车身姿态预测系统与主动安全控制方法研究

摘要

随着汽车行业的迅猛发展,汽车保有量在迅速增多,速度也在不断提高,随之带来的交通事故的频发也成为了一个备受关注的问题。
　　 大量的研究表明:若驾驶员能提早1秒意识到交通事故的发生,并提前0.5秒做出反应并采取相应正确措施,就可避免60%的事故。如果提前1.5秒则可有效防止90%的交通意外。若能够在提前预测出危险姿态的时候加入适当的主动安全控制策略,则能够更好的抑制汽车危险事故的发生。因此,开展汽车行驶安全运动参数的预测研究,提前预测汽车未来时刻可能的行驶运行状态,并在车辆上加入适当的主动安全控制策略,对提高汽车的主动安全性,减少道路交通事故将起到十分重要的作用。
　　 本文采用自主设计了微惯性测量单元(MIMU)来开展车辆行驶参数测量,微惯性测量单元的设计包括传感器的选择、传感器的布置和信号采集电路的设计等几个部分。其中,传感器包括2个ADXL203型号双轴加速度计、3个ADXRS614型单轴角速度陀螺仪和2个HMC6352型电子罗盘;传感器的布置是将这几个传感器的敏感轴相互垂直的固定在两个空心六面体上,可以获得三轴的加速度与角速度,通过A/D转换将采集到得信号存入SD卡中,用来做后续姿态预测的数据源;信号采集电路包括了信号采集、信号处理、信号储存等电路,也可以将AR预测模型及控制算法写于ARM内核,实现汽车行驶姿态的实时预测以及行驶安全提前控制的功能。
　　 获得车身姿态参数以后,通过AR模型对参数作出短期预测。并以预测结果为依据设定车辆侧翻控制的安全区间,在主动转向系统中建立控制策略,通过调节转向传动比的变化,控制转向系统提前做出反应,抑制汽车危险工况的发生。并通过实车试验对汽车行驶姿态的测量和AR预测模型可靠性进行验证。由于试验条件的限制,对于危险姿态时的控制策略的验证无法进行实车验证,本文采用了CARSIM与MATLAB的联合仿真进行仿真验证。