基于车路协同的半挂车自动紧急制动控制系统及控制方法

本发明涉及道路运输半挂车主动安全控制，具体为基于车路协同的半挂车自动紧急制动控制系统及控制方法。

背景技术：

1、作为我国货运领域的重要载具，半挂车具有其他半挂车不可替代的运输优势。然而，相较于普通乘用车，半挂车因质心高、车身长、铰接结构复杂、载重量大等特点，在高速行驶时，极易因驾驶员判断失误、疲劳驾驶、道路附着条件差等因素引发碰撞事故，造成严重的财产损失与人员伤亡。为了减少此类交通事故的发生，以避撞为核心的智能交通技术得到了迅速的发展。精准制动是由精准感知、精准决策、精准执行构成的一体化技术，是实现自动驾驶的基础条件，也是车辆安全行驶的重要保障。

2、然而，目前紧急制动系统的研究主体及应用对象多为乘用车，针对半挂车的研究仍为少数。此外，现有市场aeb产品多依赖于自车传感器进行感知，并进行纵向控制，由于不能根据不同道路工况实现半挂车的精准制动控制，其在实际运行过程时的避撞效果仍有很大的提高空间。车路协同技术能够提供目标车与自车精确位置、坡度、弯道半径甚至路面附着系数等信息，为aeb性能的改善及提升提供了可能。

3、综上所述，亟需提出一种基于车路协同技术、适用于半挂车的自动紧急制动控制系统，以提升半挂车行驶安全性，助力推动“甩挂运输”“区段运输”等优势的发挥，为紧急制动系统在我国道路运输车辆上的应用实践探索道路。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于车路协同的半挂车自动紧急制动控制系统，以解决上述背景技术中提出的半挂车现有aeb控制技术在实际应用中所存在的人机融合不够、适应性不强等局限性问题，尤其在低附着路面、坡道、弯道等应用场景下，会出现制动效果不佳甚至失效的情况。发明旨在为提升半挂车在复杂道路工况下的运输安全性提供有效方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种基于车路协同的半挂车自动紧急制动控制系统，该控制系统包括：

4、信息采集模块，用于采用路侧单元设备采集得到半挂车的实时道路工况信息；

5、多级aeb预警模块，用于对实时道路工况信息计算得到风险系数值，根据风险系数值对半挂车进行多级预警；

6、多级aeb制动模块，用于在触发半挂车的aeb制动后，基于安全距离模型，获取期望制动减速度值并输入至半挂车制动系统中，使半挂车进入缓速制动或紧急制动状态；

7、逆制动模块，用于将制动模块所输出的期望制动减速度转化为制动主缸压力，实现半挂车的制动控制；

8、pid控制模块，用于计算半挂车期望制动减速度值与半挂车实际产生的制动减速度值之间的减速度值误差，根据减速度值误差对制动主缸压力进行调整，实现对误差的控制。

9、优选地，多级aeb预警模块对实时道路工况信息计算得到风险系数值，包括采用风险系数模型计算风险系数值，所述风险系数值rf计算公式如下所示：

10、

11、其中，s为车辆相对距离，sw为临界预警距离，sb为临界制动距离。

12、优选地，根据风险系数值对半挂车进行多级预警，包括根据不同范围的风险系数值rf将多级预警分为aeb状态安全、一级预警、二级预警和aeb触发制动四种状态，当aeb触发制动时触发多级aeb制动模块；

13、优选地，在多级aeb制动模块内构建半挂车多道路工况下的多级安全距离模型，包括缓速制动安全距离值和紧急制动安全距离值，当aeb触发制动时，车辆相对距离小于缓速制动安全距离值时，aeb触发缓速制动，获取对应的期望制动减速度取值；当车辆相对距离小于紧急制动安全距离值时，aeb触发紧急制动，获取当前道路场景下对应的期望紧急制动减速度取值；

14、优选地，pid控制模块中计算期望制动减速度值与半挂车实际产生的制动减速度值之间的减速度值误差，制动减速度值误差er(t)计算公式如下：

15、er(t)＝yd(t)-y(t)

16、yd(t)为期望控制制动减速度值；

17、y(t)为半挂车实际产生的制动减速度值。

18、另一方面，本发明还提供了一种基于车路协同的半挂车自动紧急制动控制方法，该控制方法采用上述控制系统；该控制方法包括以下步骤：

19、s1通过信息采集模块采用路侧单元设备采集得到半挂车的实时道路工况信息；

20、s2通过多级aeb预警模块对实时道路工况信息计算得到风险系数值，根据风险系数值对半挂车进行多级预警，并通过风险系数判定是否触发半挂车的aeb制动；

21、s3通过多级aeb制动模块，在触发半挂车的aeb制动后，基于安全距离模型，获取期望制动减速度值并输入到半挂车制动系统中，使半挂车进入缓速制动或紧急制动状态；

22、s4通过逆制动模块，将制动模块输出的期望制动减速度值转换为半挂车制动主缸压力，实现对半挂车的制动控制；

23、s5通过pid控制模块计算期望制动减速度值与半挂车实际产生的制动减速度值之间的减速度值误差，根据减速度值误差对制动主缸压力进行调整，缩小减速度值误差。

24、优选地，多级预警分为aeb状态安全、一级预警、二级预警和aeb触发制动四种状态，aeb状态安全时不采取任何措施；采取一级预警时，进行图像预警；采取二级预警时，进行声音+图像联合预警；aeb触发制动时包括缓速制动与紧急制动。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、本发明提供的基于车路协同的半挂车自动紧急制动控制系统，采用路侧单元设备采集得到半挂车的实时道路工况信息；设置多级aeb预警模块，用于对实时道路工况信息计算得到风险系数值，根据风险系数值对半挂车进行多级预警，通过多级预警判定是否触发半挂车的aeb制动；设置多级aeb制动模块，用于在触发半挂车的aeb制动后，基于多级安全距离模型，获取期望制动减速度值并输入半挂车制动系统中，使半挂车进入缓速制动或紧急制动状态；设置逆制动模块，将制动模块输出的期望制动减速度值转换为半挂车制动主缸压力，实现对半挂车的制动控制；设置pid控制模块，用于计算期望制动减速度值与半挂车实际产生的制动减速度值之间的减速度值误差，根据减速度值误差对制动主缸压力进行调整，缩小减速度值误差；本发明提出的基于车路协同的半挂车自动紧急制动控制系统，充分考虑了现有半挂车制动控制技术的局限性，即其主要依赖于ttc的碰撞感知机制，考虑因素较为简单，应用场景单一，难以满足半挂车在低附着路面、弯道、坡道等复杂道路工况的避撞需求；据此，为破解单车感知局限性，基于车路协同技术，对其进行完善与优化，建立适用于多元道路场景下的半挂车紧急制动控制系统；发明解决了半挂车动力学控制模型的复杂性问题，保证半挂车在多类道路工况下具有充足的安全制动距离，有效实现车辆避撞，为提高aeb系统的安全性及可靠性提供重要的理论和技术支持。

27、本发明提出的基于车路协同的半挂车自动紧急制动控制系统，针对目前制动系统研究主要集中于乘用车的现状，结合半挂车在交通运输领域的重要地位，以六轴半挂车为研究载体，考虑到半挂车自身结构载荷大、制动系统控制响应延迟等特点，设计了适用于半挂车的紧急制动控制系统，对于推动我国道路运输车辆技术水平的进步，改善其发展滞后的状况具有重要意义。