[發(fā)明專利]一種安全氣囊彈起控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110366781.6
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113022489B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石琴;張雷;張子煦
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B60R21/0134
• 分類號: B60R21/0134;B60R21/013;B60R21/015
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種安全氣囊彈起控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1. 傳感器的安裝與信息獲取；

步驟1.1 在駕駛艙外設(shè)置的傳感器，包括：第一視覺相機、毫米波雷達、激光雷達；

所述第一視覺相機和毫米波雷達安裝于車輛四周，并用于感知車輛周圍的環(huán)境信息，所述激光雷達安裝在車輛前保，并用于感知車輛前方的環(huán)境信息；

步驟 1.3 在駕駛艙內(nèi)設(shè)置的傳感器包括：第二視覺相機和超聲波雷達；

所述第二視覺相機安裝在駕駛艙頂，并用于檢測駕駛艙內(nèi)的圖像；所述超聲波雷達安裝在駕駛艙四門內(nèi)側(cè)，并用于檢測障礙物與車門的距離信息；

步驟2. 傳感器信息的信息融合：

步驟2.1 坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換：將毫米波雷達的坐標(biāo)、激光雷達的坐標(biāo)與第一視覺相機的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為同一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

步驟2.2 信息的融合：

步驟2.2.1所述毫米波雷達判斷是否接收到毫米波雷達回波信號，若是，則表示有障礙物，并執(zhí)行步驟2.2.2；否則，表示無障礙物，并返回2.2.1；

步驟2.2.2所述毫米波雷達根據(jù)發(fā)出的超聲波及接收到回波信號的時間差、所述毫米波雷達的傳播速度和角度信息，計算車輛與障礙物之間的距離、障礙物所在的方位以及障礙物的尺寸；

步驟2.2.3根據(jù)所述障礙物與車輛的距離距離以及障礙物的方位劃定所述第一視覺相機的感興趣區(qū)域；

步驟2.2.4在感興趣區(qū)域內(nèi)，所述第一視覺相機利用基于障礙物識別方法對障礙物進行識別，得到障礙物與車輛之間的距離、障礙物所在的方位以及障礙物的尺寸；

步驟2.2.5所述激光雷達判斷是否接收到障礙物返回的激光回波信號，若是，則表示有障礙物，并得到障礙物與車輛之間的距離、障礙物所在的方位以及障礙物的尺寸，執(zhí)行步驟2.2.6；否則，表示無障礙物，并返回步驟2.2.5；

步驟2.2.6控制器對所述毫米波雷達、所述第一視覺相機、激光雷達分別所獲得的車輛與障礙物之間的距離、障礙物所在的方位以及障礙物的尺寸進行誤差判斷，確定是否均在誤差范圍內(nèi)，若是，則表示存在一個車外的障礙物，并將三者所獲得的數(shù)據(jù)進行融合，得到障礙物的距離及方位角，并執(zhí)行步驟3；否則，表示存在多個車外的障礙物，并選取與車輛最近的障礙物執(zhí)行步驟3；

步驟 3 碰撞信息的計算；

步驟3.1利用式(1)計算碰撞時間T1：

T1=S/V1 (1)

式(1)中，S為車輛與最近障礙物之間的相對距離，V1為車輛相對障礙物的運動速度；

步驟3.2利用式(2)計算車輛與障礙物之間的相對距離S：

S=(k1×S_相+k2×S_毫+k3×S_激)/(k1+k2+k3) (2)

式(2)中，S_相為所述第一視覺相機計算的障礙物的距離，S_毫為毫米波雷達從發(fā)出超聲波到接收到回波信號之間車輛行駛的距離，S_激為激光雷達檢測到的障礙物距行駛車輛的距離，k1、k2、k3為對應(yīng)的系數(shù)，并通過標(biāo)定得到；S_相、S_毫、S_激為同一障礙物的距離，當(dāng)未檢測到障礙物時，其對應(yīng)系數(shù)為0；

步驟3.3利用式(3)計算車輛的制動時間T2：

T2=(V-V1)/a (3)

