CN108284842A - 一种车辆前向防撞***评价技术指标阈值计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车辆前向防撞***评价技术指标阈值计算方法，按如下步骤计算：1)首先根据不同工况，计算出自车与前方障碍物不发生碰撞的安全距离d；2)再根据所述安全距离确定用于有效评价前向防撞***的最小初始距离d₀；3)再根据所述安全距离d、自车和前方障碍物的运动速度、运动加速度，以及驾驶员制动反应时间T、预期制动加速度a_s，计算出自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间TTC和速度减小量SD。只有当前向防撞***报警时自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间大于等于理论TTC时，前向防撞***预警性能评价才为合格；只有自车速度实际减小量大于等于理论速度减小量SD时，前向防撞***自动制动性能评价为合格。该方法适用于多种工况和多种车辆。

Description

一种车辆前向防撞***评价技术指标阈值计算方法

技术领域

本发明涉及车辆主动安全技术，尤其涉及一种车辆前向防撞***评价技术指标阈值的方法。

背景技术

车辆前向防撞***对行车安全意义重大。美国公路安全保险协会发布研究表明，自动紧急制动***(AEBS)能够将追尾事故发生率降低40％，而前向防撞***在没 有自动紧急制动***的情况下，也能够降低23％的追尾事故发生率。

AEBS将逐步成为车辆强制安装的配置。欧盟从2013年11月1日起对新注册的 N2、N3、M2、M3类商用车辆(专项作业车和有站立位的客车等特殊车辆除外)已经 强制要求安装自动紧急制动***，我国《机动车运行安全技术条件》(GB 7258-2017) 规定“车长大于11m的公路客车和旅游客车应装备符合标准规定的车道保持辅助系 统和自动紧急制动***，《营运客车安全技术条件》(JT/T 1094-2016)规定“车长大于 9m的营运客车应装备符合JT/T 883规定的车道偏离预警***(LDWS)，还应装备自 动紧急制动***(AEBS)”，《营运货车安全技术条件》(征求意见稿-2017)规定“N3 类载货汽车应装备自动紧急制动***(AEBS)”。

前向防撞***必须经过封闭场地的标准性测试才能进入市场。测试一般在试验场完成，分为前车静止、前车匀速、前车减速、行人横穿等多种工况，评价技术指标一 般包括自车与目标障碍物发生碰撞所需的时间(TTC)、自车速度减小量等，而各评价 技术指标的阈值随工况不同而变化，阈值制定的科学性直接影响了评价结果的有效性。

由于没有科学的参数阈值的计算方法，当我国测试工况与国外不一致时，阈值将难以有效确定，导致国内制定标准时只能参考国外已有的测试工况及其对应的阈值， 制定的标准难以真正体现我国的交通特色。

发明内容

为了进一步提高车辆前向防撞***评价的科学性和合理性，本发明提出一种车辆前向防撞***评价技术指标阈值计算方法，采用该方法，在工况改变时，指标阈值可 随之改变，且可适用于不同车型，且更符合中国国情，为车辆安全***的评价提供更 科学的依据。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种车辆前向防撞***评价技术指标阈值计算方法，按如下步骤计算：

1)首先根据不同工况，计算出自车与前方障碍物不发生碰撞的安全距离d；

2)再根据所述安全距离确定用于有效评价前向防撞***的最小初始距离d₀；

3)再根据所述安全距离d、自车和前方障碍物的运动速度、运动加速度以及驾驶员制动反应时间T、预期制动加速度a_s，计算出自车与前方障碍物发生碰撞所需的理 论时间TTC和理论速度减小量SD；

只有当自车与前方障碍物初始距离d₀大于等于安全距离d时，前向防撞***评价才有效；只有当前向防撞***报警时自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间大于等于 理论时间TTC时，前向防撞***预警性能评价才为合格；只有自车实际速度减小量大 于等于理论速度减小量SD时，前向防撞***自动制动性能评价才为合格。

