一種側(cè)后雷達(dá)系統(tǒng)控制邏輯的設(shè)計(jì)研究

王崇陽

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

一種側(cè)后雷達(dá)系統(tǒng)控制邏輯的設(shè)計(jì)研究

王崇陽

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

∶文章論述了基于微波雷達(dá)的側(cè)后雷達(dá)系統(tǒng)的控制邏輯。該側(cè)后雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了盲區(qū)監(jiān)測，換道輔助，倒車警告，追尾警告，開門警告功能。針對上述功能，逐一進(jìn)行功能描述，論述了系統(tǒng)的控制邏輯設(shè)計(jì)。其內(nèi)容主要包括系統(tǒng)各功能的開啟條件，報(bào)警條件，報(bào)警類型和功能邏輯，最后綜述了各功能報(bào)警邏輯的優(yōu)先級(jí)。

∶微波雷達(dá)；控制邏輯；功能描述；開啟條件；報(bào)警條件

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.058

CLC NO.: U463.65Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)09-169-06

前言

在現(xiàn)今的汽車行業(yè)中，車輛的駕駛安全性越來越受重視，車輛的安全性由被動(dòng)安全逐步發(fā)展到主動(dòng)安全。駕駛車輛的過程中車輛側(cè)后方后視鏡盲區(qū)是駕駛員的盲區(qū)，因此在高速換道、后方車輛超車、低速倒車時(shí)都會(huì)引發(fā)交通事故造成傷亡。側(cè)后雷達(dá)系統(tǒng)是為了更好的滿足于高速或者擁擠的城市交通駕駛者而設(shè)計(jì)的，通過安裝在汽車尾部保險(xiǎn)杠位置的24GHz微波雷達(dá)傳感器來監(jiān)測盲區(qū)內(nèi)的車輛或行人，可以防止在變道時(shí)與盲區(qū)內(nèi)的車輛或行人相撞。

微波雷達(dá)具有工作頻率高，波長短，天線尺寸小，不但可以探測目標(biāo)的距離，而且還可以測定相對速度和方位。適應(yīng)性強(qiáng)，受雨雪霧等惡劣氣候條件影響小；不受光線的影響，可在黑暗中正常工作等優(yōu)點(diǎn)。

側(cè)后雷達(dá)系統(tǒng)具備盲點(diǎn)監(jiān)測功能(BSD)、換道輔助功能（LCMA）、倒車輔助警告功能（CTA）、防追尾警告（RCW）、開門警告（PW）。

1、側(cè)后雷達(dá)系統(tǒng)的控制邏輯

側(cè)后雷達(dá)具有盲區(qū)監(jiān)測（BSD）、換道輔助（LCMA）、倒車輔助警告（CTA）、防追尾警告（RCW）和開門警告（PW）五個(gè)功能。各功能的監(jiān)測區(qū)域以及監(jiān)測目標(biāo)均不相同，針對車輛的檔位、速度和目標(biāo)車輛的信息，采用不同的功能進(jìn)行報(bào)警。

側(cè)后雷達(dá)功能邏輯如圖1所示。

圖1　側(cè)后雷達(dá)功能邏輯圖

2、側(cè)后雷達(dá)系統(tǒng)功能描述

2.1盲區(qū)監(jiān)測功能（BSD）

2.1.1功能描述

側(cè)后雷達(dá)對本車的駕駛員視野盲區(qū)進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)有車輛出現(xiàn)在該區(qū)域且滿足報(bào)警條件時(shí)，將對駕駛員做出警告。盲區(qū)監(jiān)測功能報(bào)警區(qū)域如圖2所示。

圖2　盲區(qū)監(jiān)測報(bào)警區(qū)域示意圖

車輛兩側(cè)車道從外后視鏡向車輛后方6.5米范圍內(nèi)為必須報(bào)警區(qū)域，6.5米至10.5米為可報(bào)警區(qū)域，可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，不做強(qiáng)制要求。

2.1.2開啟條件

盲區(qū)監(jiān)測功能在路面彎道半徑不小于170m且本車行駛速度不低于30km/h時(shí)啟動(dòng)，速度回落至25km/h及以下時(shí)禁止。在車輛進(jìn)入倒檔、空擋、停車檔時(shí)，此功能禁止。

盲區(qū)監(jiān)測功能的啟動(dòng)、禁止條件和報(bào)警邏輯如下所示。

圖3　BSD功能啟動(dòng)條件

圖4　BSD功能禁止條件

圖5　報(bào)警邏輯圖

2.1.3報(bào)警條件及類型

盲區(qū)監(jiān)測的報(bào)警功能在以下情況中任意一種發(fā)生時(shí)生效：

圖6　盲區(qū)監(jiān)測功能邏輯圖

a) 當(dāng)有車輛從后方進(jìn)入本車盲區(qū)時(shí)，立即進(jìn)行報(bào)警；

b) 當(dāng)本車以小于15km/h的相對速度對目標(biāo)車輛進(jìn)行超車，使其進(jìn)入本車視野盲區(qū) 時(shí)，進(jìn)行報(bào)警。

