CN110015277A - 一种汽车紧急制动***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车自动驾驶***技术领域，且公开了一种汽车紧急制动***及控制方法，包括电动制动主缸，所述电动制动主缸的输出端电连接有ESC控制器的输入端，所述ESC控制器的输出端电连接有四个卡钳的输入端，所述ESC控制器的输出端电连接有信息融合感知控制器的输入端，所述信息融合感知控制器的输出端电连接有电子助力转向的输入端。该汽车紧急制动***及控制方法，保证车辆在紧急制动过程中实现稳定性控制满足车辆在不同速度以及车辆在不同路面上应对不同障碍下的紧急控制，同时通过设计HMI人机交互界面实现制动***的报警以便提醒驾驶员当前自动驾驶***的状态，以便实现在自动驾驶***失效后由驾驶员接管驾驶，保证车辆行驶的安全性目标。

Description

一种汽车紧急制动***及控制方法

技术领域

本发明涉及一种汽车自动驾驶***领域的***及其控制方法，更确切地说，本发明涉及一种应用于汽车自动驾驶技术中紧急制动避障提高车辆紧急制动安全性的***及控制策略与方法。

背景技术

当今车辆正朝着智能化与网联化的方向发展，车辆的自动驾驶功能越来越完善，使驾驶员在驾驶车辆的时候更加的安全与方便。自动驾驶技术的发展氛围以下几个部分：环境感知（车辆通过雷达、摄像头、传感器等感知车辆周围的环境）、规划与决策（根据环境感知得到的数据信息用于规划与决策车辆的行驶方式以及策略）、控制层（根据车辆行驶的方式以及策略结合车辆自身的状态通过车辆上的各个***执行控制指令）、人机交互（自动驾驶阶段人为参与驾驶的接口，自动驾驶的退出或者进入条件）。

当今自动驾驶车辆绝大多数都是由传统汽车基础上发展起来的，车辆的感知技术大多采用主动传感器（主要有毫米波雷达激光雷达等用于检测道路边界、以及障碍等车辆所处的环境）、被动传感器（主要有摄像头等用于检测道路边界、障碍、交通标志、车道线等车辆的环境信息）、位姿传感器（主要有GPS等检测车辆的位置以及车辆的行驶方向）、车身传感器（轮速传感器、制动***、转向***、驱动***等用来进行车辆自身状态的估算）等方式采集车辆当前所处的环境以及自身的状态；车辆的控制规划与决策***主要可以实现车辆的全局路径规划、局部路径规划、导航决策、行驶速度决策、驾驶模式决策、位置校准、道路选择等方面的功能；控制层可以实现车辆的纵向控制、横向控制、以及车辆的基本操作（点火熄火、启动停止、左转右转、加速减速、前进倒退）。人机交互中包含自动驾驶过程中为车辆驾乘人员的提示信息以及自动驾驶过程中的紧急命令或者无线的控制信息。自动驾驶的最关的部分是安全，不仅包含车辆自身的安全同时也包含车辆周围的行人或者景物的安全。而车辆的安全之中最重要的一个因素车辆制动安全性，静置或者可控的车辆是最安全，所以运动的车辆在任何情况下都应该可控的停止，正常情况下的车辆制动控制已经是可控。车辆多数事故是车辆紧急制动过程中的操作失误或者无法及时的紧急制动引起的，所以稳定可靠度的紧急制动自动控制驾驶技术是自动驾驶技术中急需解决的问题，本文就是提供了一套应用于车辆上的紧急制动***及其控制方法来解决自动驾驶技术中的安全问题。

经过相关专利文献查询，汽车紧急制动***及控制方法专利具有代表性的可以分为几种：

中国专利文献CN107145147A公开了一种车辆低速自动驾驶避撞方法及***，包含障碍物检测模块、碰撞风险判断模块和避让处理模块。根据车载道路环境感知***所监测的道路环境参数，从而检测车辆的规划行驶路径上是否有障碍物；当检测到障碍物时，则判断是否有碰撞风险；当存在碰撞风险时，则判断是否可以避让障碍物，若是，则采用避让策略来控制障碍物的避让；反之，则控制车辆启动主动制动。其中，主要公开了判断车辆轮廓是否与障碍物轮廓相交的方法，采用最小转弯避让策略来进行避让行驶路线规划，采用最大转弯避让策略来控制车辆进行障碍物避让。该***仅限于30km/h以下的低速状况，且未考虑到堵车时跟车行驶的状况，***相对不够完善。

