一种车辆机械制动控制方法及控制系统

1.本发明涉及车辆制动控制领域，且更具体地涉及一种车辆机械制动控制方法及控制系统。


背景技术：

2.随着我国社会经济发展，人们采用汽车出行的数量增多，行车道路状况复杂多变，对于车辆机械制动性能与质量提出了更高的要求，传统的制动系统通过油液压或者气压进行驱动，由于设计机构的元件较多，制动速度比较慢，制动容易产生滞后的现象，自动化技术作为汽车机械控制中的先进技术，应用情况直接影响到车辆机械制动控制质量以及使用性能。
3.专利号cn202011440480.5公开一种车辆主动制动的控制方法及控制系统，当车辆或车辆周围设定范围内的环境满足预设制动条件时，利用车辆与生物体障碍物目标之间的距离，以及感兴趣区域判断生物体障碍物的运动趋势，控制车辆执行主动制动过程，仅考虑生物体障碍物的运动趋势预测和测距，未考虑到计算过程产生的制动延迟和驾驶员未做出正确车辆制动反应的紧急制动，因此需要一种车辆机械制动控制方法及控制系统，能够针对复杂地形道路状况进行车辆预见性自动调节车速，并实现驾驶员未做出正确车辆制动反应时车辆自动紧急制动。


技术实现要素：

4.针对上述技术的不足，本发明公开一种车辆机械制动控制方法及控制系统，能够实现复杂地形道路车辆预见性自动调节车速，并针对驾驶员未做出正确车辆制动反应的情况车辆自动执行紧急制动操作，通过整合分析车辆制动数据实现复杂地形道路车辆预见性自动调节车速，通过双目行车测距模型测量行车间距变化判断驾驶员是否做出正确车辆制动反应，通过采用协同过滤算法实现重复测量数据信息过滤，以降低车辆制动延迟程度，智能化、自动化程度高。
5.本发明采用以下技术方案：
6.一种车辆机械制动控制方法，包含以下步骤
7.步骤一、通过轮速感应模块测量车轮转速；
8.步骤二、控制模块通过轮速感应模块输出的轮速脉冲变动掌握车轮运行状况；
9.其中控制模块的工作方法为：
10.通过总控部件经由时频数据信息发出控制命令，子控制部件接收命令前进行3次控制命令识别，以精准发出轮速控制命令，发出3次控制命令的方式为通过设置不同时频数据信息，将轮速脉冲变动数据信息转换为时频数据信息；
11.当第一次时频信息被发送到子控制部件时，子控制部件根据接收到的轮速脉冲变动信息识别车轮运行状况；
12.当第二次时频信息被再次发送到子控制部件时，子控制部件根据接收到的轮速脉
冲变动信息识别影响轮速脉冲变动外界数据信息；
13.当第三次时频信息被再次发送到子控制部件时，子控制部件根据接收到的轮速脉冲变动信息识别确定发送何种控制指令，以最终决定通过何种方式控制车轮运行状况；
14.其中控制模块启动s变换函数在控制操作仪盘上动态显示，以实时输出轮速脉冲变动状态数据信息；
15.步骤三、控制模块根据车轮运行状况控制调节模块调节车轮转速和车轮制动压力；
16.步骤四、检测车辆行驶环境，检测到车辆有紧急碰撞危险则执行步骤五操作；车辆行驶至复杂地形道路则执行步骤六操作；
17.步骤五、通过紧急制动模块实现车辆紧急制动；
18.在步骤五中，车辆通过碰撞预警单元提醒驾驶员执行紧急制动操作，并通过检测模块短时间内多次测量行车间距，测量过程中观察测量数据的联系，驾驶员未做出正确车辆制动反应则通过自动避撞单元实现车辆自动紧急制动操作；
19.步骤六、通过预见制动模块实现车辆预见性自动调节车速；
20.在步骤六中，计算单元通过整合分析车辆制动数据得出最优车辆运行状态，所述车辆制动数据包括驾驶员设置车速、道路坡度信息、制动发动机效率和制动油耗量，通过传输单元将计算结果传输至控制模块控制车辆预见性自动调节车速。
21.作为本发明进一步的技术方案，所述碰撞预警单元采用双目行车测距模型测量车辆前方180
°
广角内行车间距并设置预警阈值提醒驾驶员主动执行制动操作，所述双目行车测距模型添加数据过滤器提高目行车测距模型的计算速度，以降低制动延迟程度。
22.作为本发明进一步的技术方案，所述双目行车测距模型基于视差原理实现左右平行摄像机三维重建，所述左右平行摄像机同时对目标点p(x,y,z)成像并在各自成像平面上留下p
l
(x
l
,y
l
)和pr(xr,yr)成像点，左右平行摄像机o
l
、or垂直点p
l
、pr所在平面的射线分别为o
lcl
、o
rcr
，且o
lcl
、o
rcr
相互平行，p
l
pr满足极线约束，点p
l
、pr的水平视差d＝xl－xr，根据相似三角形原理，p点在摄像机极坐标系的三维坐标输出表达式为
[0023][0024]
在公式(1)中，xc为p点在摄像机极坐标系下的x轴坐标，yc为p点在摄像机极坐标系下的y轴坐标，zc为p点在摄像机极坐标系下的z轴坐标，c表示极坐标，b为
△olcl
p
l
和
△orcr
pr的相似度，d为点p
l
、pr的水平视差，d＝x
l
－xr，x
l
，xr分别为点p
l
、pr的横坐标，x
l
，y
l
分别为点p
l
的横坐标和纵坐标，f为点o
l
垂直点p
l
、pr所在把平面的线段，双目行车测距模型输出函数表达式为
[0025][0026]
在公式(2)中，d为车辆相对行车间距，h为左右平行摄像机的实际安装高度，β为左右平行摄像机安装俯视角，δ为相机内部参数，ω为信号权重，y为p点y轴的实际坐标，yc为镜头中心p点y轴的坐标。
[0027]
作为本发明进一步的技术方案，制动数据需多次测量以避免偶然性，因此测量数据信息具有重复性，所述数据过滤器采用协同过滤算法实现重复数据信息过滤，设数据测量次数为n，第n次数据测量行为权值输出函数公式为
