CN112706836A - 一种基于后轮转向的避障控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于汽车悬架控制技术领域,具体涉及一种基于后轮转向的避障控制***;包括后轮转角计算模块、车辆位置判断模块、后轮转角修正模块和后轮转向器控制模块;在后轮转向控制***的极限范围之内进行主动控制,当预测超过极限之后,会提前告知驾驶员进行人工介入,这个***不能做到完全的主动控制,但是能减少驾驶人员操作的频次。
Description
技术领域
本发明属于汽车悬架控制技术领域,具体涉及一种基于后轮转向的避障控制***。
背景技术
现阶段各类汽车上使用的后轮转向控制***均通过整车ECU或底盘域控制器ECU接收驾驶员操作后输出的方向盘转角信号,经过计算后给出后轮转角信号,通过执行机构MCU进行后轮转向动作。
现有的后轮转向控制***并没有避障模块,在车辆进行转向动作时是通过摄像头、雷达等探测手段来识别车辆位置状态信息,当判断到车辆存在与障碍物剐蹭风险时,会通过信号提示、蜂鸣音或者方向盘振动等信号来提示驾驶员风险,要求人工介入,需要驾驶员通过目测观察四周或查看全景摄像来判断障碍的位置和距离,然后根据驾驶经验通过转向或者制动的方式来躲避障碍。但这样会给驾驶员带来突兀的介入感,并且需要驾驶员自行进行修正方向,车辆本身不能主动的进行风险规避,增加了驾驶的疲劳感。
发明内容
为了克服上述问题,本发明提供一种基于后轮转向的避障控制***,在后轮转向控制***的极限范围之内进行主动控制,当预测超过极限之后,会提前告知驾驶员进行人工介入,这个***不能做到完全的主动控制,但是能减少驾驶人员操作的频次。
一种基于后轮转向的避障控制***,包括后轮转角计算模块、车辆位置判断模块、后轮转角修正模块和后轮转向器控制模块,其中
后轮转角计算模块通过接收车辆的车速信号和方向盘转角信号,根据障碍物位置给出避障所需车辆后轮转向的基础后轮转角δr1;
车辆位置判断模块计算车辆避障所需路径,根据该路径信息给出车辆避障所需的车辆横向位移和车辆纵向位移;
后轮转角修正模块根据车辆位置判断模块输入所需的车辆横向位移和车辆纵向位移,按照下式计算车辆避障所需后轮转角δr2:
δr=δr1+δr2
δr1=-Kδf
式中:Y表示车辆横向位移,m表示车辆的总质量,a、b分别表示车辆质心距前、后轴的距离,kf、kr分别表示前、后轮总侧偏刚度,ψ表示车辆的方向角,Iz表示车辆绕Z轴的转动惯量,ua表示车辆的速度,δf表示车辆前轮转角,δr表示车辆所需要的后轮转角,K是后轮转角相对于前轮转角的比例系数,t为时间;
后轮转向器控制模块将基础后轮转角δr1与后轮转角修正信号δr2进行累加作为最终所需后轮转角,并根据该转角值控制后轮进行转向。
还包括驾驶员提醒模块,其中当后轮转向器控制模块计算得到的最终所需后轮转角超过了后轮的极限转角时,后轮转向器控制模块将此信号输入驾驶员提醒模块,驾驶员提醒模块控制车内显示屏提示要求人工介入,同时控制车内音箱发出蜂鸣警示音或控制方向盘振动。
所述当车速小于设定限值时启动车辆位置判断模块。
所述车辆位置判断模块通过接收车内摄像头、激光雷达、超声波传感器的信号进行环境规划和车辆的姿态估计并计算车辆避障所需路径。
本发明的有益效果:
本发明对障碍物进行主动规避,防止剐蹭,提高行驶安全性;降低驾驶员介入的频次,减小驾驶疲劳感;当超过***极限时,提前进行主动提醒,提升驾驶安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明方法的说明参考示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
一种基于后轮转向的避障控制***,包括后轮转角计算模块、车辆位置判断模块、后轮转角修正模块和后轮转向器控制模块,其中
当整车ECU或底盘域控制器ECU检测到车辆在横向方向距离障碍物之间的最小距离d1大于安全距离d2时,启动本控制***,其中式中,a表示车辆质心距前轴的距离,δf表示车辆前轮转角,t表示车辆的宽度,d1表示通过雷达探测到的车辆距离障碍物在车辆横向的最小距离,d2表示车辆与障碍物之间的安全距离。一般情况下,考虑使用的安全性,d2=kd1,k为安全系数,经验值取1.1-1.3。
后轮转角计算模块通过接收车辆的车速信号和方向盘转角信号,基于初始设定的算法(基于前轮转角的前馈比例控制,或基于质心侧偏角估计的反馈控制,或其他控制方式),根据整车ECU或底盘域控制器ECU检测到的障碍物位置给出避障所需车辆后轮转向的基础后轮转角δr1;