盲區(qū)監(jiān)測功能的報(bào)警類型有標(biāo)準(zhǔn)型報(bào)警和增強(qiáng)型報(bào)警兩種。

a) 標(biāo)準(zhǔn)型報(bào)警

當(dāng)有報(bào)警信息產(chǎn)生，且本車轉(zhuǎn)向燈未點(diǎn)亮?xí)r，為標(biāo)準(zhǔn)型報(bào)警。此時(shí)，外后視鏡處的報(bào)警指示燈長亮。

b) 增強(qiáng)型報(bào)警

當(dāng)有報(bào)警信息產(chǎn)生，且本車轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮?xí)r，為增強(qiáng)型報(bào)警。此時(shí)，外后視鏡處的報(bào)警指示燈閃爍，同時(shí)蜂鳴器鳴叫。

2.1.4多目標(biāo)報(bào)警

盲區(qū)監(jiān)測功能可對多個(gè)目標(biāo)車輛進(jìn)行監(jiān)測，分析出各自的距離和速度信息，以最先達(dá)到視野盲區(qū)且速度符合報(bào)警條件的目標(biāo)車輛為報(bào)警目標(biāo)，對駕駛員做出提醒。

盲區(qū)監(jiān)測功能的功能邏輯如圖6所示。

2.2換道輔助功能（LCMA）

2.2.1功能描述

側(cè)后雷達(dá)對本車的左右相鄰車道進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)有車輛從該區(qū)域迅速向本車靠近時(shí)，側(cè)后雷達(dá)對其距離和速度信息進(jìn)行分析，從而得出該車和本車可能發(fā)生碰撞的時(shí)間TTC。若TTC小于預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值，則立即進(jìn)行報(bào)警。

2.2.2開啟條件

換道輔助功能在路面彎道半徑不小于170m且本車行駛速度不低于30km/h時(shí)啟動(dòng)，速度回落至25km/h及以下時(shí)禁止。在車輛進(jìn)入倒檔、空擋、停車檔時(shí)，此功能禁止。

換道輔助功能的啟動(dòng)、禁止條件如下所示。

圖7　LCMA功能啟動(dòng)條件

圖8　LCMA功能禁止條件

2.2.3報(bào)警條件及類型

換道輔助的報(bào)警功能在滿足以下條件時(shí)生效：

圖9　換道輔助功能TTC——距離關(guān)系示意圖

當(dāng)有目標(biāo)車輛從兩側(cè)車道快速迫近時(shí)，若潛在碰撞發(fā)生時(shí)間(TTC)小于預(yù)定安全反應(yīng)時(shí)間，立即進(jìn)行報(bào)警。

換道輔助功能的報(bào)警極限距離為70m。根據(jù)目標(biāo)車輛與本車的距離不同，預(yù)定的報(bào)警閾值時(shí)間不同。換道輔助報(bào)警TTC值與距離之間的關(guān)系如圖9所示。

換道輔助功能的報(bào)警類型有標(biāo)準(zhǔn)型報(bào)警和增強(qiáng)型報(bào)警兩種。

a) 標(biāo)準(zhǔn)型報(bào)警

當(dāng)有報(bào)警信息產(chǎn)生，且本車轉(zhuǎn)向燈未點(diǎn)亮?xí)r，為標(biāo)準(zhǔn)型報(bào)警。此時(shí)，外后視鏡處的報(bào)警指示燈長亮。

b) 增強(qiáng)型報(bào)警

當(dāng)有報(bào)警信息產(chǎn)生，且本車轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮?xí)r，為增強(qiáng)型報(bào)警。此時(shí)，外后視鏡處的報(bào)警指示燈閃爍，同時(shí)蜂鳴器鳴叫。

2.2.4多目標(biāo)報(bào)警

換道輔助功能可對多個(gè)目標(biāo)車輛進(jìn)行監(jiān)測，分析其各自的距離和速度信息，得出各目標(biāo)車輛的TTC，以最先達(dá)到TTC報(bào)警閾值的目標(biāo)車輛為報(bào)警目標(biāo)，對駕駛員做出提醒。

