CN109532483A - 一种汽车油门控制装置及方法 - Google Patents

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周辉
时军辉
董爱道
程远
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Abstract

本发明涉及一种汽车油门控制装置及方法，应用于城市低速版汽车油门控制，所述装置包括摄像头、毫米波雷达、整车控制器、油门踏板、电子制动***和驱动电机，所述摄像头和所述毫米波雷达均安装于汽车的前方，所述整车控制器的输入端分别与所述摄像头、所述毫米波雷达和所述油门踏板相连接，所述整车控制器的输出端与所述电子制动***和所述驱动电机相连接。本发明结合了摄像头、毫米波雷达、超声波传感器，增加了对车辆前方障碍物的判断，再加上对油门踏板的行程量进行判断，可以有效的避免油门误踩或者重踩造成的严重后果，对车辆防撞也起到了比较好的前期控制。

Description

一种汽车油门控制装置及方法
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，具体是指一种应用于城市低速版汽车的汽车油门控制装置及方法。
背景技术
最近几年随着汽车的普及，汽车已经开始走到每一个人的身边，但随之伴随的是越来越多的交通事故，越来越多的人因为汽车献出宝贵的生命。这其中很大部分因为司机过低的预估刹车距离造成，一般情况下司机认为在安全距离还会继续加速直到认为该减速的时候在减速，往往造成追尾或者其他更严重的事故。此外，现有的车辆防撞或者车辆控制***中，车辆不仅无法对车辆周围障碍物进行判断，还无法区分油门误踩或者过踩的状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车油门控制装置及方法，应用于城市低速版汽车的油门控制，结合了摄像头、毫米波雷达、超声波传感器，增加了对车辆前方障碍物的判断，再加上对油门踏板的行程量进行判断，可以有效的避免油门误踩或者重踩造成的严重后果，对车辆防撞也起到了比较好的前期控制。
为了实现上述目的，本发明具有如下构成：
本发明提供了一种汽车油门控制装置，包括摄像头、毫米波雷达、整车控制器、油门踏板、电子制动***和驱动电机，所述摄像头和所述毫米波雷达均安装于汽车的前方，所述整车控制器的输入端分别与所述摄像头、所述毫米波雷达和所述油门踏板相连接，所述整车控制器的输出端与所述电子制动***和所述驱动电机相连接；
所述整车控制器用于分别从所述摄像头和所述毫米波雷达采集数据，并根据所述摄像头和所述毫米波雷达确定前方障碍物的距离，所述整车控制器根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***。
可选地，所述装置还包括超声波雷达，所述超声波雷达安装于汽车的前方，所述整车控制器的输入端还与所述超声波雷达相连接，所述整车控制器还用于从所述超声波雷达采集数据，并根据所述摄像头、所述超声波雷达和所述毫米波雷达确定前方障碍物的距离。
可选地，所述整车控制器还用于根据当前汽车的车速和前方障碍物的距离预测汽车于障碍物的碰撞剩余时间。
可选地，所述整车控制器根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括所述整车控制器判断所述前方障碍物的距离小于第一距离阈值或所述碰撞剩余时间小于第一时间阈值时，所述整车控制器向所述电子制动***发送紧急制动信号。
可选地，所述整车控制器根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括所述整车控制器判断所述前方障碍物的距离小于第一距离阈值或所述碰撞剩余时间小于第一时间阈值时，所述整车控制器接收到所述加速踏板的加速请求时，不向所述驱动电机发送加速命令。
可选地，所述整车控制器根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括所述整车控制器判断所述前方障碍物的距离大于等于第一距离阈值且小于第二距离阈值，并且当前车速大于车速阈值时，所述整车控制器将接收到的踏板行程值乘以减速系数，所述减速系数小于1，然后根据乘以减速系数的踏板行程值控制所述驱动电机。
