是一个用来衡量一段时间内控制效果的函数。
为了使得对获取最优控制变量值的描述更加清楚，下面结合具体公式进行说明，
在该示例中，根据数学预测模型，在预测时域[t0,tf]内，设定后视镜的折叠的角度的约束条件为0°<Sδ<90°，说明如下：
[t0,tf]内的性能目标泛函是：
式中，J为性能目标泛函，Sr为模型预测控制处理器所设定的刮蹭临界距离值，当后视镜与障碍物的距离小于Sr时，将发生刮蹭；α和β分别为衡量汽车驾驶平稳性和后视镜距离障碍物距离的权重指数，α和β均为正数，且α和β之和为1；
通过动态规划优化算法，设定后视镜***对Sδ共有有限的n组控制量λ1、λ2、λ3…λn,则产生相应的n组预测值，利用性能目标泛函J来评估n个预测值，选取使性能目标泛函J最小的控制量为最优控制变量值。
S130,比较下一时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设的刮蹭临界距离值。
可以理解，通过比较下一时刻后视镜和障碍物之间的相对距离与预设刮蹭临界距离值的大小，判断汽车后视镜下一时刻与障碍物是否会发生刮蹭等。
例如，比较上述tk+1时刻后视镜***状态变量的预测值x(k+1)与刮蹭临界距离值Sr的大小。
S140，如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值，则根据最优控制变量值折叠后视镜。
可以理解，如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离过小，小于预设的刮蹭临界距离值，则表明下一时刻后视镜可能与障碍物发生刮蹭，因此根据最优控制变量值折叠后视镜。
比如，当x(k+1)≤Sr，则把上述最优控制变量λξ发送给后视镜的相关响应模块，从而可使得控制响应电机的转动轴开始转动，并将转动传递给传动折叠机构，传动折叠机构带动轴销转动，进而及时将后视镜折叠，折叠角度为λξ。从而得到，如图5所示的后视镜的折叠角度变化图，如图5所示，如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值，则根据最优控制变量值控制后视镜向内折叠，即折叠角度对应于如图5所示的折叠角度的负轴侧。
综上所述，本发明实施例的后视镜调节控制方法，通过预设的数学模型对获取的当前时刻预设的汽车状态信息参数进行处理，预测出下一时刻后视镜和障碍物之间的距离，并采用动态规划算法求解出最优的控制变量值，从而在下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值时，根据最优控制变量值折叠后视镜。该方法在后视镜与障碍物的距离较近时，通过控制后视镜的折叠，避免了后视镜与障碍物的刮蹭，保障了行车的安全。
需要注意的是，如果后视镜与障碍物之间的距离较近，且预测下一时刻后视镜与障碍物的相对距离较小，小于预设的刮蹭临界距离的时候，汽车的车身距离障碍物之间的距离可能也会很近，因此需要提醒驾驶员采取相应的规避措施以保障行车的安全。
具体地，在上述步骤S140之前，还可通过语音报警等方式提醒驾驶员，进行安全驾驶等。
因此，如图6所示，该后视镜体调节方法包括：
S610，获取当前时刻预设的汽车状态信息参数，根据预设的数学模型预测对汽车状态信息参数进行处理，预测下一时刻后视镜和障碍物的相对距离。
S620，采用动态规划优化算法求解预设的后视镜***的性能目标泛函，获取最优控制变量值。
S630，比较下一时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设的刮蹭临界距离值。
S640，如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值，则启动报警，提醒驾驶员进行规避处理，以及根据最优控制变量值折叠后视镜。
可以理解，当后视镜距离障碍物之间的距离较近的时候，则可能整个车身的距离和障碍物也较近，因此在折叠后视镜之前，还可启动报警，比如语音报警，蜂鸣报警等，以提醒驾驶员进行规避处理，比如左转向以避开右侧的障碍物等。
综上所述，本发明实施例的后视镜调节控制方法，如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离，小于预设的刮蹭临界距离值，则可在根据最优控制变量值折叠后视镜之前，启动报警，提醒驾驶员进行规避处理。进一步保障了行车的安全。
