CN110228479A - 一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法 - Google Patents

Abstract

一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法，其应用时，先计算出车辆能够不停车通过路口的推荐速度区间，该推荐速度区间包括可通过的最小速度与最大速度，再判断车辆的当前速度是否在上述推荐速度区间内，若在区间内，则保持当前速度匀速行驶以通过路口，若不在区间内，则生成引导车速曲线，并计算引导过程中的最大加速度，若最大加速度在舒适域内，则按生成的引导车速曲线操作车辆以通过路口，若最大加速度不在舒适域内，则进行驾驶风格判断，随后，若驾驶风格为谨慎保守型，则在路口处停车，若驾驶风格为激进型，则按生成的引导车速曲线操作车辆以通过路口。本设计可以在有效提高交叉路口通过效率的同时，保证驾驶的舒适性。

Description

一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法

技术领域

本发明涉及一种车速引导方法，属于智能辅助驾驶领域，特别涉及一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法。

背景技术

当车辆行驶至交叉路口时，驾驶员根据路口信号灯的状态信息，进行加减速操作。但是驾驶员无法准确的判断出，可以不停车通过路口的速度，往往会因为驾驶员的判断失误，造成道路的堵塞，甚至交通事故。所以，需要一种车速引导方法，对驾驶员进行辅助驾驶。研究表明，车速引导可以有效的提高车辆在路口的通行效率。

但在车速引导的过程中，不同的加速或减速会给驾驶员带来不同程度的不适影响，当驾驶员在时间十分充裕的条件下，车上有晕车人员等状况时，往往对行驶的舒适性有非常高的要求。现有的车速引导方法仅考虑了通行的可行性，这不仅影响车辆行驶的安全性，而且会使得乘员的乘坐舒适性大大降低。

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的只考虑路口通过可行性，不考虑乘坐舒适性的缺陷与问题，提供一种既考虑路口通过可行性，又考虑乘坐舒适性的考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法，所述车速引导方法包括以下步骤：

第一步：计算出车辆能够不停车通过路口的推荐速度区间[v_min，v_max]，其中，v_min为可通过的最小速度，v_max为可通过的最大速度；

第二步：判断车辆的当前速度v₀是否在上述推荐速度区间内，若在区间内，则保持v₀进行匀速行驶以通过路口，若不在区间内，则生成引导车速曲线，并计算引导过程中的最大加速度a_max；

第三步：若a_max在舒适域内，则按生成的引导车速曲线操作车辆以通过路口，若a_max不在舒适域内，则进行驾驶风格判断，随后，若驾驶风格为谨慎保守型，则在路口处停车，若驾驶风格为激进型，则按生成的引导车速曲线操作车辆以通过路口。

所述第三步中，当判断出驾驶风格为谨慎保守型，需要在路口处停车时，车辆的停车过程为引导减速停车。

所述第一步中，通过车辆状态数据、信号灯状态信息以得出推荐速度区间。

所述通过车辆状态数据、信号灯状态信息以得出推荐速度区间包括以下步骤：

车载设备接收车载传感器获取自身车辆的行驶速度与位置，同时，车载设备与路侧设备进行通信，获取路口的信号灯信息，该信号灯信息包括信号灯相位与定时，随后，根据车辆与路口停车线的距离、信号灯的绿灯时间，计算出可通过的最大速度v_max与可通过的最小速度v_min，以获得推荐速度区间[v_min，v_max]，获得过程如下：

vavailible＝[v_a，v_b]∩[0，v_lim]＝[v_min，v_max]，

其中，t_r表示第一个红灯相位开始时间，t_r1表示第二个红灯相位开始时间，t_g表示第一个绿灯相位开始时间，d₀为车辆距路口停车线的距离，t_availible为车辆可以不停车通过路口的行驶时间，v_availible为车辆不停车通过路口的推荐速度。