可选地，所述减速系数包括车速量化系数和距离量化系数，所述车速量化系数和距离量化系数均小于1，所述整车控制器将接收到的踏板行程值乘以减速系数，包括所述整车控制器根据预设的车速与车速量化系数的映射关系，查找当前的车速对应的车速量化系数，根据预设的距离和距离量化系数的映射关系，查找当前的所述前方障碍物的距离对应的距离量化系数，将接收到的踏板行程值依次乘以所述车速量化系数和所述距离量化系数。
本发明实施例还提供一种汽车油门控制方法，采用所述的汽车油门控制装置，所述方法包括如下步骤：
分别从所述摄像头和所述毫米波雷达采集数据；
根据所述摄像头和所述毫米波雷达确定前方障碍物的距离；
根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***。
可选地，所述根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括如下步骤：
判断所述前方障碍物的距离小于第一距离阈值或所述碰撞剩余时间小于第一时间阈值时，所述整车控制器向所述电子制动***发送紧急制动信号；
判断所述前方障碍物的距离小于第一距离阈值或所述碰撞剩余时间小于第一时间阈值时，所述整车控制器接收到所述加速踏板的加速请求时，不向所述驱动电机发送加速命令。
可选地，所述根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括判断所述前方障碍物的距离大于等于第一距离阈值且小于第二距离阈值，并且当前车速大于车速阈值时，所述整车控制器将接收到的踏板行程值乘以减速系数，所述减速系数小于1，然后根据乘以减速系数的踏板行程值控制所述驱动电机；
所述减速系数包括车速量化系数和距离量化系数，所述车速量化系数和距离量化系数均小于1，所述整车控制器将接收到的踏板行程值乘以减速系数，包括如下步骤：
根据预设的车速与车速量化系数的映射关系，查找当前的车速对应的车速量化系数；
根据预设的距离和距离量化系数的映射关系，查找当前的所述前方障碍物的距离对应的距离量化系数；
将接收到的踏板行程值依次乘以所述车速量化系数和所述距离量化系数。
本发明所提供的汽车油门控制装置及方法，应用于城市低速版汽车的油门控制，具有如下有益效果：
(1)在紧急制动AEB(汽车主动安全技术)的基础之上增加了油门踏板防误踩功能，可以在司机紧急状态下且前方存在障碍物的状态下，可以避免油门急速踩下去造成的交通事故，给AEB紧急制动预留时间和距离；
(2)装置根据在前方有障碍物的情况下，会根据车速和障碍物的关系对响应的油门踏板进行比例缩小，进而车辆响应的加速度降低，从而避免造成严重后果。
附图说明
图1为本发明一实施例的汽车油门控制装置的结构框图；
图2为本发明一实施例的汽车油门控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，为了解决现有技术中的技术问题，本发明提供了一种汽车油门控制装置，应用于城市低速版汽车的油门控制，所述装置包括摄像头、毫米波雷达、整车控制器、油门踏板、电子制动***和驱动电机，所述摄像头和所述毫米波雷达均安装于汽车的前方，所述整车控制器的输入端分别与所述摄像头、所述毫米波雷达和所述油门踏板相连接，所述整车控制器的输出端与所述电子制动***和所述驱动电机相连接；所述整车控制器用于分别从所述摄像头和所述毫米波雷达采集数据，并根据所述摄像头和所述毫米波雷达确定前方障碍物的距离，所述整车控制器根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***。正常行车过程中***会根据车速、前方碰撞时间、油门踏板实际值来计算出整车控制器实际响应状态。
在该实施例中，所述装置还包括超声波雷达，所述超声波雷达安装于汽车的前方，所述整车控制器的输入端还与所述超声波雷达相连接，所述整车控制器还用于从所述超声波雷达采集数据，并根据所述摄像头、所述超声波雷达和所述毫米波雷达确定前方障碍物的距离。因此，摄像头、毫米波雷达和超声波雷达一起组成了前视传感器部分。