[0028]
weight(n) ＝α
×
e-βn
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0029]
在公式(3)中，β为测量数据可用值衰减程度，α为测量数据的隐式制动程度，e为常数；
[0030]
车辆时间段x内测量数据信息y类的次数为n’(x,y)，根据公式(3)中的衰减程度，时间段x内测量数据信息y类重复度的输出函数公式为
[0031][0032]
在公式(4)中，β为测量数据可用值衰减程度，α为测量数据的隐式制动程度，e为常数，n’(x,y)为车辆时间段x内测量数据信息y类的次数，f为时间段x内测量数据信息y类重复度，根据时间段x内测量数据信息y类重复度删减测量的数据信息实现数据过滤。
[0033]
作为本发明进一步的技术方案，所述计算单元对车辆制动过程中道路坡度信息和安全度进行整合分析的输出函数公式为
[0034][0035]
在公式(5)中，k为数据整合分析参数，m为制动因素，n为整体测量数据的数量，g为辅助参数；
[0036]
根据道路坡度信息和安全度的整合分析对车辆自动制动结果预见，并将预估数据进行整合，整合输出函数公式为
[0037][0038]
在公式(6)中，j为整合参数，l为车辆自动制动结果预见值，p为实际参数值，a为内部操作系统整合参数。
[0039]
1.作为本发明进一步的技术方案，一种车辆机械制动控制方法步骤一到六使用一种车辆机械制动控制系统，所述系统包含
[0040]
轮速感应模块，用于感应车轮运行情况，所述轮速感应模块通过霍尔式轮速传感器测量车轮转速，并将测量结果传输至控制模块；
[0041]
中央控制模块，用于监测车辆车轮运行状况、控制车轮转速和车轮压力调节以及控制车辆紧急制动和应急处理，所述控制模块采用冗余控制系统实现双模多节点车辆制动控制和控制反馈，所述冗余控制系统包括电源模块、功率转换模块、驱动模块及电路，所述电源模块的输出端与所述功率转换模块的输入端连接，所述功率转换模块的输出端通过电路与所述驱动模块的输入端连接；
[0042]
调节模块，用于调节车轮转速和制动压力，所述调节模块通过快速开关电磁阀控制刹车和轮缸工作实现车轮转速和制动压力调节；
[0043]
检测模块，用于检测车辆所处道路地形环境及周围车辆间距，所述检测模块采用gps定位单元和adas地图高级驾驶辅助单元实现道路地形的探测，并采用左右平行摄像机实现车辆前方180
°
广角内行车间距测量；
[0044]
紧急制动模块，用于紧急碰撞危险出现驾驶员未做出正确制动反应，车辆执行自
动紧急制动操作，所述紧急制动模块采用自动紧急制动系统实现紧急碰撞回避，以减轻碰撞程度，所述紧急制动模块包括碰撞预警单元、控制单元、自动避撞单元和通信单元，所述制动预警单元的输入端与所述控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与所述自动避撞单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与所述通信单元的输入端连接，所述通信单元外设无线通信接口；
[0045]
预见制动模块，用于复杂地形道路车辆预见性自动调节车速，以避免发生紧急碰撞危险，所述预见性制动模块包括计算单元、控制单元和传输单元，所述计算单元的输出端与所述控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与所述传输单元的输入端连接，所述传输单元外设无线传输接口；
[0046]
其中所述轮速感应模块的输出端与所述控制模块的输入端连接，所述控制模块的输入端与所述调节模块的输入连接，所述控制模块与所述检测模块双向连接，所述控制模块的输出端与所述紧急制动模块的输入端连接，所述紧急制动模块的输出端与所述检测模块的输入端连接，所述预见性制动模块输出端与所述检测模块的输入端连接。
[0047]
作为本发明进一步的技术方案，所述冗余控制系统通过双重中央处理器同时启动运行实现冗余控制，车辆机械制动控制系统正常运行时主中央处理器发出控制命令，备用中央处理器通过信息同步技术检测主中央处理器状态实现信息有效同步，所述车辆机械制动控制系统发生特定故障时冗余控制系统通过备用处理器驱动切换程序实现主备中央处理器切换。
[0048]
作为本发明进一步的技术方案，所述信息同步技术采用热备用工作方式实现控制信息同步，主中央处理器处于工作状态则备用中央处理器实时跟踪内部控制状态，主中央处理器与备用中央处理器通过高速冗余通讯通道实现运行状态互检和控制状态同步，并通过信息通讯电路协调信息实现对外输入输出特性统一。
[0049]
作为本发明进一步的技术方案，所述备用处理器驱动切换程序通过热插拔实现电源连续运行和不停机维护，并对电源设备、网卡和网络接口冗余备份。
[0050]
作为本发明进一步的技术方案，s变换函数工作方法包括以下步骤：
[0051]
(步骤1)、构建s变换函数；s变换函数为：
[0052][0053]
式(7)中，ωh表示车轮检测规律曲线函数，τ表示车轮检测周期，t表示检测过程消耗时间，f表示双曲函数变量，α表示函数曲线前置系数，β表示函数曲线后置系数，x表示车轮矢量变化；k表示加速倍数，σ表示调整余量；调整余量用于调整s变换函数中的噪声；
[0054]
具体实施例中，在控制模块中输入该函数模型，能够自动化感知外部车轮数据信息，将外部车况的车轮数据信息转换为能够在操作仪盘内识别的曲线模型，用户通过观测类似股票的数据信息曲线能够获取外部车轮行进状态，具有直观、便捷的特征，该技术特征具有突出的实质性特点和进步。
