[发明专利]基于功能分配与多目标模糊决策的协同避撞方法

说明书

本发明公开一种基于功能分配与多目标模糊决策的协同避撞方法，包括如下步骤：车辆在行驶时通过车载传感器实时采集车辆运行状态信息，并发送至上层控制器；上层控制器根据接收到的车辆运行状态信息及制动和转向安全距离进行计算，确定当前车辆所处紧急工况并选择相应的避撞方式；运用多目标模糊决策来确定下层的转向控制器与制动控制器的功能分配系数，以实现转向与制动功能分配控制，控制车辆有效避撞，提高行车安全性。

技术领域

本发明属于汽车主动安全技术领域，具体涉及一种基于功能分配与多目标模糊决策的协同避撞方法。

背景技术

车辆主动避撞系统(Vehicle Collision Avoidance System，VCAS)作为智能交通系统(Intelligent Transport System，ITS)的组成部分，对于提高行驶安全、预防碰撞事故具有重要的作用。

纵向制动避撞控制通过降低自车车速避免与前车追尾，但所需避撞安全车距较大，若前车突然制动或减速，自车容易因车距较小而不能有效避撞。转向避撞控制在高相对速度、低附着系数等工况下相对于制动避撞控制所需的纵向距离更小，避撞效能更高。但单一转向避撞控制仍存在局限性，例如，车辆通过单一制动控制无法避开自车道前车，通过单一转向控制可以避开前车，但转向的目标车道上前车车速较低，转向时自车易与目标车道前车相撞，因此需要转向与制动协同控制，防止发生斜碰、侧碰、追尾等事故。

目前，避撞设计时有的通过两车实际距离与安全距离比较选择一维或二维避撞方式，包括转向辅助、制动、预警或转向与制动协同避撞等，此方法避免了单一避撞方式的局限；有的提出采用非线性模型预测控制算法进行转向与制动协同避撞控制，此方法考虑车辆侧向加速度大小来限制车轮转角，保证稳定性；但这些协同控制方法的控制目标都较单一。

发明内容

本发明针对某些紧急工况下单一转向或单一制动控制不能有效避撞或避撞时操纵稳定性较差的问题，提出一种无人驾驶汽车避撞方法，即基于功能分配与多目标模糊决策的避撞方法。

技术方案：一种基于功能分配与多目标模糊决策的协同避撞方法，包括如下步骤：

车辆在行驶时通过车载传感器实时采集车辆运行状态信息，并发送至上层控制器；

上层控制器根据接收到的车辆运行状态信息及制动和转向安全距离进行计算，确定当前车辆所处紧急工况并选择相应的避撞方式；

在选择转向与制动协同控制的避撞方式下，运用多目标模糊决策来确定下层的转向控制器与制动控制器的功能分配系数，以实现转向与制动功能分配控制，控制车辆有效避撞；

其中，功能分配系数指的是转向系数λ和制动系数γ；所述车辆运行状态信息包括自车纵向位移、纵向加速度和侧向加速度以及前车纵向车速、右前车纵向车速。

进一步的，上层控制器对单一转向控制、单一制动控制和转向与制动协同控制的壁撞方式选择原则是：

当自车右前角点与前车右后角点间实际距离d_b不小于自车与前车的制动安全距离S₁时，通过制动控制即可有效避撞，制动系数γ＝1，转向系数λ＝0；

当自车右前角点与前车右后角点间实际距离d_b小于自车与前车的制动安全距离S₁，且自车与前车的制动安全距离S₁不小于自车与右前车的转向初始安全距离S_S(0)，且自车右前角点与目标车道前车左后角点间实际距离S₂大于自车与右前车的转向初始安全距离S_R(0)，且自车纵向车速u_M(t)不大于右前车纵向车速u_FR(t)，且自车纵向车速u_M(t)不大于80km/h时，通过转向换道可以有效避撞，制动系数γ＝0，转向系数λ＝1；