在前视传感器中，摄像头用于实时采集路面视频图像。毫米波雷达用识别车辆前方障碍物信息。摄像头对前方路面进行视频识别，可以判断出前方物体的形态和类型，由于本身的特性限制，对前方障碍物的速度和距离精度不够精确。毫米波雷达可以准确的将前方障碍物的距离和速度识别出来，与摄像头两者结合可以有效的识别出前方障碍物的类型和运动状态。超声波在短距离和静态状态下测距精度也比较高。雷达、摄像头和超声波的融合结合两者的优势，有效的提高识别的可靠性和精准度。
本发明结合多种传感器和智能控制算法，将前视传感器和整车控制器算法结合起来形成一套控制体系。毫米波雷达可以有效和准确的判断出前方障碍物的距离于相对速度与超声波雷达结合增加静态状态下的识别精准度和全距无死角识别，加上与摄像头进行数据融合可以有效的判断出前方障碍物的信息，形成***的感知信息输入，作为车辆响应油门踏板量产的一种判断条件。
在该实施例中，所述整车控制器还用于根据当前汽车的车速和前方障碍物的距离预测汽车于障碍物的碰撞剩余时间。
在该实施例中，所述整车控制器根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括所述整车控制器判断所述前方障碍物的距离小于第一距离阈值或所述碰撞剩余时间小于第一时间阈值时，所述整车控制器向所述电子制动***发送紧急制动信号。
在该实施例中，所述整车控制器根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括所述整车控制器判断所述前方障碍物的距离小于第一距离阈值或所述碰撞剩余时间小于第一时间阈值时，所述整车控制器接收到所述加速踏板的加速请求时，不向所述驱动电机发送加速命令。
在该实施例中，所述整车控制器根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括所述整车控制器判断所述前方障碍物的距离大于等于第一距离阈值且小于第二距离阈值，并且当前车速大于车速阈值时，所述整车控制器将接收到的踏板行程值乘以减速系数，所述减速系数小于1，然后根据乘以减速系数的踏板行程值控制所述驱动电机。
在该实施例中，所述减速系数包括车速量化系数和距离量化系数，所述车速量化系数和距离量化系数均小于1，所述整车控制器将接收到的踏板行程值乘以减速系数，包括所述整车控制器根据预设的车速与车速量化系数的映射关系，查找当前的车速对应的车速量化系数，根据预设的距离和距离量化系数的映射关系，查找当前的所述前方障碍物的距离对应的距离量化系数，将接收到的踏板行程值依次乘以所述车速量化系数和所述距离量化系数。
因此，本发明的汽车油门控制装置有三种控制功能：
(1)AEB紧急制动功能
在车辆即将发生碰撞时候可以主动减速或者主动制动，即所述整车控制器判断所述前方障碍物的距离小于第一距离阈值或所述碰撞剩余时间小于第一时间阈值时，所述整车控制器向所述电子制动***发送紧急制动信号。
(2)油门防误踩
可以利用前视传感器的数据在加上油门踏板短时间内的加速行程，整车控制器可以判断出在加速模式存在的风险等级，整车控制器将量化加速踏板的加速量和加速踏板值无效。即所述整车控制器判断所述前方障碍物的距离小于第一距离阈值或所述碰撞剩余时间小于第一时间阈值时，所述整车控制器接收到所述加速踏板的加速请求时，不向所述驱动电机发送加速命令。
油门踏板采用模拟量的形式采集，从0-100％位踏板的整个行程。整车控制器在前视有障碍物的状态下对模拟量的采集频率到10ms每次，采集10次的平均值，如果值大于80％。控制器认为该次加速无效。
(3)加速与碰撞距离量化功能
通过前视传感器部分对前方障碍物的判断，可以判断出前方将要发生碰撞的车辆、行人或者其他障碍物，可以判断出即将发生碰撞的时间和距离，在此状态下会根据前视判断的障碍物信息对司机踩的油门踏板进行量化，进而控制车辆速度，防止车辆过速造成事故。即所述整车控制器判断所述前方障碍物的距离大于等于第一距离阈值且小于第二距离阈值，并且当前车速大于车速阈值时，所述整车控制器将接收到的踏板行程值乘以减速系数，所述减速系数小于1，然后根据乘以减速系数的踏板行程值控制所述驱动电机。
本发明实施例还提供一种汽车油门控制方法，采用所述的汽车油门控制装置，所述方法包括如下步骤：
