Carsim联合Simulink的车辆AEB仿真（时间、距离算法）_车辆碰撞数学模型

最近在做关于AEB的联合仿真，做一个简单的记录以及教学。

Carisim版本：Carsim2019.0

Matlab版本：Matlab2023a(什么版本都能，版本低了自己换)

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一、AEB算法

1.1 TTC算法

碰撞时间算法TTC是指从当前时刻开始，两车保持当前车速行驶直到发生碰撞所需的时间，两车前后行驶在路上时，只有当后车车速大于前车车车速时才会进入TTC算法。为了避免碰撞，前后车应满足以下关系式：

式中：v1、a1表示前车速度、加速度，v2、a2表示后车速度、加速度，Drel表示两车相对距离，d0表示安全停车距离（一般为2mor3m）。由上述公式得到如下解：

 式中：vrel、arel表示两车相对速度、相对加速度。

然后是TTC的触发逻辑：

在TTC算法中设定时间阈值如下：TTC(预警危险)=2.6s，TTC(部分制动)=1.6s，TTC(全力制动)=0.6s。具体的控制逻辑如下：

1）TTC>2.6s：AEB系统不触发；

2）1.6s<TTC≤2.6s：AEB系统触发→发出警报；

3）0.6s<TTC≤1.6s：AEB系统触发→40%制动；

4）TTC≤0.6s：AEB系统触发→100%制动。

1.2 SeungwukMoon安全距离模型

SeungwukMoon安全距离模型计算公式如下：

 式中：dbr为危险制动距离，Tdelay为系统延迟时间，f(μ)为制动因数，amax为最大制动减速度。参考文献，取Tdelay=1.2s、 f(μ)=0.2、amax=6m/s2。

触发逻辑也很简单，当相对车距小于等于dbr后AEB触发。

二、Carsim设置

首先打开Carsim界面如下所示，点击Duplicate复制一个新的。

2.1 工况设置

设置新的工况， 选择复制新建一个dataset

 进入工况界面，删除其他设置，只保留换挡切换和驾驶员控制的转向。转向选择0.15s预瞄点：

 设置好后整体如下：

2.2 道路设置

第一个Data选择设置3D surfaces

同样选择复制新建一个dataset

如下所示，其中1设置道路的形状长度，2设置路面附着系数，3设置道路宽度、草地、路肩等，4设置云朵，5设置道路两旁的树，可根据需要更改道路长度、形状。

2.3 前车设置

2.3.1 车辆设置

下一个Data采用Carsim自带的VS command设置前车，首先选择如下：

 复制并新建：

 第一个link设置前车的参数

  复制并新建：

在外面设置如下，在第一个框中输入以下：

点击AEB进入前车设置：

Object Specifications处设置如下，然后随便选择一辆车

速度控制选择控制速度及加速度，后面会讲解如何控制。此处可以选择Formula for speed，然后在3处输入速度，单位为m/s，比如80km/h则输入80/3.6，前车匀速行驶。

总设置如下：其中1、2为道路设置，3是速度控制ID，4是初始的前车距离，5是侧向偏移（好像是的），1、2、5、6不管，主要修改3、4

 2.3.2 传感器设置

退出当前界面，设置link2传感器设置，选择如下：

首先选择这个FCW and ACC 这个，复制并新建一个

点进去，具体设置如下图所示：

 右上角取消勾选，传感器的长要和范围一样，比如图中都是50m，可自己修改为其他数值。

  2.3.3 速度设置

 若需要前车加/减速，则需要在link3设置前车的速度。首先选择如下;

 复制并新建，然后点进去。

 function type选择如下：

 勾选custom setting，设置如图，其中N_SPEED_TARGET = 2表示定义了两个速度，一个为本车速度（2.1中driver control中设置的速度），一个为后车速度。ISPEED = 2  定义该速度索引号为2（下图中的3中的ID改为2）

如下图所示，可根据自己所需要的速度、加/减速度设置速度变换曲线，注意横坐标为时间，纵坐标为速度右下角rows为表格数量，可根据需要更改。

 2.4 与matlab联合

 回到主界面，如下图，选择联合simulink：

 选择复制并新建:

 打开matlab-simulink，新建一个 slx文件放在桌面：

 进入所设置的simulink接口：

 如图所示，在simulink model处选择你创建的slx文件，频率设置为60hz，下方分别选择IO_import和IO_export，然后复制并新建。

 设置好后如下所示：

 点击import下面的AEB设置信号输入：

首先链接到我们所设置的车辆及工况：

 然后设置信号输入为制动总压力：

 信号输出同理，如图设置三个输出。（若找不到DisS1、spdS1可能是使用的Carsim2020，也可能是传感器设置问题）

 2.5 plot设置

在主界面右侧是plot图画动画设置，根据自己的需要选择more plot数量，

比如我想要速度的图像，复制并新建如下：

进入设置，在1处选择我们的工况，2处选择数据的单位（分类），3为横坐标，4为纵坐标，如图得到vx和time的图像。

 三、simulink设置

3.1 发送至simulink

如图所示，车辆设置好后发送到simulink中。

 3.2 simulink模型建立

打开我们建立的slx文件，在库里面找打Carsim s-function，如图所示：

 根据我们在第一章的AEB算法建立模型：

其中1为TTC时间算法，2为SeungwukMoon距离算法。

 最后在simulink里面运行，然后在Carsim中点击video+plot就可以得到仿真动画及图像！

 参考文献：

1. 胡远志,吕章洁,刘西.基于PreScan的AEB系统纵向避撞算法及仿真验证[J].汽车安全与节能学报,2017,8(02):136-142.
2. 辛佳庚,杨复钰,张宝迪等.基于融合算法的电动汽车AEB控制策略[J].北京交通大学学报,2021,45(06):77-86+93.

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 自己摸索实践，如有错误，欢迎交流指导！搭建过程有问题的可以私信，需要slx模型的请在下载处自行下载！！

Matlab版本不对的话请自己想办法换一下！！！