[0055]
(步骤2)、将所构建的s变换函数输出脉冲与控制模块的控制输出指令进行通信属性关联；在关联过程中加入影响车轮检测规律因素变量函数，以提高s变换函数应用精度；
[0056]
影响车轮检测规律因素变量函数为：
[0057][0058]
式(8)中，x表示影响因素变量函数，ξ表示数据变化幅度，λ表示变量函数曲率；
[0059]
具体实施例中，在车轮运行状态通过外部感知模块感知，可以将感知到的数据信息进行信息转换，通过转换数据信息感知的方式提高车轮数据信息计算和应用能力，比如车轮行进在平坦公路、泥泞、山区等，当路况不同，则车辆机械制动控制方式不同。当遇到外部天气时，比如泥泞天气、雨雪天气等，车轮制动状态也不同，因此，通过分析影响车轮检测规律因素变量函数能够提高车辆机械制动控制方案。
[0060]
(步骤3)、通过影响车轮检测规律因素变量函数生成影响量曲线，并将理想状态下的车轮检测规律因素变量函数生成第二条曲线，将二者不同的曲线反映到控制模块操作仪表盘中，并实时更新仪表盘数据信息；
[0061]
具体实施例中，理想状态下的车轮检测规律因素变量函数是指在平坦公路上，没有恶劣天气影响的情况下生成的变化曲线，通过将不同的曲线反映到变化曲线图上，能够提高车轮运行状态数据信息分析能力和应用能力。
[0062]
(步骤4)、将对比曲线之间的误差值通过变化幅度表示出来；
[0063]
其中数据变化幅度表示为：
[0064][0065]
在公式(9)中，当变化幅度范围介于0～1之间时，表示外界信息影响控制模块工作的外部干扰低，当变化幅度范围介于1～3之间时，表示存在外界信息影响控制模块工作的外部干扰因素，当变化幅度范围大于3时，表示外界信息影响控制模块工作的外部干扰因素大；
[0066]
具体实施例中，这种幅度值也可以通过曲线图显示出来，比如当变化幅度范围介于0～1之间时，控制模块显示绿灯，变化幅度范围介于1～3之间时，控制模块显示黄灯，变化幅度范围大于3时，控制模块显示红色报警灯等，以此类推，通过这种方式进行车路数据信息的显示与控制。
[0067]
(步骤5)、将控制模块的输出信息绑定移动终端，并将变化幅度范围大于3时的变化幅度函数信息以信息预警的形式传输到移动终端，在控制终端通过蜂鸣信息进行提示，以提高预警能力；
[0068]
(步骤6)、输出控制命令。
[0069]
本发明公开一种车辆机械制动控制方法及控制系统，能够实现复杂地形道路车辆预见性自动调节车速，并针对驾驶员未做出正确车辆制动反应的情况车辆自动执行紧急制动操作，通过整合分析车辆制动数据实现复杂地形道路车辆预见性自动调节车速，通过双目行车测距模型测量行车间距变化判断驾驶员是否做出正确车辆制动反应，通过采用协同过滤算法实现重复测量数据信息过滤，以降低车辆制动延迟程度，智能化、自动化程度高。
[0070]
本发明还通过总控部件经由时频数据信息发出控制命令，子控制部件接收命令前进行3次控制命令识别，以精准发出轮速控制命令，发出3次控制命令的方式为通过设置不同时频数据信息，将轮速脉冲变动数据信息转换为时频数据信息；通过s变换函数在控制操
作仪盘上动态显示，以实时输出轮速脉冲变动状态数据信息；大大提高了车轮转速和车轮制动压力的检测能力，提高车轮控制能力。
附图说明
[0071]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还根据这些附图获得其他的附图，其中：
[0072]
图1为本发明一种车辆机械制动控制方法的整体架构示意图；
[0073]
图2为本发明一种车辆机械制动控制方法中步骤五的原理架构示意图；
[0074]
图3为本发明一种车辆机械制动控制系统的整体架构原理图；
[0075]
图4为本发明一种车辆机械制动控制系统中中央控制模块的工作原理图。
具体实施方式
[0076]
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0077]
一种车辆机械制动控制方法，包含以下步骤
[0078]
步骤一、通过轮速感应模块测量车轮转速；
[0079]
步骤二、控制模块通过轮速感应模块输出的轮速脉冲变动掌握车轮运行状况；
[0080]
其中控制模块的工作方法为：
[0081]
通过总控部件经由时频数据信息发出控制命令，子控制部件接收命令前进行3次控制命令识别，以精准发出轮速控制命令，发出3次控制命令的方式为通过设置不同时频数据信息，将轮速脉冲变动数据信息转换为时频数据信息；
[0082]
当第一次时频信息被发送到子控制部件时，子控制部件根据接收到的轮速脉冲变动信息识别车轮运行状况；
[0083]
当第二次时频信息被再次发送到子控制部件时，子控制部件根据接收到的轮速脉冲变动信息识别影响轮速脉冲变动外界数据信息；
[0084]
当第三次时频信息被再次发送到子控制部件时，子控制部件根据接收到的轮速脉冲变动信息识别确定发送何种控制指令，以最终决定通过何种方式控制车轮运行状况；
[0085]
其中控制模块启动s变换函数在控制操作仪盘上动态显示，以实时输出轮速脉冲变动状态数据信息；
[0086]
步骤三、控制模块根据车轮运行状况控制调节模块调节车轮转速和车轮制动压力；
[0087]
步骤四、检测车辆行驶环境，检测到车辆有紧急碰撞危险则执行步骤五操作；车辆行驶至复杂地形道路则执行步骤六操作；
[0088]
