自动紧急制动(AEB)的实现方案是什么,执行机构具体有哪些?

自动紧急制动(AEB)的实现方案是什么,执行机构具体有哪些?

结论先行:

自动紧急制动的实现方案:通过AEB的防撞技术( 前向碰撞预警FCW、紧急碰撞制动CIB、动态制动支持DBS),实现车辆的行驶过程中的危险处理方案。

1)若系统预测前方道路上有物体马上要发生碰撞,就向驾驶员显示将发生碰撞预警的声音,这就是 FCW。此警报为驾驶员提供足够的时间准备,来让司机估测潜在危险,并以适当的刹车或转向来避免撞车。

2)若驾驶员通过刹车来避免撞车,但无足够的刹车来避免撞车,DBS 将会自动补充相应的制动力来避免碰撞的发生。

3)若驾驶员不采取措施避免碰撞,自动制动系统 CIB 将会自动刹车,以避免或者减轻碰撞。

执行机构:感知探测模块、控制策略模块、信息融合融合模块、HMI 人机交互模块、决策模块、执行器模块。

自动紧急制动系统是汽车主动安全的关键构成,其通过传感器检测技术来辅助驾驶员对汽车进行控制来确保车辆的行驶安全。自动紧急制动系统依靠摄像头或者雷达进行实时的外界信息采集,主要是车辆和前车或者障碍物间的距离信息,将这个距离与控制器计算出的安全距离来比较,若小于安全距离,证明有危险,在危险的初期,先通过声光等信息对驾驶员来提醒,如果驾驶员未获取危险反应,那么此系统主动控制车辆采取减速,紧急情况下会制动,这种方式来减小事故的伤害程度甚至避免碰撞事故的发生。此系统由中央控制单元、信号采集单元、执行单元组成。

自动紧急制动的防撞技术: 前向碰撞预警(FCW)、紧急碰撞制动(CIB)、动态制动支持(DBS)。若系统预测前方道路上有物体马上要发生碰撞,就向驾驶员显示将发生碰撞预警的声音,这就是 FCW。此警报为驾驶员提供足够的时间准备,来让司机估测潜在危险,并以适当的刹车或转向来避免撞车。若驾驶员通过刹车来避免撞车,但无足够的刹车来避免撞车,DBS 将会自动补充相应的制动力来避免碰撞的发生。若驾驶员不采取措施避免碰撞,自动制动系统 CIB 将会自动刹车,以避免或者减轻碰撞。

自动紧急制动系统的组成为6个部分:感知探测模块、控制策略模块、信息融合融合模块、HMI 人机交互模块、决策模块、执行器模块 。

感知探测模块的组成:雷达、摄像头,其感知探测周围的环境信息,包括周围车辆、障碍物、行人等,再结合车辆坐标系和传感器的关系,来获取目标物相对汽车的位置信息,为车辆的控制提供数据的支撑。

1)多用途摄像头

因为雷达在使用过程中有局限性,为获取周围准确的环境信息,来提高被探测物体信息的准确度,需要考虑将结合雷达和摄像头的特性和优缺点进行优势互补。 一般选择多用途摄像头进行图像处理,并且和人工智能相结合的算法,摄像头可识别车辆、行人、道路标志、车道线等。

2)雷达

雷达在车载雷达中包含毫米波雷达和激光雷达,其中毫米波雷达包括短距、中距、长距离雷达。市面上常见的 24GHz短距离雷达,还有76GHz的中距离雷达 MRR为主,但是自动紧急制动系统中使用的雷达通常为 76Hz 的中距离雷达,它的探测范围可大于 150m ,其输出信息包括相对主车的目标物距离、角度、距离变化率信息,已达到整车系统需求。

信息融合是结合雷达和摄像头对物体感知的特点,还有被探测物体的特性来进行探测后的信息融合,最终有效提高目标物体的识别的准确性,其总体架构如下。

目标信息融合的流程图如下:

