CN112572378B - 一种保护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种保护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法。当监测到事故不可避免时，完全制动车辆至人体头部与车体首次碰撞的t1时刻；然后松开车辆制动并实时监测人体胸部在x、y方向的速度，并分别计算x、y方向上人速与车速之差e1与e2；根据e1进行纵向运动控制、仅当人车脱离接触后根据e2进行横向运动控制；当监测到人体即将坠落地面时，对车辆完全制动以避免碾压。本发明的有益效果是：通过对车辆横、纵向运动的控制，保证人体能掉落到车体上后再坠落地面，从而使得移动的车辆能影响人体落地姿态，进而保护人地碰撞损伤。

Description

一种保护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法

技术领域

本发明涉及智能汽车领域，更具体地，涉及一种保护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法。

背景技术

智能汽车从其概念提出伊始就承担着人们对道路交通安全、智能、高效、节能及环保等美好愿望，人们期待通过智能车将交通事故的数量大幅度降低，实现零事故的愿景。人车碰撞事故是所有交通事故中一种非常普遍的事故形态，人的不可预测性导致智能车很难全面识别潜在风险、很难采取有效措施杜绝此类事故的发生。智能化时代，可以肯定的是，事故数量一定会大幅度下降，碰撞车速亦会有较大幅度的降低，但从目前对事故数据的挖掘、行人自动紧急制动***的研究以及少量具备一定智能程度的汽车(如特斯拉)的运行实践情况来看，智能车离零事故愿景还有很长的一段距离。

人们对智能车的期待很高，加之智能车肯定能大幅度降低车车等碰撞事故数量特别是碰撞车速进而可以更好地保护乘员，但因行人的不可预测性其保护行人的效果肯定不如保护乘员的效果那么明显，这就使得实现零事故愿景前的智能车的行人保护能力亟需研究与提高，以实现交通强者对弱势道路使用者的保护。

已有研究表明，低速碰撞事故中，人体损伤更多来源于与地面的撞击，深度事故调查结果更是显示如能避免地面损伤则可减少2/3的事故损失。为此，学者们就人地碰撞损伤机理、仿真建模及损伤防护方法开展了广泛而深入的研究。在损伤防护方面，提出了车顶、发动机罩盖等装置以及速度与制动等控制方法，纵观这些方法，发现所有的控制策略中都只对车辆纵向运动进行了控制，未对车辆横向运动进行控制。这可以理解，在人车碰撞发生后，在事故车辆正前方一般无车(车辆都离开了)、事故车辆后方的车辆亦会变道离开，故只控制纵向运动是安全的方法；而横向则不同，如车辆移动到其他车道，则会增加与其他车道内车辆发生碰撞的风险。但实践中，受人体初速度、旋转速度等影响，人体经常会从车辆两侧坠落地面，已有研究表明此种情况下仅对车辆纵向运动进行控制，将会显著增加人地碰撞损伤。故需要一种能对车辆横向运动进行控制的方法，以保证车辆在纵向运动控制的同时，能根据人体的速度对车辆横向位置进行调整。

发明内容

针对现有防护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法中没有对车辆横向运动进行控制的现状，本发明提出一种保护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法，所述方法根据人车纵向速度差控制车辆纵向运动以确保人车速度一致、根据人车横向速度差在人车脱离接触后控制车辆横向运动以保证不增加整个过程中人体从车体处获得的动能进而增加人地碰撞损伤风险，据此实现通过移动车辆影响人体坠地姿态、进而保护人地碰撞损伤的目的，实施步骤如下：

S1：当车辆监测到事故不可避免时，完全制动车辆直至人体头部与车体首次撞击的t1时刻；

S2：t1时刻后，松开车辆制动，并实时监测人体胸部在x方向、y方向的速度；

S3：计算x方向人体胸部速度与车体速度之差e1，并将差值e1分为正、零、负三类；与此同时，计算y方向人体胸部速度与车体速度之差e2，并将差值e2分为负大、负中、负小、零、正小、正中、正大七类；

S4：按照给定规则控制车辆在x方向的运动；并仅在人车脱离接触后按照给定步骤控制车辆在y方向的运动，以在较短时间内将车辆位置控制到位；

S5：当车辆监测到人体即将掉落发动机罩盖时，完全制动车辆至静止。

当监测到事故不可避免时，本发明要求车辆完全制动至t1时刻；然后松开车辆制动并实时监测人体胸部在x方向及y方向的速度，并计算人体胸部与车体在x方向的速度差e1、y方向的速度差e2；然后根据e1对车辆进行纵向运动控制、仅当人车脱离接触后根据e2对车辆进行横向运动控制；当监测到人体即将坠落地面时，对车辆完全制动以避免碾压事故；据此实现通过移动车辆影响人体坠地姿态、进而保护人地碰撞损伤的目的。