步骤五、通过紧急制动模块实现车辆紧急制动；
[0089]
在步骤五中，车辆通过碰撞预警单元提醒驾驶员执行紧急制动操作，并通过检测模块短时间内多次测量行车间距，测量过程中观察测量数据的联系，驾驶员未做出正确车辆制动反应则通过自动避撞单元实现车辆自动紧急制动操作；
[0090]
步骤六、通过预见制动模块实现车辆预见性自动调节车速；
[0091]
在步骤六中，计算单元通过整合分析车辆制动数据得出最优车辆运行状态，所述车辆制动数据包括驾驶员设置车速、道路坡度信息、制动发动机效率和制动油耗量，通过传输单元将计算结果传输至控制模块控制车辆预见性自动调节车速。
[0092]
在上述实施例中,所述碰撞预警单元采用双目行车测距模型测量车辆前方180
°
广角内行车间距并设置预警阈值提醒驾驶员主动执行制动操作，所述双目行车测距模型添加数据过滤器提高目行车测距模型的计算速度，以降低制动延迟程度。
[0093]
在具体实施例中，所述碰撞预警单元采用k-均值与粗糙集算法结合设置碰撞预警阈值；
[0094]
所述制动数据信息分为有序四元组s＝{p，l，f，h}，其中p，l，f，h为非空有限对象集，制动数据信息实测定标值为i，在风险评估体系中，i指标的最小取值为0.1，类簇平均质心距离平均值y的输出函数表达式为
[0095][0096]
在公式(7)中，pi为非空有限对象集p的随机选取量，ρ表示制动数据信息实测数据密度，fi表示非空有限对象集f的随机选取量，θ为与左右水平摄像机原件匹配的制动数据信息测量参量，l为制动数据信息的非空有限对象集，l表示非空有限对象集l的随机选取量，h表示制动数据信息实时测度权限；
[0097]
制动数据信息实时检测碰撞风险参数阈值设定输出函数公式为
[0098][0099]
在公式(8)中，y0表示类簇平均质心距离初始测量平均值，yn表示类簇平均质心距离最终测量平均值，d表示实测制动数据信息的时序排列标准值，b(δ)为制动数据信息检测序列条件，所述制动数据信息检测序列条件b(δ)设定表达式定义为
[0100][0101]
在公式(9)中，β表示相机内部参数，δ表示左右水平摄像机的实测数据，p，l，f，h为制动数据信息的非空有限对象集。
[0102]
在上述实施例中，所述双目行车测距模型基于视差原理实现左右平行摄像机三维重建，所述左右平行摄像机同时对目标点p(x,y,z)成像并在各自成像平面上留下p
l
(x
l
,y
l
)和pr(xr,yr)成像点，左右平行摄像机o
l
、or垂直点p
l
、pr所在平面的射线分别为o
lcl
、o
rcr
，且o
lcl
、o
rcr
相互平行，p
l
pr满足极线约束，点p
l
、pr的水平视差d＝xl－xr，根据相似三角形原理，p点在摄像机极坐标系的三维坐标输出表达式为
[0103][0104]
在公式(1)中，xc为p点在摄像机极坐标系下的x轴坐标，yc为p点在摄像机极坐标系下的y轴坐标，zc为p点在摄像机极坐标系下的z轴坐标，c表示极坐标，b为
△olcl
p
l
和
△orcr
pr的相似度，d为点p
l
、pr的水平视差，d＝x
l
－xr，x
l
，xr分别为点p
l
、pr的横坐标，x
l
，y
l
分别为点p
l
的横坐标和纵坐标，f为点o
l
垂直点p
l
、pr所在把平面的线段，双目行车测距模型输出函数表达式为
[0105][0106]
在公式(2)中，d为车辆相对行车间距，h为左右平行摄像机的实际安装高度，β为左右平行摄像机安装俯视角，δ为相机内部参数，ω为信号权重，y为p点y轴的实际坐标，yc为镜头中心p点y轴的坐标。
[0107]
在具体实施例中，左右平行摄像机作为行车距离传感器，探测车辆前方180
°
广角内行车间距，查找某个点在两张图片的对应点，通过其和摄像机基线之间的距离进行计算，可以得到这个点的三维位置。尽管两张图片的对应点的搜索计算量比较高，但我们可以利用几何知识，限定搜索的范围，降低计算量，使用左右平行摄像机进行立体成像包括以下步骤
[0108]
步骤1、去畸变，使用数学方法消除径向和切向的畸变；
[0109]
步骤2、机位标定，调整两个相机的角度和其之间的距离，保证两个相机输出的是帧行对齐的图像，尽可能保证两个图像是共面的；
[0110]
步骤3、匹配，在左右相机图像中找到相同的特征，此步骤可以输出视差图，视差是指左右摄像机观察得到的相同特征在x方向上的差值d＝x
l
－xr；
[0111]
步骤4、重投影，如果相机的位置关系已知，则可以通过三角测量法将视差图像转换成距离，这一步骤称之为重投影，输出为一个深度图。
[0112]
在上述实施例中，制动数据需多次测量以避免偶然性，因此测量数据信息具有重复性，所述数据过滤器采用协同过滤算法实现重复数据信息过滤，设数据测量次数为n，第n次数据测量行为权值输出函数公式为
[0113]
weight(n)＝α
×
e-βn
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0114]
在公式(3)中，β为测量数据可用值衰减程度，α为测量数据的隐式制动程度，e为常数；
[0115]
车辆时间段x内测量数据信息y类的次数为n’(x,y)，根据公式(3)中的衰减程度，时间段x内测量数据信息y类重复度的输出函数公式为
[0116][0117]
在公式(4)中，β为测量数据可用值衰减程度，α为测量数据的隐式制动程度，e为常数，n’(x,y)为车辆时间段x内测量数据信息y类的次数，f为时间段x内测量数据信息y类重复度，根据时间段x内测量数据信息y类重复度删减测量的数据信息实现数据过滤。