在实际的应用中，在步骤S140后，在根据最优控制变量调节后视镜的折叠角度后，后视镜可能因为折叠角度的变化，影响了为驾驶员提供周围环境信息。比如因右侧驾驶镜向后视镜方向折叠，可能右侧后视镜只能看到整个车身，看不到右侧的道路情况等环境信息。
因此，需要在下一时刻后视镜和障碍物的相对距离大于预设的刮蹭临界距离值时，根据最优控制变量值及时的展开后视镜。
进一步地，后视镜在展开的过程中，如果距离障碍物之间的距离会相对接近，如果过于接近，则可能会引起后视镜与障碍物之间的刮蹭。
因此，在展开后视镜的过程中，需要根据后视镜与障碍物之间的距离，调整展开的角度。
具体而言，如图7所示，该后视镜调节控制方法包括：
S710，获取当前时刻预设的汽车状态信息参数，根据预设的数学模型预测对汽车状态信息参数进行处理，预测下一时刻后视镜和障碍物的相对距离。
S720，采用动态规划优化算法求解预设的后视镜***的性能目标泛函，获取最优控制变量值。
S730，比较下一时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设的刮蹭临界距离值。
S740，如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值，则根据最优控制变量值折叠后视镜。
S750，如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离大于预设的刮蹭临界距离值，则根据最优控制变量值展开后视镜。
具体而言，比较最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和，与预先存储的驾驶员驾驶位置的最优折叠角度的大小。
如果最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和小于最优折叠角度，则后视镜的展开角度为最优控制变量值；
如果最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和大于等于最优折叠角度，则后视镜的展开角度为最优折叠角度与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的差。
例如，若λξ+x(k)＜Sψ，则展开角度为λξ；若λξ+x(k)≥Sψ，则展开角度为Sψ-x(k)；其中，Sψ为后视镜记忆的驾驶员最优驾驶位置。
为了更加清楚的说明本发明实施例的后视镜调节方法，下面结合附图8举例说明以上结合附图1-7描述的后视镜调节控制方法实施例，图8是根据本发明一个具体实施例的后视镜的控制逻辑流程图，说明如下：
S810，获取当前时刻预设的汽车状态信息参数，根据预设的数学模型预测对汽车状态信息参数进行处理。
具体地，在本示例中，汽车状态信息参数可以包括，包含当前行驶速度和当前行驶方向的汽车行驶信息、包含当前转速和当前油门开度的发动机状态、包含当前障碍物距离和当前障碍物方向的障碍物信息、包含后视镜折叠角度和后视镜折叠速度的后视镜信息以及包含当前制动器位置的制动器信息。
进而，可通过相关的实时信号采集装置、车速传感器、发动机传感器和刹车踏板传感器等获取当前时刻预设的汽车状态信息参数。
S820，根据预设的数学模型对汽车状态信息参数进行处理。
S830，后视镜和障碍物的相对距离转化。
即在根据预设的数学模型对汽车状态信息参数进行处理后预测出下一时刻后视镜和障碍物的相对距离。
S840，判断后视镜是否进入高风险区域。
具体地，如果没有进入高风险区域，则返回步骤S820，滚动更新相关汽车状态信息参数，并根据预设的数学模型以对汽车状态信息参数进行处理。
S850，如果确定进入高风险区域，根据行车速度、行驶方向和加速度信息等对刮蹭产生的影响，进行在线滚动优化，给出下一时刻三者的参考权重系数。
可以理解，由于汽车的行车速度、行驶方向和加速度信息等都会影响汽车下一时刻与障碍物之间的距离，且上述汽车状态信息参数不同的状态对汽车下一时刻与障碍物之间的距离的影响的权重不同，因此需要获取下一时刻三者的参考权重系数，以准确分析下一时刻对后视镜的相关控制变量。
S860，根据不同状态的参考权重系数，计算出相关最优控制变量。
其中，最优控制变量值用来控制后视镜的折叠或展开角度等。
S870，判断后视镜是否进入刮蹭临界区域。
可以理解，根据计算出的下一时刻后视镜和障碍物之间的相对距离，比较下一时刻后视镜和障碍物之间的相对距离与预设的刮蹭临界距离值大小。
S880，如果没有进入刮蹭临界区域，则反馈矫正后视镜位置、后视镜接近障碍区的速度信息，并返回步骤S860。
