1.一种车辆失稳可控域的自动驾驶紧急避让系统，包括汽车前轮控制系统、汽车后轮控制系统、汽车状态参数测量系统，汽车前轮控制系统设有主动转向系统AFS、转向助力系统EPS，汽车后轮控制系统设有车身电子稳定系统ESP、防抱死系统ABS，汽车状态参数测量系统，其特征在于：所述的自动驾驶紧急避让系统还包括车辆失稳可控域计算系统；

失稳可控域为能够实现汽车失稳可控状态的集合，失稳可控状态是指车辆在行驶过程中，突遇障碍物，通过操纵使后轮侧滑失稳产生横摆角速度激增，突破动力学约束同时保持车身可控，实现车辆的快速横摆转动，在避障前达到空间约束要求的最小车身横摆角，完成失稳避让，将汽车的后轴侧滑失稳、车身可控的动力学状态定义为失稳可控状态汽车状态参数测量系统通过车辆的传感器实时测量得到车辆的行驶参数，包括横摆角速度、滑移率、车速，并将实时测量结果输入到车辆失稳可控域计算系统；

车辆失稳可控域计算系统主要是在建立纵向、侧向、横摆、侧倾以及轮胎非线性动力学模型基础上，得到失稳可控域的联动计算模型，通过分岔理论分析最终计算出车辆失稳可控域的联动控制区域；

汽车前轮控制系统计算避让所需的前轮转向以及转角，通过转向助力系统EPS的执行电机来执行，主动转向系统AFS进行转角的辅助纠正；汽车后轮控制系统计算避让所需的汽车左右后轮制动力，通过车身电子稳定系统ESP执行，防抱死系统ABS对制动力进行辅助纠正，集成前轮转向以及后轮制动的综合控制，从而实现车辆失稳可控域的联动控制区域的紧急避让控制。

2.根据权力要求1所述车辆失稳可控域的自动驾驶紧急避让系统，其特征在于：所述的汽车状态参数测量系统实时测量车辆的相关状态参数，通过车辆的速度传感器测得速度信号，横摆角速度传感器获得横摆角速度信号，轮速传感器获得车轮的转速信号，车辆的转角传感器获得车辆的转角信号；通过所获得的上述信号，分别计算获得车辆的滑移率信号以及质心侧偏角信号。

3.根据权利要求1所述车辆失稳可控域的自动驾驶紧急避让系统，其特征在于：所述车辆失稳可控域计算系统模型建立，建立车辆的三自由度模型，同时涵盖纵向、侧向、横摆、侧倾以及轮胎多个自由度，模型微分方程为：其中，β为质心侧偏角，γ为横摆角速度，φ为质心侧倾角，u为纵向车速，m、ms为汽车的总质量和悬挂质量，lf、lr为质心到前后轴的距离， 为侧倾刚度和侧倾阻尼，Izz为汽车关于横摆轴的转动惯量，Ixx为汽车关于侧倾轴的转动惯量，h为悬挂质量质心到侧倾轴的距离，Ffl、Ffr为汽车前左轮和前右轮转向力，Frl、Frr为汽车后左轮和后右轮转向力；

轮胎的滑移率方程为：

其中，usx为轮速，λ0表示轮胎的滑移率，ω为车轮滚动角速度，R为轮胎半径，轮胎模型选取考虑非线性的Pacejka魔术轮胎公式：Y(x)＝Dsin[Carctan{Bx-E(Bx-arctan(Bx))}]    (3)其中，x表示侧偏角或滑移率，y为侧向力，B为刚度控制系数，C为曲线形态控制系数，D分别为曲线最大值，E为对D的变化情况控制系数；

前后轮侧偏角为：

其中，αf、αr分别为前后轮侧偏角，δf为前轮转角。

4.根据权利要求3所述车辆失稳可控域的自动驾驶紧急避让系统，其特征在于：所述车辆失稳可控域计算系统基于分岔理论计算失稳可控的联动控制区域，其包括以下几个步骤：第一步 利用分岔理论计算车辆失稳可控的联动控制区域，首先选取失稳可控区域计算所需的状态变量分别为横摆角速度γ、质心侧偏角β、质心侧倾角 及角加速度 滑移率λ0，分岔参数τ的选取分别为车速u、前轮转角δ、四轮转向力Ffl、Ffr、Frl、Frr；