[0118]
在具体实施例中，传统协同过滤基于对用户历史行为数据的挖掘发现用户的喜好偏向，并预测用户可能喜好的产品进行推荐，一般是仅仅基于用户的行为数据,而不依赖于项的任何附加信息或者用户的任何附加信息，本发明采用协同过滤通过数据挖掘搜索相似雷同数据进行删除。
[0119]
在上述实施例中，所述计算单元对车辆制动过程中道路坡度信息和安全度进行整合分析的输出函数公式为
[0120][0121]
在公式(5)中，k为数据整合分析参数，m为制动因素，n为整体测量数据的数量，g为辅助参数；
[0122]
根据道路坡度信息和安全度的整合分析对车辆自动制动结果预见，并将预估数据进行整合，整合输出函数公式为
[0123][0124]
在公式(6)中，j为整合参数，l为车辆自动制动结果预见值，p为实际参数值，a为内部操作系统整合参数。
[0125]
在具体实施例中，根据gps定位车辆位置，同时adas地图会为车辆提供前方道路包括坡度在内的实时地图信息，然后预见制动模块将当前关于卡车精确定位的卫星定位信息与地图连接起来，通过计算得出一个电子视野模型，然后让卡车的驾驶风格来自动适应这个模型，系统会自动控制发动机和变速箱的匹配，根据驾驶员设置的车速、前方道路坡度信息，动态调整车速，从而优化发动机效率、变速箱挡位控制，避免不必要的能量损失，从而达到节油减排的效果。
[0126]
在上述实施例中，一种车辆机械制动控制方法步骤一到六使用一种车辆机械制动控制系统，所述系统包含
[0127]
轮速感应模块，用于感应车轮运行情况，所述轮速感应模块通过霍尔式轮速传感器测量车轮转速，并将测量结果传输至控制模块；
[0128]
中央控制模块，用于监测车辆车轮运行状况、控制车轮转速和车轮压力调节以及控制车辆紧急制动和应急处理，所述控制模块采用冗余控制系统实现双模多节点车辆制动控制和控制反馈，所述冗余控制系统包括电源模块、功率转换模块、驱动模块及电路，所述电源模块的输出端与所述功率转换模块的输入端连接，所述功率转换模块的输出端通过电路与所述驱动模块的输入端连接；
[0129]
调节模块，用于调节车轮转速和制动压力，所述调节模块通过快速开关电磁阀控制刹车和轮缸工作实现车轮转速和制动压力调节；
[0130]
检测模块，用于检测车辆所处道路地形环境及周围车辆间距，所述检测模块采用gps定位单元和adas地图高级驾驶辅助单元实现道路地形的探测，并采用左右平行摄像机实现车辆前方180
°
广角内行车间距测量；
[0131]
紧急制动模块，用于紧急碰撞危险出现驾驶员未做出正确制动反应，车辆执行自动紧急制动操作，所述紧急制动模块采用自动紧急制动系统实现紧急碰撞回避，以减轻碰撞程度，所述紧急制动模块包括碰撞预警单元、控制单元、自动避撞单元和通信单元，所述制动预警单元的输入端与所述控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与所述自动避撞单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与所述通信单元的输入端连接，所述通信单元外设无线通信接口；
[0132]
预见制动模块，用于复杂地形道路车辆预见性自动调节车速，以避免发生紧急碰撞危险，所述预见性制动模块包括计算单元、控制单元和传输单元，所述计算单元的输出端与所述控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与所述传输单元的输入端连接，所述传输单元外设无线传输接口；
[0133]
其中所述轮速感应模块的输出端与所述控制模块的输入端连接，所述控制模块的输入端与所述调节模块的输入连接，所述控制模块与所述检测模块双向连接，所述控制模块的输出端与所述紧急制动模块的输入端连接，所述紧急制动模块的输出端与所述检测模块的输入端连接，所述预见性制动模块输出端与所述检测模块的输入端连接。
[0134]
在上述实施例中，所述冗余控制系统通过双重中央处理器同时启动运行实现冗余控制，车辆机械制动控制系统正常运行时主中央处理器发出控制命令，备用中央处理器通过信息同步技术检测主中央处理器状态实现信息有效同步，所述车辆机械制动控制系统发生特定故障时冗余控制系统通过备用处理器驱动切换程序实现主备中央处理器切换。
[0135]
在具体实施例中，整个数据流向都是双向的，故障数据从调度中心传出，安全防护措施处于待定状态，然后数据传输接口接收数据，在数据总线分布着运行监视设备、操作控制设备、分析报警设备、运行管理设备和辅助设备。这些设备分布在数据总线和接口处能够随时切断电源，而且这些地方也是故障高发地。采集到的流量数据通过表格表示出来。
[0136]
在上述实施例中，所述信息同步技术采用热备用工作方式实现控制信息同步，主中央处理器处于工作状态则备用中央处理器实时跟踪内部控制状态，主中央处理器与备用中央处理器通过高速冗余通讯通道实现运行状态互检和控制状态同步，并通过信息通讯电路协调信息实现对外输入输出特性统一。
[0137]
在具体实施例中，信息同步技术是工作、备用部件之间实现无扰动切换技术的前提，只有按控制实时性要求进行高速有效的信息同步，保证工作、备用部件步调一致地工作，才能实现冗余部件之间的无扰动切换，在热备用工作方式下，其中一块工作卡处于工作状态，实现系统的数据采集、运算、控制输出、网络通讯等功能；而另一块备用卡处于备用状态，它实时跟踪工作卡的内部控制状态工作/备用卡件之间的正/负逻辑是互兵的，即一个为工作卡，另一个必定是备用卡；而且它们之间有几余控制电路和信息通讯电路，以协调两块卡件同时而且有序地运行，保证对外输入输出特性的同一性，即对于用户使用而言，可以认为只有一个部件，一般在设计中，工作、备用部件之间通过高速的冗余通讯通道实现运行状态互检和控制状态的同步。
