CN103661376A - 车速控制装置和包含该装置的车速控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车速控制装置和包含该装置的车速控制系统及其控制方法，该车速控制装置包括：限速信息识别部，识别位于车辆前方的限速度地点的位置和限速；储存部，储存至少包含一个行驶特性的减速特性值；减速特性选择部，从所述储存部储存的减速特性值中选择与识别的所述限速度地点的位置和限速相对应的减速特性值；目标加速度计算部，基于所选的减速特性值计算控制车速至所述限速地点所需的目标加速度。本发明的有益效果在于，以最佳速度将车速精密地控制至限速地点。

Description

车速控制装置和包含该装置的车速控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及车速控制装置和包含该车速控制装置的车速控制系统及其车速控制方法，具体是，响应限速信息以控制车速的车速控制装置、包含该车速控制系统及车速控制方法。
背景技术
智能巡航控制器（SCC: Smart Cruise Control，以下简称SCC）是检测前方车辆的距离、相对速度和前方道路信息等信息，并基于该信息自动控制车速，不需驾驶者直接操作油门踏板或刹车踏板的控制装置。
而实现所述SCC则必须有效实施车速的加速和减速控制。为此出现了各种响应外部信息实施车速减速和加速控制的技术。其中韩国专利申请10-2010-0085932提出了一种响应由导航仪检测的限速控制刹车以实施车辆减速的技术。但该技术是在限速的检测时刻立即实施刹车控制，在离限速地点较远的地点开始实施减速而容易降低整体的行驶速度。而且该技术无法提供对车辆减速量的控制方案，无法解决随着车辆减速量的增加驾驶感降低的问题。
除了该技术之外，其他技术提出的通常利用的车辆加速及减速控制是除前方道路信息之外，一般考虑不到当前该车辆的加速度。难以确保驾驶感且无法在所需的距离之内以适当速度精密地控制最佳车速。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从车辆的SCC系统上应对根据行驶状况和驾驶特性精密地控制车速的车速控制装置、车速控制系统及其控制方法，以解决所述问题。
其目的在于提供一种在减速的过程中最小化驾驶者的驾驶感降低程度的车速控制装置、车速控制系统及其控制方法。
其目的在于提供一种在设定的驾驶条件下，在剩余距离之内无法保持适当速度时对此进行判断且做出警告的车速控制装置、车速控制系统及其方法。
本发明提供一种车速控制装置，包括：限速信息识别部，识别位于车辆前方的限速度地点的位置和限速；储存部，储存至少包含一个行驶特性的减速特性值；减速特性选择部，从所述储存部储存的减速特性值中选择与识别的所述限速度地点的位置和限速相对应的减速特性值；目标加速度计算部，基于所选的减速特性值计算控制车速至所述限速地点所需的目标加速度。
优选地，所述限速识别部包括：导航部，从GPS（Global Positioning System）接收所述车辆的信息，并存有包含所述限速地点在内的道路信息。
优选地，所述减速特性选择部是，依次反映所述减速特性值计算从当前车速减速至所述限速所需的减速距离，对离所述限速地点的剩余距离和算出的所述减速距离进行比较，如果判别所述剩余距离比所述减速距离长，则选择该减速特性值。
优选地，所述减速特性选择部是基于当前车辆加速度计算减速增加区段的包含于所述减速距离的第一减速距离。
优选地，所述减速特性选择部是计算减速恒定的区段的包含于所述减速距离的第二减速距离。
优选地，所述减速特性选择部是计算减速减少的区段的包含于所述减速距离的第三减速距离。
优选地，所述行驶特性至少是所述目标加速度的最大容许加速度、所述目标加速度的最大变化率（Jerk）、速度控制增益、限速与目标控制速度之差即容许速度中的一个。
另一方面，为实现所述目的另一发明提供一种车速控制方法，其实施步骤包括：a）识别位于车辆前方的限速地点的位置和限速；b）从至少包含一个行驶特性的减速特性值中选择与所述限速地点的位置和限速相对应的减速特性值；c）基于所选的减速特性值计算车速控制至所述限速地点所需的目标加速度。
