專利名稱：一種汽車側(cè)向安全綜合預警方法及裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于汽車主動安全技術(shù)領域，具體涉及一種汽車側(cè)向安全綜合預警方法及
直O(jiān)
背景技術(shù)：
近年來，隨著交通運輸?shù)难杆侔l(fā)展，車輛由于側(cè)翻、側(cè)滑引發(fā)的交通事故也在不斷 增加，尤其是群死群傷特大交通事故的頻繁發(fā)生，造成眾多人員傷亡和巨大財產(chǎn)損失。奧迪 (Audi)公司的研究表明隨著汽車車速的增加，汽車發(fā)生側(cè)滑事故的數(shù)量也急劇的增加， 車速在80km/h和100km/h之間，造成人員傷害的事故有40%與汽車的側(cè)滑有關，而當車速 達到160km/h時，幾乎所有的事故都是由于汽車側(cè)滑造成的。當車輛高速轉(zhuǎn)彎(山道行駛、 城市立交橋匝道行駛等)或躲避障礙物行駛時，車輛易發(fā)生側(cè)滑或側(cè)翻，引發(fā)重大交通事 故。車輛側(cè)翻是指車輛在行駛過程中繞其縱軸線轉(zhuǎn)動90°或更大的角度，以至車身與地面 相接觸的一種危險的側(cè)向運動。而側(cè)滑一般是指車輛輪胎側(cè)向附著力達到極限，車輛出現(xiàn) 側(cè)向滑動趨勢，側(cè)滑除了有可能引起“絆倒側(cè)翻”外，還有可能使車輛駛?cè)胂嘞蜍嚨阑蚺R近 車道而發(fā)生交通事故。當車輛產(chǎn)生較大的側(cè)向加速度后，首先發(fā)生側(cè)翻事故還是發(fā)生側(cè)滑事故取決于車 輛離心力和路面能夠提供給輪胎的最大附著力。如果車輛的離心力大于路面能夠提供給輪 胎的最大附著力，車輛將首先發(fā)生側(cè)滑事故，反之，車輛將首先發(fā)生側(cè)翻事故。國際上對于轎車、運動型汽車、貨車等的側(cè)翻動力學都有非常深入的研究。目前絕 大多數(shù)側(cè)翻預警算法都是基于側(cè)向加速度或側(cè)傾角極限值，也有部分學者基于能量守恒的 方法預警側(cè)翻事故。目前，我國對側(cè)翻和側(cè)滑預警的研究尚處于初級階段，專門針對汽車側(cè)翻預警進 行的研究較少，僅有吉林大學、北京航空航天大學、清華大學和上海交通大學等高校對側(cè)翻 預警做了部分研究工作，對汽車側(cè)翻預警及控制進行試驗驗證的專用的試驗場也很少。清 華大學申請了“貨車彎道防側(cè)翻動態(tài)檢測方法及預警裝置(申請?zhí)?00810119658)”的相 關專利，其原理即是基于側(cè)向加速度的預警方法，該專利申請?zhí)岢龅姆椒ù嬖谝韵虏蛔?1)該專利申請的方法所計算的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界基于水平路面得到，未考慮 道路橫向坡度的影響，在存在道路橫向坡度的路面上計算的側(cè)向加速度預警門檻值不準 確。(2)該專利申請?zhí)岢龅膫?cè)向預警方法未考慮路面附著系數(shù)的影響，在濕滑路面下 存在側(cè)翻事故的誤報警情況。對于專門進行車輛防側(cè)滑預警研究方面的研究，目前尚未見相關報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、能夠?qū)囕v側(cè)滑與側(cè)翻事故提前做出預警的汽 車側(cè)向安全綜合預警方法及其實現(xiàn)裝置。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種汽車側(cè)向安全綜合預警方法，包括如下步驟第一步獲取車輛和道路參數(shù)；第二步汽車側(cè)向安全綜合預警。如上所述的第一步，獲取車輛運動信息，并根據(jù)車輛運動信息，估計道路橫向坡 度，補償量測的車輛側(cè)向加速度；具體包括如下步驟(1)獲取車輛運動信息；(2)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角δ判斷車輛是否轉(zhuǎn)向；(3)估計車速；(4)計算穩(wěn)態(tài)條件下的道路橫坡角；(5)計算補償后的側(cè)向加速度；(6)對補償后的側(cè)向加速度進行濾波。如上所述的計算穩(wěn)態(tài)條件下的道路橫坡角步驟，根據(jù)步驟(1)測量得到的車輛運 動信息，計算穩(wěn)態(tài)條件下的道路橫坡角，計算公式為
(以 _ "廠、貳=Sin1^——
I ^ J式中，ay,m為側(cè)向加速度，u為車速，r為橫擺角速度，g為車輛所在地的重力加速度。如上所述的計算補償后的側(cè)向加速度步驟，根據(jù)步驟(4)得到的道路橫坡角計算 補償后的側(cè)向加速度，計算公式為ay,c = Β,>ηι-φΒδ ；式中參數(shù)含義與上述相同。如上所述的第二步，根據(jù)第一步獲取的道路橫坡角和補償后的車輛側(cè)向加速度， 預測車輛運動趨勢，確定汽車發(fā)生側(cè)滑或側(cè)翻事故的概率，對其進行側(cè)翻或側(cè)滑預警，具體 包括如下步驟(1)計算車輛發(fā)生側(cè)翻事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值；(2)計算地面能夠提供給輪胎的最大側(cè)向力；(3)判斷能否產(chǎn)生車輛側(cè)翻事故；(4)計算車輛發(fā)生側(cè)滑事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值；(5)判斷能否產(chǎn)生車輛側(cè)滑事故。如上所述的計算車輛發(fā)生側(cè)翻事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值步驟，根據(jù)第一步得
到的道路橫坡角計算車輛發(fā)生側(cè)翻事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值a/，計算公式為 τ λα/= Φβ+^7- Sg為重力加速度，T為軸距，hcg為質(zhì)心高度，式中其它參數(shù)含義與上述相同。如上所述的判斷能否產(chǎn)生車輛側(cè)翻事故步驟，如果Fy,max ^ ma/，車輛在側(cè)向加速 度超過a/時，將發(fā)生側(cè)翻事故，此時做出側(cè)翻事故的預警。如上所述的計算車輛發(fā)生側(cè)滑事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值步驟；根據(jù)路面附 著系數(shù)P q和道路橫坡角，計算車輛發(fā)生側(cè)滑事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值a/，計算公式
