CN103419785B - 车辆停止控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆停止控制系统及方法，其在车辆无需驾驶者的操纵停止即由智能巡航控制系统(Smart？Cruise？Control？System)控制停止时，能减少急动(Jerk)发生。根据本发明，被控车辆在设定与前方车辆预计维持的目标停止距离后，设计算出在维持所述目标停止距离停止的情况下避免急动发生的目标加速度的数学式，并且根据由所述数学式算出的加速度来控制车辆停止，从而实现车辆无急动地停止。

Description

车辆停止控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种以被控车辆的传感器感知的周边车辆的相对距离及相对速度等信息为基础自动调节车辆的速度来防止车辆事故的智能巡航控制系统(SmartCruiseControlSystem：SCCSystem)，尤其涉及减少或防止由智能型巡航控制的车辆停止时发生的急动，使车辆平稳地减速/停止的车辆停止控制系统及方法。

背景技术

智能巡航控制系统(SmartCruiseControlSystem：SCCSystem)是指通过雷达获取被控车辆前方的情况，并且根据情况操纵车辆的引擎或刹车，无需驾驶者的操作来维持车辆的速度并调整车辆间距离的系统。

根据在30km/h以上的范围启动的智能巡航控制系统(SCC)包括停止和启动(stop-and-go)功能，该智能巡航控制系统(SCC)应当提供停止控制功能。然而，由于依靠智能巡航控制系统(SCC)的车辆停止时不后退的不连续性，因此会发生俯仰(PitchMotion)、俯冲(NoseDive)等的大急动现象。并且，即时使用现有的无超调量(Over-Shoot)控制器，由于制动装置的滞延和错误以及雷达的滞延和误差，这样的现象也很难避免。

现有的停止和启动控制器由于现实中的不确定性在很多行驶情况下无法避免停止时发生的急动。另外，虽然有为减少急动的发生在弱减速的情况下减少制动压力来实现平稳停止(Soft-stop)的方法，但这并不能减少或消除急动发生，并且由于在减速度大或中间程度的情况下不适用，因此不能够对应所有行驶情况。另外，虽然有根据行驶情况选择适当的参数进行可变控制的方法，但无法提出具体的方法和结果。

因此，目前仅存在在有限的情况下依靠智能巡航控制系统(SCC)减少车辆停止时发生的急动的实验性方法，而不存在消除急动发生的原因来避免停止时发生急动的演绎性方法。因此，使用智能巡航控制系统(SCC)的很多量产车辆由于车辆停止时发生的急动而诱发驾驶者的疲劳和不快感，存在智能型巡航被控车辆的商品性下降的问题。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供一种为解决上述问题，被控车辆在根据前方车辆的行驶、停止依靠智能巡航控制系统(SmartCruiseControlSystem：SCCSystem)的控制而停止的情况下，设定目标停止距离，并且依靠合理数学式算出在所述目标停止距离内能够进行平稳停止的目标加速度的方法。

另外，提供一种根据算出的目标加速度进行车辆停止控制，从而在多种情况下依靠智能巡航控制系统(SCC)避免车辆停止时发生急动的车辆停止控制系统及方法。

技术方案

本发明提供一种车辆停止控制系统，其包括接收被控车辆的传感器感知的周边车辆的相对距离信息、相对速度信息、以及所述被控车辆的速度及加速度信息的接收部；以所述接收部接收的信息为基础，确定在所述被控车辆的行驶过程中前方车辆的停止状态的情况下，产生停止控制激活信号的停止控制激活部；以及接收到所述停止控制激活信号后，将预先设定的备选停止距离的一个距离设定为目标停止距离，并且以所述接收部接收的信息为基础来确认在设定的所述目标停止距离内是否存在能够实现平稳停止的设计变数的范围，且利用根据所述确认的结果确定的设计变数及所述目标停止距离来计算目标加速度的控制部。