优选地，所述车速控制方法的b）步骤包括以下步骤：b-1）反映所述减速特性值计算从当前车速减速至所述限速所需的减速距离；b-2）对至所述限速地点的剩余距离和算出的所述减速距离进行比较；b-3）判别所述剩余距离比所述减速距离长则选择该减速特性值。
优选地，所述车速控制方法的行驶特性至少是所述目标加速度的最大容许加速度、所述目标加速度的最大变化率（Jerk）、速度控制增益、限速与目标控制速度之差即容限速度中的某一个。
另一方面，为实现所述目的，本发明提供一种车速控制系统，包括：第一车速控制装置，识别位于车辆前方的限速地点的限速，从至少包含一个行驶特性的减速特性值中选择与所述限速地点的位置和限速相对应的减速特性值，基于所选的减速特性值计算车速控制至所述限速地点所需的第一目标加速度；第二车速控制装置，计算为用户设定的车速控制或者保持与前方车辆的车距而控制车速所需的第二目标加速度；目标加速度决定部，基于计算的所述第一目标加速度和所述第二目标加速度，决定最终目标加速度。
优选地，还包括第一限速识别部，所述第一限速识别部包含从GPS(Global Positioning System)接收所述车辆的信息，存有包含所述限速地点在内的道路信息的导航部。
优选地，所述车速控制系统，还包括：激活判断部，基于从所述第一车速控制装置和所述第二车速控制装置接收的激活信息，控制是否激活所述第一车速控制装置。
优选地，所述车速控制系统的所述激活信息至少是所述导航部接收的GPS（Global Positioning System）卫星数量、所述导航部的信息有效性、是否激活驾驶者设定所述第一车速控制装置以及是否激活当前第二车速控制装置中的某一个。
优选地，所述车速控制系统还包括：减速特性选择部，所述减速特性选择部依次反映所述减速特性值计算从当前车速减速至所述限速所需的减速距离，比较离所述限速地点的剩余距离和计算的所述减速距离，判别所述剩余距离比所述减速距离短，则选择该减速特性值。
优选地，所述车速控制系统的所述行驶特性至少是所述目标加速度的最大容许加速度、所述目标加速度的最大变化率（Jerk）、速度控制增益、限速与目标控制速度之差即容限速度中的某一个。
优选地，所述目标加速度控制部是从计算的所述第一目标加速度和所述第二目标加速度中将值小的决定为最终目标加速度。
本发明具有的优点在于：
根据本发明提出的车速控制装置和包含该装置的车速控制系统及其控制方法，可以根据行驶状况或者行驶特性，反映减速特性，以最佳速度精密地控制车速至限速地点。
根据本发明提出的车速控制装置和包含该装置的车速控制系统及其控制方法，从其构成上，可以将最大容许加速度、最大变化率等行驶特性反映到车速控制上而最小化随着减速降低的驾驶者的驾驶感。
附图说明
图1是本发明的一个优选实施例的车速控制装置图。
图2是与各减速特性值对应的行驶特性的图示表格。
图3是减速距离与各减速距离区段的减速状态图。
图4是本发明的一个优选实施例的车速控制方法的顺序图。
图5是减速特性值选择方法的顺序图。
图6是本发明的一个优选实施例的车速控制系统图。
图中：
100 : 第一车速控制装置；
110 : 限速信息识别部；
120 : 储存部；
130 : 速度选择部；
140 : 目标加速度计算部；
200 : 第二车速控制装置；
300 : 目标加速度决定部；
400 : 激活判断部。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。首先各附图中的同一参照符号一般指的是同一个构件。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下说明的本发明的优选实施例基于车辆通过SCC系统行驶中反映通过导航仪获取的限速控制车速至限速地点的技术。
图1是本发明的一个优选实施例的车速控制装置100图。参照图1，本发明的一个优选实施例的车速控制装置100包括限速信息识别部110、储存减速特性值的储存部120、减速特性选择部130和目标加速度计算部140。
