CN106696929A - 一种在手动挡汽车上实现自动紧急制动功能的方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种手动挡汽车自动紧急制动***及方法，包括***控制器、雷达、视觉传感器、电子稳定ESC、灯光控制模块LCM、仪表IP、发动机管理***EMS和离合器控制模块，它们通过网关GW实现信息传输和控制。本发明是在出现突发危险状况时AEB才介入并触发ESC紧急制动的功能。在AEB请求ESC紧急制动的过程中，发动机管理***EMS检测到发动机趋于熄火的状态时，发送控制信号给离合器控制模块，离合器控制模块通过电机驱动拉线，拉线作用于离合器踏板，发动机飞轮和变速箱传动轴脱开，确保发动机不熄火，避免因发动机熄火导致AEB功能失效。本发明具有原理简单、可靠性高、可实现性强的优点。

Description

一种在手动挡汽车上实现自动紧急制动功能的方法及***
技术领域
本发明属于汽车主动安全领域，具体涉及自动紧急制动技术。
背景技术
在驾车行驶的过程中，车辆与汽车、二三轮车和行人等道路上的其它目标极易发生刮撞和追尾事故。为了避免事故的发生，各个汽车生产厂商从汽车主动安全的领域出发，积极推出各种预警和防撞***的解决方案。但是，目前各个汽车厂商对这项技术的命名并不统一。例如，沃尔沃的CWAB（Collision Warning with Brake Assist）***，奔驰的Pre-safe***，丰田的PCS（Pre-Collision System）***，本田CMBS（Collision MitigationBrake System）***等。
这种预警和防撞***的技术，主要是利用雷达和摄像头等测距设备实时探测前方路况，测算出发生碰撞危险的等级，***根据危险等级给相应的执行机构发出执行命令。例如，在车辆遇到危险时，通过预警功能提醒驾驶员制动；当制动力不足或驾驶员没有制动时，通过主动制动甚至完全刹停以避免或缓解碰撞，从而提高行车的安全性。目前，有些厂商的***只有预警提醒的功能，不具备自动刹车的功能。
对于这些***，当前在自动挡或者手自一体的车型搭载率较高，而手动挡车型上均没有搭载AEB(自动紧急刹车***)配置，分析其原因主要有：
（1）手动挡与自动挡车型的动力总成不一致，在自动挡车型上开发的AEB***不能直接移植到手动挡车型，需要实际考虑手动挡车型独有的特性。例如，在紧急制动的过程中，车辆熄火可能会导致AEB失效，进而导致电子稳定控制***ESC失效。***失效是不可接受的，这有可能会导致车型的大批量召回。
（2）大多数消费者对这一功能不了解。国内目前具有AEB功能的仍集中在2015-2016年上市的新款车型上。
名称为“基于机器视觉的车辆前向防撞自动紧急制动***及该车辆”和“一种实现自动紧急制动的***”的专利文献，也都提供了一种详细实现预警和防撞功能的方法。但是，并未从手动档车型实际的工程化应用上考虑。
随着消费需求的推动，技术的逐步成熟和产品价格的趋向下降，AEB应用车型必将由高向低逐步下探。因此，急需解决手动挡车型搭载自动紧急制动功能问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：针对手动挡车型实现自动紧急制动功能，提供一种原理简单、可靠性高、可实现性强的方法。
本发明提出的手动挡汽车自动紧急制动***包括***控制器、环境感知设备、电子稳定ESC、发动机管理***EMS和离合器控制模块，它们通过网关GW实现信息传输和控制。
所述***控制器，用于对搜集的环境感知设备信号进行融合处理，作出控制决策，对执行机构发出执行命令；
所述电子稳定控制***ESC，控制自动紧急制动***的激活，并根据自动紧急制动***的请求提供刹车制动；
所述发动机管理***EMS，用于将发动机的状态信号给***控制器，***控制器监测到发动机处于关闭的状态下不工作；
所述方向盘转角传感器，用于采集驾驶员转向信号并预测驾驶员转向意图；
