CN109291917B - 一种自动驾驶空油门操作与刹车相配合智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动驾驶空油门操作与刹车相配合智能控制方法，包括以下步骤：1)定义汽车和障碍物之间的减速安全判断距离L_alarm作为判断是否空油门行使的刹车安全判断距离，并且定义汽车和障碍物之间的刹车距离L_brake作为紧急刹车安全距离；2)通过车载雷达实时采样汽车和车道前方最近障碍物之间的距离L_d，并计算汽车和最近障碍物之间相对速度V_r，3)根据计算汽车和最近障碍物之间相对速度V_r、减速安全判断距离L_alarm和最小安全距离L_brake进行控制判断实现自动驾驶汽车的智能控制。与现有技术相比，本发明具有减少汽车速度的波动、提高汽车燃油经济性能等优点。

Description

一种自动驾驶空油门操作与刹车相配合智能控制方法

技术领域

本发明涉及汽车自动驾驶技术领域，尤其是涉及一种自动驾驶空油门操作与刹车相配合智能控制方法。

背景技术

随着科技技术的发展，汽车自动驾驶技术目前是汽车工业的研究重点。早在2010年谷歌公司在官方博客中宣布，正在开发自动驾驶汽车，目标是通过改变汽车的基本使用方式，协助预防交通事故，将人们从大量的驾车时间中解放出来；

2011美国内华达立法机关允许自动驾驶车辆上路，这也是美国首个关于自动驾驶的法律并于2012年3月1日正式生效，2012年内华达州机动车辆管理局(DMV)批准了美国首个自动驾驶车辆许可证。在颁发牌照前，有关官员此前曾在高速公路、卡森城街区和拉斯维加斯大道检验过这款汽车，并宣称，先前在高速公路、市内街道和拉斯韦加斯闹市区域的测试显示，自动驾驶汽车可以安全行驶，甚至比人工驾驶更加安全。

中国国内来说，2014年4月份，中国搜索引擎、互联网巨头百度公司与宝马宣布开始自动驾驶研究项目，并在北京和上海路况复杂的高速公路上进行测试；2015年6月11日，百度公司表示，百度与德国宝马汽车公司合作开发自动驾驶汽车计划于2015年晚些时候在中国推出原型车进行路试。如果计划实施顺利，百度将在时间上远远领先于谷歌(微博)，后者计划于2017年正式推出自动驾驶汽车；2017年12月2号上午，由海梁科技携手深圳巴士集团、深圳福田区政府、安凯客车、东风襄旅、速腾聚创、中兴通讯、南方科技大学、北京理工大学、北京联合大学联合打造的自动驾驶客运巴士——阿尔法巴(Alphabus)正式在深圳福田保税区的开放道路进行线路的信息采集和试运行。目前安全可靠的自动驾驶技术开发与应用已经成为很多汽车厂家和科技公司研发的热点，开发国内领先的自动驾驶软件也为我国提高产业升级提供可靠的技术保障。在自动驾驶控制技术中，如何使汽车在较拥挤路况下还能保持尽可能的平稳，避免急减速刹车动作而随后带来的急加速等剧烈车辆运动，提高自动驾驶汽车乘坐平稳舒适性并节省燃油或电能。目前通过减少刹车次数和刹车力度降低车速从而提高汽车燃油经济性的研究很少，该智能控制方法可以有效提高无人驾驶汽车行使速度的平稳性以及乘坐的舒适性，并有效降低无人驾驶汽车的油耗，提高燃油经济性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自动驾驶空油门操作与刹车相配合智能控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自动驾驶空油门操作与刹车相配合智能控制方法，包括以下步骤：

1)定义汽车和障碍物之间的减速安全判断距离L_alarm作为判断是否空油门行使的刹车安全判断距离，并且定义汽车和障碍物之间的刹车距离L_brake作为紧急刹车安全距离；

2)通过车载雷达实时采样汽车和车道前方最近障碍物之间的距离L_d，并计算汽车和最近障碍物之间相对速度V_r，

3)根据计算汽车和最近障碍物之间相对速度V_r、减速安全判断距离L_alarm和最小安全距离L_brake进行控制判断实现自动驾驶汽车的智能控制。

所述的步骤1)中，减速安全判断距离L_alarm和刹车距离L_brake的计算式为：

其中，V为自动驾驶汽车当前车速，L_min为自动驾驶汽车和障碍物之间允许的最小安全距离，a、b分别为大于0的常数，且a＜b。

所述的步骤2)中，汽车和最近障碍物之间相对速度V_r的计算式为：

其中，L_d(kT_s)为第kT_s时刻的车载雷达测量的汽车和障碍物之间的距离，L_d[(k-1)T_s为第(k-1)T_s时刻的车载雷达测量的汽车和障碍物之间的距离，T_s为车载雷达前方障碍物距离采样间隔周期。