进一步地：

对于前方障碍物为静止的工况：

1)设自车以v_s恒定速度行驶接近前方障碍物，则安全距离应为：

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间TTC为：

TTC＝d/v_s；

3)自车速度减小量SD为：

对于前方障碍物减速且与自车同向行驶的工况：

1)设前方障碍物以恒定加速度a_t进行制动，自车以v_s恒定速度行驶接近前车，则安全距离应为：

v_t＝v_t0-a_t*t，v_t0为前方障碍物初始速度，a_t为前方障碍物制动加速度的绝对值，对于时间t，通过如下方法确定：

前方障碍物减速行驶t时间时两者的实际距离为：

令d＝s，即计算出实际距离达到安全距离所用的时间t^*，进而计算出安全距离d；

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间TTC为：

其中，

3)自车速度减小量SD为：

对于前方障碍物比自车速度低，且同向恒速行驶的工况：

1)设前方障碍物以v_t恒速行驶，自车以v_s恒速同向行驶，则安全距离应为：

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间TTC为：

TTC＝d/v_r；

其中，v_r＝v_s-v_t；

3)自车速度减小量SD为：

对于前方障碍物为横穿马路的工况：

1)设自车以v_s恒定速度行驶，前方障碍物以v_p的速度横穿马路，则安全距离应为：

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间为：

TTC＝d/v_s；

设前方障碍物距离自车车道的近端距离d_p，则障碍物到自车车道近端的时间TTL为：TTL＝d_p/v_p；

设前方障碍物距离自车车道的近端距离s_p，则障碍物到自车车道远端的时间TTS为：TTS＝s_p/v_p；

当TTL≤TTC≤TTS时，前向防撞***评价才有效，否则无需评价；

3)自车速度减小量SD为：

以上符号：d为计算的安全距离，v_s为制动前的自车车速，T为驾驶员制动反应 时间，a_s为自车预期加速度的绝对值，a_ss为自车实际制动加速度，v_t0为前方障碍物 初始速度，v_t为前方障碍物在减速t时间后的速度，a_t为前方障碍物制动加速度的绝对 值，T、a_s、a_t根据需求自确定。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、该方法首次提出了各工况下，车辆前向防撞***评价技术指标阈值理论计算模型。2、该方法适用于前车静止、前车 匀速、前车减速、行人横穿等多种工况，将工况作为输入参数，工况不同时，阈值不 同。3、该方法可适用于不同车型。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明。

以下实施例按照前车静止、前车匀速、前车减速、行人横穿等情况分别给出计算方法。

工况1：前车静止。设前车和自车的方向一致，初始两车距离为d₀，自车以v_s恒 定速度行驶接近前车。

1)计算安全距离d

计算当自车以v_s恒定速度接近前车时，不发生碰撞的安全距离应为：

v_s为自车车速；T为驾驶员制动反应时间(是指***发出报警后驾驶员采取制动的反应时间)，是一常规统计量，一般取0.8s～1.4s；a_s为自车预期加速度的绝对值(因 为自车要采取制动，所以加速度的矢量值此时是负的，针对此表达式应取绝对值)，车 辆制动性能正常时，该加速度的绝对值一般大于0.4g。

计算安全距离时上述各参数都可作为一已知量，从而可确定安全距离d。通过安全距离d可确认初始两车距离d₀，即只有当初始两车距离d₀大于等于该安全距离d时， 进行前向防撞***的评价才能有效。

2)计算TTC

TTC是指自车与目标障碍物(前车)发生碰撞所需的时间。在安全距离计算出后，可进一步计算TTC：

TTC＝d/v_s

3)计算自车速度减小量SD

速度减小量SD是指初始自车车速减去碰撞时的自车车速。理想情况下，当初始两车距离d₀大于等于安全距离d的情况下，自车能够安全停下来，不与前车发生碰撞， 但是，由于实际制动过程中，实际制动加速度a_ss与预期加速度a_s不一致，导致自车不 能够完全停下来，从而与前车发生碰撞，给定碰撞发生时的自车车速为v_c，则速度减 小量SD的计算方法为：

