[發明專利]一種汽車主動防碰撞虛擬斑馬線控制系統

有效

• 申請號: 201611037508.4
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN108091176B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 吳文靜;馬芳武;梁志康;馬天宇
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G08G1/16
• 分類號: G08G1/16
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 石岱;石連志

1.一種汽車主動防碰撞虛擬斑馬線控制系統，其特征在于：該控制系統包括：

①、位置信息采集設備，所述位置信息采集設備由用于采集行人坐標信息的行人可攜帶的移動GPS設備和用于采集機動車坐標信息的車載GPS定位設備構成；

②、用于判斷車輛行駛狀態的車輛運行狀況傳感設備，所述車輛運行狀況傳感設備包括用于采集機動車車速V_vel的車速傳感器，用于采集車輛轉彎時質心角速度ω的陀螺儀，用于采集車輛轉彎過程中前輪的輪胎側偏角ε_r的前輪轉角傳感器，用于測量車輛與前后車車距的雷達測距儀；

③、作為中央處理器的主控設備，所述主控設備對位置信息采集設備及車輛運行狀況傳感器設備所傳輸的數據進行處理，獲得機動車與行人的潛在沖突點，根據機動車與行人當前的運動狀態，對兩者的碰撞風險進行評估，并根據評估結果提出行人與機動車的避讓策略；

行人與機動車的潛在沖突點根據其位置關系劃分為直行沖突與轉彎沖突兩種情況，在這兩種情況下的沖突點生成方法如下：

情況一：機動車直行與行人過街的沖突點坐標生成

初始時間t₀下機動車坐標O_v為(X_vel,Y_vel)，當經過t₁后，行人步行至機動車道時的坐標為P_Ped(X_ped，Y_ped)，此點即為行人與機動車形成的潛在沖突點坐標；

情況二：機動車轉彎與行人過街的沖突點坐標生成

車輛轉彎時，行人與機動車在位置上形成夾角θ；

式中R_s為車輛的轉彎半徑，計算公式為：I_s(X_s,Y_s)為車輛轉彎時形成的轉彎弧的圓心坐標，設初始時間t₀下機動車坐標O_v為(0,0)，因此機動車轉彎弧圓點的橫坐標X_s＝0,其中機動車車速V_vel由車速傳感器采集、車輛質心角速度ω由陀螺儀采集；

在獲取θ的基礎上，再結合前輪轉角傳感器獲得的車輛轉彎時的轉向角ε_r，生成行人與機動車沖突點的坐標P_int(X_int，Y_int)，沖突點坐標的生成方法如下：

以上是以車輛質心為基準，行人及機動車碰撞通常會發生在靠近外側車輪的位置，設定車身寬度為w，則沖突點位置坐標P_intn(X_intn，Y_intn)為：

根據機動車與行人當前的運動狀態，對兩者的碰撞風險進行評估的具體方式如下：

計算機動車至沖突點的時間TTC，判斷車輛運行軌跡，用TTC_z、TTC_w分別表示車輛直行、轉彎至沖突點所需的時間：

計算行人步行至沖突點的時間T_ped，行人步行至沖突點的時間T_ped與行人的位置坐標以及行人的步行速度V_ped相關，在此用T_pedz、T_pedw分別表示機動車在直行與轉彎情況下行人至沖突點的時間；

機動車直行情況下，所需時間為：

機動車轉彎情況下，所需時間為：

根據機動車、行人步行至沖突點的時間TTC、T_ped進行風險判斷：

步驟①、判斷TTC是否等于TTC_min？TTC_min為避免碰撞行人與機動車所需保持的最小安全距離；若是，主控設備控制車輛緊急制動，虛擬斑馬線投射設備開始工作，向地面投射激光虛擬斑馬線，提示行人過街，控制結束；若否，則進入步驟②；

步驟②、判斷TTC是否小于T_ped？若是，則表明機動車在行人到達前到達，機動車與行人不會發生碰撞，機動車不用避讓行人，主控設備控制機動車勻速前進，控制結束；若否，則表明有碰撞風險，進入步驟③；

步驟③、判斷TTC是否大于t_cg+T_ped？若是，則表明行人到達前機動車還沒有達到，且行人在其可接受安全間隙內過街，機動車與行人也不會發生沖突，主控設備控制機動車勻速前進，控制結束；若否，此時T_pedTTCt_cg+T_ped，行人與機動車存在碰撞風險，需提出規避策略，進入步驟④；

其中，t_cg為行人過馬路所需的時間；影響因素包括了路幅寬度Lw、行人步行速度V_ped，行人可以接受的與機動車的安全間隔時間為t_sf，公式如下：

具體的碰撞避讓策略如下：

步驟④、根據雷達測距儀對車輛間距進行檢查，判斷車輛是否處于跟馳狀態？若是，則控制車輛先通行，進入步驟⑤；若否，則表明車輛處于自由狀態，控制車輛讓行，行人獲得通行權，進入步驟⑦；

步驟⑤、主控設備控制機動車勻速前進，同時安裝在機動車上的V2P信息發射設備發送信息至行人，進入步驟⑥；

步驟⑥、行人接收來自車輛的預警信息，手機發出聲控警告，提醒行人對機動車的避讓，控制結束；

步驟⑦、主控設備控制機動車減速讓行，安裝在汽車保險杠前端的激光燈虛擬斑馬線投射設備在位于行人過街位置向地面投射出虛擬斑馬線，提示行人過街，虛擬斑馬線在行人過街之后會自動消失，控制結束，此時機動車恢復成原有車速繼續前行。

2.根據權利要求1所述的一種汽車主動防碰撞虛擬斑馬線控制系統的控制方法，其特征在于：該控制方法包括以下步驟：

步驟1、通過位置信息采集設備采集行人與機動車位置信息，通過車輛運行狀況傳感設備實時采集機動車運行信息；

步驟2、根據機動車位置信息及行人位置信息，通過主控設備生成行人與機動車潛在的沖突點，行人與機動車的沖突行為根據其位置關系劃分為直行沖突與轉彎沖突兩種情況；

步驟3、計算機動車至沖突點的時間；

步驟4、計算行人步行至沖突點的時間；

步驟5、主控設備根據步驟3及步驟4所計算得到的結果進行風險判斷并提出碰撞避讓策略。