信息融合模块除了摄像头和雷达信息融合以外,还包括车辆信息的计算,具体为车辆的车速、质心侧偏角、横摆角速度、方向盘转角等信号的补偿和滤波。因为其他人介绍较多,具体不再展开。

控制策略模块

车辆的行驶过程中,如果雷达检测在两车之间的实际距离慢慢接近系统设定的预警距离,控制策略模块会通过不同等级的预警声音来提示驾驶员,如果实际距离小于安全距离,系统将自动控制车辆来减速,避免碰撞或者减轻碰撞造成的损失程度。

AEB系统分级预警/制动策略设计

AEB 系统控制策略的核心:针对车辆行车安全状态来实时判断和决定车辆制动的时间点 。为达到现 AEB 系统的预警和自动制动功能,提出预警策略和制动策略。它利用最危险目标车辆和本汽车的信息,经过安全时间和安全距离模型确认 AEB 系统的预警时机、制动强度、自动制动时机。

AEB 系统的介入方式

为更好的确保驾驶员的主动控制权,并且提供更完善的功能,会在自动制动的功能上增加防碰撞预警功能。如果只采取一级的预警,突然的预警声会在危险工况下分散驾驶员的注意力,且在危险等级较高的时候发出预警,留足驾驶员的反应时间较短,其一般难以在声音预警后的短时间内做出合理的反应。

如果在紧急工况和非紧急工况下,使用同样的制动强度,无法同时实现行车安全和乘坐舒适性,还会影响交通效率,且达不到大部分驾驶员驾驶习惯。 在 AEB 系统介入方式的选择中,可以采用提示灯预警和声音预警结合的两级预警,还有部分制动和全制动的两级制动策略。

下面将本车所处的交通环境按照危险程度划分为 Ⅰ~Ⅴ 等级。

关于制定 AEB 系统的分级预警和制动整体方案。

决策模块 是按照车辆状态信息、道路交通、融合后的目标车辆和行人等状态信息等信息,选取前方有效的目标车辆或行人模块。此模块包含道路模型和目标选择模型。

1 )目标选择模块

目标选择模块需获取目标准确的信息,然后采取对车辆的深入控制,目标选择模块是达到对本车前的融合后的信息进行选择,其选择合适的目标,来达到对前车的目标制动和跟随,在目标选择模块中考虑静止和运动的两种工况,其中RT1 为碰撞预警和自动紧急制动选择的目标

2) 道路选择模型

道路选择模块是按照摄像头检测到的车道线为支持,建立内部道路的模型,在无车道线的时候,按照车辆状态和前车行驶轨迹来计算道路模型。

关于道路模型的拟合公式:

公式中的c0 为道路曲率,c1为道路曲率变化率, y 为车辆距离道路中心线的侧向偏移量,y0 为车辆距离道路中心线初始侧向偏移量

HMI人机交互模块是实现对车辆的设置,如可由方向盘上面的一些按键或触控屏中的汽车设置信息,设定自动紧急制动的状态,设定车间距的信息,由于介绍较多,不再赘述。

在自动紧急制动系统控制中,执行机构为动力系统和制动系统,详细要求如下:

1)对制动系统的要求

对制动系统的要求:在小制动力进行制动的阶段,保证小于 200ms的延迟时间,最大制动力减速度需小于 1G。

对 ESP 系统的要求:全部的需求信号皆为高速 CAN 网络信号,全部信号和 ACC 系统复用;

2 ) 对动力系统请求的要求

扭矩响应时间:小于 300ms;

扭矩响应精度:<MAX±目标扭矩*5%;

扭矩响应斜率:扭矩下降均为<(5*M*R)Nm/s,M 为整车质量,R 为车轮半径;

扭矩稳定时间:<0.3s;

另外,保证在AEB 系统控制时,EMS 响应 AEB 控制系统的指令,只要 AEB 退出则EMS能够立马恢复正常模式。

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