首先，限速信息识别部100的作用是识别位于车辆前方的限速地点，识别离检测到限速地点的位置和限速。一个实施例中，所述限速信息识别部100可以包含导航部111。导航部111是从GPS（Global Positioning System）接收当前车辆的位置信息。而且导航部111储存包含限速地点在内的道路信息。
储存部120储存至少包含一个行驶特性的减速特性值。图2是与各个减速特性值对应的行驶特性的图示表格。参照图2，一个实施例中所谓行驶特性可以指目标加速度的最大容许加速度、目标加速度的最大变化率（Jerk）、速度控制增益、限速与目标控制速度之差即容限速度等。目标加速度是指根据当前行驶地点至限速地点的距离，为该车辆在限速地点遵守限速而所需的加速度。图2和上述说明中对四种行驶特性进行说明，但并不限于本发明，可以由决定行驶特性的各种因素变更实施。
具有限定值的行驶特性被分组形成集合。行驶特性的集合与各个减速特性（图2的1,2,3...12）相对应。根据各个减速特性值，从减速控制的形式上会发生变化。行驶特性值应用该减速特性计算减速距离时用于输入的值。例如，参照图2，减速特性被选为“2”，并计算至限速地点的车辆目标加速度时，目标加速度的最大容许加速度限制在0.75m/s2以内，目标加速度的最大变化率（jerk）限制在0.40/s3以内，速度控制增益是0.4s-1，容限速度输入为0.4m/s。这里的减速距离是指从当前的车速减速至限速所需的距离。容限速度(Vm)是指限速(Vt)与目标控制速度(Vmap)之差。
减速特性选择部130是与上述限速信息识别部110识别的限速地点位置和限速，从储存部120中储存的减速特性值中选择其中某一个。图3是减速距离和减速距离区段类别减速状态图。一个实施例中，减速特性选择部130是第一个反映限定的减速特性值（例如“2”）而算出减速距离（x）。减速距离可以用三种形态的减速区段距离表示。
第一、减速距离（x）可以包含减速增加区段的第一减速距离（x1）。减速特性选择部130接收车速传感器输入的当前车辆的加速度，在此基础上计算第一减速距离（x1）。首先，利用以下公式(1)判别目标加速度不受限时是否存在比例控制减速区段。
Figure 2012104563872100002DEST_PATH_IMAGE001
                             (1)
这里，vmap是目标控制速度，v(0)是当前车速，n是减速特性值，a(0)是当前车辆的加速度， Km(n)是该减速特性值的速度控制增益。
输入该减速特性值的行驶特性，满足所述公式(1)，则判别存在比例控制减速区段，不满足所述公式(1)，则判别不存在比例控制减速区段。若判别为存在比例控制减速区段，则利用以下公式(2)计算假定的第一到达时间（t1 *）。
Figure 744763DEST_PATH_IMAGE002
(2)
这里的Jmax(n)是该减速特性值的最大变化率，a(0)是当前车辆的加速度，n是减速特性值，Km(n)是该减速特性值的速度控制增益， vmap是目标控制速度， v(0)是当前车速。
另外，没有比例控制减速区段时直接出现减速恒定的区段，因此需要对此进行判别。利用以下公式(3)计算假定的第二到达时间（t1 **）。
Figure 2012104563872100002DEST_PATH_IMAGE003
                         (3)这里的a(0)是当前车辆加速度，n减速特性值，amax(n)该减速特性值的最大容许加速度，Jmax(n)是该减速特性值的最大变化率。
通过上述公式(1)和数学式获得的假定的第一到达时间(t1 *)和假定的第二到达时间(t1 **)中较小的值作为求第一减速距离(x1)的第一到达时间(t1)。利用该第一到达时间(t1)，可以在减速增加的区段终点求加速度，然后用该加速度积分求第一减速距离(x1)。具体地说，第一减速距离(x1)是利用以下公式(4)计算。
Figure 724220DEST_PATH_IMAGE004
(4)这里的 v(0)是当前车速，n是减速特性值，t1(n)是该减速特性值中至减速增加的区段终点的第一到达时间，a(0)是当前车辆的加速度，Jmax (n)是该减速特性值的最大变化率。