所述车载设备是OBU，路侧设备是RSU，车载设备、路侧设备之间通过DSRC技术进行微波通讯。

所述第二步中，所述引导车速曲线的生成过程为：根据三角函数优化模型生成引导车速曲线，

其中，v_d＝v_x-v₀为目标车速与现有车速的偏差，α、β决定引导车速曲线的形状，由以下的约束方程得到：

其中，|jerk|表示加速度的一阶导数，2.5m/s²为研究表明的驾驶员可以接受的最大加速度，此外，引导车速过程中的最大加速度a_max＝v_dα。

所述第三步中，a_max是否在舒适域内的判断方法为：

若a_max≤1.5m/s²，则在舒适域内，否则不在。

所述第三步中，所述驾驶风格的获得方法包括以下步骤：

S1：通过Newell修正模型，输出三个未知参数(τ，d，η)，τ为反应时间，d为最小安全距离，η为驾驶行为稳定性参数；

S2：通过样本，得到SOM聚类模型的聚类中心：

谨慎保守风格的聚类中心为：τ＝1.38s，d＝7.43m，η＝0.20；

激进型的聚类中心分别为：τ＝1.57s，d＝6.90m，η＝0.26；

，随后，根据SOM聚类模型，判断出驾驶风格的类别。

所述根据SOM聚类模型，判断出驾驶风格的类别是指：利用上层Newell修正模型的提取的驾驶风格参数作为SOM聚类模型的输入，得到驾驶风格。

所述η的获取方法为：

其中，τ1为启—停前的反应时间，τ2为启—停后的反应时间。

由于采用了以上的技术方案，本发明具有以下优点：

本发明主要针对在车速引导的过程中，会对驾驶员与乘客造成不同程度的不适感，当驾驶员在不同的状况下，如乘客中有晕车者，乘客中有身体不适者等，驾驶员会对乘车舒适度要求较高，对时间要求较低，而对另一些状况，如驾驶员或者乘客着急上班，或者去赶火车，此时驾驶员对乘车的舒适度要求较低，对时间要求较高。所以需要对不同的状况进行不同的分析，以采用不同的车速引导方式，为此，本发明从这一角度出发，根据实时的车速、路况，以及驾驶员的驾驶风格，进行综合判断，以采用不同的车速引导，使得本发明在提高路口的通行效率，增强燃油经济性的基础上，能够兼顾驾驶员与乘客的乘车舒适性，给予驾驶员与乘客更加符合实际的乘车体验。因此，本发明不仅能够考虑路口通过可行性，而且能够考虑乘坐舒适性。

附图说明

图1是本发明中车载设备、路侧设备的通信连接示意图。

图2是本发明中车载设备、路侧设备响应的结构图。

图3是本发明的整体流程图。

图4是本发明中车速引导算法的框图。

图5是本发明匀速通过路口的一种示意图。

图6是本发明匀速通过路口的另一种示意图。

图7是本发明加速通过路口的示意图。

图8是本发明减速通过路口的示意图。

图9是本发明减速停车在路口处的一种示意图。

图10是本发明减速停车在路口处的另一种示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1―10，一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法，所述车速引导方法包括以下步骤：

第一步：计算出车辆能够不停车通过路口的推荐速度区间[v_min，v_max]，其中，v_min为可通过的最小速度，v_max为可通过的最大速度；

第二步：判断车辆的当前速度v₀是否在上述推荐速度区间内，若在区间内，则保持v₀进行匀速行驶以通过路口，若不在区间内，则生成引导车速曲线，并计算引导过程中的最大加速度a_max；

第三步：若a_max在舒适域内，则按生成的引导车速曲线操作车辆以通过路口，若a_max不在舒适域内，则进行驾驶风格判断，随后，若驾驶风格为谨慎保守型，则在路口处停车，若驾驶风格为激进型，则按生成的引导车速曲线操作车辆以通过路口。

