一種基于碰撞形態預測的智能安全氣囊裝置主動調控方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種基于碰撞形態預測的智能安全氣囊裝置主動調控方法，利用視覺、雷達及傳感器判斷車輛與前方障礙物的相對運動狀態，并基于剛體運動學的碰撞預測模型判斷碰撞發生的可能強度與可能角度，進而動態調整智能安全氣囊的點爆時刻及點爆強度，在碰撞不可避免發生時，提前預判可能的碰撞形態，更為精確地給出安全氣囊控制信號，為駕駛員的安全提供更好的保護，既提供了碰撞可能發生形態的預測結果，同時也使得對智能安全氣囊的點爆控制動態可調。

Intelligent control method of Intelligent Airbag device based on collision shape prediction

The invention discloses a method for active control of Intelligent Airbag device collision prediction based on morphology, using visual, radar and sensor to determine the vehicle and the obstacle in front of relative motion, and collision based on rigid kinematics prediction model to determine the strength and the possible collision angle, time and intensity and burst point explosion intelligent dynamic adjustment the airbag, the inevitable collision occurs, predict the possible forms of collision, more precisely the airbag control signal, to provide better protection for the safety of the driver, which provides the possibility of collision prediction results form, but also makes the Intelligent Airbag explosion control dynamic adjustable.

【技術實現步驟摘要】
一種基于碰撞形態預測的智能安全氣囊裝置主動調控方法
本專利技術屬于汽車被動安全領域，具體涉及一種基于碰撞形態預測的智能安全氣囊裝置及主動調控方法。
技術介紹
伴隨著對智能駕駛技術研究的不斷深入，搭載有雷達、攝像頭及傳感器的智能汽車不僅可以實現自動控制，并且可以通過環境感知技術與相對運動狀態信息，為駕駛員提供可靠的安全防護。安全氣囊作為車輛在交通事故中保護駕駛員的有效裝置之一，其智能化的發展趨勢一方面面向于乘員體征檢測，另一方面則面向于不同碰撞形態下的動態調控。近年來，智能型安全氣囊的研究致力于開發一種能夠最大限度地保護乘員的安全氣囊系統。然而，傳統安全氣囊的點爆控制依賴于碰撞過程中的車輛減速度，并且需要一定的碰撞速度和碰撞角度(只有車輛的正前方大約60°之內的位置發生碰撞且速度高于30km/h，安全氣囊才會被引爆)。但實際交通環境中，存在很多種碰撞形態，當車輛的碰撞角度或速度并沒有滿足氣囊點爆的閾值時，由于氣囊并未及時彈開或點爆強度不足，會失去對駕駛員的保護作用。智能安全氣囊的關鍵技術之一是先進的傳感系統和電子運算系統，其功能為在事故發生的短時間內提供諸如碰撞強度、碰撞方位、乘員身高、體重、位置、是否系安全帶等可靠的碰撞環境信息，通過提前預判碰撞形態，主動調控安全氣囊的點爆特性，使對安全氣囊的點爆控制更為精準，進而改善傳統安全氣囊在碰撞過程中由于車輛減速度尚未達到閾值而無法彈開的弊端，提升不同碰撞形態下的被動安全性，為駕駛員提供更為有效的保護。