第二、减速距离(x)可以包含减速恒定区段的第二减速距离(x2)。减速特性选择部(130)是接收从车速传感器输入的当前车辆的加速度，在此基础上计算第二减速距离(x2)。首先判别是否存在减速恒定的区段。为此，利用以下公式(5)计算减速恒定的区段终止时刻的预计速度(v*)。
Figure DEST_PATH_IMAGE005
                            (5)
这里的vmap是目标控制速度，amax(n)是该减速特性值的最大容许加速度， Km(n)是该减速特性值的速度控制增益。
计算的预期速度(v*)等于或大于比例控制减速区段终止时刻的车速(v(t1))，则判别不存在等减速的区段。计算的预期速度(V*)小于减速增加区段终止时刻的车速(v(t1))，则利用以下公式(6)计算至减速恒定的区段终点的第二到达时间(t2)。
Figure 566274DEST_PATH_IMAGE006
                              (6)这里的v(t1,n)是该减速特性值中比例控制减速区段终止时刻的车速，v*是减速恒定的区段终止时刻的预期速度，amax(n)是该减速特性值的最大容许加速度。 
利用第二到达时间(t2)可以求出减速恒定的区段终点的速度，利用该速度积分求第二减速距离(x2)。具体地说，第二减速距离(x2)是利用以下公式(7)计算。若不存在等减速区段，则第二减速距离(x2)为0。
Figure DEST_PATH_IMAGE007
  (7)
这里的v(t1,n)是该减速特性值中比例控制减速区段终止时刻的车速，t2是第二到达时间， amax(n)是该减速特性值的最大容许速度。 
第三、减速距离(x)可以包含减速减少的比例控制区段的第三减速距离(x3)。减速特性选择部(130)首先判别减速增加的区段。为此，利用以下公式(8)判别减速恒定的区段终止时刻的车速(v(t2))与目标控制速度(vmap)的控制误差是否小于容限速度(Vm)。判别结果控制识差小于容限速度(Vm)，则视为已完成控制目标，至减速减少的区段终止时刻的第三到达时间(t3)被视为0。就是说，判别不存在减速减少的区段。控制误差大于容限速度(Vm)则利用以下公式(8)计算至减速减少的区段终点的第三到达时间(t3)。
Figure 23800DEST_PATH_IMAGE008
               (8)
这里的Km(n)是该减速特性值的速度控制增益，Vm是容限速度，v(t2,n)是该减速特性值中等减速区段终止时刻的车速， vmap是目标控制速度。
并利用以下公式(9)计算第三减速距离(x3)。
Figure DEST_PATH_IMAGE009
(9)
这里的 vmap是目标控制速度，n是减速特性值，t3(n)是该减速特性值中第三到达时间，v(t2,n)是该减速特性值中减速恒定的区段终止时刻的车速，Km(n)是该减速特性值的速度控制增益。
另外，减速距离(x)等于上述第一减速距离(x1)、第二减速距离(x2)、第三减速距离(x3)之和的距离。
所述计算的减速距离（x）是被与离限速地点的剩余距离相比较。在这里，剩余距离是指从当前车辆位置到限速地点的距离，从导航部111获取。此时，车速控制装置100的车速控制周期有可能比导航部111的信息更新周期快。因此从导航部111获取的剩余距离可以通过规定的算法得以修正。
减速特性选择部130是减速距离（x）比剩余距离短，则依次反映以下减速特性值(例如"3")如上所述计算减速距离(x)。 并依次反映以下减速特性值（4","5"....）反复实施减速距离（x）的计算过程，直至判别减速距离（x）比剩余距离长。
减速特性选择部130是判别减速距离（x）比剩余距离长，则选择此时的减速特性值。
另一方面，可以构成所选的减速特性值大于限定的标准值（例如，“10”）则向驾驶者实施警告的模式。
目标加速度计算部140基于上所述减速特性选择部130中选择的减速特性值计算目标加速度。一个实施例中，目标加速度计算部140是利用以下公式(10)计算出目标加速度(ai)。