所述第三步中，当判断出驾驶风格为谨慎保守型，需要在路口处停车时，车辆的停车过程为引导减速停车。

所述第一步中，通过车辆状态数据、信号灯状态信息以得出推荐速度区间。

所述通过车辆状态数据、信号灯状态信息以得出推荐速度区间包括以下步骤：

车载设备接收车载传感器获取自身车辆的行驶速度与位置，同时，车载设备与路侧设备进行通信，获取路口的信号灯信息，该信号灯信息包括信号灯相位与定时，随后，根据车辆与路口停车线的距离、信号灯的绿灯时间，计算出可通过的最大速度v_max与可通过的最小速度v_min，以获得推荐速度区间[v_min，v_max]，获得过程如下：

v_availible＝[v_a，v_b]∩[0，v_lim]＝[v_min，v_max]，

其中，t_r表示第一个红灯相位开始时间，t_r1表示第二个红灯相位开始时间，t_g表示第一个绿灯相位开始时间，d₀为车辆距路口停车线的距离，t_availible为车辆可以不停车通过路口的行驶时间，v_availible为车辆不停车通过路口的推荐速度。

所述车载设备是OBU，路侧设备是RSU，车载设备、路侧设备之间通过DSRC技术进行微波通讯。

所述第二步中，所述引导车速曲线的生成过程为：根据三角函数优化模型生成引导车速曲线，

其中，v_d＝v_x-v₀为目标车速与现有车速的偏差，α、β决定引导车速曲线的形状，由以下的约束方程得到：

其中，|jerk|表示加速度的一阶导数，2.5m/s²为研究表明的驾驶员可以接受的最大加速度，此外，引导车速过程中的最大加速度a_max＝v_dα。

所述第三步中，a_max是否在舒适域内的判断方法为：

若a_max≤1.5m/s²，则在舒适域内，否则不在。

所述第三步中，所述驾驶风格的获得方法包括以下步骤：

S1：通过Newell修正模型，输出三个未知参数(τ，d，η），τ为反应时间，d为最小安全距离，η为驾驶行为稳定性参数；

S2：通过样本，得到SOM聚类模型的聚类中心：

谨慎保守风格的聚类中心为：τ＝1.38s，d＝7.43m，η＝0.20；

激进型的聚类中心分别为：τ＝1.57s，d＝6.90m，η＝0.26；

，随后，根据SOM聚类模型，判断出驾驶风格的类别。

所述根据SOM聚类模型，判断出驾驶风格的类别是指：利用上层Newell修正模型的提取的驾驶风格参数作为SOM聚类模型的输入，得到驾驶风格。

所述η的获取方法为：

其中，τ1为启—停前的反应时间，τ2为启—停后的反应时间。

在具体应用时，本发明中驾驶员驾驶风格的判断，具体方法如下：

通过Newell修正模型，输出三个未知参数(τ，d，η)，τ为反应时间，d为最小安全距离，η为驾驶行为稳定性参数，具体实施方法如下：

根据Newell跟驰模型当中，对于同一车辆相对于其跟随车辆的反应时间和最小跟驰距离是不变的，那么由这2个量合成的对角线向量w也是不变的。

通过车辆运行轨迹的时空图寻找不变的对角线向量w来确定τ和d。

采用遍历法，斜率遍历的范围为(-90,90)，对于每一个斜率，对时空图上一定时间长度上的所有点进行遍历，求取所有的|w|。

计算每组的|w|协方差，选取协方差最小的1项所对应的w为该车辆的波速。

波速所在X方向上的分量为车辆的最小跟驰距离，在Y方向上的分量为车辆的反应时间。

因为实际情况中的迟滞现象，在车辆启停前后，反应时间和最小安全距离这两个参数会发生显著的改变，因此在迟滞现象频繁出现的迟滞现象中，瞬时反应时间序列会有明显的跃迁。

计算驾驶特性稳定参数η来表征加减速稳定性:

其中，τ1为启-停前的反应时间，τ2为启-停后的反应时间。

根据SOM聚类模型，判断出驾驶风格特性的类别，具体方法如下：通过样本，得到SOM聚类模型的聚类中心：

谨慎保守风格的聚类中心为：τ＝1.38s，d＝7.43m，η＝0.20；

激进型的聚类中心分别为：τ＝1.57s，d＝6.90m，η＝0.26；

利用上层Newell修正模型的提取的驾驶风格参数作为SOM聚类模型的输入，得到驾驶风格。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (10)