工况2：前车减速。设初始两车距离为d₀，同向行驶，前车以恒定加速度进行制 动，自车以v_s恒定速度行驶接近前车。

1)计算安全距离d

①首先计算前车当前车速

v_t＝v_t0-a_t*t

v_t为前车当前时刻车速；v_t0为前车初始车速；a_t为前车制动加速度的绝对值，根据实际情况可以确定；t为前车减速行驶时间。

②计算前车减速行驶t时间时两车的实际距离

v_s为自车车速；T为驾驶员制动反应时间；a_s为自车预期加速度的绝对值；其他 参数同上。

③计算理论上两车安全距离

④令d＝s，就可计算出实际距离达到安全距离时所用时间t^*。

⑤进而计算出t^*时刻两车相距的距离s^*、前车的车速两车相对车速v_r。

初始两车相距距离d₀应大于等于安全距离d即s^*，也就是在前车减速行驶至t^*时刻时开始前向防撞***的评价才有效。

2)计算TTC

3)计算自车速度减小量SD

工况3：前车低速行驶。设初始两车距离为d₀，前车以v_t的恒定速度行驶，自车 以v_s的恒定速度接近前车，前车速度比自车速度低。

1)计算安全距离d

a_s为自车预期加速度；

同理，两车相对速度：v_r＝v_s-v_t

初始两车相距距离d₀应大于等于安全距离d，进行前向防撞***的评价才能有效。

2)计算TTC

TTC＝d/v_r

3)计算自车速度减小量SD

工况4：行人横穿。自车距离目标行人纵向距离为d₀，自车以v_s恒定速度行驶接 近行人，行人以v_p的速度横穿马路。

1)计算安全距离d

通过安全距离d确认初始两车距离d₀，只有当初始两车距离d₀大于等于该安全距离d时，进行前向防撞***的评价才能有效。

2)计算TTC

TTC＝d/v_s

设行人距离自车车道的近端距离d_p，行人横穿马路速度v_p，则横向TTL(行人到 自车车道近端的时间)为：TTL＝d_p/v_p。

设行人距离自车车道的近端距离s_p，行人横穿马路速度v_p，则横向TTS(行人到 自车车道远端的时间)为：TTS＝s_p/v_p。

行人过车道，先过的那条车道线叫近端，后过的那条叫远端。

只有当TTL≤TTC≤TTS时，采用TTC的值评价，其他情况不采用，不需要预警。

3)计算自车速度减小量SD

以上各工况，未一一解释的参数符号，同一符号表示相同的含义。

通过上述各工况描述可知，只有当初始两车距离d₀大于等于该安全距离d时，进行前向防撞***的评价才能有效，自车速度实际减小量都应大于等于理论计算量SD， 否则试验失败，评价无效。

具体实施例：

给定驾驶员反应时间T为0.8s，自车预期减速度a_s为5m/s²，自车实际制动减速 度a_ss不低于4m/s²。

(1)前车静止。前车和自车的方向一致，距离目标车辆150m，自车以20m/s恒 定速度行驶接近前车。根据工况1计算TTC阈值为2.8s，则该工况下前向防撞***应 能够在TTC最小为2.8s时发出报警。否则试验失败。计算得到碰撞时的速度为32km/h， 则速度减小量SD为40km/h，提出速度减小量SD至少为40km/h，否则试验失败。

(2)前车减速。自车和前车距离30m，以20m/s速度同向行驶，前车以0.3g的 恒定减速度进行制动。根据工况2计算TTC阈值为2.44，留有余量确定为2.5s，则该 工况下前向防撞***应能够在TTC最小为2.5s时发出报警。否则试验失败。计算得到 碰撞时的速度为32km/h，则速度减小量SD为40km/h，提出速度减小量SD至少为 40km/h，否则试验失败。

(3)前车低速。自车和前车相距150m，前车以9m/s的恒定速度行驶，自车以 20m/s的恒定速度接近前车。根据工况3计算TTC阈值为1.82，留有余量确定为1.9s， 则该工况下前向防撞***应能够在TTC最小为1.9s时发出报警。否则试验失败。计算 得到碰撞时的速度为10km/h，则速度减小量SD为62km/h，提出速度减小量SD至少 为60km/h，否则试验失败。

(4)行人横穿。自车距离目标行人纵向距离为60m，自车以60km/h恒定速度行 驶接近行人；行人以6km/h的速度横穿，假设距离自车车道线近端的距离为5m，距 离自车车道线远端的距离为8.5m。根据工况4计算TTC值为2.4s，TTL为3s，TTC<TTL， 不需要预警。行人以15km/h的速度横穿，TTS为2.04s，TTC>TTS，不需要预警。行 人以9km/h的速度横穿，TTL为2s，TTS为3.4s，TTL<TTC<TTS，采用TTC的值， 即该工况下前向防撞***应能够在TTC最小为2.4s时发出报警，否则试验失败。计算 得到碰撞时的速度为27km/h，则速度减小量SD为33km/h，保守提出速度减小量SD 至少为30km/h，否则试验失败。