利用步骤一所建立系统模型书写系统的状态方程，即：

其中，A、B分别为系统微分方程系数，X为状态变量，可表示为： U为

控制输入可表示为：U＝(u,δ,Ffl,Ffr,Frl,Frr)T；

可以简写为 其中，x为状态变量，τ为分岔参数；

第二步 前轮转向以及后轮制动力鞍结分岔失稳演化规律获得，包括以下步骤：

(1)针对高维非线性动力学系统解析方法不能求解平衡点问题，需采用中心流形法将高维系统进行降维；

动力学n维非线性系统可表示为 设矩阵A的特征值的重数与特征向量所张成的

子空间维数相同，其中n1个特征值有负实部，n2个特征值有零实部，n3个特征值有正实部，则n1+n2+n3＝n；记矩阵的特征值ηi(i＝1，2……n)对应的特征向量ρi，则由实部为负、实部为零和实部为正的特征根对应的特征向量组成的子空间分别称为稳定子空间、中心子空间和不稳定子空间，分别用E1、E2和E3表示；

对非线性系统 f是对应向量场，设原点是平衡点，则可在原点处对系统线性

化，并定义 为非线性系统在原点处的线性化系统，其中A为原点处的雅可比矩阵A＝Dxf(0)，Dx为系数矩阵；则由矩阵A的负实部、零实部和正实部特征根对应的特征向量张成的子空间E1、E2和E3分别称为局部稳定子空间、局部中心子空间和局部不稳定子空间，在非线性系统中一般仅关心平衡点邻域的动力学特性，与其相切的流形分别称为局部稳定流形、局部中心流形和局部不稳定流形分别用W1、W2、W3表示，都属于局部不变流形；

给定非奇异变换矩阵T将系统的雅可比矩阵A＝Dxf(0)化为对角块的形式，即

其中B和C分别为n2×n2和n1×n1矩阵，他们特征值分别具有零实部和负实部，n1＝dim E1，n2＝dimE2，n1+n2＝n，令x＝Ty，其中 u∈E2,v∈E1，则有：在原点领域内把W2表示为v＝h(u)带入上式并运用链式求导法则得：

其中g2(.)为关于u，h(u)的复合函数；

H(u)的微分方程为：

Dh(u)[Au+g1(u,h(u))]-Bh(u)-g2(u,h(u))＝0    (9)由于W2经过原点并与E2相切，因此，h(u)满足h(0)＝0,Dh(0)＝0，带入方程(9)并结合方程(7)即可求得中心流降维方程；

(2)求解汽车极限系统平衡点，并分析在前轮转向和后轮制动力输入下，系统平衡点的变化规律；

对非线性动力系统求雅可比矩阵，可分别得出不同分岔参数车速u、前轮转角δ、四轮转向力Ffl、Ffr、Frl、Frr，路面附着系数μ的平衡点；综合考虑各参数之间的耦合影响程度，可得出平衡点的变化规律；

(3)在不同附着路面，利用非线性稳定性分析方法得出前轮转角和后轮制动力鞍结分岔失稳演化规律；

使系统微分方程等式左端等于零，求解非线性代数方程组可得到系统的平衡点，设xe1、xe2、xe3、xe4是一组平衡点，则由系统微分方程可以得到系统在该平衡点处的雅可比矩阵：雅可比矩阵的特征方程为：

c0λ4+c1λ3+c2λ2+c3λ+c4＝0    (11)

系数项ci都是u、μ、δf工况参数以及汽车结构参数的多项式，λ为特征值向量，平衡点的稳定性取决于这些参数的取值情况，根据Hurwitz判据，若：Δ1＞0,Δ2＞0,Δ3＞0,Δ4＞0

其中，

则特征方程特征根有实部，非线性动力系统在平衡点处渐进稳定；

汽车前轮的转向角和车速是影响汽车转向稳定性的主要工况参数；考虑到矩阵的零特征根对应汽车转向的临界状态，根据公式(12)利用一定的步长列举车速的值并求解可得临界参数平面；

第三步 利用搜索法确定越过鞍结分岔点的失稳可控域边界，实现车辆非线性动力学模型不同运动形态区域的划分；

利用后轴侧滑后前轮侧向力变化特性、以及轮胎附着椭圆，分析前轮转向、后轮制动力的镇定能力，分析得到横摆角速度、质心侧偏角随转角变化的分岔特性，围绕鞍结分岔点利用搜索法确定越过鞍结分岔点的失稳可控域边界，实现车辆非线性动力学模型不同运动形态区域的划分；