Figure 838172DEST_PATH_IMAGE010
                          (10)
这里的Km是速度控制增益， vmap是目标控制速度， v(0)是当前车速。目标加速度是(ai)是应用上述选择的加速度限制和Jerk限制对该值实施限制。
下面参照图4和图5对利用所述车速控制装置100的车速控制方法进行说明。图4是本发明的一个优选实施例的车速控制方法的顺序图，图5是减速特性值选择方法的顺序图。
参照图4和图5，首先，限速信息识别部110识别位于车辆前方的限速地点的位置和限速。（S100）尤其，通过所识别的限速地点的位置计算从当前车辆位置至限速地点的剩余距离。
然后，减速特性选择部130从储存部120中选择减速特性值。（S200）在反复实施从限定的减速特性值开始依次输入减速特性值的过程的同时选择实施最佳减速的减速特性值。为此，首先反映限定的减速特性值，计算从当前车速减速至限速所需的减速距离(x=x1+x2+x3)。（S210）将算出的减速距离(x=x1+x2+x3)和剩余距离进行比较（S220），若减速距离(x=x1+x2+x3)比剩余距离短，则反复实施依次反映以下减速特性值的过程，直至算出的减速距离(x=x1+x2+x3)比剩余距离长。计算的减速距离(x=x1+x2+x3)被判别比剩余距离长时选择该减速特性值。（S230）
然后目标加速度计算部140基于选择的减速特性值算出控制车速至限速地点所需的目标加速度。(S300)
下面对包含所述车速控制装置100且与现有SCC系统连接应用车速控制装置100的车辆控制系统100进行说明。图6是本发明的一个优选实施例的车速控制系统10图。图6中，本发明的一个优选实施例的车速控制系统10包括第一车速控制装置100、第二车速控制装置200、目标加速度决定部300和激活判断部400。一个实施例中，车速控制系统10是在通过第二车速控制装置200实施的SCC状态下，实施通过第一车速控制装置100反映减速特性值的车速控制。
首先，第一车速控制装置100表示前面说明的车速控制装置100，其结构和控制过程在上面已做出描述，在此不再详述。第一车速控制装置100是从导航仪获取限速地点的位置和限速，并在此基础上反映减速特性值而算出第一目标加速度。
另一方面，第二车速控制装置200是应用包含雷达等车辆传感器，检测前方道路的限速，基于该限速计算第二目标加速度。
目标加速度决定部300是基于算出的第一目标加速度和第二目标加速度决定最终目标加速度。一个实施例中，目标加速度决定部300是可以从第一目标加速度和第二目标加速度中选择其中某一个决定最终目标加速度。尤其是，可以从第一目标加速度和第二目标加速度中选择相比小的值决定最终目标加速度。
激活判断部400是通过第二车速控制装置120实施SCC的状态下，判别是否激活第一车速控制装置100补充实施车速控制。激活判断部400是基于从第一车速控制装置100或者第二车速控制装置120接收的激活信息对此进行判断。激活信息是指从导航部111接收的GPS（Global Positioning System）卫星数量、导航部111的信息有效性、是否激活驾驶者设定的第一车速控制装置100以及是否激活当前第二车速控制装置等信息。所述激活信息全部满足，激活判断部400会通过第一车速控制装置100补充实施车速控制过程。
以上实施例和特定用语仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所述的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例所述技术方案的范围。 

Claims (17)

1.一种车速控制装置，其特征在于，包括：
限速信息识别部，识别位于车辆前方的限速度地点的位置和限速；
储存部，储存至少包含一个行驶特性的减速特性值；
减速特性选择部，从所述储存部储存的减速特性值中选择与识别的所述限速度地点的位置和限速相对应的减速特性值；
目标加速度计算部，基于所选的减速特性值计算控制车速至所述限速地点所需的目标加速度。
2.根据权利要求1所述的车速控制装置，其特征在于，