[0138]
在上述实施例中，所述备用处理器驱动切换程序通过热插拔实现电源连续运行和不停机维护，并对电源设备、网卡和网络接口冗余备份。
[0139]
在具体实施例中，可热插拔的冗余电源，正常工作时，两台电源各输出一半功率，从而使每一台电源都工作在轻负载状态，有利于电源稳定工作，当其中一台发生故障，短时由另一台接替其工作，并报警，设计为可热插拔的冗余电源，这样系统维护时可以在不影响系统正常运行的情况下更换故障的电源；采用冗余网卡和冗余网络接口，正常工作时，冗余的两条数据高速通路同时并行运行，自动分摊网络流量，并考虑了负载均衡的冗余设计，使系统网络通信带宽提高，当其中一路故障时，另一路自动地承扣全部通信负载，保证通信的正常进行。
[0140]
在上述实施例中，s变换函数的构建方法为：
[0141]
(步骤1)、构建s变换函数；
[0142]
对车轮脉冲数据信息进行分析，将车轮行进数据信息经过算法程序解析和曲线化处理，车轮脉冲数据信息变化规律看作s变换函数，s变换函数为：
[0143][0144]
式(7)中，ωh表示车轮检测规律曲线函数，τ表示车轮检测周期，t表示检测过程消耗时间，f表示双曲函数变量，α表示函数曲线前置系数，β表示函数曲线后置系数，x表示车轮矢量变化；k表示加速倍数，σ表示调整余量；调整余量用于调整s变换函数中的噪声；
[0145]
具体实施例中，在控制模块中输入该函数模型，能够自动化感知外部车轮数据信息，将外部车况的车轮数据信息转换为能够在操作仪盘内识别的曲线模型，用户通过观测类似股票的数据信息曲线能够获取外部车轮行进状态，具有直观、便捷的特征，该技术特征具有突出的实质性特点和进步。
[0146]
(步骤2)、将所构建的s变换函数输出脉冲与控制模块的控制输出指令进行通信属性关联；在关联过程中加入影响车轮检测规律因素变量函数，以提高s变换函数应用精度；
[0147]
从公式(7)中可以看出车轮检测数据曲线处于不稳定状态，其变化规律受到多种因素影响，
[0148]
影响车轮检测规律因素变量函数为：
[0149][0150]
式(8)中，x表示影响因素变量函数，ξ表示数据变化幅度，λ表示变量函数曲率；
[0151]
具体实施例中，在车轮运行状态通过外部感知模块感知，可以将感知到的数据信息进行信息转换，通过转换数据信息感知的方式提高车轮数据信息计算和应用能力，比如车轮行进在平坦公路、泥泞、山区等，当路况不同，则车辆机械制动控制方式不同。当遇到外部天气时，比如泥泞天气、雨雪天气等，车轮制动状态也不同，因此，通过分析影响车轮检测规律因素变量函数能够提高车辆机械制动控制方案。
[0152]
(步骤3)、通过影响车轮检测规律因素变量函数生成影响量曲线，并将理想状态下的车轮检测规律因素变量函数生成第二条曲线，将二者不同的曲线反映到控制模块操作仪表盘中，并实时更新仪表盘数据信息；
[0153]
具体实施例中，理想状态下的车轮检测规律因素变量函数是指在平坦公路上，没有恶劣天气影响的情况下生成的变化曲线，通过将不同的曲线反映到变化曲线图上，能够提高车轮运行状态数据信息分析能力和应用能力。
[0154]
(步骤4)、将对比曲线之间的误差值通过变化幅度表示出来；
[0155]
其中数据变化幅度表示为：
[0156][0157]
在公式(9)中，当变化幅度范围介于0～1之间时，表示外界信息影响控制模块工作的外部干扰低，当变化幅度范围介于1～3之间时，表示存在外界信息影响控制模块工作的外部干扰因素，当变化幅度范围大于3时，表示外界信息影响控制模块工作的外部干扰因素大；
[0158]
再进一步的具体实施例中，对于车轮波动曲线，若变化幅度为0，则表示函数曲线
稳定；若变化幅度部位0，则表示函数曲线存在波动性。对s变换函数进行改进，通过添加不对称变量和双曲变量实现车轮检测数据的完美映射，即：
[0159][0160]
式(10)中，ω
gh
表示改进s变换函数式，g表示不对称函数变量。根据式(10)分析曲线，对于任意检测单元可以通过改进双曲s变换进行映射，能够完美显示所检测的设备车轮规律，为后续诊断提供数据保证。
[0161]
(步骤5)、将控制模块的输出信息绑定移动终端，并将变化幅度范围大于3时的变化幅度函数信息以信息预警的形式传输到移动终端，在控制终端通过蜂鸣信息进行提示，以提高预警能力。
[0162]
具体实施例中，这种幅度值也可以通过曲线图显示出来，比如当变化幅度范围介于0～1之间时，控制模块显示绿灯，变化幅度范围介于1～3之间时，控制模块显示黄灯，变化幅度范围大于3时，控制模块显示红色报警灯等，以此类推，通过这种方式进行车路数据信息的显示与控制；
[0163]
(步骤6)、输出控制命令。
[0164]
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变；例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围；因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

技术特征：