所述离合器控制模块，用于控制微型电机驱动拉线，拉线作用于离合器踏板，使发动机飞轮和变速箱传动轴脱开，保持发动机不熄火。
优选地，所述环境感知设备包括雷达和/或视觉传感器；所述雷达探测前方目标及路况信息；所述视觉传感器对前方目标及路况信息进行采集并通过CAN将采集的信号发送给***控制器进行处理。
进一步，本***还包括灯光控制模块LCM和仪表IP；所述灯光控制模块LCM在车辆主动制动时点亮制动尾灯；所述仪表IP提供文字、图片和声音报警提醒；
进一步，本***还包括空调控制器AC，用于实时监测车外温度，当车外温度低于雷达传感器设定的零界温度时，雷达自动启动加热模块加热，避免雷达表面结冰影响正常使用。
还包括车身控制模块BCM，用于监测车门开闭状态，控制自动紧急制动***在车门处于关闭的状态下才能激活。
本***中，所述***控制器集成雷达传感器硬件，雷达采用77-79GHz的毫米波雷达。视觉传感器采用单目摄像头。
本发明还提出一种在手动挡汽车上实现自动紧急制动功能的方法，包括以下步骤：
步骤1：***控制器将接收到的环境感知设备信号进行信息融合，计算出当前场景下的目标信息；
步骤2：***控制器提取当前场景下的目标信息和本车信息进行分析处理，判定当前场景下本车与前方目标是否会发生危险，确定危险目标；
步骤3：***控制器通过控制算法确定***的响应请求，并将请求命令发给相应的执行机构；
步骤4：执行机构响应***的请求，包括
当检测到驾驶员有制动但制动力不足时，***控制器向电子稳定控制***ESC发出请求，启动电子稳定控制***ESC的制动辅助功能；
当检测到驾驶员完全无制动行为时，***控制器通过电子稳定控制***ESC主动紧急制动；
以上在***控制器 请求电子稳定控制***ESC 制动过程中，发动机管理***EMS向离合器控制模块发出控制信号，离合器控制模块发出信号给微型电机，控制微型电机驱动拉线，拉线作用于离合器踏板，使发动机飞轮和变速箱传动轴脱开，确保发动机不熄火。
步骤5：电子稳定控制***ESC完成制动工作后，***控制器通过CAN总线发信号给发动机管理***EMS，告知本次自动紧急制动工作完成，此时，离合器控制模块响应退出动作，离合器踏板松开复位。
本方法中，采用雷达和摄像头作为自动紧急制动***的环境感知设备，同步采集前方路况信息。
所述步骤4执行机构响应***的请求还包括：
仪表IP显示图片和文字提醒、蜂鸣器发出报警声音，提醒驾驶员注意前方危险且需要制动；
主动制动过程中***控制器给灯光控制模块LCM 发出点亮制动尾灯的信号，灯光控制模块控制制动尾灯点亮。
本发明针对普通的离合器踏板进行升级改造，避免因发动机熄火导致AEB功能失效，可以实现FCW、AEB City、AEB Inter-Urban和AEB Pedestrian四个功能。毫米波雷达识别距离可达200m，摄像头信号和雷达传感器信号融合可保证目标识别精度高，可避免栏杆、塑料袋、易拉罐等目标造成***的误触发。本发明的***既可以对静止目标起作用，也可以对行人、自行车和摩托车的不易识别的小目标起作用。AEB功能完整覆盖E-NCAP和C-NCAP的所有测试工况，预期在E-NCAP和C-NCAP的测试中均能获得较高的评分。
附图说明
图1是本发明的自动紧急制动***的硬件构架框图；
图2是本发明的离合器控制模块工作原理图；
图3是本发明的自动紧急制动***工作原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明采用毫米波雷达+单目摄像头的方案。***的硬件构架框图如图1所示。各关联***的功能说明如下：
（1）***控制器：将***控制器集成于雷达内部，***控制器对搜集的雷达传感器信号和摄像头传感器信号进行融合处理，完成外界环境信息搜集和感知后作出控制决策，然后对执行机构发出执行命令；
（2）雷达：采用77-79GHz的毫米波雷达，负责探测前方目标及路况信息；
（3）单目摄像头：作为视觉传感器，对前方目标及路况信息进行采集并通过私有CAN将采集的信号传送给雷达控制器进行处理；