根据本发明的一方面提供一种车辆停止控制系统，该系统的所述控制部确认在到达所述目标停止距离之前所述被控车辆能否停止，根据所述设计变数算出的所述目标加速度的绝对值和停止控制中实际加速度是否超过所述被控车辆所允许加速度，以及能否以制动装置的反应速度追随所述目标加速度来确定所述设计变数。并且，确定所述设计变数方法是，在设计变数的范围存在的情况下，利用设计变数的中间值，而不存在满足该范围的设计变数的情况下，利用在设计变数的界限值中的最大值。

根据本发明的另一方面，所述控制部利用确定的所述设计变数算出速度增益和距离增益，具体而言是利用确定的所述设计变数以及所述控制车辆以当前速度到达前方车辆的位置所需的时间中至少一个值来计算的。并且，利用算出的所述速度增益、距离增益以及所述目标停止距离计算所述目标加速度来控制车辆的停止。

另外，本发明可以提供一种车辆停止控制方法，其包括以被控车辆的传感器感知周边车辆的相对速度信息和所述被控车辆的速度信息为基础确认所述周边车辆的停止状态和所述被控车辆的行驶状态的情况下，产生停止控制激活信号的步骤；接收所述停止控制激活信号的情况下，在预先设定的备选停止距离中设定其中之一为目标停止距离的步骤；确认在设定的所述目标停止距离内是否存在可能实现所述被控车辆平稳停止的设计变数的范围的步骤；确认所述设计变数范围存在的情况下，利用所述范围的中间值算出速度增益和距离增益的步骤；利用所述算出的速度增益、距离增益及所述目标停止距离计算目标加速度的步骤；以及将所述目标加速度传递给驱动装置来进行所述被控车辆的停止控制步骤。

技术效果

本发明提供一种车辆停止控制系统及方法，能够提供在依靠智能巡航控制系统(SmartCruiseControlSystem：SCCSystem)控制车辆停止时，根据与前方车辆的目标停止距离算出被控车辆的目标加速的方法，并且按照算出的目标加速度来进行车辆停止控制，从而能够减少或防止在依靠智能巡航控制系统(SCC)停止车辆时发生的急动。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的车辆停止控制系统的框图；

图2为根据本发明一实施例的车辆停止控制系统的控制部内的程序的具体示意图；

图3为根据本发明一实施例的车辆停止控制系统的作用例示意图；

图4为根据本发明一实施例的车辆停止控制方法的流程图。

附图标记说明

100：车辆停止控制系统101：停止控制激活部

102：接收部103：控制部

110：传感器或雷达120：驱动装置

具体实施方式

参照附图与下面的实施例，本发明的优点、特征以及达成其的方法将更加明确。但是，本发明并非限定于以下公开的实施例，将以相互不同的多种形态体现，本实施例只是提供用于使本发明的公开更完全，让本发明所属技术领域的技术人员能够容易地理解发明的范畴，本发明根据权利要求项的记载进行定义。

另一方面，在本说明书中使用的术语用于说明实施例，并非意在限定本发明。在本说明书中，只要在语句中未特别提及，单数形也包括复数形。在说明书中使用的“包括(comprises)”或“包括的(comprising)”，不排除提及的构成要素、步骤、动作及/或元件之外的一个以上的其它构成要素、步骤、动作及/或元件的存在或追加。

图1为显示根据本发明一实施例的车辆停止控制系统的构造的框图。

被控车辆上设置的传感器110或雷达感知关于被控车辆的周边车辆、尤其是前方车辆的相对距离及相对速度的信号，并将感知信息传递给车辆停止控制系统100。感知信号的传递可以依靠有线或无线通信实现，车辆停止控制系统100接收所述感知信息以及关于被控车辆的速度以及加速度信息。

车辆停止控制系统100包括停止控制激活部101、接收部102及控制部103，其中，接收部102接收来自车辆的传感器110或雷达的关于周边车辆的信息和关于被控车辆速度及加速度的信息。接收部102将接收到的信息传递给停止控制激活部101及控制部103。

停止控制激活部101利用从所述接收部102输入的周边车辆的相对速度信息和被控车辆的速度信息来判断周边车辆的停止状态。并且，利用车辆的速度信息及加速度信息来判断被控车辆处于停止状态或行驶状态。这时，在被控车辆的速度在一定速度以上或加速度绝对量在一定量以上的情况下判断为行驶状态。所述前方车辆为停止状态，且被控车辆为行驶状态的情况下产生停止控制激活信号，并传递给控制部103。