中国专利文献CN201711455518公开了一种自动驾驶的避撞控制方法及***，其中碰撞判断模块与安全避撞决策模块。经过碰撞判断模块判断车辆与障碍物体的之间的碰撞阈值，然后会有三种控制策略：1、换道绕行；2、跟车巡航；3、制动停车等操作。文献中公开的内容中描述的只是车辆在遇到车辆行驶过程中有相对运动的障碍时的控制方法，车辆并没有进行极限状态的紧急制动，整个车辆还是在可控制的范围内实现避免与障碍物发生碰撞的控制策略，并没有详细的描述车辆的各个***是怎么实现的控制。该***仅限于60km/h以下的低速状况，未考虑车辆可能出现驾驶极限状态下的稳定性控制。该控制***中也没有说明车辆在减速过程中是如何控制的。

中国专利文献CN201711455518公开了一种紧急制动***测试方法，此发明主要讲解了一种可以向制动减速控制***发送变化的制动减速度信号实现变减速度制动的过程。此发明只是讲解了紧急制动过程中的一种控制方式，紧急制时发送变化的制动减速度实现紧急制动，次发明只是考虑了车辆在理想道路上的紧急制动，并没有说明车辆处于什么状态下发送什么状态的制动减速度。同时没有指出车辆制动***失效后无法进行紧急制动时应该怎么操作。

发明内容

（一）解决的技术问题

本发明所要解决的问题是提出一种用于自动驾驶技术中的紧急制动制动过程控制的***以及紧急制动的控制策略实现车辆的紧急制动。保证车辆在紧急制动过程中实现稳定性控制满足车辆在不同速度以及车辆在不同路面上应对不同障碍下的紧急控制，同时通过设计HMI人机交互界面实现制动***的报警以便提醒驾驶员当前自动驾驶***的状态，以便实现在自动驾驶***失效后由驾驶员接管驾驶，保证车辆行驶的安全性目标。

（二）技术方案

为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种汽车紧急制动***及控制方法，包括电动制动主缸，所述电动制动主缸的输出端电连接有ESC控制器的输入端，所述ESC控制器的输出端电连接有四个卡钳的输入端，所述ESC控制器的输出端电连接有信息融合感知控制器的输入端，所述信息融合感知控制器的输出端电连接有电子助力转向的输入端，所述信息融合感知控制器的输出端电连接有前置雷达感知***的输入端，所述信息融合感知控制器的输出端电连接有前置摄像头感知***的输入端，所述信息融合感知控制器的输出端电连接有后置雷达感知***的输入端，所述信息融合感知控制器的输出端电连接有后置摄像头感知***的输入端。

一种汽车紧急制动控制方法，包括以下步骤：

S1、判断***当前是否有故障，进行自检工作；

S2、实时监控车辆周周围状态；

S3、判断当前装置是否处于紧急制动状态

S4、进行紧急制动策略实时计算；

S5、实时计算车辆当前状态；

S6、判断车辆是否满足控制要求，若不能则再次进行紧急制动策略实时计算。

优选的，所述步骤1自检工作包括***提示驾驶员当前***故障。

优选的，所述步骤4包括步骤：

S4.1、判断当前车轮所需要的制动强度，和判断当前车轮所需要的转向角度；

S4.2、判断当前电动主缸能否提供当前车轮所需要的制动强度，和判断电子助力转向能否提供当前车轮所需要的制转向角度，若可以则实时计算车辆当前状态；

S4.3、判断ESC控制器能否提供当前车辆所需要的制动强度和判断ESC控制器辅助制动可以提供的车辆转向角度，若不能则显示***故障。

优选的，所述前置摄像头感知***、所述前置雷达感知***、所述后置摄像头感知***和所述后置雷达感知***，组成感知***。

优选的，所述电动制动主缸、四个所述卡钳、和所述ESC控制******组成制动***。

优选的，所述电子助力转向为转向***。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种汽车紧急制动***及控制方法，具备以下有益效果：

该汽车紧急制动***及控制方法，保证车辆在紧急制动过程中实现稳定性控制满足车辆在不同速度以及车辆在不同路面上应对不同障碍下的紧急控制，同时通过设计HMI人机交互界面实现制动***的报警以便提醒驾驶员当前自动驾驶***的状态，以便实现在自动驾驶***失效后由驾驶员接管驾驶，保证车辆行驶的安全性目标。

该汽车紧急制动***及控制方法，解决了自动驾驶过程的技术方案以及在自动驾驶紧急制动过程中的多工况下的控制策略问题，提高了车辆自动驾驶紧急制动的安全性。

附图说明

图1为本发明的***结构示意图；

图2为本发明的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，一种汽车紧急制动***及控制方法，包括电动制动主缸，电动制动主缸的输出端电连接有ESC控制器的输入端，ESC控制器的输出端电连接有四个卡钳的输入端，ESC控制器的输出端电连接有信息融合感知控制器的输入端，信息融合感知控制器的输出端电连接有电子助力转向的输入端，信息融合感知控制器的输出端电连接有前置雷达感知***的输入端，信息融合感知控制器的输出端电连接有前置摄像头感知***的输入端，信息融合感知控制器的输出端电连接有后置雷达感知***的输入端，信息融合感知控制器的输出端电连接有后置摄像头感知***的输入端。