分别从所述摄像头和所述毫米波雷达采集数据；
根据所述摄像头和所述毫米波雷达确定前方障碍物的距离；
根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***。
在该实施例中，所述根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括如下步骤：
判断所述前方障碍物的距离小于第一距离阈值或所述碰撞剩余时间小于第一时间阈值时，所述整车控制器向所述电子制动***发送紧急制动信号；
判断所述前方障碍物的距离小于第一距离阈值或所述碰撞剩余时间小于第一时间阈值时，所述整车控制器接收到所述加速踏板的加速请求时，不向所述驱动电机发送加速命令。
在该实施例中，所述根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括判断所述前方障碍物的距离大于等于第一距离阈值且小于第二距离阈值，并且当前车速大于车速阈值时，所述整车控制器将接收到的踏板行程值乘以减速系数，所述减速系数小于1，然后根据乘以减速系数的踏板行程值控制所述驱动电机；
所述减速系数包括车速量化系数和距离量化系数，所述车速量化系数和距离量化系数均小于1，所述整车控制器将接收到的踏板行程值乘以减速系数，包括如下步骤：
根据预设的车速与车速量化系数的映射关系，查找当前的车速对应的车速量化系数；
根据预设的距离和距离量化系数的映射关系，查找当前的所述前方障碍物的距离对应的距离量化系数；
将接收到的踏板行程值依次乘以所述车速量化系数和所述距离量化系数。
下面结合图2，以公交车***为例具体说明汽车油门控制装置及方法的应用：
公交车正常行车，在路过人形横到或者十字路口时候，摄像头加毫米波雷达加超声波传感器三者结合判断出来前方存在行人或车辆，并且距离在10米(第一距离阈值)内或者2.7s(第一时间阈值)内会发生碰撞。整车情况下司机会踩制动踏板，如果此时司机踩油门踏板情况下，整车控制器会在100ms内对10次采集到的踏板值进行加权平均，如果得出的值大于80％，就判断该司机的行为为急加速，在此种状态下急加速明显存在问题，我们会放弃司机的此次加速请求。
另一方面整车控制器会对在特殊环境工况下的车辆进行限速请求，如车速36KM/h(车速阈值)时，前方100m(第二距离阈值)处有静止车辆，司机请求加速踏板加速，此时我们会根据三者参数根据算法量发出K值和P值，K*P＝0.4，故可以得出实际的相应速度是请求的百分之四十。
车辆在由静止启动的状态下，正前方10米内存在行人或车辆，此种状态下也不能进行急加速，容易造成交通事故的风险。
如果在车速很快的状态下或者正常行车的状态下，司机无加速动作和制动动作，或者制动状态不及时，此时车辆会激活AEB功能进行车辆减速或紧急制动。
可以理解的是，该实施例中所采用的各个数值均为示例，而不作为本发明的限制，具体值要根据车辆实际状态调整。
本发明所提供的汽车油门控制装置及方法，应用于城市低速版汽车的油门控制，具有如下有益效果：
(1)在紧急制动AEB(汽车主动安全技术)的基础之上增加了油门踏板防误踩功能，可以在司机紧急状态下且前方存在障碍物的状态下，可以避免油门急速踩下去造成的交通事故，给AEB紧急制动预留时间和距离；
(2)装置根据在前方有障碍物的情况下，会根据车速和障碍物的关系对响应的油门踏板进行比例缩小，进而车辆响应的加速度降低，从而避免造成严重后果。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种汽车油门控制装置，其特征在于，包括摄像头、毫米波雷达、整车控制器、油门踏板、电子制动***和驱动电机，所述摄像头和所述毫米波雷达均安装于汽车的前方，所述整车控制器的输入端分别与所述摄像头、所述毫米波雷达和所述油门踏板相连接，所述整车控制器的输出端与所述电子制动***和所述驱动电机相连接；
所述整车控制器用于分别从所述摄像头和所述毫米波雷达采集数据，并根据所述摄像头和所述毫米波雷达确定前方障碍物的距离，所述整车控制器根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***。
