[發(fā)明專利]一種基于魚(yú)群效應(yīng)的車隊(duì)避撞系統(tǒng)以及避撞方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610099198.2
• 申請(qǐng)日: 2016-02-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105551306A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江浩斌;朱畏畏;馬世典;陳龍;梁軍;施凱津
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G1/16
• 分類號(hào): G08G1/16
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽車主動(dòng)安全領(lǐng)域，特別涉及一種基于魚(yú)群逃逸行為的車隊(duì)協(xié)同避撞 系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車數(shù)量迅猛增加，交通事故的數(shù)量也居高不下。在傳統(tǒng)環(huán) 境下，車隊(duì)中所有車輛的避撞策略主要是根據(jù)自身的傳感器在短時(shí)間的反饋來(lái)制定，尤其 是在汽車高速行駛時(shí)，當(dāng)車隊(duì)中的某一輛車緊急制動(dòng)或者有其他車輛并入到車隊(duì)時(shí)，很容 易造成連環(huán)追尾事故的發(fā)生，這給人們的人身安全和財(cái)產(chǎn)損失造成了極大的威脅，基于上 述內(nèi)容總結(jié)出本領(lǐng)域的主要缺陷在于下面幾點(diǎn)：

(1)基于傳感器的車輛主動(dòng)安全不能完全滿足人們對(duì)汽車安全性的要求，例如：在 車隊(duì)中，當(dāng)車輛主動(dòng)安全發(fā)揮作用時(shí)勢(shì)必會(huì)影響到后面車輛的安全行駛，因此個(gè)體車輛的 主動(dòng)安全性能不能很好地發(fā)揮。

(2)傳統(tǒng)環(huán)境下，當(dāng)遇到車輛緊急制動(dòng)時(shí)，其后面的車輛駕駛員的反應(yīng)時(shí)間具有 “連鎖反應(yīng)”，其后面車輛的駕駛員不能同時(shí)辨識(shí)危險(xiǎn)車輛。

(3)一般來(lái)說(shuō)，構(gòu)筑車隊(duì)協(xié)同避撞的控制模型極為復(fù)雜，且可靠性較差；

所以在現(xiàn)實(shí)情況中，我們可以參考在危險(xiǎn)中尋求安全而成群行動(dòng)的動(dòng)物，例如魚(yú) 群、鳥(niǎo)群。當(dāng)魚(yú)群受到捕食者的襲擊時(shí)，魚(yú)群會(huì)有序協(xié)作的進(jìn)行逃逸。

在道路環(huán)境下，本發(fā)明把車隊(duì)看作為“魚(yú)群”，把車隊(duì)中緊急制動(dòng)的車輛和并入到 車隊(duì)的車輛看作海豹等“捕食者”，當(dāng)有序的車隊(duì)受到某一危險(xiǎn)車輛“襲擊”時(shí)，車隊(duì)可以通 過(guò)有序的協(xié)作運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到避撞的目的，因此本發(fā)明利用魚(yú)群逃逸行為的數(shù)學(xué)模型來(lái)解決車 隊(duì)的協(xié)同避撞問(wèn)題，此處的危險(xiǎn)車輛類別包括兩類：緊急制動(dòng)車輛、并線進(jìn)入車隊(duì)的車輛。

班曉娟博士對(duì)人工魚(yú)群高級(jí)自組織行為進(jìn)行了研究，給出了魚(yú)群遇到捕食者時(shí)進(jìn)行逃逸的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，具體魚(yú)群逃逸行為的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為：其中，m_i為個(gè)體魚(yú)i的質(zhì)量；a_i(t)為在t時(shí)刻個(gè)體魚(yú)i的期望加速度；為在t時(shí)刻個(gè)體魚(yú)i協(xié)同避撞時(shí)期望達(dá)到的速度；v_i(t)為t時(shí)刻個(gè)體魚(yú)i的速度；e_i(t)為個(gè)體魚(yú)i在躲避捕食者時(shí)需要旋轉(zhuǎn)的角度；T_i代表個(gè)體魚(yú)逃逸時(shí)間；f_i為個(gè)體魚(yú)i逃逸期間防止碰撞的排斥作用力。同時(shí)，定義f_i＝A_iexp[-(S_i-1/B_i)]，A_i,B_i為常量；S_i-1為個(gè)體魚(yú)i與個(gè)體魚(yú)i-1的距離。

本發(fā)明將修改后的公式應(yīng)用在解決車隊(duì)協(xié)同避撞的問(wèn)題上。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有協(xié)同避撞的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于魚(yú)群效應(yīng)的車隊(duì)避撞 系統(tǒng)以及避撞方法，采用的技術(shù)方案如下：

一種基于魚(yú)群效應(yīng)的車隊(duì)避撞系統(tǒng)，包括信息采集模塊、通信模塊、信息處理模 塊、人機(jī)交互模塊；所述信息采集模塊、通信模塊、人機(jī)交互模塊均與所述信息處理模塊相 連；

所述信息采集模塊包括車載CAN總線、毫米波雷達(dá)測(cè)距傳感器、縱向加速度傳感 器；所述車載CAN總線通過(guò)車上的OBDII數(shù)據(jù)接口讀取出速度信號(hào)，所述毫米波雷達(dá)測(cè)距傳 感器用于實(shí)時(shí)測(cè)量本車輛與前車的距離，所述縱向加速度傳感器用于獲取車輛的縱向行駛 的加速度；

所述通信模塊采用車載單元OBU；

所述信息處理模塊采用英飛凌XC866芯片，所述信息處理模塊根據(jù)信息采集模塊 和通信模塊傳遞過(guò)來(lái)的信息，利用基于魚(yú)群效應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型計(jì)算出車輛避撞的加速度信 息，并通過(guò)人機(jī)交互模塊提供給駕駛員參考；

所述人機(jī)交互模塊包括顯示單元和語(yǔ)音提示單元；所述顯示單元用于顯示車輛的 速度、加速度、設(shè)備狀態(tài)、車輛周圍環(huán)境、預(yù)警信息；所述語(yǔ)音提示單元與所述信息處理模塊 相連，用于想向駕駛員傳遞駕駛指令、危險(xiǎn)信號(hào)。

根據(jù)以上所述的一種基于魚(yú)群效應(yīng)的車隊(duì)避撞系統(tǒng)，本發(fā)明還提出了一種避撞方 法，包括如下步驟：

1)各車輛均安裝避撞系統(tǒng)，并進(jìn)行避撞系統(tǒng)初始化，具體包括初始化各個(gè)模塊的 狀態(tài)，檢測(cè)其是否正常工作，清除各個(gè)模塊的緩存數(shù)據(jù)；