基于安全距离模型的AEB系统仿真研究

胡守俍

摘 要：随着智能驾驶辅助系统的迅猛发展，AEB（Autonomous Emergency Braking）作为智能驾驶辅助系统的重要组成部分已经成为各大厂商研究的热点。基于安全距离模型在Matlab/Simulink中搭建AEB控制算法模型，利用CarSim搭建整车动力学模型，实现联合仿真。仿真结果显示，文章制定的控制算法能够有效实现制动，避免车辆碰撞的发生和有效减轻碰撞强度。关键词：AEB;安全距离模型;控制算法中图分类号：U467  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）08-35-03

Abstract： With the rapid development of intelligent driving assistance systems， AEB （AutonomousEmergency Braking） as an important part of intelligent driving assistance systemshas become a research hotspot for major manufacturers. Based on the safety distance model， the AEB control algorithm model is built in Matlab/Simulink， and the car dynamic model is built using CarSim to achieve joint simulation. The simulation results show that the control algorithm developed in this paper can effectively achieve braking， avoid the occurrence of vehicle collision and effectively reduce the collision intensity.Keywords： AEB; Safety distance mode; Control algorithmCLC NO.： U467  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）08-35-03

前言

随着人们越来越重视汽车的安全特性，自动紧急制动系统（Autonomous Emergency Braking，AEB）已成为汽车安全的重要研究方向之一。在車辆行驶过程中，当车辆与前方物体的距离达到临界距离时，车辆预警系统会发出声光或者振动报警，提醒驾驶员采取行动，如果驾驶员未采取相关措施，车辆会自动进行紧急制动，以此避免与前方物体的碰撞和减小碰撞带来的伤害。

现有的AEB算法模型主要有三种，（1）基于车辆制动动力学的安全距离模型。比如日本马自达公司Doi等开发的预警避撞系统，根据车辆制动动力学的关系来确定紧急制动的安全距离[1]。（2）基于碰撞发生时间的安全距离模型。国内同济大学的李霖等建立碰撞时间倒数模型，通过实验拟合曲线设置时间阀值确定制动时机，达到紧急制动目的[2]。（3）基于驾驶员主观判断的安全距离模型。孙宁基于驾驶员在紧急制动时表现的特征对AEB的介入策略进行了研究[3]。

本文基于传统安全距离模型与车头时距安全距离模型的结合，制定速度阀值，通过CarSim与Simulink联合仿真来验证AEB系统的可靠性。

1 速度阀值安全距离模型

1.1 传统安全距离模型

汽车在制动过程中，车辆所行驶的距离即为制动距离。自车与前车在制动停止后两车相距距离为零的预警临界距离为：

当ε<0，dbr>d，此时车辆需要紧急制动才能避免碰撞或减轻碰撞速度。

2.2 AEB系统仿真方案

在CarSim中建立整车动力学模型以及场景和传感器的建模，其中CarSim输入为相对距离，相对速度，自车速度，输出为主缸压力和油门开度。

2.3 AEB系统逻辑

自车与目标车的相对速度小于或等于0，则自车不会碰撞上目标车，此时不需要激活AEB系统。当相对速度大于0，判断自车车速是否大于50km/h，根据不同时速采用不同安全距离算法，判断危险系数ε范围。根据ε大小，AEB系统做出发出警报或者制动举措。当AEB系统制动后，继续判断自车与目标车相对速度，当相对速度大于0则车辆仍然有碰撞风险，此时需要AEB持续制动。

3 仿真分析

仿真工况：在CarSim中设置仿真场景，前车静止工况下，两车相距55m，后车以55km/h的速度逼近。前车以50km/h行驶突然以-2m/s2减速行驶直至停止，后车以50km/h的速度跟进。

仿真结果如图2中（a）和（b）所示，静止工况下，后车根据车速高低进行不同程度的减速，最终后车在距前车2.1m处停车。（c）和（d）中，前车在6.8s处突然以-2m/s2减速停车，后车则在迅速接近过程中制动减速避免碰撞，最终在距前车1.8m处停止。

4 结论

基于安全距离模型的AEB系统能够有效制动避免车辆碰撞，减少车辆追尾事故的发生。

参考文献

[1] Doi A， Butsuen T， Niibe T， et al. Development of a rear-end collision avoidance system with automatic brake control [J]. JSAE Review， 1994， 15（4）： 335-340.

[2] 李霖，朱西产，董小飞，等.自主紧急制动系统避撞策略的研究[J].汽车工程，2015，3（02）：168-174.

[3] 孙宁.基于驾驶员特性辨识的AEB控制策略研究[D].吉林大学， 2019.