在车辆模型建立过程中引入魔术轮胎非线性模型，为便于分岔理论分析，采用局部线性化的方法，将非线性模型转化成了线性时变参数模型，假设：车辆的实时状态为ε0，车辆的轮胎侧偏角为αi，αi指前轮侧偏角αf、后轮侧偏角αr，车辆的侧向力Fi指左前轮侧向力Ffl、右前轮侧向力Fff、左后轮侧向力Frl、右后轮侧向力Frr；因此可以将车辆轮胎的侧向力或转向力表示为：制动时若后轴比前轴先抱死拖滑，就可能发生后轴侧滑；若前、后轴同时抱死，或者前轴先抱死而后轴抱死或不抱死，则能防止汽车后轴侧滑，但是汽车丧失转向能力；

当后轮抱死，在干扰作用下，发生后轴偏离角α，因产生的离心惯性力Fc与偏离角α的方向相同，Fc起到加剧后轴侧滑的作用，即汽车处于不稳定状态；此时进行后轮侧滑分岔捕捉；

在前轮侧向力以及轮胎附着椭圆的约束下，制定启发规则，由此来改变鞍结分岔点的扩展顺序，将趋于平衡稳定的点优先扩展，使得快速找到最优解；

对每一个鞍结分岔点，有一个估价函数F来估算起始鞍结分岔点经过的最佳路径的代价；每个鞍结分岔点扩展的时候，总是选择具有最小的F的节点；

F＝G+B×H：G为从起始点到当前点的实际代价，已经算出，H为从该点到目标点的最优路径的估计代价，F要单调递增，B随着搜索深度成反比变化，在搜索深度浅的地方，让搜索依靠启发信息，尽快的逼近目标完成失稳可控域的划分，可初步得到失稳可控域判据：式中，K表示失稳可控域判据，m表示汽车的质量，k1和k2表示前后轮的轮胎侧偏刚度；

在均匀路面工况下，系统的平衡态关于前轮转向角的分布及分岔特性，包括横摆角速度、质心侧偏角的平衡状态及其稳定性随前轮转向角的变化，根据车速、路面附着系数可以得出，对每一个前轮转向角值系统存在多个平衡状态，系统状态才能最终被吸引到平衡点上，汽车才可能保证稳定的稳态转向，否则汽车的稳态转向将最终失稳；

第四步 数据修正，得到可控域判据；围绕实车捕捉汽车后轴侧滑鞍结分岔现象，进行驾驶员操纵的汽车失稳可控操纵试验，在此基础上，进行实车瞬态动力学行为测量，分析轮胎侧滑与轮胎失稳参量，轮胎滑移率、侧偏角的关系，分别将传感器测量得到的车速、横摆角速度、轮速、前轮转角信号来修正步骤四中利用搜索法确定的围绕鞍结分岔点的失稳可控域边界及运动形态；

引入修正参数ηγ、ηβ将失稳可控域计算模型中的横摆角速度、质心侧偏角进行实时修正，与根据失稳可控状态时车身和轮胎动力学的变化特征，得到失稳可控域内轮胎状态关键参量、车身状态参量间的因素关联，即侧偏角、汽车横摆角速度、质心侧偏角的关联关系，建立汽车瞬态失稳可控域状态关联模型，构建汽车瞬态失稳可控域判据，综合考虑轮胎侧偏刚度k1、k2，路面附着系数μ，轮胎制动力，得到可控域判据：从而实现失稳可控域解析。

5.根据权利要求1所述车辆失稳可控域的自动驾驶紧急避让系统，其特征在于：所述的车辆失稳可控域计算系统基于分岔理论计算失稳可控的联动控制区域，并将数据传送给汽车前轮控制系统，汽车前轮控制系统根据接收到的数据及当前车辆状态参数，包括横摆角速度、质心侧偏角计算避让所需的前轮转向以及转角，通过转向助力系统EPS的执行电机来执行，主动转向系统AFS进行转角的辅助纠正。

6.根据权利要求1所述车辆失稳可控域的自动驾驶紧急避让系统，其特征在于：所述的车辆失稳可控域计算系统基于分岔理论计算失稳可控的联动控制区域，并将数据传送给汽车后轮控制系统，汽车后轮控制系统根据接收到的数据及当前车辆状态参数，包括横摆角速度、质心侧偏角计算避让所需的汽车左右后轮制动力，通过车身电子稳定系统ESP执行，防抱死系统ABS进行辅助纠正。