以上所述，仅为本发明较佳的实施方式，但本领域的技术人员应该知道，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明技术方案精神实 质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种车辆前向防撞***评价技术指标阈值计算方法，其特征在于：按如下步骤计算：

1)首先根据不同工况，计算出自车与前方障碍物不发生碰撞的安全距离d；

2)再根据所述安全距离确定用于有效评价前向防撞***的最小初始距离d₀；

3)再根据所述安全距离d、自车和前方障碍物的运动速度、运动加速度以及驾驶员制动反应时间T、预期制动加速度a_s，计算出自车与前方障碍物发生碰撞所需的理论时间TTC和理论速度减小量SD；

只有当自车与前方障碍物初始距离d₀大于等于安全距离d时，前向防撞***评价才有效；只有当前向防撞***报警时自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间大于等于理论时间TTC时，前向防撞***预警性能评价才为合格；只有自车实际速度减小量大于等于理论速度减小量SD时，前向防撞***自动制动性能评价才为合格。

2.根据权利要求1所述的车辆前向防撞***评价技术指标阈值计算方法，其特征在于：对于前方障碍物为静止的工况：

1)设自车以v_s恒定速度行驶接近前方障碍物，则安全距离应为：

d为安全距离，v_s为制动前的自车车速，T为驾驶员制动反应时间，根据需求自确定，a_s为自车预期加速度的绝对值，根据需求自确定；

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间TTC为：

TTC＝d/v_s；

3)自车速度减小量SD为：

a_ss是自车实际制动加速度。

3.根据权利要求1所述的车辆前向防撞***评价技术指标阈值计算方法，其特征在于：对于前方障碍物减速且与自车同向行驶的工况：

1)设前方障碍物以恒定加速度a_t进行制动，自车以v_s恒定速度行驶接近前车，则安全距离应为：

v_s为制动前的自车车速，v_t为前方障碍物在减速t时间后的速度，v_t＝v_t0-a_t*t，v_t0为前方障碍物初始速度，a_t为前方障碍物制动加速度的绝对值，T为驾驶员制动反应时间，a_s为自车预期加速度的绝对值，a_t、T、a_s均根据需求自确定；

对于时间t，通过如下方法确定：

前方障碍物减速行驶t时间时两者的实际距离为：

令d＝s，即计算出实际距离达到安全距离所用的时间t^*，进而计算出安全距离d；

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间TTC为：

其中，

3)自车速度减小量SD为：

a_ss是自车实际制动加速度。

4.根据权利要求1所述的车辆前向防撞***评价技术指标阈值计算方法，其特征在于：对于前方障碍物比自车速度低，且同向恒速行驶的工况：

1)设前方障碍物以v_t恒速行驶，自车以v_s恒速同向行驶，则安全距离应为：

T为驾驶员制动反应时间，a_s为自车预期加速度的绝对值，均根据需求自确定；

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间TTC为：

TTC＝d/v_r；

其中，v_r＝v_s-v_t；

3)自车速度减小量SD为：

a_ss是自车实际制动加速度。

5.根据权利要求1所述的车辆前向防撞***评价技术指标阈值计算方法，其特征在于：对于前方障碍物为横穿马路的工况：

1)设自车以v_s恒定速度行驶，前方障碍物以v_p的速度横穿马路，则安全距离应为：

d为安全距离，v_s为制动前的自车车速，T为驾驶员制动反应时间，a_s为自车预期加速度的绝对值，均根据需求自确定；

2)自车与前方障碍物发生碰撞所需的时间为：

TTC＝d/v_s；

设前方障碍物距离自车车道的近端距离d_p，则障碍物到自车车道近端的时间TTL为：TTL＝d_p/v_p；

设前方障碍物距离自车车道的近端距离s_p，则障碍物到自车车道远端的时间TTS为：TTS＝s_p/v_p；

当TTL≤TTC≤TTS时，前向防撞***评价才有效，否则无需评价；

3)自车速度减小量SD为：

a_ss是自车实际制动加速度。