所述控制部103根据从停止控制激活部101输入的停止控制激活信号启动车辆的停止控制，在算出目标加速度的过程中则是利用由接收部102输入的关于车辆的信息。

为了进行停止控制，控制部103设定被控车辆停止时与前方车辆维持的目标停止距离(c_i，i＝0～N的整数)。目标停止距离为在预先设定的备选停止距离(例如，当前车辆间隔距离取最大值，以0.5m为间隔逐渐缩小的(N+1)个值)中选择其中之一设定为的目标停止距离。控制部103判断在设定的目标停止距离内是否存在可能实现被控车辆平稳停止的设计变数(w_n)的范围，而在初次设定的目标停止距离为c_O时，确认是否存在满足以下条件的设计变数。

【数学式1】

$w_n\≥\frac{-\stackrel{,}{e}\left(O\right)}{e\left(O\right)-c_0}$

【数学式2】

$w_n\≥\frac{-\stackrel{,}{e}\left(O\right)+\sqrt{\stackrel{,}{e}{\left(O\right)}^2+a_{\max }(e\left(O\right)-c_0)}}{e\left(O\right)-c_0}$

【数学式3】

$w_n\≤\sqrt{\frac{\left|a_{\max }\right|\·{\exp }^2}{e\left(O\right)-c_0}}$

【数学式4】

$w_n<<\frac{1}{\mathrm{\&tau;}}$

其中，为前方车辆与被控车辆的速度差异，e(O)为前方车辆与被控车辆的距离差异，a_max为智能巡航控制系统(SCC)所允许的最大负加速度，exp为自然常数，τ为车辆执行器(actuator)的反应速度。

对为确定上述设计变数的存在域的条件进行详细说明，考虑不超过停止控制启动中预先设定的备选目标停止距离的最小设计变数范围。数学式1具体说明了这一点，只在这一条件比0大的情况下考虑以下条件。

考虑当前算出的目标加速度的绝对值在允许的加速度以内的设计变数范围。数学式2具体说明了这一点。考虑不超过当前之后停止控制中允许的加速度的设计变数范围。数学式3具体说明了这一点。考虑具有比制动装置的反应速度充分慢的停止控制速度的设计变数范围。数学式4具体说明了这一点。

上述条件是以前方车辆停止且被控车辆行驶中，并且与前方车辆的距离比备选目标停止距离远的情况为前提考虑的，若存在满足上述条件的设计变数w_n的情况下，控制部103利用当前设定的目标停止距离和满足所述设计变数的范围的值中的中间值来计算目标加速度a_i。

如果设计变数的范围不存在的情况下，在预先设定的备选停止距离中选择其他备选停止距离，设定为目标停止距离的新的值，并重新判断是否存在设计变数范围。若在对于所有备选停止距离设计变数的范围均不存在的情况下，利用在备选中对于最短目标停止距离的设计变数的界限值中的最大值及最短目标停止距离来计算目标加速度。

控制部103计算目标加速度的方法是利用在上述过程中取得的设计变数和在设计变数值确定时设定的目标停止距离，其首先利用设计变数算出智能巡航控制系统(SCC)的速度增益(k_v)及智能巡航控制系统(SCC)的距离增益(k_c)。由以下两个公式中的任意一个可以算出智能巡航控制系统(SCC)的速度增益及距离增益。

【数学式5】

k_v+T_gk_c＝2w_n，k_c＝w_n ²

【数学式6】

k_v＝2w_n，k_c＝w_n ²

其中，T_g表示智能巡航控制系统(SCC)的时间间隔(秒)，其是指在被控车辆持续以当前速度行驶的情况下，到达已停止的前方车辆所需时间。

根据所述数学式算出智能巡航控制系统(SCC)速度增益及智能巡航控制系统(SCC)距离增益后，能够根据以下数学式求得被控车辆在维持与前方车辆的目标停止距离时能够停止的目标加速度(a_i)。