2.2.5功能邏輯

換道輔助功能的功能邏輯如圖10所示。

圖10　換道輔助功能邏輯圖

2.3倒車輔助警告（CTA）

2.3.1功能描述

在本車進(jìn)行倒車時(shí)，側(cè)后雷達(dá)可對本車后方的橫向車道進(jìn)行監(jiān)測，分析該區(qū)域內(nèi)車輛的運(yùn)動(dòng)軌跡，與本車的行駛軌跡進(jìn)行比較，分析其與本車發(fā)生碰撞的可能性。當(dāng)有碰撞可能時(shí)，及時(shí)對駕駛員做出警告。

在倒車區(qū)域較擁擠的場合下，或者駕駛員的視野由于建筑、植被或其他停泊車輛遮擋的情況下，該功能的作用十分明顯。

2.3.2開啟條件

倒車輔助警告功能在車輛處于倒檔行駛且車速不低于2km/h時(shí)啟動(dòng)，速度回落至1km/h以下時(shí)禁止。在車輛進(jìn)入倒檔、空擋、停車檔時(shí)，此功能禁止。

倒車輔助警告功能的啟動(dòng)、禁止條件如下所示。

圖12　CTA功能禁止條件

2.3.3報(bào)警條件及類型

倒車輔助的報(bào)警功能在同時(shí)滿足以下條件時(shí)生效：

a）在倒車輔助警告功能覆蓋區(qū)域內(nèi)（如圖13所示）有運(yùn)動(dòng)車輛；

b）目標(biāo)車輛與本車潛在碰撞時(shí)間（TTC）小于預(yù)設(shè)安全反應(yīng)時(shí)間（見圖9）。

圖13　CTA覆蓋區(qū)域示意圖

倒車輔助的報(bào)警功能在以下情形下不做報(bào)警：

a）目標(biāo)車輛為靜止?fàn)顟B(tài)；

b）目標(biāo)車輛與本車行駛軌跡垂直速度小于4km/h。

倒車輔助警告功能的報(bào)警類型有標(biāo)準(zhǔn)型報(bào)警和增強(qiáng)型報(bào)警兩種。

a）標(biāo)準(zhǔn)型報(bào)警

當(dāng)有報(bào)警信息產(chǎn)生，且本車轉(zhuǎn)向燈未點(diǎn)亮?xí)r，為標(biāo)準(zhǔn)型報(bào)警。此時(shí)，外后視鏡處的報(bào)警指示燈長亮。

b）增強(qiáng)型報(bào)警

當(dāng)有報(bào)警信息產(chǎn)生，且本車轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮?xí)r，為增強(qiáng)型報(bào)警。此時(shí)，外后視鏡處的報(bào)警指示燈閃爍，同時(shí)蜂鳴器鳴叫。

2.3.4多目標(biāo)報(bào)警

倒車輔助警告功能可對多個(gè)目標(biāo)車輛進(jìn)行監(jiān)測，分析其各自的運(yùn)動(dòng)軌跡，得出各目標(biāo)車輛的TTC，以最先達(dá)到TTC報(bào)警閾值的目標(biāo)車輛為報(bào)警目標(biāo)，對駕駛員做出提醒。

2.3.5功能邏輯

倒車輔助警告功能的功能邏輯如圖14所示。

圖14　倒車輔助警告功能邏輯圖

2.4防追尾警告功能（RCW）

2.4.1功能描述

側(cè)后雷達(dá)對本車后方車道進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)有車輛從后方本車道快速逼近，存在與本車的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，且潛在碰撞時(shí)間小于預(yù)設(shè)警告閾值時(shí)，立即生成報(bào)警信息并上傳至車輛CAN網(wǎng)絡(luò)，控制車輛執(zhí)行報(bào)警動(dòng)作。防追尾警告的最大報(bào)警距離可支持到70m（見圖15）。

圖15　防追尾警告區(qū)域示意圖

2.4.2 開啟條件

防追尾警告功能在本車處于非倒檔狀態(tài)時(shí)即啟動(dòng)，無車速限制，用戶可通過車內(nèi)MP5上的RCW功能開關(guān)對其進(jìn)行開啟和關(guān)閉。

2.4.3報(bào)警條件及類型

防追尾警告的報(bào)警功能在同時(shí)滿足以下情況時(shí)生效：

a）有車輛位于后方本車道，與本車的距離小于70m；

b）目標(biāo)車輛與本車的潛在碰撞時(shí)間（TTC）小于3s。

防追尾警告的報(bào)警類型為：

當(dāng)有報(bào)警信息產(chǎn)生時(shí)，雷達(dá)模塊立即將該信息傳送給車輛CAN網(wǎng)絡(luò)，控制本車的剎車燈進(jìn)行閃爍，提醒后方車輛的駕駛員注意，及時(shí)采取措施。