式(3)中，V為車輛的運動速度，a為車輛允許最大制動加速度；

步驟3.4利用式(4)計算車輛的制動時間T2’：

T2’= i×(V-V1)/ a × n (4)

式(4)中，i =1, 2,..., n，n為車輛的加速度變化步長；

步驟3.5駕乘人員及姿態(tài)確認；

步驟3.5.1車輛上電后，為駕駛艙內(nèi)的超聲波雷達、第二視覺相機供電，使得超聲波雷達視覺相機開始工作；

步驟3.5.2利用式(5)計算超聲波雷達與車內(nèi)障礙物的回波距離S’：

S’=V’ × T’ / 2 (5)

式(5)中，V’為超聲波的傳播速度，T’為所述超聲波雷達從發(fā)出超聲波雷達到接收到回波信號的時間差；

步驟3.5.3假設(shè)駕駛艙內(nèi)兩側(cè)門之間的寬度為L，當(dāng)后排座椅無駕乘人員時，布置在車門內(nèi)側(cè)的超聲波傳感器探測到的障礙物距離均為L；

當(dāng)后排座椅上有一個乘客或其他物品時，其兩側(cè)超聲波雷達探測到的障礙物距離分別為L1和L2，且滿足關(guān)系式：L - L1 - L2 ≥W；其中，W表示超聲波雷達探測到乘客的最小寬度；

若 2W L1 - L2 L-W時，則表示乘客或其他物品靠近L2的一側(cè)；

若 2W L2 - L1 L-W時，則表示乘客或其他物品靠近L1的一側(cè)；

若0≤|L1-L2|≤2W時，則表示乘客或其他物品位于后排座位的中間位置；

當(dāng)后排座椅上有兩個及以上乘客或其他物品時，其兩側(cè)超聲波雷達探測到的障礙物距離分別為L3和L4，且滿足如式(6)所示的關(guān)系式：

0≤| L3 - L4| ≤ (L-2W) (6)

當(dāng)前排副駕有乘客或其他物品時，其兩側(cè)超聲波雷達探測到的障礙物距離L5滿足如式(7)所示的關(guān)系式：

0≤L5(L/2 - W) (7)

步驟3.5.4基于駕駛艙內(nèi)的第二視覺傳感器，所述超聲波雷達判定對應(yīng)座椅上的障礙物時是否為駕乘人員：

步驟3.5.4.1所述第二視覺相機將有障礙物的區(qū)域設(shè)置為感興趣區(qū)域，并利用圖像處理方法對感興趣區(qū)域進行識別，以確定是否有駕乘人員，若有駕乘人員，則將識別結(jié)果與人體姿態(tài)數(shù)據(jù)庫進行比對，確定駕乘人員的姿態(tài)，從而根據(jù)所確定的姿態(tài)使對應(yīng)位置的安全氣囊處于待機狀態(tài)，若無駕乘人員，則使安全氣囊處于關(guān)閉狀態(tài)；

步驟3.6如果T2≥T1，則認為車輛與障礙物有碰撞風(fēng)險，并執(zhí)行步驟4，否則，認為車輛與障礙物無碰撞風(fēng)險，并結(jié)束；

步驟4 安全氣囊的彈起控制：

控制器基于車輛相對運動軌跡、車輛輪廓及探測到的障礙物尺寸、障礙物相對車輛方位判斷車輛可能的碰撞區(qū)域，并根據(jù)車輛相對障礙物的運動速度V1判斷駕乘人員的受傷害程度，若運動速度V1大于設(shè)定值時，則認為碰撞對駕乘人員有較大的傷害，并在碰撞瞬間向安全氣囊控制系統(tǒng)發(fā)送彈起指令，所述安全氣囊控制系統(tǒng)收到安全氣囊彈起指令后，根據(jù)駕乘人員的位置、姿態(tài)及碰撞區(qū)域延遲X秒后控制對應(yīng)處于待機狀態(tài)的安全氣囊彈起，否則，安全氣囊不彈起。