汽车防碰撞安全距离模型及仿真研究.pdf
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第28卷第5期辽宁工业大学学报(自然科学版)Vol.28,No.52008年10月JournalofLiaoningUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)Oct.2008收稿日期:
2008-03-17作者简介:
唐阳山(1972-),男(满族),辽宁鞍山人,教授,博士。
汽车防碰撞安全距离模型及仿真研究唐阳山,江振伟,白艳,方媛(辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州121001)摘要:
在常用的基于制动过程的安全距离模型和基于车间时距的安全距离模型的基础上,建立了考虑前车运动状态的安全距离计算模型,并通过引入附着系数这一参数解决了以往模型中采用固定的最大减速度的问题。
最后通过Labview仿真,验证了该模型能够很好的克服原来模型计算的安全距离偏大或偏小的缺陷。
关键词:
防碰撞系统;安全距离;仿真中图分类号:
U491文献标识码:
A文章编号:
1674-3261(2008)05-0324-03ModelofVehicleSafetyDistanceforCollisionAvoidanceandSimulationStudyTANGYang-shan,JIANGZhen-wei,BAIYan,FANGYuan(Automobile&TrafficEngineeringCollege,LiaoningUniversityofTechnology,Jinzhou121001,China)Keywords:
vehiclecollisionavoidance;safetydistance;simulationAbstract:
Basedonthetwosafetydistancemodelsforvehiclecollisionavoidancesystems:
onebeingofthebrakingprocess,anotherbeingofthedistancebetweentwovehicles,themodelonsafetydistancecomputationwasestablishedinconsiderationofthefrantvehiclesmovingstate.Theuseandintroductionofroadattachmentparameterssolvedtheproblemonmaximizationofspeedadoptedbytwoformermodels.SimulationdonewithLabviewtoverifiedthismodelcouldovercometheinaccuratedefectsincomputingsafetydistanceleftbytheformermodels.汽车防碰撞系统是一种可以有效降低事故发生率的主动安全技术。
安全距离的判断是这一系统的重要组成部分,而安全距离判断依赖于所采用的安全计算模型,计算模型的精确性决定了防碰撞系统避免事故的能力。
1常用的安全距离模型1.1基于制动过程的安全距离模型典型的车辆制动过程为:
驾驶员识别前方交通情况,意识到应进行紧急制动,将右脚移动到制动踏板并紧急制动,直到车辆停止1。
以前方车辆突然原地停止为典型工况,安全距离模型为:
20max2ccdvSvtda=+
(1)其中:
S为安全距离,td为制动迟滞时间,一般取值为1.22.0s2,amax为后车最大减速度,良好路面情况下一般取值为68m/s2,vc为后车制动前速度,d0为车辆停止后与前方车辆之间的车间距离,一般取值为25m3.1.2基于车间时距的安全距离模型车间时距是车间距离与车辆速度的比值,在车辆以较小的相对速度跟随行驶时,与前方车辆间的距离与自车速度有一定的线性关系,基于这种特性建立的安全距离模型为:
0cdSvtd=+
(2)1.3两种模型的分析基于制动过程运动学分析的安全距离模型仅考虑了保证车辆行车安全的要求,没有考虑道路交第5期唐阳山等:
汽车防碰撞安全距离模型及仿真研究325通效率方面的因素,导致的结果是利用该模型确定的安全距离较大;而基于车间时距的安全距离模型建立时考虑的主要因素是保证道路交通效率4,对车辆间有较大相对速度时的安全性考虑较少,导致在这种情况下按照该模型计算的安全距离偏小,不能保证行车安全。
2改进的模型为了克服上述模型的缺陷,这里提出一种改进模型。
该模型考虑了前车的运动状态。
假设自车的行驶速度为v,前车的行驶速度为v0,则两车的相对速度vr=v-v0,由装在本车上的测距仪测出的相邻两时刻的跟车距离分别为si和si+1,时间间隔为t,则有vr=(si-si+1)/t.从车辆的实际运行状态来看,在达到安全跟车距离的时候只有自车的速度大于前车的速度才有可能发生碰撞。
为了判断自车是否有足够的制动滑行距离,需要进一步对跟车距离进行计算。
假定自车的制动减速度为a,制动迟滞时间为t1,则安全制动距离与前车的行驶状态有关。
2.1前车以匀速v0行驶此时,自车以大于v0的速度v行驶,制动后只需将v的值减小至v0即可,因此,不碰撞的最小安全跟车距离为:
21/2rrSvtva=(3)2.2前车以匀加速度a0行驶此时,自车仍以大于v0的速度v行驶,但由于前车以a0加速行驶,因此,在自车开始制动时,前车的速度己经加速到了v1=v0+a0t1,而在实施制动后只需将自车的v值减至与前车速度相等即可,最小安全跟车距离为:
