CN107067753A - 一种基于行车安全距离的跟车自动驾驶方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于行车安全距离的跟车自动驾驶方法，包括以下步骤：(A)采集目标车辆的静态运行参数；(B)采集目标车辆及前方车辆的动态运行参数；(C)根据目标车辆、前方车辆的行驶速度，确定目标车辆的安全行车距离；(D)结合车辆的实际行车距离、安全行车距离，确定目标车辆的操作参数；(E)根据推荐的目标车辆操作参数，确定目标车辆运行参数。采用本发明的跟车自动驾驶方法，车辆能够快速、准确的判断与前车相对运动关系，分析得出不同运行状态下对目标车辆的推荐操作参数，实现对车辆的自动驾驶。

Description

一种基于行车安全距离的跟车自动驾驶方法

技术领域

本发明涉及一种自动驾驶方法，特别是一种基于行车安全距离的跟车自动驾驶方法。

背景技术

智能交通作为近几年来的一个热门研究方向，对未来城市道路交通的发展方向有极大的引领作用，是未来交通系统的发展方向。目前，智能交通系统将先进的交通信息采集技术、数据传输与通信技术、高效率运行的计算机技术及精确的控制技术等有效地集成，并成功应用于区域交通管理系统，能够实现实时、准确、高效地对特定区域范围内的综合交通系统加以管理。

现有的跟车自动驾驶方法或者系统没有考虑到驾驶员本人的驾驶习惯以及驾驶员可容忍的实际跟车距离故导致频繁操作，降低了行驶的舒适性。

发明内容

发明目的：为降低常规驾驶员的驾驶技术的差异性和不稳定性对道路交通运行状况的影响，进一步提升道路交通行车秩序、提高道路交通的实际通过交通量，本发明提供了一种基于行车安全距离的跟车自动驾驶方法。

技术方案：

一种基于行车安全距离的跟车自动驾驶方法，包括以下步骤：

(A)采集目标车辆的静态运行参数，包括目标车辆最大允许行驶速度v_max、最大加速度a_max、最大制动减速度

(B)采集目标车辆及前方车辆的动态运行参数，包括如下步骤：

(B1)通过目标车辆上配置的车载设备，采集目标车辆与前方车辆之间的实际行车距离，记为l₁；

(B2)通过目标车辆上配置的车载设备，采集目标车辆的当前行驶速度和前方车辆的当前行驶速度，分别记为v₁和v₂。

(C)根据目标车辆的当前行驶速度v₁和前方车辆的当前行驶速度v₂，确定当前车辆的安全行车距离l₂如下：

l₂＝s₀+v₁h_t-k(v₁-v₂)²/a_g

其中,s₀为安全距离,h_t为驾驶员反应时间，k为速度差修正项的修正参数， a_g为目标车辆的广义加速度，

当v₁≥v₂时，a_g＝a_max

当v₁＜v₂时，

(D)结合车辆的实际行车距离、安全行车距离，确定目标车辆的操作参数，具体步骤如下：

(D1)确定目标车辆安全行车距离l₂与目标车辆同前方车辆之间的实际行车距离l₁的差值，Δl＝l₁-l₂；

(D2)确定安全行车距离与实际行车距离的相对差，λ＝Δl/l₂；

(D3)计算目标车辆操作参数：

当实际行车距离与安全行车距离的相对差超过驾驶员最大可以接受的阈值时，驾驶员认为当前的车辆的行驶状态将不安全，因而会采取相应加速或减速措施以避免这种不安全状态发生，将驾驶员最大可接受阈值称为驾驶员对行车距离相对差的极限容忍度，简称极限容忍度；相应的，分别将驾驶员在加速、减速情况下的极限容忍度记为极限加速容忍度α₊、极限减速容忍度β_-；

若λ＞α₊，即行车距离相对差超过了驾驶员的极限加速容忍度，目标车辆考虑加速行驶，此时计算目标车辆的推荐加速度为a＝m(λ-α₊)a_max, 并判断推荐的加速度a是否超出最大允许值a_max：若a＞a_max，则令 a＝a_max,否则a＝m(λ-α₊)a_max，其中m为加速度修正系数；