所述限速识别部包括：导航部，从GPS接收所述车辆的信息，并存有包含所述限速地点在内的道路信息。
3.根据权利要求1所述的车速控制装置，其特征在于，
所述减速特性选择部是，依次反映所述减速特性值计算从当前车速减速至所述限速所需的减速距离，对离所述限速地点的剩余距离和算出的所述减速距离进行比较，如果判别所述剩余距离比所述减速距离长，则选择该减速特性值。
4.根据权利要求3所述的车速控制装置，其特征在于，
所述减速特性选择部基于当前车辆加速度计算减速增加区段的包含于所述减速距离的第一减速距离。
5.根据权利要求4所述的车速控制装置，其特征在于，
所述减速特性选择部计算减速恒定的区段的包含于所述减速距离的第二减速距离。
6.根据权利要求5所述的车速控制装置，其特征在于，
所述减速特性选择部计算减速减少的区段的包含于所述减速距离的第三减速距离。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的车速控制装置，其特征在于，
所述行驶特性至少是所述目标加速度的最大容许加速度、所述目标加速度的最大变化率、速度控制增益、限速与目标控制速度之差的容许速度中的一个。
8.一种车速控制方法，其特征在于，其实施步骤包括：
A：识别位于车辆前方的限速地点的位置和限速；
b：从至少包含一个行驶特性的减速特性值中选择与所述限速地点的位置和限速相对应的减速特性值；
c：基于所选的减速特性值计算车速控制至所述限速地点所需的目标加速度。
9.根据权利要求8所述的车速控制方法，其特征在于，所述的b步骤中包括以下步骤：
b-1：反映所述减速特性值计算从当前车速减速至所述限速所需的减速距离；
b-2：对离所述限速地点的剩余距离和算出的所述减速距离进行比较；
b-3：判别所述剩余距离比所述减速距离长，则选择该减速特性值。
10.根据权利要求8或9所述的车速控制方法，其特征在于，
所述行驶特性至少是所述目标加速度的最大容许加速度、所述目标加速度的最大变化率、速度控制增益、限速与目标控制速度之差的容限速度中的某一个。
11.一种车速控制系统，其特征在于，包括：
第一车速控制装置，识别位于车辆前方的限速地点的限速，从至少包含一个行驶特性的减速特性值中选择与所述限速地点的位置和限速相对应的减速特性值，基于所选的减速特性值计算车速控制至所述限速地点所需的第一目标加速度；
第二车速控制装置，计算为用户设定的车速控制或者保持与前方车辆的车距而控制车速所需的第二目标加速度；
目标加速度决定部，基于计算的所述第一目标加速度和所述第二目标加速度，决定最终目标加速度。
12.根据权利要求11所述的车速控制系统，其特征在于，还包括：第一限速识别部，所述第一限速识别部包含从GPS接收所述车辆的信息，存有所述限速地点在内的道路信息的导航部。
13.根据权利要求11所述的车速控制系统，其特征在于，还包括：
激活判断部，基于从所述第一车速控制装置和所述第二车速控制装置接收的激活信息，控制是否激活所述第一车速控制装置。
14.根据权利要求13所述的车速控制系统，其特征在于，
所述激活信息至少是所述导航部接收的GPS卫星数量、所述导航部的信息有效性、是否激活驾驶者设定所述第一车速控制装置以及是否激活当前第二车速控制装置中的某一个。
15.根据权利要求11所述的车速控制系统，其特征在于，还包括:
减速特性选择部，所述减速特性选择部依次反映所述减速特性值计算从当前车速减速至所述限速所需的减速距离，比较离所述限速地点的剩余距离和计算的所述减速距离，判别所述剩余距离比所述减速距离短，则选择该减速特性值。
16.根据权利要求11～15中任意一项所述的车速控制系统，其特征在于，
所述行驶特性至少是所述目标加速度的最大容许加速度、所述目标加速度的最大变化率、速度控制增益、限速与目标控制速度之差的容限速度中的某一个。
17.根据权利要求11～15中任意一顶所述的车速控制系统，其特征在于，
所述目标加速度决定部是从计算的所述第一目标加速度和所述第二目标加速度中将值小的决定为最终目标加速度。
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