2.4.4功能邏輯

防追尾警告功能的功能邏輯如圖16所示。

圖16　防追尾警告功能邏輯圖

2.5開門警告功能（PW）

2.5.1功能描述

當(dāng)車門打開，乘客準(zhǔn)備下車時(shí)，側(cè)后雷達(dá)對該側(cè)相鄰車道進(jìn)行監(jiān)測，判斷有無車輛碰撞風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)有危險(xiǎn)信息時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警，避免人身傷亡。

2.5.2開啟條件

防追尾警告功能在雷達(dá)系統(tǒng)上電工作時(shí)即可啟動(dòng)，無檔位及車速限制，用戶可通過車內(nèi)MP5上的PW功能開關(guān)對其進(jìn)行開啟和關(guān)閉。

2.5.3報(bào)警條件及類型

開門警告的報(bào)警功能在同時(shí)滿足以下情況時(shí)生效：

a）有車輛位于本側(cè)相鄰車道，與本車的距離小于20m；

b）目標(biāo)車輛與本車的潛在碰撞時(shí)間（TTC）小于3s。

開門警告的報(bào)警類型為：

當(dāng)探測到開門側(cè)相鄰車道內(nèi)有車輛靠近，滿足報(bào)警條件是，該側(cè)的外后視鏡指示燈立即開始閃爍，同時(shí)該側(cè)蜂鳴器進(jìn)行鳴叫，提醒下車人員注意。

2.5.4功能邏輯

開門警告功能的功能邏輯如圖17所示。

圖17　開門警告功能邏輯圖

2.6報(bào)警優(yōu)先級(jí)

側(cè)后雷達(dá)可同時(shí)對其覆蓋區(qū)域內(nèi)的多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)各目標(biāo)的當(dāng)前狀態(tài)判斷其報(bào)警優(yōu)先級(jí)，當(dāng)某一目標(biāo)達(dá)到報(bào)警條件時(shí)，立即進(jìn)行報(bào)警。各功能多目標(biāo)探測報(bào)警優(yōu)先級(jí)如表1所示。

表1　側(cè)后雷達(dá)多目標(biāo)報(bào)警優(yōu)先級(jí)列表

2.7各工作狀態(tài)切換流程圖

車輛的工作狀態(tài)有停車、空檔、行車和倒車四種，BSD、LCMA和CTA在這四種狀態(tài)下的啟動(dòng)與切換狀態(tài)如圖18所示。

2.8報(bào)警與顯示

2.8.1標(biāo)準(zhǔn)型報(bào)警

當(dāng)報(bào)警時(shí)，轉(zhuǎn)向燈開關(guān)未開啟，報(bào)警燈保持長亮狀態(tài)。

2.8.2 增強(qiáng)型報(bào)警

當(dāng)報(bào)警時(shí)，轉(zhuǎn)向燈開關(guān)開啟時(shí)，報(bào)警燈閃爍（閃爍頻率為100ms(亮)/50ms(滅)），如圖19所示，并伴隨蜂鳴器報(bào)警。

圖18　各工作狀態(tài)切換流程圖

圖19　燈閃爍周期

2.9各功能開啟條件

側(cè)后雷達(dá)各功能開啟條件見表2。

3、結(jié)論

本文從側(cè)后雷達(dá)系統(tǒng)整體控制邏輯開始進(jìn)行分析，介紹了系統(tǒng)的控制邏輯流程。然后詳細(xì)介紹了系統(tǒng)中盲區(qū)監(jiān)測，換道輔助，倒車輔助警告，防追尾警告和開門警告五個(gè)功能的功能描述，開啟條件，報(bào)警條件及類型和功能實(shí)現(xiàn)的邏輯流程，最后說明了各功能報(bào)警的優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)及各工作狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的流程。

表2　側(cè)后雷達(dá)各功能開啟條件表

[1] ISO17387Intelligenttransportsystems-Lanechangedecisionaidsystem s(LCDAS).

[2] 張洪波,劉艷.豐田倒車側(cè)方盲點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展[J].汽車與配件, 2014,（36）.

[3] 陳迪峰,馮曙,姜鳳春.汽車智能化技術(shù)分析（II）[J].汽車電器,2011,（06）.

A control logic design research of one rear flank radar system

Wang Chongyang
(Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230601)

This paper discusses the control logic of the rear flank radar system based on microwave radar. This rear flank radar system has realized the function of the blind spot detection, lane change merge assist, cross traffic alert, rear collision warning and passenger door open warning. For the above function, this paper describes the functional one by one and discusses the control logic design of the system. The content mainly includes open condition, alarm condition, alarm type and functional logic for each function of the system. At last, the paper reviews the progress of the functional alarm logic priority.

Microwave radar; Control logic; Functional description; Open condition; Alarm condition

∶U463.65

∶A

∶1671-7988 (2016)09-169-06

王崇陽（1988—），男，助理工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司，從事汽車設(shè)計(jì)。