优选地，步骤S1中t1为人体头部与车体首次接触时刻，在此时间节点之前对车辆完全制动，一方面可以尽力降低人体头部与车体碰撞类事故中头-车撞击时刻的速度从而降低头部损伤；另一方面可以保证人体头部不与车体碰撞类事故(如人体撞击车辆侧面)中车辆处于完全制动状况(因其监测不到t1)，即此类事故中不需对车辆运动进行控制、仅需完全制动车辆。

优选地，步骤S2、S3及S4中，x方向指人车碰撞瞬间车辆纵向且指向车辆前进方向；y方向与x方向垂直、指向人车碰撞瞬间事故车辆驾驶员的左边。

优选地，步骤S3中，负大指e2<-9km/h，负中指-9km/h<e2<-3km/h，负小指-3km/h<e2<0km/h，正小指0km/h<e2<3km/h，正中指3km/h<e2<9km/h，正大指e2>9km/h。

优选地，步骤S4中，车辆在x方向的运动控制规则为：当e1为正时，对车辆进行加速，取加速度值1m/s²；当e1为负时，对车辆进行减速，取加速度值-1m/s²；当e1为零时，控制车辆加速度为零。在此过程中，当车辆监测到前方有障碍物时，结束在x方向的运动控制并完全制动车辆。通过在每一时间步内调整车辆加速度使车辆速度与人体胸部速度一致，注意到人、车均从t1时刻出发，则能保证两者同时出发、速度一致，进而保证两者在运动过程中距离接近、人体在掉落地面前必将先与车体接触，从而保证可以通过移动的车体影响人体坠地姿态，进而实现对人地碰撞损伤的防护。而一旦在车辆前方有其他障碍物，意味着再对车辆进行运动控制(本质上会改变车辆速度以使车、人一起向前运动)会导致不可预测的其他危险情况发生，此时必须结束控制且全力制动车辆。

优选地，步骤S4中，车辆在y方向的运动控制步骤为：

S41：监测到e2不为零时向周边车辆发出讯息，给出明确的变道意图；

S42：当人车脱离接触后，监测周边环境，在确认安全前提下，按照如下规则对车辆横向运动进行控制：如e2为负大，则将车轮转向角设定为-15°；如e2为负中，则将车轮转向角设定为-10°；如e2为负小，则将车轮转向角设定为-5°；如e2为零，则将车轮转向角设为零；如e2为正小，则将车轮转向角设定为5°；如e2为正中，则将车轮转向角设定为10°；如e2为正大，则将车轮转向角设定为15°；车辆转向角逆时针方向为正。相对于纵向的控制，考虑到车辆横向运动控制仅在人车脱离接触后才进行，为在较短时间内将车辆位置控制到位，此处车轮转角的取值均较大。从驾驶员视角看，当人体向左移动时，将车辆向左移，反之则向右移，最终可使两者的速度差为零，从而保证人体与车体在横向上一起运动，则可确保人体最终能掉落车体上而不是从车体边缘坠落地面。通过对车辆横向移动位置的控制，最优状态下可以保证在步骤S1后人体与车体接触于车体中央，从而达到最优的车体接人位置。

S43：监测到人车接触后，将车轮转角设定为零后，结束横向运动控制。人车接触后，人与车之间因摩擦力作用会相互影响，此时对车辆横向运动进行控制，会增加人体在y方向的速度，这意味着会增加整个过程中人体从车体处获得的动能，可能会增加人地碰撞损伤风险。这是危险的行为，因此车辆横向运动控制只有在人车脱离接触后才实施。

优选地，步骤S5中人体掉落发动机罩盖指人体头部、胸部、臀部之一的高度低于发动机罩盖前沿的高度。人体即将掉落地面，为防止车辆碾压人体，必须对车辆进行完全制动以尽快停止车辆。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：通过对加速度及车轮转角的同时控制实现对车辆横、纵向运动的控制，保证人体能掉落到车体上后再坠落地面，从而使得移动的车辆能影响人体落地姿态，进而有效保护人地碰撞损伤。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

对于某一智能汽车，当其监测到与行人的潜在碰撞不可避免时，完全制动车辆至人体头部与车体首次撞击的t1时刻。

t1时刻后，松开车辆制动，并实时监测人体胸部在x方向、y方向的运动速度，进而计算x方向与y方向人体胸部速度与车辆运动速度的差值e1与e2。

在x方向上，当e1为正时，对车辆进行加速，取加速度值1m/s2；当e1为负时，对车辆进行减速，取加速度值-1m/s2；当e1为零时，控制车辆加速度为零；当车辆监测到前方有障碍物时，结束在x方向的运动控制并完全制动车辆。