5為
權(quán)利要求
一種汽車側(cè)向安全綜合預警方法，包括如下步驟第一步獲取車輛和道路參數(shù)；第二步汽車側(cè)向安全綜合預警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預警方法，其特征在于所述的第一 步，獲取車輛運動信息，并根據(jù)車輛運動信息，估計道路橫向坡度，補償量測的車輛側(cè)向加 速度；具體包括如下步驟(1)獲取車輛運動信息；(2)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角δ判斷車輛是否轉(zhuǎn)向；(3)估計車速；(4)計算穩(wěn)態(tài)條件下的道路橫坡角；(5)計算補償后的側(cè)向加速度；(6)對補償后的側(cè)向加速度進行濾波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預警方法，其特征在于所述的計算 穩(wěn)態(tài)條件下的道路橫坡角步驟，根據(jù)步驟(1)測量得到的車輛運動信息，計算穩(wěn)態(tài)條件下 的道路橫坡角，計算公式為
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預警方法，其特征在于所述的計算 補償后的側(cè)向加速度步驟，根據(jù)步驟(4)得到的道路橫坡角計算補償后的側(cè)向加速度，計 算公式為ay, c = aY5IIi-c^Bg ；式中參數(shù)含義與上述相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預警方法，其特征在于所述的第二 步，根據(jù)第一步獲取的道路橫坡角和補償后的車輛側(cè)向加速度，預測車輛運動趨勢，確定汽 車發(fā)生側(cè)滑或側(cè)翻事故的概率，對其進行側(cè)翻或側(cè)滑預警，具體包括如下步驟(1)計算車輛發(fā)生側(cè)翻事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值；(2)計算地面能夠提供給輪胎的最大側(cè)向力；(3)判斷能否產(chǎn)生車輛側(cè)翻事故；(4)計算車輛發(fā)生側(cè)滑事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值；(5)判斷能否產(chǎn)生車輛側(cè)滑事故。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預警方法，其特征在于所述的計算車輛發(fā)生側(cè)翻事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值步驟，根據(jù)第一步得到的道路橫坡角計算車輛發(fā)生側(cè)翻事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值a/，計算公式為
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預警方法，其特征在于所述的判斷能否產(chǎn)生車輛側(cè)翻事故步驟，如果Fy,max >ma/，車輛在側(cè)向加速度超過a/時，將發(fā)生側(cè)翻 事故，此時做出側(cè)翻事故的預警。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預警方法，其特征在于所述的計算 車輛發(fā)生側(cè)滑事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值步驟；根據(jù)路面附著系數(shù)μ q和道路橫坡角，計 算車輛發(fā)生側(cè)滑事故的側(cè)向加速度穩(wěn)定邊界值a/，計算公式為tan 4+//α μ --—gy l_"gtan 么其中，式中各參數(shù)含義同上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種汽車側(cè)向安全綜合預警方法，其特征在于所述的判斷 能否產(chǎn)生車輛側(cè)滑事故步驟；當車輛側(cè)向加速度超過a/，或者may ^ Fy, _時，車輛將發(fā)生 側(cè)滑事故，此時做出側(cè)翻事故的預警。
10.一種實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1所述方法的裝置，其特征在于它包括車載傳感器，預警 決策單元和報警及顯示裝置；所述的車載傳感器用于檢測車輛運動信息，并將運動信息發(fā) 送給預警決策單元；預警決策單元接收來自車載傳感器的車輛運動信息，根據(jù)設定程序進 行運算，得到上述汽車側(cè)向安全綜合報警及預警結(jié)果，并將該結(jié)果發(fā)送給顯示裝置；顯示裝 置將接收到的汽車側(cè)向安全綜合報警及預警結(jié)果顯示，供駕駛員參照。
全文摘要
本發(fā)明屬于汽車主動安全技術(shù)領域，具體涉及一種汽車側(cè)向安全綜合預警方法及裝置，目的是提供一種成本低、能夠?qū)囕v側(cè)滑與側(cè)翻事故提前做出預警的方法及裝置。所述方法包括如下步驟第一步獲取車輛和道路參數(shù)；第二步汽車側(cè)向安全綜合預警。所述裝置包括車載傳感器，預警決策單元和報警及顯示裝置。本發(fā)明基于車載的有限數(shù)量和種類的傳感器信息，通過獲取車輛和道路參數(shù)和汽車側(cè)向安全綜合預警，實現(xiàn)了實時地汽車側(cè)滑或側(cè)翻事故預警，對減少交通事故具有重大意義。
文檔編號G08G1/01GK101968923SQ201010501440
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月10日
發(fā)明者丁能根, 余貴珍, 俞志華, 馮沖, 康樂, 王健, 郭魁元 申請人:北京航空航天大學