一种汽车紧急制动控制方法，包括以下步骤：

S1、判断***当前是否有故障，进行自检工作；自检是本***的控制器自我检查以及检测与本身控制相关部件的良好程度的过程。

S2、实时监控车辆周周围状态；

S3、判断当前装置是否处于紧急制动状态

S4、进行紧急制动策略实时计算；

S5、实时计算车辆当前状态；

S6、判断车辆是否满足控制要求，若不能则再次进行紧急制动策略实时计算。

进一步的，步骤1自检工作包括***提示驾驶员当前***故障，如果在上电后***自检中发现本***的某个部件不能正常的工作本***的控制器会通过HMI显示当前的***状态，以便告知驾驶员本***不能正常的工作。同时通过自检的故障等级本***会判断当前的***是否能够通过降级来实现***所能提供的最大电控功能以便提高驾驶员在驾驶本***所控制车辆的安全程度。

进一步的，步骤4包括步骤：

S4.1、判断当前车轮所需要的制动强度，和判断当前车轮所需要的转向角度；

S4.2、判断当前电动主缸能否提供当前车轮所需要的制动强度，和判断电子助力转向能否提供当前车轮所需要的制转向角度，若可以则实时计算车辆当前状态；

S4.3、判断ESC控制器能否提供当前车辆所需要的制动强度和判断ESC控制器辅助制动可以提供的车辆转向角度，若不能则显示***故障。

进一步的，前置摄像头感知***、前置雷达感知***、后置摄像头感知***和后置雷达感知***，组成感知***，感知***主要的作用是感知车辆周围的状态，前置摄像头感知***可以识别车辆前部的物体类型其中包括前方的车辆、行人、车道线以及车辆固定的物体以及物体的大小以及与本车辆的距离以及角度，其中摄像头对于距离的感知不是特别的准确。但是对于物体的类型以及大小的感知是准确的，摄像头同时可以感知车辆前方的路面类型识别车辆前方的路面是否是均一路面以及前方的车辆可以行使的车辆数量。前置雷达感知***：其中包括毫米波雷达以及超声波雷达两种类型，其中超声波雷达的探测距离短但是雷达的价格便宜融合度好可以实现对于车辆周围全方面位角度的探测；毫米波雷达的价格较贵但是可以实现长距离的物体探测，雷达探测的优势是可以精确的识别物体的大小以及物体的相对于本车辆的距离以及移动的速度，与摄像头相互融合以及实现车辆周围的物体的大小距离速度的精确识别，后置摄像头以及后置雷达的作用与前置的感知***类似也是可以提供车辆后方的物体的大小距离速度的精确识别，对于前后的雷达以及摄像头的信息处理都是在信息融合感知控制器中实现的处理以及判断车辆当前的状态，并且判断车辆当前行驶的工况以及车辆是否处于危险状态，是否需要紧急制动以及需要进行紧急制动时车辆采用的紧急制动策略。

进一步的，电动制动主缸、四个卡钳、和ESC控制******组成制动***，电动主缸可以独立的实现制动主缸内的液压压力的建立，以便实现预期的主缸压力，电动主缸可以独立的实现车辆的整体制动过程，其在其他底盘电控制动体统不工作的状态下可以实现车辆轮缸内实现与主缸压力一致的制动效果。ESC控制***，作为电动制动主缸的主动制动备份制动控制***，其也可以实现主动制动，同时也可以实现制动***中单个车轮的制动以便辅助实现车辆大的转动力矩，以便补充电子助力转向***没能实现的车辆的横摆控制。

进一步的，电子助力转向为转向***，可以实现车辆的自主转向，车辆在行驶过程中的转向能力是与车辆安全息息相关的。车辆在不同速度下的转向操作是不一样的，电子转向***的作用是在接收到本专利的信息融合控制器发出的转向命令后同时电子转向***监控车辆的状态实现信息融合控制器的指令并反馈执行的状态是否满足信息融合控制器的要求。

工作原理：如果***没有任何故障，本专利的***会进行实时的监控判断车辆是否需要进行紧急制动的相关操作，本专利的***可以以每秒100次的运行速度判断当前车辆所处的行驶工况，在百分之一秒内实现对于危险工况的处理及时的控制执行器进行相关的操作。如果信息融合感知控制器感知到车辆处于危险的工况，需要进行紧急制动的工况则会有以下几种的控制组合方式。

