基于安全距離模型的AEB系統(tǒng)仿真研究

胡守俍

摘 要：隨著智能駕駛輔助系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，AEB（Autonomous Emergency Braking）作為智能駕駛輔助系統(tǒng)的重要組成部分已經(jīng)成為各大廠商研究的熱點(diǎn)?；诎踩嚯x模型在Matlab/Simulink中搭建AEB控制算法模型，利用CarSim搭建整車動(dòng)力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真。仿真結(jié)果顯示，文章制定的控制算法能夠有效實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，避免車輛碰撞的發(fā)生和有效減輕碰撞強(qiáng)度。關(guān)鍵詞：AEB;安全距離模型;控制算法中圖分類號(hào)：U467 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）08-35-03

Abstract： With the rapid development of intelligent driving assistance systems， AEB （AutonomousEmergency Braking） as an important part of intelligent driving assistance systemshas become a research hotspot for major manufacturers. Based on the safety distance model， the AEB control algorithm model is built in Matlab/Simulink， and the car dynamic model is built using CarSim to achieve joint simulation. The simulation results show that the control algorithm developed in this paper can effectively achieve braking， avoid the occurrence of vehicle collision and effectively reduce the collision intensity.Keywords：?AEB; Safety distance mode; Control algorithmCLC NO.： U467 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）08-35-03

前言

隨著人們?cè)絹碓街匾暺嚨陌踩匦?，自?dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（Autonomous Emergency Braking，AEB）已成為汽車安全的重要研究方向之一。在車輛行駛過程中，當(dāng)車輛與前方物體的距離達(dá)到臨界距離時(shí)，車輛預(yù)警系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲光或者振動(dòng)報(bào)警，提醒駕駛員采取行動(dòng)，如果駕駛員未采取相關(guān)措施，車輛會(huì)自動(dòng)進(jìn)行緊急制動(dòng)，以此避免與前方物體的碰撞和減小碰撞帶來的傷害。

現(xiàn)有的AEB算法模型主要有三種，（1）基于車輛制動(dòng)動(dòng)力學(xué)的安全距離模型。比如日本馬自達(dá)公司Doi等開發(fā)的預(yù)警避撞系統(tǒng)，根據(jù)車輛制動(dòng)動(dòng)力學(xué)的關(guān)系來確定緊急制動(dòng)的安全距離[1]。（2）基于碰撞發(fā)生時(shí)間的安全距離模型。國內(nèi)同濟(jì)大學(xué)的李霖等建立碰撞時(shí)間倒數(shù)模型，通過實(shí)驗(yàn)擬合曲線設(shè)置時(shí)間閥值確定制動(dòng)時(shí)機(jī)，達(dá)到緊急制動(dòng)目的[2]。（3）基于駕駛員主觀判斷的安全距離模型。孫寧基于駕駛員在緊急制動(dòng)時(shí)表現(xiàn)的特征對(duì)AEB的介入策略進(jìn)行了研究[3]。

本文基于傳統(tǒng)安全距離模型與車頭時(shí)距安全距離模型的結(jié)合，制定速度閥值，通過CarSim與Simulink聯(lián)合仿真來驗(yàn)證AEB系統(tǒng)的可靠性。

1?速度閥值安全距離模型

1.1?傳統(tǒng)安全距離模型

汽車在制動(dòng)過程中，車輛所行駛的距離即為制動(dòng)距離。自車與前車在制動(dòng)停止后兩車相距距離為零的預(yù)警臨界距離為：

當(dāng)ε<0，dbr>d，此時(shí)車輛需要緊急制動(dòng)才能避免碰撞或減輕碰撞速度。

2.2?AEB系統(tǒng)仿真方案

在CarSim中建立整車動(dòng)力學(xué)模型以及場(chǎng)景和傳感器的建模，其中CarSim輸入為相對(duì)距離，相對(duì)速度，自車速度，輸出為主缸壓力和油門開度。

2.3?AEB系統(tǒng)邏輯

自車與目標(biāo)車的相對(duì)速度小于或等于0，則自車不會(huì)碰撞上目標(biāo)車，此時(shí)不需要激活A(yù)EB系統(tǒng)。當(dāng)相對(duì)速度大于0，判斷自車車速是否大于50km/h，根據(jù)不同時(shí)速采用不同安全距離算法，判斷危險(xiǎn)系數(shù)ε范圍。根據(jù)ε大小，AEB系統(tǒng)做出發(fā)出警報(bào)或者制動(dòng)舉措。當(dāng)AEB系統(tǒng)制動(dòng)后，繼續(xù)判斷自車與目標(biāo)車相對(duì)速度，當(dāng)相對(duì)速度大于0則車輛仍然有碰撞風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)需要AEB持續(xù)制動(dòng)。

3?仿真分析

仿真工況：在CarSim中設(shè)置仿真場(chǎng)景，前車靜止工況下，兩車相距55m，后車以55km/h的速度逼近。前車以50km/h行駛突然以-2m/s2減速行駛直至停止，后車以50km/h的速度跟進(jìn)。

仿真結(jié)果如圖2中（a）和（b）所示，靜止工況下，后車根據(jù)車速高低進(jìn)行不同程度的減速，最終后車在距前車2.1m處停車。（c）和（d）中，前車在6.8s處突然以-2m/s2減速停車，后車則在迅速接近過程中制動(dòng)減速避免碰撞，最終在距前車1.8m處停止。

4?結(jié)論

基于安全距離模型的AEB系統(tǒng)能夠有效制動(dòng)避免車輛碰撞，減少車輛追尾事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] Doi A， Butsuen T， Niibe T， et al. Development of a rear-end collision avoidance system with automatic brake control [J]. JSAE Review， 1994， 15（4）： 335-340.

[2]?李霖，朱西產(chǎn)，董小飛，等.自主緊急制動(dòng)系統(tǒng)避撞策略的研究[J].汽車工程，2015，3（02）：168-174.

[3] 孫寧.基于駕駛員特性辨識(shí)的AEB控制策略研究[D].吉林大學(xué)，?2019.