也就是说，如果没有进入该刮蹭临界区域，则反馈并矫正后视镜位置、后视镜接近障碍区的速度信息，以便于准确地生成对后视镜进行控制的最优控制变量，且该过程是一个滚动优化的过程。
S890，如果进入刮蹭临界区域，则滚动优化结束，并启动报警。
可以理解，如果进入刮蹭临界区，则启动报警，提醒驾驶员采取相关的规避风险的措施，并且在该过程中，如果进入刮蹭临界区域，结束滚动优化过程。
S8100，判断驾驶员是否做出相关反应。
S8110，如果驾驶员没有做出反应，则后视镜应急折叠机构工作，防止刮蹭发生。
可以理解，如果驾驶员没有来得及采取相关的反应，则自动根据最优控制变量折叠后视镜规避风险。
S8120，判断后视镜是否进入安全区域。
具体地，可根据后视镜与障碍物之间的相对距离判断后视镜是否进入安全区域。
S8130，如果进入安全区域，则关闭报警，并展开后视镜。
具体地，如果进入安全区域，则关闭报警，并展开后视镜，为驾驶员提供周围环境信息。
综上所述，本发明实施例的后视镜调节控制方法，在下一时刻后视镜和障碍物的相对距离大于预设的刮蹭临界距离值，则根据最优控制变量对后视镜进行展开，并在展开的过程中，比较最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和，与预先存储的驾驶员驾驶位置的最优折叠角度的大小，以根据其大小关系调整后视镜的展开角度的大小。实现了对后视镜的安全的自动展开，提高了后视镜调节控制方法的实用性，进一步保障了行车的安全。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种模型预测控制处理器。图9是根据本发明一个实施例的模型预测控制处理器的结构示意图，如图9所示，该模型预测控制处理器包括：上层控制器1000和下层控制器2000，其中，上层控制器1000包括实时信息采集模块1100、预测模块1200、目标泛函模块1300和卡尔曼滤波器1400；下层控制器2000包括响应控制模块2100。
其中，实时信息采集模块1100，用于获取当前时刻预设的汽车状态信息参数，并发送给卡尔曼滤波器1400进行数据处理。
为了在保障后视镜为驾驶员提供的周围环境信息的功能同时，兼顾行车的安全，需要预测下一时刻后视镜与障碍物的相对距离是否安全。
其中，由于汽车的行驶方向,行驶速度等不同，其下一时刻后视镜与障碍物之间的距离也不同，因此需要预设与下一时刻后视镜与障碍物之间的距离有关的汽车状态信息参数，以便于根据该汽车状态信息参数预测下一时刻后视镜与障碍物之间的距离。
具体而言，获取当前时刻预设的汽车状态信息参数，且由于汽车状态信息参数的多样性与复杂性，需要将其发送给卡尔曼滤波器1400进行数据处理，以对汽车状态信息参数进行去噪处理等。
预测模块1200，用于根据预设的数学模型预测对卡尔曼滤波器输出的汽车状态信息参数进行处理，预测下一时刻后视镜和障碍物的相对距离。
可以理解，预设的数学模型是根据汽车的结构参数(比如汽车的体积大小、汽车的刹车踏板的位置等)和后视镜的结构参数(比如后视镜的折叠位置等)建立的可计算后视镜未来状态变化量的数学模型。
进而，可通过预测模块1200，根据预设的数学模型预测对卡尔曼滤波器1400输出的汽车状态信息参数进行处理，以预测下一时刻后视镜和障碍物的相对距离。
另外，在本发明的一个实施例中，有可能在当前时刻汽车的后视镜与障碍物的相对距离比较近，存在后视镜与障碍物发生刮蹭的风险。比如对于停放于较为狭窄区域的汽车，其启动的一刻，后视镜距离周边障碍物的距离较近。
因此也可预先设置风险门限值，用以比较当前时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设风险门限值的大小，该风险门限值可根据大量实验进行标定。
具体而言，预测模块1200还可用于比较当前时刻后视镜与和障碍物之间的相对距离与预设的风险门限值的大小，以确定是否进入高风险区域。
如果预测模块1200获取当前时刻后视镜与和障碍物之间的相对距离小于等于预设风险门限值，则确定进入高风险区域，很有可能会后视镜会与障碍物发生刮蹭，则获取当前时刻的预设的汽车状态信息参数，便于进一步根据该预设的汽车状态信息参数对后视镜进行相应的控制操作，以保证行车安全。
目标泛函模块1300，用于采用动态规划优化算法求解预设的后视镜***的性能目标泛函，获取最优控制变量值，比较下一时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设的刮蹭临界距离值，如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值，则通过响应控制模块2100根据最优控制变量值折叠后视镜。