若λ＜β_-，即行车距离相对差超过了驾驶员的极限减速容忍度，目标车辆考虑减速行驶，此时计算目标车辆的推荐减速度为并判断推荐的减速度a是否超出最大允许值若则令否则其中n为减速度修正系数；

若β_-＜λ＜α₊，即行车距离相对差在驾驶员所能接受的极限容忍度范围内，为减少车辆操作频率、提高行驶的舒适性，此时驾驶员不考虑对车辆进行加、减速操作，因此，目标车辆将保持原有速度行驶。

在该步骤中，推荐加速度的取值与(λ-α₊)有相关，具体表现为：当实际的行车距离相对差超过极限容忍度时，实际行车距离相对差越大，驾驶员对行车距离过大的感受越强烈，越渴望快速采取措施消除，即采用更大的加速度；与此同时，还应该保证推荐加速度a(不超过a_max)，并且在跟车过程中加速度不会太小，故设置加速度修正系数m，建议在车辆跟车初期m取较大值，中后期取较小值。

类似地，推荐的减速度计算公式中引入了修正系数n，其取值：建议在车辆跟车初期取较大值，中后期取较小值。

(E)根据推荐的目标车辆操作参数，确定目标车辆运行参数，具体步骤如下：

(E1)设置车辆运行控制的单位时间间隔t_u,计算目标车辆的可能行驶速度：

(E2)判断可能行驶速度是否超过其允许值，具体如下：

若λ＞α₊，当推荐车辆以v₁保持匀速行驶，否则推荐车辆以初速度v₁、加速度a加速行驶；

若λ＜β_-，当推荐车辆以v₁保持匀速行驶，否则推荐车辆以初速度 v₁、制动减速度a减速行驶；

若β_-＜λ＜α₊，推荐车辆速度v₁匀速行驶。

有益效果：车辆自动驾驶技术作为智能交通系统中的关键支撑技术之一，可以实现对车速超高精度驾驶的目的，有效地避免了驾驶员的个人判断误差和驾驶操作的不稳定性，减少驾驶员疲劳驾驶的可能性。对提升道路交通的实际通过能力、降低道路交通安全事故、整治道路交通行车秩序等具有深远而重大的现时意义。此外，本发明还综合考虑了驾驶员在实际驾驶过程中的驾驶习惯以及对路况的实际判断方式进行自动跟车驾驶，提高了行驶过程中的舒适性。

附图说明

图1为本发明方法的基本流程图；

图2为某路段上目标车辆与前方车辆的位置关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

(A)采集目标车辆的静态运行参数；

(A1)确定目标车辆最大允许行驶速度v_max＝30m/s，最大加速度a_max＝5m/s²＝5m/s，

(A2)分别采集在加速、减速情况下，极限加速容忍度为＝10％α₊＝10％、极限减速容忍度为β_-＝-10％＝-10％；

(B)采集目标车辆及前方车辆的动态运行参数；

(B1)通过目标车辆上配置的车载设备，采集到目标车辆与前方车辆之间的实际行车距离，记为l₁＝200m；

(B2)通过目标车辆上配置的车载设备，采集目标车辆的当前行驶速度和前方车辆的当前行驶速度，分别记为v₁＝20m/s和v₂＝25m/s；

(C)确定目标车辆的安全行车距离；

(C1)根据目标车辆的当前行驶速度v₁和前方车辆的当前行驶速度v₂，确定当前车辆的安全行车距离如下：l₂＝35.6m；

其中，安全距离s₁＝2m，驾驶员反应时间h_t＝1.6s，速度差修正项修正系数k＝0.5,目标车辆广义加速度a_g＝-8m/s² _g；

(D)确定目标车辆的操作参数；

(D1)确定目标车辆安全行车距离与目标车辆同前方车辆之间的实际行车距离的差值，Δl＝200-35.6＝164.4m；

(D2)确定安全行车距离与实际行车距离的相对差，λ＝164.4/35.6＝461.8％＝164.4/35.6＝461.8％；

(D3)计算目标车辆操作参数：

此时λ＞α₊，计算目标车辆的加速度为a＝0.904a_max，其中m＝0.2，此时因而令a＝4.52m/s²＝；

(E)确定目标车辆运行参数。

(E1)设置车辆运行控制的单位时间间隔t_u＝2s，计算目标车辆的可能行驶速度：

(E2)判断可能行驶速度是否超过其允许值，具体如下：

此时λ＞α₊，且推荐以初速度v₁＝20m/s、加速度a＝4.52m/s²＝加速行驶；

结束。

Claims (7)

