汽車主動(dòng)避撞系統(tǒng)幾種類型介紹
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目前研究開發(fā)的汽車主動(dòng)避撞系統(tǒng)有以下3種類型:
(1)車輛主動(dòng)避撞報(bào)警CWS(collisionwarning)系統(tǒng),此系統(tǒng)對(duì)探測到的危害情況給出警報(bào),美國已經(jīng)在一些重型載貨車和公交車輛上實(shí)現(xiàn)商用。
(2)車輛自適應(yīng)巡航控制ACC(adapTIvecruisecontrol)系統(tǒng),此系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)簡單交通情況下的主動(dòng)避撞及巡航控制,一些汽車公司在高檔車型上已經(jīng)開始采用ACC技術(shù)。
(3)復(fù)合型車輛智能控制系統(tǒng),該系統(tǒng)針對(duì)復(fù)雜交通情況,特別是市區(qū)交通環(huán)境,采用ACC系統(tǒng)輔以車輛停走(stop&go)系統(tǒng),提高車輛智能控制的實(shí)用性。
目前國內(nèi)外汽車主動(dòng)避撞系統(tǒng)的研究絕大多數(shù)集中在避撞系統(tǒng)的縱向控制,系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括行駛環(huán)境中目標(biāo)車輛識(shí)別及運(yùn)動(dòng)信息的獲取、安全距離模型和避撞控制系統(tǒng)建模。
汽車主動(dòng)避撞系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展分析
行駛環(huán)境識(shí)別
行駛環(huán)境識(shí)別的關(guān)鍵是距離的測量。目前距離測量采用的技術(shù)手段有超聲波測量、紅外線測距、激光測量、機(jī)器視覺和雷達(dá)技術(shù)。雷達(dá)測量的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性較好。目前工作在毫米波段的毫米波車載雷達(dá)系統(tǒng)被認(rèn)為是解決汽車主動(dòng)避撞條件下控制探測問題的較好方案。很多公司的測距技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化。通用公司正在研究的避撞報(bào)警系統(tǒng)采用的是激光雷達(dá)技術(shù);德國維爾德·黑布呂格公司研制的MEAR激光器測距系統(tǒng),可向駕駛員提供與其它車輛和障礙物之間的距離及相對(duì)速度數(shù)據(jù),同時(shí)提供視頻圖像;奔馳、日產(chǎn)等汽車公司都在應(yīng)用德國ADC公司生產(chǎn)的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)。
安全狀態(tài)判斷
安全狀態(tài)判斷多采用安全距離邏輯算法,基于車輛制動(dòng)過程運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、乘坐舒適性、車間時(shí)距、駕駛員特性等因素建立不同的安全距離模型。其中,基于車間時(shí)距的安全距離模型未考慮駕駛員實(shí)際感覺應(yīng)當(dāng)保持的車間距離還與相對(duì)速度有關(guān)這一因素,判斷結(jié)果不符合駕駛員的主觀感覺。因而,日本的研究人員建立了駕駛員預(yù)瞄安全距離模型。但該模型在前方車輛制動(dòng)的避撞系統(tǒng)典型工況下,模型的加速度固定,導(dǎo)致模型的判斷結(jié)果不符合駕駛員的主觀感受。針對(duì)此問題,進(jìn)行了駕駛員最優(yōu)預(yù)瞄加速度模型的研究。
避撞系統(tǒng)控制
汽車主動(dòng)避撞控制方式主要有上位控制和下位控制。前者由安全距離出發(fā),從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度應(yīng)用控制算法獲得當(dāng)前情況下車輛應(yīng)當(dāng)具有的減速度等;后者從上位控制算法確定出的車輛目標(biāo)減速度等目標(biāo)參數(shù)出發(fā),結(jié)合車輛制動(dòng)系統(tǒng)模型,應(yīng)用控制算法,實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)氣門、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等精確控制,實(shí)現(xiàn)上位控制要求的目標(biāo)??刂扑惴ㄓ心:刂坪蜕窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,適合于非線性目標(biāo)的滑??刂扑惴ê虰ack-stepping方法。
主動(dòng)避撞系統(tǒng)存在的問題
目前的研究考慮的側(cè)面目標(biāo)和其它類型距離目標(biāo)非常少,系統(tǒng)存在冗余報(bào)警、誤報(bào)及對(duì)駕駛員特性考慮不足等問題。在控制模型中只考慮了縱向控制模型,對(duì)于車輛高速轉(zhuǎn)向制動(dòng)、超車等危險(xiǎn)工況,必須建立考慮側(cè)向控制的動(dòng)力學(xué)模型。而在模型的控制器設(shè)計(jì)方面,現(xiàn)有的上位控制器設(shè)計(jì)考慮駕駛員駕駛特點(diǎn)不夠,而下位控制器的魯棒性較差,不能滿足避撞系統(tǒng)的需要,有待進(jìn)一步研究解決。