1.一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法，具特征在于所述车速引导方法包括以下步骤：

第一步：计算出车辆能够不停车通过路口的推荐速度区间[v_min，v_max]，其中，v_min为可通过的最小速度，v_max为可通过的最大速度；

第二步：判断车辆的当前速度v₀是否在上述推荐速度区间内，若在区间内，则保持v₀进行匀速行驶以通过路口，若不在区间内，则生成引导车速曲线，并计算引导过程中的最大加速度a_max；

第三步：若a_max在舒适域内，则按生成的引导车速曲线操作车辆以通过路口，若a_max不在舒适域内，则进行驾驶风格判断，随后，若驾驶风格为谨慎保守型，则在路口处停车，若驾驶风格为激进型，则按生成的引导车速曲线操作车辆以通过路口。

2.根据权利要求1所述的一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法，其特征在于：所述第三步中，当判断出驾驶风格为谨慎保守型，需要在路口处停车时，车辆的停车过程为引导减速停车。

3.根据权利要求1或2所述的一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法，其特征在于：所述第一步中，通过车辆状态数据、信号灯状态信息以得出推荐速度区间。

4.根据权利要求3所述的一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法，其特征在于：所述通过车辆状态数据、信号灯状态信息以得出推荐速度区间包括以下步骤：

车载设备接收车载传感器获取自身车辆的行驶速度与位置，同时，车载设备与路侧设备进行通信，获取路口的信号灯信息，该信号灯信息包括信号灯相位与定时，随后，根据车辆与路口停车线的距离、信号灯的绿灯时间，计算出可通过的最大速度v_max与可通过的最小速度v_min，以获得推荐速度区间[v_min，v_max]，获得过程如下：

v_availible＝[v_a，v_b]∩[0，v_lim]＝[v_min，v_max]，

其中，t_r表示第一个红灯相位开始时间，t_r1表示第二个红灯相位开始时间，t_g表示第一个绿灯相位开始时间，d₀为车辆距路口停车线的距离，t_availible为车辆可以不停车通过路口的行驶时间，V_availible为车辆不停车通过路口的推荐速度。

5.根据权利要求4所述的一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法，其特征在于：所述车载设备是OBU，路侧设备是RSU，车载设备、路侧设备之间通过DSRC技术进行微波通讯。

6.根据权利要求1或2所述的一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法，其特征在于：所述第二步中，所述引导车速曲线的生成过程为：根据三角函数优化模型生成引导车速曲线，

其中，v_d＝v_x-v₀为目标车速与现有车速的偏差，α、β决定引导车速曲线的形状，由以下的约束方程得到：

其中，|jerk|表示加速度的一阶导数，2.5m/s²为研究表明的驾驶员可以接受的最大加速度，此外，引导车速过程中的最大加速度a_max＝v_dα。

7.根据权利要求1或2所述的一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法，其特征在于：所述第三步中，a_max是否在舒适域内的判断方法为：

若a_max≤1.5m/s²，则在舒适域内，否则不在。

8.根据权利要求1或2所述的一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法，其特征在于：所述第三步中，所述驾驶风格的获得方法包括以下步骤：

S1：通过Newell修正模型，输出三个未知参数(τ，d，η)，τ为反应时间，d为最小安全距离，η为驾驶行为稳定性参数；

S2：通过样本，得到SOM聚类模型的聚类中心：

谨慎保守风格的聚类中心为：τ＝1.38s，d＝7.43m，η＝0.20)；

激进型的聚类中心分别为：τ＝1.57s，d＝6.90m，η＝0.26；

随后，根据SOM聚类模型，判断出驾驶风格的类别。

9.根据权利要求8所述的一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法，其特征在于：所述根据SOM聚类模型，判断出驾驶风格的类别是指：利用上层Newell修正模型的提取的驾驶风格参数作为SOM聚类模型的输入，得到驾驶风格。

10.根据权利要求8所述的一种考虑驾驶员驾驶风格的车速引导方法，其特征在于：所述η的获取方法为：

其中，τ1为启一停前的反应时间，τ2为启一停后的反应时间。