1.一种基于行车安全距离的跟车自动驾驶方法，包括以下步骤：

(A)采集目标车辆的静态运行参数；

(B)采集目标车辆及前方车辆的动态运行参数；

(C)根据目标车辆、前方车辆的行驶速度，确定目标车辆的安全行车距离；

(D)结合车辆的实际行车距离、安全行车距离，确定目标车辆的操作参数；

(E)根据推荐的目标车辆操作参数，确定目标车辆运行参数。

其特征在于：所述步骤(D)需要结合驾驶员对行车距离相对差的极限容忍度与实际行车距离和安全行车距离的相对差的关系来确定目标车辆操作参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于行车安全距离的跟车自动驾驶方法，其特征在于：所述驾驶员对行车距离相对差的极限容忍度包括驾驶员在加速情况下的极限容忍度α₊,以及驾驶员在减速情况下的极限容忍度β_-。

3.根据权利要求1所述的一种基于行车安全距离的跟车自动驾驶方法，其特征在于：所述步骤(A)中的目标车辆静态运行参数包括目标车辆最大允许行驶速度v_max、最大允许加速度a_max、最大允许制动减速度

4.根据权利要求3所述的一种基于行车安全距离的跟车自动驾驶方法，其特征在于：所述步骤(B)中目标车辆及前方车辆的动态运行参数包括：目标车辆与前方车辆之间的实际行车距离l₁，目标车辆的当前行驶速度v₁，前方车辆的当前行驶速度v₂。

5.根据权利要求4所述的一种基于行车安全距离的跟车自动驾驶方法，其特征在于：所述步骤(C)具体为根据目标车辆的当前行驶速度v₁和前方车辆的当前行驶速度v₂，确定当前车辆的安全行车距离l₂如下：

l₂＝s₀+v₁h_t-k(v₁-v₂)²/a_g

其中,s₀为安全距离,h_t为驾驶员反应时间，k为速度差修正项的修正参数，a_g为目标车辆的广义加速度，

当v₁≥v₂时，a_g＝a_max

当v₁＜v₂时，

6.根据权利要求2所述的一种基于行车安全距离的跟车自动驾驶方法，其特征在于：所述步骤(D)包括以下步骤：

(D1)确定目标车辆安全行车距离l₂与目标车辆同前方车辆之间的实际行车距离l₁的差值，Δl＝l₁-l₂；

(D2)确定安全行车距离与实际行车距离的相对差，λ＝Δl/l₂；

(D3)计算目标车辆操作参数：

若λ＞α₊，即行车距离相对差超过了驾驶员的极限加速容忍度，目标车辆考虑加速行驶，此时计算目标车辆的推荐加速度为a＝m(λ-α₊)a_max,并判断推荐的加速度a是否超出目标车辆最大允许加速度a_max：若a＞a_max，则令a＝a_max,否则a＝m(λ-α₊)a_max，其中m为加速度修正系数；

若λ＜β_-，即行车距离相对差超过了驾驶员的极限减速容忍度，目标车辆考虑减速行驶，此时计算目标车辆的推荐减速度为并判断推荐的减速度a是否超出目标车辆最大允许制动减速度若则令否则其中n为减速度修正系数；

若β_-＜λ＜α₊，目标车辆将保持原有速度行驶。

7.根据权利要求6所述的一种基于行车安全距离的跟车自动驾驶方法，其特征在于：所述步骤(E)包括以下步骤：

根据推荐的目标车辆操作参数，确定目标车辆运行参数，具体步骤如下：

(E1)设置车辆运行控制的单位时间间隔t_u,，计算目标车辆的可能行驶速度：

(E2)判断可能行驶速度是否超过目标车辆最大允许行驶速度v_max，具体如下：

若λ＞α₊，当推荐车辆以v₁保持匀速行驶，否则推荐车辆以初速度v₁、加速度a加速行驶；

若λ＜β_-，当推荐车辆以v₁保持匀速行驶，否则推荐车辆以初速度v₁、制动减速度a减速行驶；

若β_-＜λ＜α₊，推荐车辆速度v₁匀速行驶。