可以理解，在预测出下一时刻后视镜和障碍物之间的相对距离后，在当前时刻到预测时刻之间的时间区间内，为了使得对后视镜的控制更加符合真实的行车状态，使得控制效果达到最优，目标泛函模块1300可采取相应的算法计算出最优的控制变量值，该最优控制变量值用来控制后视镜的折叠或展开角度等。
进而，如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离过小，小于预设的刮蹭临界距离值，则表明下一时刻后视镜可能与障碍物发生刮蹭，因此响应控制模块2100根据最优控制变量值折叠后视镜。
综上所述，本发明实施例的模型预测控制处理器，通过预设的数学模型对获取的当前时刻预设的汽车状态信息参数进行处理，预测出下一时刻后视镜和障碍物之间的距离，并采用动态规划算法求解出最优的控制变量值，从而在下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值时，根据最优控制变量值折叠后视镜。该模型预测控制处理器在后视镜与障碍物的距离较近时，通过响应控制模块控制后视镜的折叠，避免了后视镜与障碍物的刮蹭，保障了行车的安全。
需要注意的是，如果后视镜与障碍物之间的距离较近，且预测下一时刻后视镜与障碍物的相对距离较小，小于预设的刮蹭临界距离的时候，汽车的车身距离障碍物之间的距离可能也会很近，因此需要提醒驾驶员采取相应的规避措施以保障行车的安全。
具体地，响应控制模块2100还用于启动报警，提醒驾驶员进行规避处理。可以理解，当后视镜距离障碍物之间的距离较近的时候，则可能整个车身的距离和障碍物也较近，因此在折叠后视镜之前，响应控制模块2100还可启动报警，比如语音报警，蜂鸣报警等，以提醒驾驶员进行规避处理，比如左转向以避开右侧的障碍物等。
综上所述，本发明实施例的模型预测控制处理器，如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离，小于预设的刮蹭临界距离值，响应控制模块则可在根据最优控制变量值折叠后视镜之前，启动报警，提醒驾驶员进行规避处理。进一步保障了行车的安全。
在实际的应用中，在根据最优控制变量调节后视镜的折叠角度后，后视镜可能因为折叠角度的变化，影响了为驾驶员提供周围环境信息。比如因右侧驾驶镜向后视镜方向折叠，可能右侧后视镜只能看到整个车身，看不到右侧的道路情况等环境信息。
因此，需要在下一时刻后视镜和障碍物的相对距离大于预设的刮蹭临界距离值时，根据最优控制变量值及时的展开后视镜。
进一步地，后视镜在展开的过程中，如果距离障碍物之间的距离会相对接近，如果过于接近，则可能会引起后视镜与障碍物之间的刮蹭。
因此，在展开后视镜的过程中，需要根据后视镜与障碍物之间的距离，调整展开的角度。
具体而言，目标泛函模块1300，还用于如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离大于预设的刮蹭临界距离值，则通过响应控制模块2100根据最优控制变量值展开后视镜。
其中，图10是根据本发明一个具体实施例的模型预测控制处理器的结构示意图，如图10所示，该模型预测控制处理器还包括：后视镜位置记忆模块2200。
更具体地，响应控制模块2100，还用于比较最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和，与预先存储到后视镜位置记忆模块2200中的驾驶员驾驶位置的最优折叠角度的大小；
如果最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和小于最优折叠角度，则后视镜的展开角度为最优控制变量值；
如果最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和大于等于最优折叠角度，则后视镜的展开角度为最优折叠角度与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的差。
综上所述，本发明实施例的模型预测控制处理器，在下一时刻后视镜和障碍物的相对距离大于预设的刮蹭临界距离值，则根据最优控制变量对后视镜进行展开，并在展开的过程中，比较最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和，与预先存储的驾驶员驾驶位置的最优折叠角度的大小，以根据其大小关系调整后视镜的展开角度的大小。实现了对后视镜的安全的自动展开，提高了后视镜调节控制方法的实用性，进一步保障了行车的安全。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种后视镜。
