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专利摘要

本发明提供一种智能网联汽车弯道危险预警方法，建立车辆空气动力学模型和三自由度车辆力矩平衡方程，进而推导出车辆过弯时的离心力表达式，再联合推算出车辆侧翻临界速度；提取与车辆侧翻相关的状态参数，建立车辆侧翻的极限状态方程，利用可靠度理论中的一阶二次矩阵法优化极限状态方程的求解过程，求得功能函数；通过验算点法建立车辆侧翻状态预测模型，得到车辆侧翻状态指数，进而推算出车辆行驶安全的概率；根据车辆行驶安全的概率判断是否进行车辆危险预警。本发明能够提前对前方弯道的危险进行预测，将各项车、路以及环境所能造成车辆弯道危险的风险指标综合分析，实时准确提供量化预测指标，确保车辆在弯道行驶时的稳定性和安全性。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN201810531862.5
申请日期:
2018-05-29
专利申请人:
武汉理工大学
分类号:
G08G1/01 ; G08G1/052 ; G08B31/00
发明/设计人:
贺宜，杨鑫炜，吴超仲，严新平，陈韬
权利要求: 1.一种智能网联汽车弯道危险预警方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、建立车辆空气动力学模型和三自由度车辆力矩平衡方程，进而推导出车辆过弯时的离心力表达式，再联合推算出车辆侧翻临界速度；S2、提取与车辆侧翻相关的状态参数，建立车辆侧翻的极限状态方程，利用可靠度理论中的一阶二次矩阵法优化所述的极限状态方程的求解过程，求得功能函数；S3、通过验算点法建立车辆侧翻状态预测模型，得到车辆侧翻状态指数βr，进而推算出车辆行驶安全的概率Ps；S4、基于车辆行驶安全的概率Ps建立车辆弯道危险预警，根据车辆行驶安全的概率Ps判断是否进行车辆危险预警；S1所述的车辆侧翻临界速度按以下公式获得：式中，Vth为车辆侧翻临界速度，R为弯道半径，m为车身质量，g为重力加速度，θ为车辆与侧向风的速度夹角，b为轮距，h为车辆重心高度，β为道路横坡角，ρ为空气密度，A为车辆侧向迎风面积，Vre为车辆与侧向风的相对速度；根据S1得到的车辆侧翻临界速度公式，S2提取的所述的与车辆侧翻相关的状态参数包括：车速V、车辆与侧向风的相对速度Vre、车辆与侧向风的速度夹角θ、弯道半径R、道路横坡角β、重心高度h、车身质量m、轮距b、空气密度ρ、车辆侧向迎风面积A；S2中车辆侧翻的极限状态方程如下：Zr＝f(X)＝V-Vth定义状态空间X＝(X1,X2,...,X10)T＝(V,Vre,θ,R,β,h,m,b,ρ,A)；对极限状态方程进行线性化处理，通过在某一状态空间点x0＝(x1,x2,...,x10)T将极限状态方程进行泰勒展开，并取一次项作为功能函数Zr的简化表达式，得到线性化后的功能函数ZL，即：其中为极限状态方程的梯度；所述的S3具体为：(1)若状态空间X中的状态参数均服从正态分布，各变量之间相互独立，采用验算点法建立车辆侧翻状态预测模型，设定初始验算点x*，正态分布的随机变量Xi的平均值和标准差分别为和则车辆侧翻状态指数βr为：车辆行驶安全概率Ps＝Φ(βr)；(2)若状态空间X中的至少1个状态参数不服从独立随机分布，则先要获取两个相关状态参数Xi和Xj间的相关系数其中i≠j，再计算车辆侧翻状态指数βr为：然后采用当量正态法将状态空间X中的状态参数转化为标准正态分布，再计算车辆行驶安全概率Ps。2.根据权利要求1所述的智能网联汽车弯道危险预警方法，其特征在于：设置安全概率阈值Pr，当车辆行驶安全的概率Ps小于Pr时，发出侧翻预警。3.根据权利要求2所述的智能网联汽车弯道危险预警方法，其特征在于：将侧翻预警设置若干等级，进行分级预警。4.用于实现权利要求1至3中任意一项所述的智能网联汽车弯道危险预警方法的系统，其特征在于：本系统包括信息采集模块、智能网联模块、弯道危险计算模块和危险预警显示模块；其中，信息采集模块包括车速传感器、风速传感器、横向加速度传感器、地图匹配系统以及控制开关；弯道危险计算模块包括用于通过智能网联模块接收信息采集模块采集的数据，并实现步骤S1-S3的微处理器与相应的处理电路；危险预警显示模块包括用于实现步骤S4的仪表指示灯和安全预警蜂鸣器；所述的控制开关用于控制本系统的开启和闭合。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述的仪表指示灯的工作状态如下：当本系统处于开启模式时，仪表指示灯保持亮光模式，且颜色随着危险预警等级增加，由绿色变黄色，最终变为红色；当本系统处于关闭模式时，仪表指示灯保持熄灭状态；在本系统开启时，所述的安全预警蜂鸣器的声音强度随着危险预警等级的增加而逐步增强。