1.一种车辆机械制动控制方法，其特征在于：包含以下步骤，步骤一、通过轮速感应模块测量车轮转速；步骤二、控制模块通过轮速感应模块输出的轮速脉冲变动掌握车轮运行状况；其中控制模块的工作方法为：通过总控部件经由时频数据信息发出控制命令，子控制部件接收命令前进行3次控制命令识别，以精准发出轮速控制命令，发出3次控制命令的方式为通过设置不同时频数据信息，将轮速脉冲变动数据信息转换为时频数据信息；当第一次时频信息被发送到子控制部件时，子控制部件根据接收到的轮速脉冲变动信息识别车轮运行状况；当第二次时频信息被再次发送到子控制部件时，子控制部件根据接收到的轮速脉冲变动信息识别影响轮速脉冲变动外界数据信息；当第三次时频信息被再次发送到子控制部件时，子控制部件根据接收到的轮速脉冲变动信息识别确定发送何种控制指令，以最终决定通过何种方式控制车轮运行状况；其中控制模块启动s变换函数在控制操作仪盘上动态显示，以实时输出轮速脉冲变动状态数据信息；步骤三、控制模块根据车轮运行状况控制调节模块调节车轮转速和车轮制动压力；步骤四、检测车辆行驶环境，检测到车辆有紧急碰撞危险则执行步骤五操作；车辆行驶至复杂地形道路则执行步骤六操作；步骤五、通过紧急制动模块实现车辆紧急制动；在步骤五中，车辆通过碰撞预警单元提醒驾驶员执行紧急制动操作，并通过检测模块短时间内多次测量行车间距，测量过程中观察测量数据的联系，驾驶员未做出正确车辆制动反应则通过自动避撞单元实现车辆自动紧急制动操作；步骤六、通过预见制动模块实现车辆预见性自动调节车速；在步骤六中，计算单元通过整合分析车辆制动数据得出最优车辆运行状态，所述车辆制动数据包括驾驶员设置车速、道路坡度信息、制动发动机效率和制动油耗量，通过传输单元将计算结果传输至控制模块控制车辆预见性自动调节车速。2.根据权利要求1所述的一种车辆机械制动控制方法，其特征在于：所述碰撞预警单元采用双目行车测距模型测量车辆前方180
°
广角内行车间距并设置预警阈值提醒驾驶员主动执行制动操作，所述双目行车测距模型添加数据过滤器提高目行车测距模型的计算速度，以降低制动延迟程度。3.根据权利要求2所述的一种车辆机械制动控制方法，其特征在于：所述双目行车测距模型基于视差原理实现左右平行摄像机三维重建，所述左右平行摄像机同时对目标点p(x,y,z)成像并在各自成像平面上留下p
l
(x
l
,y
l
)和p
r
(x
r
,y
r
)成像点，左右平行摄像机o
l
、o
r
垂直点p
l
、p
r
所在平面的射线分别为o
l
c
l
、o
r
c
r
，且o
l
c
l
、o
r
c
r
相互平行，p
l
p
r
满足极线约束，点p
l
、p
r
的水平视差d＝xl－xr，根据相似三角形原理，p点在摄像机极坐标系的三维坐标输出表达式为：
在公式(1)中，x
c
为p点在摄像机极坐标系下的x轴坐标，y
c
为p点在摄像机极坐标系下的y轴坐标，z
c
为p点在摄像机极坐标系下的z轴坐标，c表示极坐标，b为
△
o
l
c
l
p
l
和
△
o
r
c
r
p
r
的相似度，d为点p
l
、p
r
的水平视差，d＝x
l
－x
r
，x
l
，x
r
分别为点p
l
、p
r
的横坐标，x
l
，y
l
分别为点p
l
的横坐标和纵坐标，f为点o
l
垂直点p
l
、p
r
所在把平面的线段，双目行车测距模型输出函数表达式为：在公式(2)中，d为车辆相对行车间距，h为左右平行摄像机的实际安装高度，β为左右平行摄像机安装俯视角，δ为相机内部参数，ω为信号权重，y为p点y轴的实际坐标，y
c
为镜头中心p点y轴的坐标。4.根据权利要求2所述的一种车辆机械制动控制方法，其特征在于：制动数据需多次测量以避免偶然性，因此测量数据信息具有重复性，所述数据过滤器采用协同过滤算法实现重复数据信息过滤，设数据测量次数为n，第n次数据测量行为权值输出函数公式为：weight(n)＝α
×
e-βn
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)在公式(3)中，β为测量数据可用值衰减程度，α为测量数据的隐式制动程度，e为常数；车辆时间段x内测量数据信息y类的次数为n’(x,y)，根据公式(3)中的衰减程度，时间段x内测量数据信息y类重复度的输出函数公式为：在公式(4)中，β为测量数据可用值衰减程度，α为测量数据的隐式制动程度，e为常数，n’(x,y)为车辆时间段x内测量数据信息y类的次数，f为时间段x内测量数据信息y类重复度，根据时间段x内测量数据信息y类重复度删减测量的数据信息实现数据过滤。5.根据权利要求1所述的一种车辆机械制动控制方法，其特征在于：所述计算单元对车辆制动过程中道路坡度信息和安全度进行整合分析的输出函数公式为：在公式(5)中，k为数据整合分析参数，m为制动因素，n为整体测量数据的数量，g为辅助参数；根据道路坡度信息和安全度的整合分析对车辆自动制动结果预见，并将预估数据进行整合，整合输出函数公式为：在公式(6)中，j为整合参数，l为车辆自动制动结果预见值，p为实际参数值，a为内部操作系统整合参数。6.根据权利要求1所述的一种车辆机械制动控制方法及控制系统，其特征在于：一种车辆机械制动控制方法步骤一到六使用一种车辆机械制动控制系统，所述系统包含：