技術實現思路
本專利技術針對傳統安全氣囊在碰撞過程中由于車輛減速度尚未達到閾值而無法彈開的弊端，提出一種基于碰撞形態預測的智能安全氣囊裝置主動調控方法，利用視覺、雷達及傳感器判斷車輛與前方障礙物的相對運動狀態，并基于剛體運動學的碰撞預測模型判斷碰撞發生的可能強度與可能角度，進而動態調整智能安全氣囊的點爆時刻及點爆強度，在碰撞不可避免發生時，提前預判可能的碰撞形態，更為精確地給出安全氣囊控制信號，為駕駛員的安全提供更好的保護，既提供了碰撞可能發生形態的預測結果，同時也使得對智能安全氣囊的點爆控制動態可調。本專利技術目的實現由以下技術方案完成：一種基于碰撞形態預測的智能安全氣囊裝置主動調控方法，包括以下步驟：步驟一、在車輛上加裝攝像頭、雷達及傳感器來探測前方障礙物與本車的相對運動狀態信息；步驟二、根據前方障礙物與本車的相對運動狀態信息建立基于剛體運動學的碰撞預測模型；步驟三、將所述步驟一采集的前方障礙物與本車的相對運動狀態信息輸入所述步驟二建立的基于剛體運動學的碰撞預測模型，估算本車與前方障礙物的可能碰撞角度、可能碰撞速度及可能碰撞強度，判斷碰撞是否可規避；步驟四、在碰撞不可規避時，根據所述步驟三估算的可能碰撞強度和可能碰撞角度，對安全氣囊點爆時刻觸發閾值進行主動調控，控制安全氣囊點爆時刻。所述的一種基于碰撞形態預測的智能安全氣囊裝置主動調控方法，其中，步驟三基于剛體運動學的碰撞預測模型，估算本車與前方障礙物的可能碰撞角度、可能碰撞速度及可能碰撞強度，判斷碰撞是否可規避，包括以下過程：以本車前端搭載的雷達坐標系為基準坐標系，建立橫向坐標軸X和縱向坐標軸Y，前方障礙物為運動車輛時，基于剛體運動學的碰撞預測模型基本參數如下：車寬均為a，車周半徑均為r，前方運動車輛在當前速度方向上的運動軌跡為L(t)，L(t)與橫向坐標軸X的截距為W，夾角為α(t)，前方運動車輛與本車的當前直線距離為R(t)，速度方向角為θ(t)；則經過時間dt后，前方運動車輛與本車下一時刻的直線距離為R(t+dt)，速度方向角為θ(t+dt)；前方運動車輛當前位置P(t)為[R(t),θ(t)]，前方運動車輛運動到下一時刻位置P(t+dt)為[R(t+dt),θ(t+dt)]；當時，本車與前方運動車輛發生側碰；本車與前方運動車輛發生碰撞時的可能碰撞速度VT為：其中，ΔL為本車與前方運動車輛的相對運動距離，本車與前方運動車輛發生碰撞的碰撞強度P為：Px＝S×VT其中，S為前方運動車輛的雷達反射面積；設車輛與障礙物發生碰撞的碰撞強度值閾值范圍為P∈(-1280，+1280)，當Px∈P，α(x)∈α(t)時,判斷本車與前方運動車輛碰撞不可規避。本專利技術的有益效果在于：通過設計一種基于碰撞形態預測的智能安全氣囊裝置主動調控方法，根據剛體運動學的碰撞預測模型結合視覺、雷達及傳感器采集的實時車輛相對狀態信息，在交通事故不可規避時，通過提前預測碰撞的可能形態、可能強度及可能角度，主動調控安全氣囊的點爆時刻及點爆強度，使對安全氣囊的點爆控制更為精準，進而改善傳統安全氣囊在碰撞過程中由于車輛減速度尚未達到閾值而無法彈開的弊端，提升整車運行過程中的主動安全性與被動安全性，為駕駛員提供更好的保護。附圖說明圖1為本專利技術中基于碰撞形態預測的智能安全氣囊裝置主動調控方法流程圖；圖2為本專利技術中車輛加裝攝像頭、雷達及傳感器位置示意圖；圖3為本專利技術中基于剛體運動學的碰撞預測模型計算過程示意圖；圖4為本專利技術中車輛碰撞形態預測示意圖。具體實施方式下面將結合附圖通過實施例對本專利技術的特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解：實施例：本實施例具體涉及一種基于碰撞形態預測的智能安全氣囊裝置主動調控方法，利用視覺、雷達及傳感器結合剛體運動學碰撞預測模型判斷碰撞可能發生的強度和角度，通過提前預測碰撞形態，動態調整安全氣囊的點爆時刻及強度，在碰撞不可避免發生的瞬間，主動調控氣囊的控制信號。