（4）ESC：电子稳定控制***，当ESC关闭时，AEB功能不能激活。根据AEB的请求提供刹车制动的功能；
（5）GW：网关，实现***各关联模块之间信息传输控制；
（6）AC：空调控制器，实时监测车外温度，当车外温度低于雷达传感器设定的零界温度时，雷达自动启动加热模块加热，避免雷达表面结冰影响正常使用；
（7）BCM：车身控制模块，监测车门开闭状态，只有车门处于关闭的状态下，AEB才能激活；
（8）LCM：灯光控制模块，车辆主动制动时点亮制动尾灯；
（9）IP：仪表，提供文字和图片提醒；
（10）EMS：发动机管理***，发动机的状态信号给AEB***，AEB监测到发动机处于关闭的状态下不工作；
（11）SAS：方向盘转角传感器，采集驾驶员转向信号并预测驾驶员转向意图；
（12）离合器控制模块：AEB***制动过程中，保持发动机不熄火。
本发明针对普通的离合器踏板进行升级改造，避免因发动机熄火导致AEB功能失效。其工作原理如图2所示。通常情况下，在驾驶员开车行驶的过程中，AEB处于监控待命的状态。一旦出现突发的危险状况，AEB才介入并可能触发ESC紧急制动的功能。在AEB请求ESC紧急制动的过程中，发动机管理***EMS检测到发动机趋于熄火的状态时，发送控制信号给离合器控制模块，离合器控制模块通过微型电机驱动拉线，拉线作用于离合器踏板，相当于驾驶员主动踩下离合器踏板，发动机飞轮和变速箱传动轴脱开，确保发动机不熄火。ESC完成制动工作后，AEB通过CAN总线发信号给EMS，告知本次AEB工作完成，此时，离合器控制模块响应退出动作，离合器踏板松开复位。在AEB没有主动介入紧急制动的过程中，这个模块不会工作，驾驶员踩急刹仍会导致车辆熄火。因此，加入离合器控制模块并不会影响驾驶员正常操作，用户甚至觉察不到离合器的改变。
参见图3，本***实现自动紧急制动的具体过程如下，
1、***自检：上电后，***启动自检，当***或关联部件出现故障时，仪表9会点亮故障灯并提醒用户自动紧急制动功能不可用。当自检通过后，仪表会提示用户自动紧急制动功能已开启。
2、环境感知及信息提取：在行驶过程中，雷达2发射雷达波探测前方目标，摄像头3同步采集前方路况的视频信息，并通过私有CAN将信号发送至***控制器1，***控制器1通过融合算法计算出前方目标的距离、相对速度、加速度、横向偏移和方位角等信息。
3、控制算法：电子稳定控制***ESC 4和发动机管理***EMS 10提供本车的速度、加速度、驾驶员转向等信息给***控制器1，***的控制器1将当前场景下的目标信息和本车信息进行分析处理。***的控制器1判定当前场景下本车与前方目标是否会发生危险，确定危险目标。
4、执行机构响应：***控制器1给相应的执行机构发出执行命令：
一旦出现危险时，仪表9显示图片和文字提醒、蜂鸣器发出报警声音首先提醒驾驶员注意前方危险且需要制动；
当驾驶员有制动但制动力不足时，***控制器1通过电子稳定控制***ESC 4的制动辅助功能，帮助驾驶员制动以达到最佳的制动效果。
而当驾驶员完全无制动行为时，***控制器1通过电子稳定控制***ESC 4主动紧急制动以避免和缓解碰撞。主动制动过程中的主要执行结构是电子稳定控制***ESC4，***制动过程中灯光控制模块LCM 8点亮制动尾灯以避免后车追尾本车。
在***控制器 1请求电子稳定控制***ESC 4制动过程中，离合器控制模块12在接收到发动机管理***EMS10给出的控制信号后，通过微型电机驱动拉线，拉线作用于离合器踏板，相当于驾驶员主动踩下离合器踏板，发动机飞轮和变速箱传动轴脱开，确保发动机不熄火。

Claims (10)

1.一种手动挡汽车自动紧急制动***，其特征在于，包括***控制器、环境感知设备、电子稳定控制***ESC、发动机管理***EMS和离合器控制模块，它们通过网关GW实现信息传输和控制；
所述***控制器，用于对搜集的环境感知设备信号进行融合处理，作出控制决策，对执行机构发出执行命令；
所述电子稳定控制***ESC，控制自动紧急制动***的激活，并根据自动紧急制动***的请求提供刹车制动；