在y方向上，车辆的运动控制步骤为：

S41：监测到e2不为零时向周边车辆发出讯息，给出明确的变道意图；

S42：当人车脱离接触后，监测周边环境，在确认安全前提下，为在较短时间内将车辆位置控制到位，按照如下规则对车辆横向运动进行控制：如e2为负大，则将车轮转向角设定为-15°；如e2为负中，则将车轮转向角设定为-10°；如e2为负小，则将车轮转向角设定为-5°；如e2为零，则将车轮转向角设为零；如e2为正小，则将车轮转向角设定为5°；如e2为正中，则将车轮转向角设定为10°；如e2为正大，则将车轮转向角设定为15°；车辆转向角逆时针方向为正。

S43：监测到人车接触后，将车轮转角设定为零后，结束横向运动控制。

最后，当车辆监测到人体头部、胸部或臀部之一的高度低于车辆发动机罩盖前沿高度时，完全制动车辆至静止。

本发明提出了一种保护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法，当监测到事故不可避免时，完全制动车辆至人体头部与车体首次碰撞的t1时刻；然后松开车辆制动并实时监测人体胸部在x方向及y方向的速度，并计算人体胸部与车体在x方向的速度差e1、y方向的速度差e2；然后根据e1对车辆进行纵向运动控制、仅当人车脱离接触后根据e2对车辆进行横向运动控制；当监测到人体即将坠落地面时，对车辆完全制动以避免碾压事故；据此实现通过移动车辆影响人体坠地姿态、进而保护人地碰撞损伤的目的。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种保护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法，其特征在于：根据人车纵向速度差控制车辆纵向运动以确保人车速度一致、根据人车横向速度差仅在人车脱离接触后控制车辆横向运动以保证不增加整个过程中人体从车体处获得的动能进而增加人地碰撞损伤风险，据此实现通过移动车辆影响人体坠地姿态、进而保护人地碰撞损伤的目的，具体实施步骤如下：

S1：当车辆监测到事故不可避免时，完全制动车辆直至人体头部与车体首次碰撞的t1时刻；

S2：t1时刻后，松开车辆制动，并实时监测人体胸部在x方向、y方向的速度；

S3：计算x方向人体胸部速度与车体速度之差e1，并将差值e1分为正、零、负三类；与此同时，计算y方向人体胸部速度与车体速度之差e2，并将差值e2分为负大、负中、负小、零、正小、正中、正大七类；

S4：按照给定规则控制车辆在x方向的运动；并仅在人车脱离接触后按照给定步骤控制车辆在y方向的运动，以在较短时间内将车辆位置控制到位；

S5：当车辆监测到人体即将掉落发动机罩盖时，完全制动车辆至静止。

2.根据权利要求1所述的一种保护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法，其特征在于：步骤S2、S3及S4中，x方向指人车碰撞瞬间车辆纵向且指向车辆前进方向；y方向与x方向垂直、指向人车碰撞瞬间事故车辆驾驶员的左边。

3.根据权利要求1所述的一种保护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法，其特征在于：步骤S3中，负大指e2<-9km/h，负中指-9km/h<e2<-3km/h，负小指-3km/h<e2<0km/h，正小指0km/h<e2<3km/h，正中指3km/h<e2<9km/h，正大指e2>9km/h。

4.根据权利要求1所述的一种保护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法，其特征在于：步骤S4中，车辆在x方向的运动控制规则为：当e1为正时，对车辆进行加速，取加速度值1m/s²；当e1为负时，对车辆进行减速，取加速度值-1m/s²；当e1为零时，控制车辆加速度为零；在此过程中，当车辆监测到前方有障碍物时，结束在x方向的运动控制并完全制动车辆。

5.根据权利要求1所述的一种保护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法，其特征在于：步骤S4中，车辆在y方向的运动控制步骤为：

S41：监测到e2不为零时向周边车辆发出讯息，给出明确变道意图；

S42：仅当人车脱离接触后，监测周边环境，在确认安全前提下，在较短时间内将车辆位置控制到位，规则如下：如e2为负大，则将车轮转向角设定为-15°；如e2为负中，则将车轮转向角设定为-10°；如e2为负小，则将车轮转向角设定为-5°；如e2为零，则将车轮转向角设为零；如e2为正小，则将车轮转向角设定为5°；如e2为正中，则将车轮转向角设定为10°；如e2为正大，则将车轮转向角设定为15°；车辆转向角逆时针方向为正；

S43：监测到人车接触后，将车轮转角设定为零后，结束横向运动控制。

6.根据权利要求1所述的一种保护人地碰撞损伤的智能车运动控制方法，其特征在于：步骤S5中人体掉落发动机罩盖指人体头部、胸部、臀部之一的高度低于发动机罩盖前沿的高度。

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