需要说明的是，本发明实施例的后视镜包括本发明结合图9至图10描述的模型预测控制处理器，对于本公开后视镜实施例中未被披露的细节，请参照本公开描述的模型预测控制处理器实施例。
图11是根据本发明一个实施例的后视镜的结构示意图，如图11所示，该后视镜包括：固定安装于后视镜基板8上的壳体12、固定于壳体12底部的基座3、固定于后视镜支架1上的底座2、用于转动连接的销轴11、用于驱动壳体12绕销轴11的轴线相对于底座2转动的响应电机13，以及使得壳体12能够手动地相对于基座3转动的连接件4。
并且，如图11所示，后视镜镜体9的空腔中设有模型预测控制处理器7和报警装置6；壳体12上设有实时信号采集装置10；销轴11上设有后视镜位置探测机构5，且销轴11与响应电机13之间设有传动折叠机构14。
具体地，实时信号采集装置10获取当前时刻预设的汽车状态信息参数，模型预测控制处理器7根据预设的数学模型预测对状态信息参数进行处理，预测下一时刻后视镜与障碍物之间的相对距离。
进而，为了使得对后视镜的控制更加符合真实的行车状态，使得控制效果达到最优，模型预测控制处理器7采用动态规划优化算法求解预设的后视镜***的性能目标泛函，获取最优控制变量值。
模型预测控制处理器7比较下一时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设的刮蹭临界距离值。如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值，则根据最优控制变量值折叠后视镜。
具体而言，设置于后视镜镜体9中的模型预测控制处理器7可使得响应电机13驱动壳体12绕销轴11的轴线相对于底座2，开始进行转动，其中底座2固定于后视镜的支架1上。其中，该壳体12还可通过转动的连接件4实现相对于基座3的手动转动。进而，将转动传递给传动折叠机构14，传动折叠机构14带动轴销11转动，进而及时将后视镜折叠，其中壳体12安装于后视镜的基板8上。
综上所述，本发明实施例的后视镜，通过预设的数学模型对获取的当前时刻预设的汽车状态信息参数进行处理，预测出下一时刻后视镜和障碍物之间的距离，并采用动态规划算法求解出最优的控制变量值，从而在下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值时，根据最优控制变量值折叠后视镜。该方法在后视镜与障碍物的距离较近时，通过控制后视镜的折叠，避免了后视镜与障碍物的刮蹭，保障了行车的安全。
需要注意的是，如果后视镜与障碍物之间的距离较近，且预测下一时刻后视镜与障碍物的相对距离较小，小于预设的刮蹭临界距离的时候，汽车的车身距离障碍物之间的距离可能也会很近，因此需要提醒驾驶员采取相应的规避措施以保障行车的安全。
具体地，报警装置6用于下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值，则启动报警，提醒驾驶员进行规避处理，以及根据最优控制变量值折叠后视镜。
可以理解，当模型预测控制处理器7预测出后视镜距离障碍物之间的距离较近的时候，则可能整个车身的距离和障碍物也较近，因此在折叠后视镜之前，报警装置6还可启动报警，比如语音报警，蜂鸣报警等，以提醒驾驶员进行规避处理，比如左转向以避开右侧的障碍物等。
综上所述，本发明实施例的后视镜，如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离，小于预设的刮蹭临界距离值，则可在根据最优控制变量值折叠后视镜之前，启动报警，提醒驾驶员进行规避处理。进一步保障了行车的安全。
在实际的应用中，在根据最优控制变量调节后视镜的折叠角度后，后视镜可能因为折叠角度的变化，影响了为驾驶员提供周围环境信息。比如因右侧驾驶镜向后视镜方向折叠，可能右侧后视镜只能看到整个车身，看不到右侧的道路情况等环境信息。
因此，需要在下一时刻后视镜和障碍物的相对距离大于预设的刮蹭临界距离值时，根据最优控制变量值及时的展开后视镜。
进一步地，后视镜在展开的过程中，如果距离障碍物之间的距离会相对接近，如果过于接近，则可能会引起后视镜与障碍物之间的刮蹭。
因此，在展开后视镜的过程中，需要根据后视镜与障碍物之间的距离，调整展开的角度。
具体而言，该后视镜调节控制方法包括：
模型预测控制处理器7比较下一时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设的刮蹭临界距离值。