轮速感应模块，用于感应车轮运行情况，所述轮速感应模块通过霍尔式轮速传感器测量车轮转速，并将测量结果传输至控制模块；中央控制模块，用于监测车辆车轮运行状况、控制车轮转速和车轮压力调节以及控制车辆紧急制动和应急处理，所述控制模块采用冗余控制系统实现双模多节点车辆制动控制和控制反馈，所述冗余控制系统包括电源模块、功率转换模块、驱动模块及电路，所述电源模块的输出端与所述功率转换模块的输入端连接，所述功率转换模块的输出端通过电路与所述驱动模块的输入端连接；调节模块，用于调节车轮转速和制动压力，所述调节模块通过快速开关电磁阀控制刹车和轮缸工作实现车轮转速和制动压力调节；检测模块，用于检测车辆所处道路地形环境及周围车辆间距，所述检测模块采用gps定位单元和adas地图高级驾驶辅助单元实现道路地形的探测，并采用左右平行摄像机实现车辆前方180
°
广角内行车间距测量；紧急制动模块，用于紧急碰撞危险出现驾驶员未做出正确制动反应，车辆执行自动紧急制动操作，所述紧急制动模块采用自动紧急制动系统实现紧急碰撞回避，以减轻碰撞程度，所述紧急制动模块包括碰撞预警单元、控制单元、自动避撞单元和通信单元，所述制动预警单元的输入端与所述控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与所述自动避撞单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与所述通信单元的输入端连接，所述通信单元外设无线通信接口；预见制动模块，用于复杂地形道路车辆预见性自动调节车速，以避免发生紧急碰撞危险，所述预见性制动模块包括计算单元、控制单元和传输单元，所述计算单元的输出端与所述控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与所述传输单元的输入端连接，所述传输单元外设无线传输接口；其中所述轮速感应模块的输出端与所述控制模块的输入端连接，所述控制模块的输入端与所述调节模块的输入连接，所述控制模块与所述检测模块双向连接，所述控制模块的输出端与所述紧急制动模块的输入端连接，所述紧急制动模块的输出端与所述检测模块的输入端连接，所述预见性制动模块输出端与所述检测模块的输入端连接。7.根据权利要求5所述的一种车辆机械制动控制系统，其特征在于：所述冗余控制系统通过双重中央处理器同时启动运行实现冗余控制，车辆机械制动控制系统正常运行时主中央处理器发出控制命令，备用中央处理器通过信息同步技术检测主中央处理器状态实现信息有效同步，所述车辆机械制动控制系统发生特定故障时冗余控制系统通过备用处理器驱动切换程序实现主备中央处理器切换。8.根据权利要求6所述的一种车辆机械制动控制系统，其特征在于：所述信息同步技术采用热备用工作方式实现控制信息同步，主中央处理器处于工作状态则备用中央处理器实时跟踪内部控制状态，主中央处理器与备用中央处理器通过高速冗余通讯通道实现运行状态互检和控制状态同步，并通过信息通讯电路协调信息实现对外输入输出特性统一。9.根据权利要求6所述的一种车辆机械制动控制系统，其特征在于：所述备用处理器驱动切换程序通过热插拔实现电源连续运行和不停机维护，并对电源设备、网卡和网络接口冗余备份。10.根据权利要求1所述的一种车辆机械制动控制方法，其特征在于：s变换函数的构建
方法为：(步骤1)、构建s变换函数；s变换函数为：式(7)中，ω
h
表示车轮检测规律曲线函数，τ表示车轮检测周期，t表示检测过程消耗时间，f表示双曲函数变量，α表示函数曲线前置系数，β表示函数曲线后置系数，x表示车轮矢量变化；k表示加速倍数，σ表示调整余量；调整余量用于调整s变换函数中的噪声；(步骤2)、将所构建的s变换函数输出脉冲与控制模块的控制输出指令进行通信属性关联；在关联过程中加入影响车轮检测规律因素变量函数，以提高s变换函数应用精度；影响车轮检测规律因素变量函数为：式(8)中，x表示影响因素变量函数，ξ表示数据变化幅度，λ表示变量函数曲率；(步骤3)、通过影响车轮检测规律因素变量函数生成影响量曲线，并将理想状态下的车轮检测规律因素变量函数生成第二条曲线，将二者不同的曲线反映到控制模块操作仪表盘中，并实时更新仪表盘数据信息；(步骤4)、将对比曲线之间的误差值通过变化幅度表示出来；数据变化幅度表示为：在公式(9)中，当变化幅度范围介于0～1之间时，表示外界信息影响控制模块工作的外部干扰低，当变化幅度范围介于1～3之间时，表示存在外界信息影响控制模块工作的外部干扰因素，当变化幅度范围大于3时，表示外界信息影响控制模块工作的外部干扰因素大；(步骤5)、将控制模块的输出信息绑定移动终端，并将变化幅度范围大于3时的变化幅度函数信息以信息预警的形式传输到移动终端，在控制终端通过蜂鸣信息进行提示，以提高预警能力；(步骤6)、输出控制命令。

技术总结
本发明公开一种车辆机械制动控制方法及控制系统，首先通过轮速感应模块测量车轮转速，使得控制模块掌握车轮运行状况，控制模块根据车轮运行状况控制调节模块调节车轮转速和制动压力，检测车辆行驶环境，车辆有紧急碰撞危险，则通过紧急制动模块实现车辆紧急制动，车辆行驶至复杂地形道路，则通过预见制动模块实现车辆预见性自动调节车速。本发明通过整合分析车辆制动数据实现预见性自动调节车速，通过双目行车测距模型测量行车间距变化，通过采用协同过滤算法实现重复测量数据信息过滤，提高了车辆机械制动控制能力。提高了车辆机械制动控制能力。提高了车辆机械制动控制能力。


技术研发人员：周铭丽 李雪飞 张利娟 周志刚 党玉功 张中利 卫沅 董振乐 路菲 杨慧远
受保护的技术使用者：河南科技大学
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/6/27