【数学式7】

$a_i=k_v\stackrel{,}{e}+k_c(e-c_i)$

其中，为周边车辆的相对速度，e为周边车辆的相对距离，c_i为在确定设计变数时设定的目标停止距离。

控制部103依靠上述过程能够求得在维持与前方车辆的目标停止距离c_i的同时，能够无急动地平稳停止的目标加速度a_i。控制部103将计算出的目标加速度a_i传递给驱动装置120来实现车辆的停止。

图2为具体显示根据本发明一实施例的车辆停止控制系统的控制部内程序的流程的示意图。

控制部通过接收部接收关于前方车辆的相对距离及相对速度的信息以及关于被控车辆的速度及加速度的信息。控制部在接收停止控制激活信号的情况下，在预先设定的备选停止距离中选定目标停止距离，并且确认在目标停止距离内能否进行平稳停止。在无法实现平稳停止的情况下，在备选停止距离中设定新的目标停止距离后确定可能实现平稳停止的目标停止距离。

在确定目标停止距离后，利用关于前方车辆的相对距离及相对速度的信息和目标停止距离来计算能够实现平稳停止的目标加速度，并根据所述目标加速度控制车辆。

图3为由于实际行驶情况中可能发生的外因诸如制动力产生不足而导致的目标停止距离变化或w_n增加的情况下的示意图。该附图中情况[1]为由于在目标停止距离为5m内存在可能实现平稳停止的w_n，从而选择w_n为界限的中间值来计算控制增益k_v、k_c及a_i，并传递到驱动装置。该附图中情况[2]为在目标停止距离为6.8m内，由于不存在可能实现平稳停止的w_n，因此重新选择其他备选停止距离来确定是否存在可能实现平稳停止的w_n。

图4为根据本发明一实施例的依靠车辆停止控制系统被控车辆无急动停止的方法的流程图。况下，在步骤S440中重新设定目标停止距离后，再次判断是否存在设计变数范围。

在设定的目标停止距离内存在设计变数的范围的情况下，在步骤S450中，用所述范围的中间值算出速度增益和距离增益；在对于所有目标停止距离设计变数的范围都不存在情况下，在步骤S460中，利用对于最短目标停止距离满足数学式1至4的界限值中的最大值，算出速度增益及距离增益。

步骤S470中，利用算出的速度增益和距离增益以及目标停止距离，计算控制车辆能够无急动地停止的目标加速度。在步骤S480中，车辆停止控制系统将目标加速度传递给驱动装置，从而控制车辆无急动地停止。

以上的说明不过是对于本发明的技术思想进行的示例性说明，本发明所属领域的普通技术人员可以在不脱离本发明的本质性特征的范围内进行修改和等同替换。因此，在本发明中出现的实施例不是限制本发明的技术思想，而是为了进行说明，不是依靠这样的实施例限制本发明的权利要求范围。应当理解的是，本发明的标记范围应当依据以下的权利要求范围来解释，在与之同等或均等的范围内所有技术性思想均包含在本发明的权利要求范围内。

Claims (13)

1.一种车辆停止控制系统，其特征在于，包括：

接收部，其接收被控车辆的传感器感知的周边车辆的相对距离信息、相对速度信息、以及所述被控车辆的速度及加速度信息；

停止控制激活部，其以所述接收部接收的信息中至少一部分为基础，确定在所述被控车辆的行驶过程中前方车辆的停止状态的情况下，产生停止控制激活信号；以及

控制部，其接收到所述停止控制激活信号后，将预先设定的备选停止距离的一个距离设定为目标停止距离，并且以所述接收部接收的信息为基础来确认在设定的所述目标停止距离内是否存在能够实现平稳停止的设计变数的范围，且利用根据所述确认的结果确定的设计变数及所述目标停止距离来计算目标加速度。

2.根据权利要求1所述的车辆停止控制系统，其特征在于，

所述控制部确认在到达所述目标停止距离之前所述被控车辆能否停止，根据所述设计变数将算出的所述目标加速度的绝对值和停止控制中实际加速度是否超过所述被控车辆所允许加速度，以及能否以制动装置的反应速度追随所述目标加速度来确定所述设计变数。