如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值，则通过响应电机13通过销轴11控制传动折叠机构14根据最优控制变量值折叠后视镜。
如果下一时刻后视镜和障碍物的相对距离大于预设的刮蹭临界距离值，则通过响应电机13通过销轴11控制传动折叠机构14根据最优控制变量值展开后视镜。
具体而言，模型预测控制处理器7比较最优控制变量值与当后视镜位置探测机构5探测的，当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和，与预先存储的驾驶员驾驶位置的最优折叠角度的大小。
如果模型预测控制处理器7获取最优控制变量值与后视镜位置探测机构5探测的，当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和小于最优折叠角度，则传动折叠机构14实施后视镜的展开角度为最优控制变量值；
如果模型预测控制处理器7获取最优控制变量值与后视镜位置探测机构5探测的，当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和大于等于最优折叠角度，则传动折叠机构14实施后视镜的展开角度为最优折叠角度与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的差。
综上所述，本发明实施例的后视镜，在下一时刻后视镜和障碍物的相对距离大于预设的刮蹭临界距离值，则根据最优控制变量对后视镜进行展开，并在展开的过程中，比较最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的和，与预先存储的驾驶员驾驶位置的最优折叠角度的大小，以根据其大小关系调整后视镜的展开角度的大小。实现了对后视镜的安全的自动展开，提高了后视镜调节控制方法的实用性，进一步保障了行车的安全。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种汽车，图12是根据本发明一个实施例的汽车的结构示意图，如图12所示，该汽车包括：汽车本体100和后视镜200。
其中，需要说明的是，上述后视镜200包括上述参照图11对后视镜的功能描述，其功能与后视镜的功能相对应，在此不再赘述。
综上所述，本发明实施例的汽车，通过预设的数学模型对获取的当前时刻预设的汽车状态信息参数进行处理，预测出下一时刻后视镜和障碍物之间的距离，并采用动态规划算法求解出最优的控制变量值，从而在下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值时，根据最优控制变量值折叠后视镜。该汽车在后视镜与障碍物的距离较近时，通过控制后视镜的折叠，避免了后视镜与障碍物的刮蹭，保障了行车的安全。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (14)
1.一种后视镜调节控制方法，其特征在于，包括：
获取当前时刻预设的汽车状态信息参数，根据预设的数学模型预测对所述汽车状态信息参数进行处理，预测下一时刻后视镜和障碍物的相对距离；
采用动态规划优化算法求解预设的后视镜***的性能目标泛函，获取最优控制变量值；
比较所述下一时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设的刮蹭临界距离值；
如果所述下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值，则根据所述最优控制变量值折叠后视镜。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采用动态规划优化算法求解预设的后视镜***的性能目标泛函之前，还包括：
比较当前时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设风险门限值的大小，以确定是否进入高风险区域；
如果确定进入高风险区域，则获取当前时刻预设的汽车状态信息参数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述最优控制变量值折叠后视镜之前，还包括：
启动报警，提醒驾驶员进行规避处理。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述最优控制变量值折叠后视镜之后，还包括：