所述的步骤3)具体包括以下步骤：

31)当汽车和车道前方最近障碍物之间的距离L_d≤L_brake时，则紧急刹车直至静止状态，并返回步骤1)，当L_d＞L_brake时，则保持原行驶状态不变并进行步骤32)；

32)当L_d≤L_alarm时，则采用空油门行使方式，计算汽车和障碍物之间相对减速度a_r以及空油门滑行距离L_r，并进行步骤33)，当L_d＞L_alarm时，则保持原行驶状态不变并返回步骤1)；

33)当L_r＜L_d时，则保持空油门行使状态，并返回步骤1)，当L_r≥L_d时，则汽车刹车降速使得

后保持空油门行使状态，并返回步骤1)。

所述的步骤32)中，汽车和障碍物之间相对减速度a_r的计算式为：

其中，V_r(kT_s)为第kT_s时刻的汽车和障碍物之间的相对速度，V_r[(k-1)T_s]为第(k-1)T_s时刻的汽车和障碍物之间的相对速度。

所述的步骤32)中，空油门滑行距离L_r的计算式为：

现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、本发明在自动驾驶汽车车载电脑中加入油门与刹车相配合智能控制方法，在保证安全距离的前提下在汽车降速操作中加入空油门行使状态，减少汽车速度的变化率，提升燃油经济性。

二、本发明采用的一种自动驾驶技术控制油门与刹车相配合智能控制方法，对自动驾驶汽车无论属于燃油性汽车还是电动汽车都适用。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供一种自动驾驶技术控制油门与刹车相配合智能控制方法，在保持安全汽车刹车安全距离的前提下，尽可能利用空气阻力和道路行使阻力对汽车进行降速控制，提高驾驶技术的燃油经济性。

具体的技术方案为：

通过自动驾驶汽车配备的雷达测量本行使车道上最近障碍物与自身车子之间的距离，通过自动驾驶的智能电脑计算出与最近障碍物之间的相对速度，并根据空油门行使时的汽车自身的减速度，来控制汽车进行空油门操作或刹车操作，这样可以保持汽车尽可能速度平稳，减少刹车和提速操作，提高自动驾驶汽车的燃油经济性。

如图1所示，图中L_d表示车载雷达测量的汽车和车道前方最近障碍物之间的距离。L_brake表示汽车和障碍物之间的刹车距离，L_alarm表示汽车和障碍物之间的减速安全判断距离，它们定义为：

其中V为自动驾驶汽车当前车速，L_min为自动驾驶汽车和障碍物之间允许的最小安全距离，a和b为大于零的一个小数，取值时需要满足a＜b的条件，也就是说L_brake＜L_alarm。

V_r表示汽车和最近障碍物之间相对速度，表示为：

L_d(kT_s)为第kT_s时刻的车载雷达测量的汽车和障碍物之间的距离；L_d[(k-1)T_s]为第(k-1)T_s时刻的车载雷达测量的汽车和障碍物之间的距离；T_s为车载雷达前方障碍物距离采样间隔周期。

a_r表示本汽车和障碍物之间相对减速度，表示为：

V_r(kT_s)为第kT_s时刻的汽车和障碍物之间的相对速度；V_r[(k-1)T_s]为第(k-1)T_s时刻的汽车和障碍物之间的相对速度。如果汽车是减速行使，则a_r为正值；如果汽车是加速行使，则a_r为负值。

如果设定刹车力度保持恒定，那么减速过程中a_r也近似保持恒定，则从速度V_r开始降速到车子和前方障碍物之间处于相对静止状态时行使的相对距离L_r为：

本发明设置了汽车和障碍物之间的最小安全距离L_brake作为紧急刹车安全距离；设计汽车和障碍物之间的减速安全判断距离L_alarm作为判断是否空油门行使的刹车安全判断距离。设定值L_brake和L_alarm之间的关系要满足L_brake＜L_alarm。自动驾驶汽车在行使过程中通过车载雷达实时采样车载雷达测量的汽车在行使过程中通过汽车前方的车载雷达实时扫描测量汽车和车道前方最近障碍物之间的距离L_d，并计算出和障碍物之间的相对速度V_r。车载计算机通过设定固定的中断调用频率(1/T_s)实时判断L_d与设定值L_min和L_alarm之间的关系并依据计算出来的相对速度V_r通过车载计算机智能控制算法实时判断是否急刹车、空油门行使或刹车降速的依据。