本專利技術中的基于碰撞形態預測的智能安全氣囊裝置及主動調控方法的流程如圖1所示，包括以下步驟：步驟一、在車輛上加裝攝像頭、雷達及傳感器來探測前方障礙物(前方運動車輛)與本車的相對運動狀態信息(速度、加速度和位置)；步驟二、根據前方障礙物與本車的相對運動狀態信息建立基于缸體運動學的碰撞預測模型；步驟三、通過車輛CAN網絡將所述步驟一采集的前方障礙物與本車的相對運動狀態信息輸入所述步驟二建立的基于剛體運動學的碰撞預測模型，估算本車與前方障礙物的可能碰撞角度、可能碰撞速度及可能碰撞強度，判斷碰撞是否可規避；步驟四、在碰撞不可規避時，根據步驟三估算的可能碰撞強度Px和可能碰撞角度α(x)對安全氣囊點爆時刻觸發閾值進行主動調控，由整車控制單元的電機控制模塊輸出處理后的控制信號給安全氣囊觸發電機控制單元，最終產生一個控制安全氣囊點爆時刻的信號。本專利技術步驟一中加裝于車輛的攝像頭、雷達及傳感器位置示意，如圖2所示：攝像頭選取的型號為DelphiIFV250Camera；數量為1個；體積為117*70*46mm；參數為水平45°，縱向29°；安裝位置為駕駛艙內后視鏡上方；使用用途為識別周圍(前方)障礙物信息及特征。雷達選取的型號為DelphiESR77HzRADAR；數量為1個；體積為130*90*39mm；參數為175m，±10°，50ms；安裝位置為車輛前保險杠中心嵌入；使用用途為獲取周圍(前方)障礙物的位置及相對位置關系。傳感器選取的型號為VD0西門子/3802020-1508Q；數量為1個；長度為100mm；安裝位置為車輛變速箱內；使用用途為采集本車速度、加速度信息。本專利技術步驟三中基于剛體運動學的碰撞預測模型計算過程示意如圖3所示，其中：通過攝像頭和雷達可以獲本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于碰撞形態預測的智能安全氣囊裝置主動調控方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一、在車輛上加裝攝像頭、雷達及傳感器來探測前方障礙物與本車的相對運動狀態信息；步驟二、根據前方障礙物與本車的相對運動狀態信息建立基于剛體運動學的碰撞預測模型；步驟三、將所述步驟一采集的前方障礙物與本車的相對運動狀態信息輸入所述步驟二建立的基于剛體運動學的碰撞預測模型，估算本車與前方障礙物的可能碰撞角度、可能碰撞速度及可能碰撞強度，判斷碰撞是否可規避；步驟四、在碰撞不可規避時，根據所述步驟三估算的可能碰撞強度和可能碰撞角度，對安全氣囊點爆時刻觸發閾值進行主動調控，控制安全氣囊點爆時刻。

【技術特征摘要】
1.一種基于碰撞形態預測的智能安全氣囊裝置主動調控方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一、在車輛上加裝攝像頭、雷達及傳感器來探測前方障礙物與本車的相對運動狀態信息；步驟二、根據前方障礙物與本車的相對運動狀態信息建立基于剛體運動學的碰撞預測模型；步驟三、將所述步驟一采集的前方障礙物與本車的相對運動狀態信息輸入所述步驟二建立的基于剛體運動學的碰撞預測模型，估算本車與前方障礙物的可能碰撞角度、可能碰撞速度及可能碰撞強度，判斷碰撞是否可規避；步驟四、在碰撞不可規避時，根據所述步驟三估算的可能碰撞強度和可能碰撞角度，對安全氣囊點爆時刻觸發閾值進行主動調控，控制安全氣囊點爆時刻。2.如權利要求1所述的一種基于碰撞形態預測的智能安全氣囊裝置主動調控方法，其特征在于，所述步驟三基于剛體運動學的碰撞預測模型，估算本車與前方障礙物的可能碰撞角度、可能碰撞速度及可能碰撞強度，判斷碰撞是否可規避，包括以下過程：以本車前端搭載的雷達坐標系為基準坐標系，建立橫向坐標軸X和縱向坐標軸Y，前方障礙物為運動車輛時...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高鎮海，孫天駿，何磊，李楚照，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：吉林,22