如果所述下一时刻后视镜和障碍物的相对距离大于预设的刮蹭临界距离值，则根据所述最优控制变量值展开后视镜。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述最优控制变量值展开后视镜，包括：
比较所述最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离对应的后视镜的折叠角度的和，与预先存储的驾驶员驾驶位置的最优折叠角度的大小；
如果所述最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离对应的后视镜的折叠角度的和小于所述最优折叠角度，则所述后视镜的展开角度为所述最优控制变量值；
如果所述最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离对应的后视镜的折叠角度的和大于等于所述最优折叠角度，则所述后视镜的展开角度为所述最优折叠角度与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的差。
6.一种模型预测控制处理器，其特征在于，包括：上层控制器和下层控制器；其中，所述上层控制器包括：实时信息采集模块、预测模块、目标泛函模块和卡尔曼滤波器；所述下层控制器包括：响应控制模块；其中，
所述实时信息采集模块，用于获取当前时刻预设的汽车状态信息参数，并发送给所述卡尔曼滤波器进行数据处理；
所述预测模块，用于根据预设的数学模型预测对所述卡尔曼滤波器输出的汽车状态信息参数进行处理，预测下一时刻后视镜和障碍物的相对距离；
所述目标泛函模块，用于采用动态规划优化算法求解预设的后视镜***的性能目标泛函，获取最优控制变量值，比较所述下一时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设的刮蹭临界距离值，如果所述下一时刻后视镜和障碍物的相对距离小于预设的刮蹭临界距离值，则通过所述响应控制模块根据所述最优控制变量值折叠后视镜。
7.如权利要求6所述的模型预测控制处理器，其特征在于，
所述预测模块，还用于比较当前时刻后视镜和障碍物的相对距离与预设风险门限值的大小，以确定是否进入高风险区域；
如果确定进入高风险区域，则获取当前时刻预设的汽车状态信息参数。
8.如权利要求6所述的模型预测控制处理器，其特征在于，还包括：
所述响应控制模块，还用于启动报警，提醒驾驶员进行规避处理。
9.如权利要求6所述的模型预测控制处理器，其特征在于，
所述目标泛函模块，还用于如果所述下一时刻后视镜和障碍物的相对距离大于预设的刮蹭临界距离值，则通过所述响应控制模块根据所述最优控制变量值展开后视镜。
10.如权利要求6所述的模型预测控制处理器，其特征在于，所述下层控制器还包括：后视镜位置记忆模块；
所述响应控制模块，还用于比较所述最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离对应的后视镜的折叠角度的和，与预先存储到所述后视镜位置记忆模块中的驾驶员驾驶位置的最优折叠角度的大小；
如果所述最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离对应的后视镜的折叠角度的和小于所述最优折叠角度，则所述后视镜的展开角度为所述最优控制变量值；
如果所述最优控制变量值与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离对应的后视镜的折叠角度的和大于等于所述最优折叠角度，则所述后视镜的展开角度为所述最优折叠角度与当前时刻后视镜和障碍物的相对距离的差。
11.一种后视镜，其特征在于，包括：如权利要求6-10任一项所述的模型预测控制处理器。
12.如权利要求11所述后视镜，其特征在于，包括：固定安装于后视镜基板上的壳体、固定于壳体底部的基座、固定于后视镜支架上的底座、用于转动连接的销轴、用于驱动壳体绕所述销轴的轴线相对于底座转动的响应电机，以及使得壳体能够手动地相对于基座转动的连接件。
13.如权利要求12所述后视镜，其特征在于，后视镜镜体的空腔中设有所述模型预测控制处理器和报警装置；壳体上设有实时信号采集装置；销轴上设有后视镜位置探测机构，且销轴与响应电机之间设有传动折叠机构。
14.一种汽车，其特征在于，包括：汽车本体，以及如权利要求11-13任一项所述的后视镜。
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