221010/()rrSvtatvaa=+(4)2.3前车以匀减速度a0行驶这是一种最为危险的追尾行驶状态,此时,自车以大于v0的速度v行驶,而前车以a0减速行驶,在自车开始制动时,前车的速度己经减速到了v1=v0+a0t1,而在实施制动后必须将本车的v值减小至0为止。
则最小安全跟车距离为:
222101010/2()/()/2rrSvtatvvataaava=+(5)2.4附着系数引入汽车在路面上的制动还受路面与轮胎之间的附着条件的影响,地面对轮胎切向反作用力的极限值称为附着力F,在硬路面上它与驱动轮法向作用力Fz成正比,Fxmax=F=Fz,又由于Fxmax=mamax、Fz=G可以得出amax=g,为轮胎与地面间的附着系数。
将其代入安全距离公式(3)、(4)、(5)则有21/2rrSvtvg=+(6)22101010/2()/2()rrSvtatvatag=+(7)222101010/2()/()()/2()rrSvtatvvatggavg=+(8)这样可得出前后两辆车的最小安全距离与两车的制动初速度、自车制动迟滞时间为t1、前车的加速度a0及车辆运行的道路附着系数的大小有关。
3安全距离模型仿真分析利用Labview仿真系统设计了仿真平台5,对三种安全距离模型进行了仿真对比分析,仿真分析假设了一定的附着系数,分别在前车静止、匀速、匀加速、匀减速几种运动状态下进行的。
3.1前车静止状态通过自车的速度的变化来分析三种模型。
仿真条件及结果见表1.表1前车静止状态下安全距离仿真试验数据(附着系数:
0.9)模型类型初速度(km/h)10090807060504030基于制动过程模型Ds(m)100.2885.6472.1159.6748.3438.1128.9920.96车间时距模型Ds(m)45.174136.8332.6728.524.3320.1716基于前车状态模型Ds(m)85.4172.9361.3250.640.7431.7723.6716.4三种模型的安全距离和速度关系仿真曲线如图1.从仿真结果可以看出,基于前车状态安全距离模型计算的临界安全距离的值介于两个模型之间,克服了两种模型计算的安全距离偏大和偏小的问题。
3.2前车匀速运动基于前车运动状态模型的安全距离与本车的速度无关,只与两车的相对速度有关,而基于制动过程运动分析模型和基于车间时距模型的安全距离仍然和自车的速度有关。
此时设定自车的速度不变为100km/h,通过相对速度的变化来分析三种模型,仿真条件及结果见表2.进一步对仿真结果分析发现,当两车的相对速度较大时,基于制动过程模型计算的安全距离偏326辽宁工业大学学报(自然科学版)第28卷大,容易造成虚警,而基于车间时距的模型计算的安全距离太小,不能保证车辆的有效避险;当相对速度较小时,两种模型计算的安全距离都较大,虽可保证车辆不发生碰撞,但会降低行车效率。
由于改进模型考虑了前后两车的运动情况,当它与前车的状态一致时则不需要调整车距,避免了上面的情形。
三种模型的安全距离和速度关系曲线如图2.表2前车匀速状态下的安全距离仿真试验数据(附着系数:
0.9)模型类型相对速度(km/h)10090807060504030基于制动过程模型Ds(m)100.3100.3100.3100.3100.3100.3100.3100.3车间时距模型Ds(m)45.1745.1745.1745.1745.1745.1745.1745.17基于前车状态模型Ds(m)85.4172.9361.3250.640.7431.7723.6716.4图1前车静止状态下的仿真试验曲线图2前车匀速状态下仿真试验曲线3.3附着系数变化假设发现危险时车辆的速度为60km/h,前车为静止状态,三种安全距离模型的安全距离随附着系数变化的曲线如图3.在车速不变的条件下,基于制动过程模型和基于车间时距的模型计算的安全距离是一个定值,附着系数较小时两种模型计算的安全距离偏小不能满足汽车防碰撞系统的要求,当附着系数较大时两种模型计算的安全距离又偏大,影响到道路交通的效率,基于前车运动状态改进的安全距离模型计算的安全距离是随附着系数增大而减小,这样的结果更符合汽车的真实运行道路环境。
图3安全距离与附着系数的关系曲线4结论通过对基于制动过程安全模型和基于车间时距安全距离模型的对比,考虑车辆在道路上行驶工况,建立了基于前车运动状态安全距离模型,并引入道路附着系数这一参数,更加符合车辆实际的行驶环境。
通过Labview仿真分析,改进的的模型能够解决前两种模型固有的不能适应各种运行状态和道路状况的缺陷,能更好的反映真实道路条件,在避险的有效性和抗交通干扰方面优于原来模型。
参考文献:
1王文清,王武宏,钟永刚,等.基于模糊推理的跟驰安全距离控制算法及实现J.交通运输工程学报,2003,3
(1):
72-75.2马骏.高速公路行车安全距离的分析与研究J.西安公路交通大学学报,1998,18(4):
90-94.3PeterSeder,BongsobSong,JKarlHedrick.DevelopmentofacollisionavoidancesystemC.SAEpaper,1998.4徐杰,杜文,孙宏.跟随车安全距离的分析J.交通运输工程学报,2002,2
(1):
101-104.5侯国屏,王坤,叶齐鑫,等.LabVIBw7.l编程与虚拟仪器设计M.北京:
清华大学出版社,2005.责任编校:
刘亚兵
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