[发明专利]一种基于精确惩罚优化的汽车自动制动装置

说明书

技术领域

本发明涉及汽车安全领域，主要是一种基于精确惩罚优化的汽车自动制动装置。在出现紧急状况时能使汽车自动减速或停止，同时使驾驶员获得最多的制动时间。

背景技术

汽车驾驶员在驾驶过程中，由于疲劳、接听电话、受其他事物吸引等原因，容易对突发性的紧急状况处理不及时，导致碰撞甚至酿成事故。

随着汽车科技的发展，人们对于更安全的用车要求变得日益强烈。目前国外例如英菲尼迪M系列、沃尔沃S60等一些高档次车型，已经开始配备自动制动控制装置，其原理各异。统计数据表明装备了汽车紧急自动制动（Autonomous Emergency Braking，简称AEB系统）系统的车型可以减少事故发生率达27%。面对激烈的国际竞争，国产车型同样需要开发自动制动技术和相关产品。

发明内容

为了避免汽车驾驶员在驾驶过程中未能及时制动而导致碰撞行人或障碍物、同时又保证驾驶员获得最多的制动时间/缓冲时间，本发明提供一种基于精确惩罚优化的汽车自动制动装置。

上述汽车制动过程问题可以描述为

minJ[u(t)]=∫0tfu2(t)dt]]>

s.t.s·(t)=v(t)]]>

v·(t)=u(t)]]>

s(t₀)=0

v(t₀)=v₀

s(t)≤s_f

v(t_f)=0

其中t表示时间，s(t)表示汽车行驶的距离，表示s(t)的一阶导数，v(t)表示汽车的当前速度，表示v(t)的一阶导数，t₀表示汽车开始制动的时间点，v(t₀)为t₀时刻的速度，t_f表示汽车制动完成的时间点，在t_f时刻要求汽车停下来且行驶的距离不超过s_f，J[u(t)]表示问题的目标函数，由随时间变化的制动力u(t)决定。从该描述可以看出，汽车自动制动问题实际上是一个最优控制问题，求解得到的是制动力u(t)的最优值。但是约束s(t)≤s_f是无穷维约束，从数学上来说很难处理，这里采用精确惩罚函数将该问题转换为下面等价形式：