所述发动机管理***EMS，用于将发动机的状态信号给***控制器，***控制器监测到发动机处于关闭的状态下不工作；
所述方向盘转角传感器，用于采集驾驶员转向信号并预测驾驶员转向意图；
所述离合器控制模块，用于控制微型电机驱动拉线，拉线作用于离合器踏板，使发动机飞轮和变速箱传动轴脱开，保持发动机不熄火。
2.根据权利要求1所述的手动挡汽车自动紧急制动***，其特征在于，环境感知设备包括雷达和/或视觉传感器；
所述雷达，探测前方目标及路况信息；
所述视觉传感器，对前方目标及路况信息进行采集并通过CAN将采集的信号发送给***控制器进行处理。
3.根据权利要求1所述的手动挡汽车自动紧急制动***，其特征在于，还包括灯光控制模块LCM和仪表IP；所述灯光控制模块LCM在车辆主动制动时点亮制动尾灯；所述仪表IP提供文字、图片和声音报警提醒。
4.根据权利要求1所述的手动挡汽车自动紧急制动***，其特征在于，还包括空调控制器AC，用于实时监测车外温度，当车外温度低于雷达传感器设定的零界温度时，雷达自动启动加热模块加热，避免雷达表面结冰影响正常使用；或者还包括车身控制模块BCM，用于监测车门开闭状态，控制自动紧急制动***在车门处于关闭的状态下才能激活。
5.根据权利要求1所述的手动挡汽车自动紧急制动***，其特征在于，所述***控制器集成雷达传感器硬件，雷达采用77-79GHz的毫米波雷达；视觉传感器采用单目摄像头。
6.一种在手动挡汽车上实现自动紧急制动功能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，***控制器将接收到的环境感知设备信号进行信息融合，计算出当前场景下的目标信息；
步骤2：***控制器提取当前场景下的目标信息和本车信息进行分析处理，判定当前场景下本车与前方目标是否会发生危险，确定危险目标；
步骤3：***控制器通过控制算法确定***的响应请求，并将请求命令发给相应的执行机构；
步骤4：执行机构响应***的请求，包括
当检测到驾驶员有制动但制动力不足时，***控制器向电子稳定控制***ESC发出请求，启动电子稳定控制***ESC的制动辅助功能；
当检测到驾驶员完全无制动行为时，***控制器通过电子稳定控制***ESC主动紧急制动；
以上在***控制器请求电子稳定控制***ESC制动过程中，发动机管理***EMS向离合器控制模块发出控制信号，离合器控制模块发出信号给微型电机，控制微型电机驱动拉线，拉线作用于离合器踏板，使发动机飞轮和变速箱传动轴脱开，确保发动机不熄火；
步骤5：电子稳定控制***ESC完成制动工作后，***控制器通过CAN总线发信号给发动机管理***EMS，告知本次自动紧急制动工作完成，此时，离合器控制模块响应退出动作，离合器踏板松开复位。
7.根据权利要求6所述的在手动挡汽车上实现自动紧急制动功能的方法，其特征在于，在***工作过程中，电子稳定控制***ESC和发动机管理***EMS提供本车的速度、加速度、驾驶员转向等信息给***控制器。
8.根据权利要求6所述的在手动挡汽车上实现自动紧急制动功能的方法，其特征在于，所述***控制器通过融合算法计算当前场景下的目标信息，信息包括前方目标的距离、相对速度、加速度、横向偏移和方位角等。
9.根据权利要求6所述的在手动挡汽车上实现自动紧急制动功能的方法，其特征在于，所述步骤4执行机构响应***的请求还包括：
仪表IP显示图片和文字提醒、蜂鸣器发出报警声音，提醒驾驶员注意前方危险且需要制动；
主动制动过程中***控制器给灯光控制模块LCM 发出点亮制动尾灯的信号，灯光控制模块控制制动尾灯点亮。
10.根据权利要求6所述的在手动挡汽车上实现自动紧急制动功能的方法，其特征在于，自动紧急制动上电时，先启动自检，若***或关联部件出现故障，仪表点亮故障灯并提醒用户，若没有故障，仪表提示用户AEB功能已开启。
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