第一实施例：根据车辆自身周围的情况，判断车辆只需要进行直线的紧急制动就可以实现规避危险工况，则这时信息融合控制器会向电动主缸发出目标制动减速度的要求，要求电动主缸增压到目标压力实现车辆的目标减速度。这时信息融合控制器同时会把当前车辆所处的路面情况发送到电动主缸控制器，如果车辆处于非均一路面，电动主缸会判断其自己能否完成当前的制动。这时会出现两种执行工况：电动主缸自己独立完成制动，实现紧急制动的控制；电动主缸请求ESC的ABS功能诊断路面所能提供的制动减速度低于目标减速度要求来协助完成紧急制动过程。

第二实施例：根据车辆自身周围的情况，判断车辆只需要进行直线的紧急制动就可以实现规避危险工况，则这时信息融合控制器会向电动主缸发出目标制动减速度的要求，要求电动主缸增压到目标压力实现车辆的目标减速度。但是电动主缸故障，这时需要请求ESC独立的完成紧急制动过程。

第三实施例：根据车辆自身周围的情况，判断车辆如果只进行直线的紧急制动不能满足当前的需求，则则这时信息融合控制器会向电动主缸发出目标制动减速度的要求，要求电动主缸增压到目标压力实现车辆的目标减速度的同时会请求电子助力转向***进行配合，以便实现车辆紧紧急制动过程中的转向控制。这时的执行过程可以分为以下几个工况：第一个电动主缸提供制动+电子助力***提供转向实现制动转向***，此控制方法适用于车辆的目标减速度以及横摆角速度要求不大的情况；第二种是电动主缸、ESC提供制动+电子助力***提供转向的控制策略，此控制策略可以实现车辆在非均一路面上的紧急制动转向控制，ESC的参与可以使车辆进行制动时避免车轮的抱死，以便防止车辆失去转向能力；第三种是电动主缸、ESC提供制动+电子助力***、ESC提供转向的控制策略，此控制策略是车辆最严酷的行驶工况，在实现ESC的参与可以使车辆进行制动时避免车轮的抱死失去转向能力，同时ESC控制***可以控制单侧车轮的制动压力加大使车辆的横摆力矩加大，使车辆更快以及更大的转向能力。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种汽车紧急制动***，包括电动制动主缸，其特征在于：所述电动制动主缸的输出端电连接有ESC控制器的输入端，所述ESC控制器的输出端电连接有四个卡钳的输入端，所述ESC控制器的输出端电连接有信息融合感知控制器的输入端，所述信息融合感知控制器的输出端电连接有电子助力转向的输入端，所述信息融合感知控制器的输出端电连接有前置雷达感知***的输入端，所述信息融合感知控制器的输出端电连接有前置摄像头感知***的输入端，所述信息融合感知控制器的输出端电连接有后置雷达感知***的输入端，所述信息融合感知控制器的输出端电连接有后置摄像头感知***的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种汽车紧急制动控制方法，包括以下步骤：

S1、判断***当前是否有故障，进行自检工作；

S2、实时监控车辆周周围状态；

S3、判断当前装置是否处于紧急制动状态

S4、进行紧急制动策略实时计算；

S5、实时计算车辆当前状态；

S6、判断车辆是否满足控制要求，若不能则再次进行紧急制动策略实时计算。

3.根据权利要求2所述的一种汽车紧急制动***及控制方法，其特征在于：所述步骤1自检工作包括***提示驾驶员当前***故障。

4.根据权利要求2所述的一种汽车紧急制动***及控制方法，其特征在于，所述步骤4包括步骤：

S4.1、判断当前车轮所需要的制动强度，和判断当前车轮所需要的转向角度；

S4.2、判断当前电动主缸能否提供当前车轮所需要的制动强度，和判断电子助力转向能否提供当前车轮所需要的制转向角度，若可以则实时计算车辆当前状态；

S4.3、判断ESC控制器能否提供当前车辆所需要的制动强度和判断ESC控制器辅助制动可以提供的车辆转向角度，若不能则显示***故障。

5.根据权利要求1所述的一种汽车紧急制动***，其特征在于，所述前置摄像头感知***、所述前置雷达感知***、所述后置摄像头感知***和所述后置雷达感知***，组成感知***。

6.根据权利要求1所述的一种汽车紧急制动***，其特征在于，所述电动制动主缸、四个所述卡钳、和所述ESC控制******组成制动***。

7.根据权利要求1所述的一种汽车紧急制动***，其特征在于，所述电子助力转向为转向***。