[发明专利]一种基于车载传感器的驾乘人员保护方法

权利要求书

1.一种基于车载传感器的驾乘人员保护方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1：传感器的安装：

所述传感器包括：毫米波雷达、激光雷达、视觉相机；

所述毫米波雷达分别安装在车辆前后保杠及车辆四角；

所述视觉相机分别安装在车辆前后保杠，车辆两侧A柱及车辆前后挡风玻璃；

所述激光雷达安装在车辆顶部及车辆前后保杠处；

步骤2：障碍物的探测：

步骤2.1：建立以车辆后轴中心点为原点的，以车辆行驶方向为X轴，以车辆前进方向的左侧为Y轴，且垂直于XY平面向上的方向为Z轴，建立车辆坐标系；

将各传感器的坐标转换为所述车辆坐标系下的坐标；

步骤2.2：所述激光雷达、毫米波雷达分别检测车辆周围的障碍物信息；

步骤2.3：将所述激光雷达检测到的障碍物信息与毫米波雷达检测到的障碍物信息进行匹配，若两者检测到的障碍物信息能完全匹配，则将匹配结果作为障碍物的姿态信息；若两者检测到的障碍物信息不能完全匹配，则利用所述视觉相机进行二次匹配，并进行标注，从而得到在车辆坐标系下的障碍物的姿态信息；

步骤2.4：基于检测到的障碍物信息及障碍物的姿态信息对障碍物可能的运动状态进行预测，得到障碍物可能出现的位置和姿态；

步骤3：碰撞信息的计算：

步骤3.1：障碍物距离信息计算：

基于激光雷达、毫米波雷达、视觉相机计算障碍物相对车辆的相对距离分别为S1、S2、S3，则n时刻下三个相对距离S1、S2、S3满足式(1)：

S_n’＝k1×S_n1+k2×S_n2+k3×S_n3 (1)

式(1)中，k1、k2、k3分别为激光雷达、毫米波雷达、视觉相机的系数；S_n1、S_n2、S_n3分别为n时刻激光雷达、毫米波雷达、视觉相机相对车辆的距离；

n+1时刻，利用式(2)得到障碍物与车辆间的距离S：

S＝k×S_n+(1-k)×S_(n+1) (2)

式(2)中，k为障碍物与车辆距离的系数；S_n为n时刻障碍物与车辆间的距离，S_(n+1)为(n+1)时刻障碍物与车辆间的距离；

步骤3.2：碰撞行驶距离的计算：

利用式(3)得到正向碰撞的行驶距离L：

利用式(4)得到侧向碰撞的碰撞车辆的行驶距离L_s：

式(3)和式(4)中，v1、v2分别为车辆的运动速度和障碍物的运动速度，a为车辆制动允许的最大加速度；

步骤4：碰撞分析和判断：

当前方有障碍物且LS时，表示车辆有碰撞风险，则执行步骤4.1；

当侧方有障碍物向车辆驶来，且L_s小于车辆车长，表示车辆发生潜在碰撞，则执行步骤4.2；

步骤4.1：基于当前车辆的运动速度v1判断车辆是否允许进行换道，当v1v_临，则进入步骤(a)，否则进入步骤(b)；其中，v_临为允许便道的车速阈值；

步骤(a)：基于当前道路曲率、道路车道线数量、道路路况及车辆侧方及后方是否有其他障碍物，判断车辆是否允许发生换道，如允许发生换道，则车辆进行换道；否则进入步骤(b)；

步骤(b)：当车辆与障碍物存在碰撞风险，且碰撞时相对运动速度v＝v1-v2大于安全气囊弹起预设速度值时，执行步骤(c)，否则开启安全气囊预弹起开关处于关闭状态；

步骤(c)：开启安全气囊预弹起开关，并基于车辆与障碍物的安全气囊预弹起时间向安全气囊控制系统发送安全气囊预弹起时间t，安全气囊控制系统基于预弹起时间t控制安全气囊弹起后，执行步骤5；其中，利用式(5)得到安全气囊预弹起时间t：

步骤4.2：基于当前车辆与障碍物距离S、障碍物可能的轮廓信息及当前车辆的行驶轨迹预测可能的碰撞点；

若前方一定距离内无其他障碍物，则车辆先前加速运动；

若车辆加速向前运动的距离大于碰撞点与车尾的距离，则表示车辆不发生碰撞，否则，进入步骤(A)；

步骤(A)：以一定减速度使车辆减速运动，若在车辆减速运动下相对车辆发生碰撞时的行驶距离小于碰撞点与车头的距离，则表示车辆不发生碰撞，否则，进入步骤(B)；

步骤(B)：基于对驾乘人员伤害最小，使碰撞位置避免发生在驾驶舱内为原则，判断车辆是加速运动还是减速运动后，执行步骤(C)；

步骤(C)：基于车辆与障碍物的碰撞风险开启安全气囊预弹起开关，并基于安全气囊预弹起时间向安全气囊发送预弹起指令，安全气囊控制系统基于安全气囊预弹起时间t控制安全气囊弹起后，执行步骤5；其中，利用式(6)得到安全气囊预弹起时间t’：

步骤5：安全气囊弹起控制：

基于安全气囊预弹起时间t，每隔T秒后，基于当前时刻障碍物相对车辆的距离、当前车辆的速度、加速度及实时变化的周围环境信息重新计算车辆碰撞区域及可能的安全气囊预弹起时间t，若重新计算的车辆碰撞风险消失，则安全气囊弹起时间关闭；若安全气囊预弹起时间t发生变化，则对安全气囊预弹起时间进行更新，安全气囊控制系统以更新后的预弹起时间所对应的预弹起指令控制安全气囊的最终弹起。