3.根据权利要求1所述的车辆停止控制系统，其特征在于，

所述控制部利用确定的所述设计变数算出速度增益和距离增益，并且利用算出的所述速度增益、所述距离增益以及所述目标停止距离计算所述目标加速度。

4.根据权利要求1所述的车辆停止控制系统，其特征在于，

所述控制部在确认所述目标停止距离内存在可能实现平稳停止的设计变数的范围的情况下，确定所述范围的中间值为设计变数，利用确定的所述设计变数及所述目标停止距离来计算所述目标加速度。

5.根据权利要求1所述的车辆停止控制系统系统，其特征在于，

所述控制部在确认所述目标停止距离内不存在可能实现平稳停止的设计变数的范围的情况下，对除了已设定的所述目标停止距离以外剩余的预先设定的备选停止距离进行新目标停止距离设定，并确认是否存在设计变数的范围，

在不存在剩余的预先设定的备选停止距离的情况下，利用在所述备选停止距离中对于最短目标停止距离的设计变数的界限值中的最大值及所述最短目标停止距离来计算所述目标加速度。

6.根据权利要求1所述的车辆停止控制系统，其特征在于，

所述控制部将计算出的所述目标加速度传递给驱动装置来进行所述被控车辆的停止控制。

7.根据权利要求2所述的车辆停止控制系统，其特征在于，

所述控制部在满足如下数学式的范围内确定所述设计变数，

其中，为前方车辆与被控车辆的速度差异，e(0)为前方车辆与被控车辆的距离差异，a_max为智能巡航控制系统(SCC)所允许的最大负加速度，exp为自然常数，τ为车辆执行器的反应速度，c_o为初次设定的目标停止距离。

8.根据权利要求3所述的车辆停止控制系统，其特征在于，

所述控制部利用确定的所述设计变数以及所述被控车辆以当前速度到达前方车辆的位置所需的时间中至少一个值来计算所述速度增益及所述距离增益。

9.根据权利要求8所述的车辆停止控制系统，其特征在于，

所述控制部通过如下数学式算出所述速度增益及所述距离增益，

k_v+T_g×k_c＝2w_n，k_c＝w_n ²

其中，k_v为速度增益，T_g为时间间隔，k_c为距离增益，w_n为设计变数。

10.根据权利要求8所述的车辆停止控制系统，其特征在于，

所述控制部通过如下数学式算出所述速度增益及所述距离增益，

k_v＝2w_n，k_c＝w_n ²

其中，k_v为速度增益，k_c为距离增益，w_n为设计变数。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的车辆停止控制系统，其特征在于，所述控制部通过如下数学式计算所述目标加速度，

其中，a_i为目标加速度，k_v为速度增益，为周边车辆的相对速度，k_c为距离增益，e为周边车辆的相对距离，c_i为目标停止距离。

12.一种车辆停止控制方法，包括：

以被控车辆的传感器感知周边车辆的相对速度信息和所述被控车辆的速度信息为基础确认所述周边车辆的停止状态和所述被控车辆的行驶状态的情况下，产生停止控制激活信号的步骤；

接收所述停止控制激活信号的情况下，在预先设定的备选停止距离中设定其中之一为目标停止距离的步骤；

确认在所述设定的目标停止距离内是否存在可能实现所述被控车辆平稳停止的设计变数的范围的步骤；

确认所述设计变数范围存在的情况下，利用所述范围的中间值算出速度增益和距离增益的步骤；

利用算出的所述速度增益、距离增益及所述目标停止距离计算目标加速度的步骤；以及

将所述目标加速度传递给驱动装置来进行所述被控车辆的停止控制步骤。

13.根据权利要求12所述的车辆停止控制方法，其特征在于，还包括：在确认所述设计变数的范围不存在的情况下，在预先设定的停止距离的剩余备选中设定一个新的目标停止距离的步骤；以及

对于全部预先设定的停止距离都不存在备选的情况下，利用对于最短目标停止距离的设计变数范围的界限值中的最大值和所述最短目标停止距离来计算所述目标加速度的步骤。