2.根据权利要求1所述的一种汽车油门控制装置，其特征在于，所述装置还包括超声波雷达，所述超声波雷达安装于汽车的前方，所述整车控制器的输入端还与所述超声波雷达相连接，所述整车控制器还用于从所述超声波雷达采集数据，并根据所述摄像头、所述超声波雷达和所述毫米波雷达确定前方障碍物的距离。
3.根据权利要求1所述的一种汽车油门控制装置，其特征在于，所述整车控制器还用于根据当前汽车的车速和前方障碍物的距离预测汽车于障碍物的碰撞剩余时间。
4.根据权利要求3所述的一种汽车油门控制装置，其特征在于，所述整车控制器根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括所述整车控制器判断所述前方障碍物的距离小于第一距离阈值或所述碰撞剩余时间小于第一时间阈值时，所述整车控制器向所述电子制动***发送紧急制动信号。
5.根据权利要求3所述的一种汽车油门控制装置，其特征在于，所述整车控制器根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括所述整车控制器判断所述前方障碍物的距离小于第一距离阈值或所述碰撞剩余时间小于第一时间阈值时，所述整车控制器接收到所述加速踏板的加速请求时，不向所述驱动电机发送加速命令。
6.根据权利要求1所述的一种汽车油门控制装置，其特征在于，所述整车控制器根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括所述整车控制器判断所述前方障碍物的距离大于等于第一距离阈值且小于第二距离阈值，并且当前车速大于车速阈值时，所述整车控制器将接收到的踏板行程值乘以减速系数，所述减速系数小于1，然后根据乘以减速系数的踏板行程值控制所述驱动电机。
7.根据权利要求6所述的一种汽车油门控制装置，其特征在于，所述减速系数包括车速量化系数和距离量化系数，所述车速量化系数和距离量化系数均小于1，所述整车控制器将接收到的踏板行程值乘以减速系数，包括所述整车控制器根据预设的车速与车速量化系数的映射关系，查找当前的车速对应的车速量化系数，根据预设的距离和距离量化系数的映射关系，查找当前的所述前方障碍物的距离对应的距离量化系数，将接收到的踏板行程值依次乘以所述车速量化系数和所述距离量化系数。
8.一种汽车油门控制方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的汽车油门控制装置，所述方法包括如下步骤：
分别从所述摄像头和所述毫米波雷达采集数据；
根据所述摄像头和所述毫米波雷达确定前方障碍物的距离；
根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***。
9.根据权利要求8所述的汽车油门控制方法，其特征在于，所述根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括如下步骤：
判断所述前方障碍物的距离小于第一距离阈值或所述碰撞剩余时间小于第一时间阈值时，所述整车控制器向所述电子制动***发送紧急制动信号；
判断所述前方障碍物的距离小于第一距离阈值或所述碰撞剩余时间小于第一时间阈值时，所述整车控制器接收到所述加速踏板的加速请求时，不向所述驱动电机发送加速命令。
10.根据权利要求8所述的汽车油门控制方法，其特征在于，所述根据前方障碍物的距离和油门踏板的输入控制汽车的驱动电机和所述电子制动***，包括判断所述前方障碍物的距离大于等于第一距离阈值且小于第二距离阈值，并且当前车速大于车速阈值时，所述整车控制器将接收到的踏板行程值乘以减速系数，所述减速系数小于1，然后根据乘以减速系数的踏板行程值控制所述驱动电机；
所述减速系数包括车速量化系数和距离量化系数，所述车速量化系数和距离量化系数均小于1，所述整车控制器将接收到的踏板行程值乘以减速系数，包括如下步骤：
根据预设的车速与车速量化系数的映射关系，查找当前的车速对应的车速量化系数；
根据预设的距离和距离量化系数的映射关系，查找当前的所述前方障碍物的距离对应的距离量化系数；
将接收到的踏板行程值依次乘以所述车速量化系数和所述距离量化系数。
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