实施例：

本发明的自动驾驶技术控制油门与刹车相配合智能控制算法以智能程序的方式安装在自动驾驶汽车车载电脑中，在保证必要安全距离的前提下把空油门行使当一种降低车速的方式，减少汽车自动驾驶过程中频繁刹车或提速带来了燃油消耗，提升自动驾驶汽车的燃油经济性。

具体智能控制算法如下：

车载电脑设置的刹车中断开始调用时，采样由汽车前方车载雷达采样的汽车和车道前方最近障碍物之间的距离L_d和汽车本身车速传感器采样的车速V依据公式(1)和公式(2)计算出在该车速情况下的减速安全判断距离L_alarm和汽车和障碍物之间相对速度V_r。根据采样和计算数值进行下列判断

1、L_d≤L_brake成立，则说明汽车和前方障碍物之间的距离过近，这个优先级最高需要优先判断，如果满足则急刹车使得汽车停止；

2、L_d＞L_alarm成立，则说明汽车和前方障碍物之间的距离在安全行车范围之外，汽车和前方障碍物之间距离足够远，汽车保持原来行使状态不做改变；

3、L_brake＜L_d≤L_alarm成立，则说明汽车和前方障碍物之间的距离有些过近，汽车应该减速行使，在这种情况下首先采用空油门行使方式，依据公式(3)计算车载电脑实时计算出汽车和障碍物之间相对减速度a_r，进而依据公式(4)计算从空油门降速开始到车子和前方障碍物之间处于相对静止状态时行使的相对距离L_r是否大于L_d，在这种情况下又会出现两种判断：

3.1L_r＜L_d成立，这说明空油门行使到和前方障碍物相对静止时，汽车滑行的距离小于目前汽车和障碍物之间的距离，在这种其况下保持空油门行使状态既可；

3.2L_r≥L_d成立，这说明空油门行使到和前方障碍物相对静止时，汽车滑行的距离大于目前汽车和障碍物之间的距离，在这种其况下保持空油门行使会导致汽车和前方障碍物发生追尾，所以汽车需要刹车降速到相对速度

时才可以保持空油门行使状态。

Claims (1)

1.一种自动驾驶空油门操作与刹车相配合智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)定义汽车和障碍物之间的减速安全判断距离L_alarm作为判断是否空油门行使的刹车安全判断距离，并且定义汽车和障碍物之间的刹车距离L_brake作为紧急刹车安全距离，所述的步骤1)中，减速安全判断距离L_alarm和刹车距离L_brake的计算式为：

其中，V为自动驾驶汽车当前车速，L_min为自动驾驶汽车和障碍物之间允许的最小安全距离，a、b分别为大于0的常数，且a＜b；

2)通过车载雷达实时采样汽车和车道前方最近障碍物之间的距离L_d，并计算汽车和最近障碍物之间相对速度V_r，汽车和最近障碍物之间相对速度V_r的计算式为：

其中，L_d(kT_s)为第kT_s时刻的车载雷达测量的汽车和障碍物之间的距离，L_d[(k-1)T_s为第(k-1)T_s时刻的车载雷达测量的汽车和障碍物之间的距离，T_s为车载雷达前方障碍物距离采样间隔周期；

3)根据计算汽车和最近障碍物之间相对速度V_r、减速安全判断距离L_alarm和最小安全距离L_brake进行控制判断实现自动驾驶汽车的智能控制，具体包括以下步骤：

31)当汽车和车道前方最近障碍物之间的距离L_d≤L_brake时，则紧急刹车直至静止状态，并返回步骤1)，当L_d＞L_brake时，则保持原行驶状态不变并进行步骤32)；

32)当L_d≤L_alarm时，则采用空油门行使方式，计算汽车和障碍物之间相对减速度a_r以及空油门滑行距离L_r，并进行步骤33)，当L_d＞L_alarm时，则保持原行驶状态不变并返回步骤1)，汽车和障碍物之间相对减速度a_r的计算式为：

其中，V_r(kT_s)为第kT_s时刻的汽车和障碍物之间的相对速度，V_r[(k-1)T_s]为第(k-1)T_s时刻的汽车和障碍物之间的相对速度，空油门滑行距离L_r的计算式为：

33)当L_r＜L_d时，则保持空油门行使状态，并返回步骤1)，当L_r≥L_d时，则汽车刹车降速使得

后保持空油门行使状态，并返回步骤1)。

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