车辆位置判断模块计算车辆避障所需路径,根据该路径信息给出车辆避障所需的车辆横向位移和车辆纵向位移;车辆纵向位移其实就是车辆行驶方向的移动量,由车速和行驶时间决定。
后轮转角修正模块根据车辆位置判断模块输入所需的车辆横向位移和车辆纵向位移,按照下式计算车辆避障所需后轮转角δr2:
δr=δr1+δr2
δr1=-Kδf
式中:Y表示车辆横向位移,m表示车辆的总质量,a、b分别表示车辆质心距前、后轴的距离,kf、kr分别表示前、后轮总侧偏刚度,中表示车辆的方向角,Iz表示车辆绕Z轴的转动惯量,ua表示车辆的速度,δf表示车辆前轮转角,δr表示车辆所需要的后轮转角,K是后轮转角相对于前轮转角的比例系数(可以是定值,也可以是变值,不同主机厂有不同的定义),t为时间;
后轮转向器控制模块将基础后轮转角δr1与后轮转角修正信号δr2进行累加作为最终所需后轮转角,并根据该转角值控制后轮进行转向。
还包括驾驶员提醒模块,其中当后轮转向器控制模块计算得到的最终所需后轮转角超过了后轮的极限转角时,后轮转向器控制模块将此信号输入驾驶员提醒模块,驾驶员提醒模块控制车内显示屏提示要求人工介入(例如需要向左修正方向盘),同时控制车内音箱发出蜂鸣警示音或控制方向盘振动。要求尽快进行人工控制,同时后轮转向器控制模块控制后轮按照所需方向的最大转角值进行转向,以保证车辆的安全性。
所述当车速小于设定限值时启动车辆位置判断模块。
所述车辆位置判断模块通过接收车内摄像头、激光雷达、超声波传感器的信号进行环境规划和车辆的姿态估计并计算车辆避障所需路径。
本专利所述的后轮转向车道保持控制***,与公知的后轮转向***的区别之一在于,增加了后轮转向修正模块,当车速小于设定限值(如≤60km/h,设定目的是为保证高速行驶时的稳定性),车辆通过摄像头、激光雷达、超声波传感器等探测器进行环境规划和车辆的姿态估计,车辆位置判断模块根据给定的控制算法,计算车辆躲避障碍所需的路径,然后计算出每个时刻的后轮转角修正值信息,后轮转向器控制模块将后轮转角基础值和修正值累加后,使能地控制后轮转向器控制模块,驱动后轮转向器进行动作,实现车辆避障控制。
本专利所述的后轮转向避障控制***,当计算出所要达到需求转角超过后轮转向器的极限值时,通过驾驶员提醒模块提前发出提醒信号(声、光、振动等),提醒驾驶员通过改变方向盘转角进行人工干预,同时后轮转角按照计算值进行动作。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明的保护范围并不局限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (4)
1.一种基于后轮转向的避障控制***,其特征在于包括后轮转角计算模块、车辆位置判断模块、后轮转角修正模块和后轮转向器控制模块,其中
后轮转角计算模块通过接收车辆的车速信号和方向盘转角信号,根据障碍物位置给出避障所需车辆后轮转向的基础后轮转角δr1;
车辆位置判断模块计算车辆避障所需路径,根据该路径信息给出车辆避障所需的车辆横向位移和车辆纵向位移;
后轮转角修正模块根据车辆位置判断模块输入所需的车辆横向位移和车辆纵向位移,按照下式计算车辆避障所需后轮转角δr2:
δr=δr1+δr2
δr1=-Kδf
式中:Y表示车辆横向位移,m表示车辆的总质量,a、b分别表示车辆质心距前、后轴的距离,kf、kr分别表示前、后轮总侧偏刚度,ψ表示车辆的方向角,Iz表示车辆绕Z轴的转动惯量,ua表示车辆的速度,δf表示车辆前轮转角,δr表示车辆所需要的后轮转角,K是后轮转角相对于前轮转角的比例系数,t为时间;
后轮转向器控制模块将基础后轮转角δr1与后轮转角修正信号δr2进行累加作为最终所需后轮转角,并根据该转角值控制后轮进行转向。
2.根据权利要求1所述的一种基于后轮转向的避障控制***,其特征在于还包括驾驶员提醒模块,其中当后轮转向器控制模块计算得到的最终所需后轮转角超过了后轮的极限转角时,后轮转向器控制模块将此信号输入驾驶员提醒模块,驾驶员提醒模块控制车内显示屏提示要求人工介入,同时控制车内音箱发出蜂鸣警示音或控制方向盘振动。
3.根据权利要求2所述的一种基于后轮转向的避障控制***,其特征在于所述当车速小于设定限值时启动车辆位置判断模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于后轮转向的避障控制***,其特征在于所述车辆位置判断模块通过接收车内摄像头、激光雷达、超声波传感器的信号进行环境规划和车辆的姿态估计并计算车辆避障所需路径。
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