CN112298173B - 一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制系统及控制方法，所述控制系统包括：由车速传感器、激光雷达传感器、节气门开度传感器、制动压力传感器和车辆参数单元组成的数据采集模块、由数值计算单元、决策判断单元以及控制量输出单元组成的中央处理模块以及由转向控制系统、节气门控制系统和制动控制系统组成的执行模块；所述控制方法包括：计算本车与前车之间的期望纵向安全距离；计算本车与前车之间的期望加速度；基于期望加速度控制车辆在非变道工况下行驶；基于期望加速度控制车辆侧方变道或制动减速；本发明综合考虑本车道和侧方车道行驶环境条件，通过侧向变道或制动减速，能够有效地提高乘坐舒适性和进一步提高车辆行驶安全性。

Description

一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于车辆主动安全行驶技术领域，具体涉及一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制系统及控制方法。
背景技术
随着科学技术的快速发展，汽车电子信息化水平得到了长足的发展，极大的提高了汽车的智能化水平和行驶安全性能。传统的汽车安全行驶控制系统包括：ACC(汽车自适应巡航系统)和AEB(汽车紧急制动系统)，前者能够根据前后车辆安全车距动态调整车辆跟车车速以保障行车安全和乘坐舒适性，后者发现车辆处在危险工况时通过紧急制动来避免碰撞事故的发生；但是，在紧急情况下现有的ACC和AEB两种系统均无法完全避免车辆发生碰撞，并且，在AEB介入时，车辆以较大的制动减速度进行制动时，还极大地加剧了乘客的心理恐惧，影响乘客的乘坐体验。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制系统及控制方法，本发明综合考虑本车车道和侧方车道行驶环境条件，通过侧向变道或制动减速的方式避免发生碰撞。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：
一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制系统，包括：数据采集模块、中央处理模块和执行模块，所述数据采集模块由车速传感器、激光雷达传感器、节气门开度传感器、制动压力传感器以及车辆参数单元，其中，所述车辆参数单元内存储有本车车辆结构固定参数信息；
所述中央处理模块由数值计算单元、决策判断单元以及控制量输出单元组成；
所述数值计算单元用于接收车速传感器、激光雷达传感器、节气门开度传感器、制动压力传感器以及车辆参数单元输出的信号并计算本车与前车之间的期望纵向安全距离、本车相对于前车之间的期望加速度、目标变道轨迹区间、安全变道区域、目标变道时域内的质心侧偏角和横摆角速度，以及侧方变道安全临界车速；
所述决策判断单元用于根据数值计算单元计算得到的数据信息作出包括：调节节气门开度控制车辆加速行驶、通过地面阻力控制车辆制动减速、调节制动主缸制动压力控制车辆制动减速、控制车辆以最大制动减速度进行制动减速、控制车辆转向跟踪目标变道轨迹进行侧方变道或控制车辆以期望加速度进行制动减速在内的控制决策；
所述控制量输出模块用于根据决策判断单元得出的决策结果，向执行模块发送控制指令；
所述执行模块包括：转向控制系统、节气门控制系统和制动控制系统。
进一步地，所述本车车辆结构固定参数信息包括：整车质量、前轴距离质心距离、后轴距离质心距离、前轴等效侧偏刚度、后轴等效侧偏刚度以及车辆宽度。
一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制方法，具体步骤如下：
步骤一：计算本车与前车之间的期望纵向安全距离dd；
步骤二：计算本车与前车之间的期望加速度ad；
步骤三：基于期望加速度控制车辆在非变道工况下行驶；
(1)若ad＞0，则输出“车辆加速行驶”的决策结果，并控制车辆节气门开度，实现车辆加速行驶；
(2)若ad＜0，且|ad|＜a*，则输出“地面制动”的决策结果，通过地面阻力进行制动减速，地面阻力临界值a*的计算公式如下：
Figure BDA0002763904660000031
上述地面阻力临界值a*的计算公式中：
f为路面附着系数；
δ为转动惯量系数；
CD为空气阻力系数；
A为本车迎风面积；
g为重力加速度常数；
m为本车整车质量；
vx为本车纵向车速；
(3)若a*＜|ad|＜ab1，则输出“制动压力调节”的决策结果，并控制制动主缸的制动压力，实现车辆减速行驶；其中：
ab1＝50％amax
所述制动主缸的制动压力p的计算公式如下：
Figure BDA0002763904660000032
制动压力p的计算公式中：
A0为制动主缸的横截面积；
m为本车整车质量；
ad为本车与前车之间的期望加速度；
g为重力加速度常数；
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
CD为空气阻力系数；
A为本车迎风面积；
vx为本车纵向车速；
(4)若|ad|＞ab1，则进入下述步骤四，进一步地根据期望加速度控制车辆侧方变道或制动减速；
步骤四：基于期望加速度控制车辆侧方变道或制动减速；
当ab1＜|ad|＜ab2时，则进行安全变道区域变道行驶控制过程，当|ad|＞ab2时，则进行目标变道轨迹区间变道行驶控制过程，其中：
ab2＝70％amax；
当|ad|＞ab2时，所述目标变道轨迹区间变道行驶控制过程具体如下：
A1：判断目标变道轨迹区间[y1,y2]是否安全，若安全，则进入步骤A2，若不安全，则输出“以最大制动减速度amax紧急制动减速”的决策结果，并控制制动主缸的制动压力，使车辆以最大制动减速度amax进行制动；
A2：判断目标变道时域内的质心侧偏角β和横摆角速度ω，若β＞γ1βmax或ω＞γ2ωmax，控制车辆制动主缸的制动压力，使制动至侧方变道安全临界车速
Figure BDA0002763904660000041
行驶，并进入下述步骤A3；反之，输出“侧方变道”的决策结果，并控制车辆前轮转角，使车辆跟踪目标变道轨迹进行侧方变道；其中：
βmax为目标变道时域内的最大质心侧偏角；
ωmax为目标变道时域内的最大横摆角速度；
γ1、γ2为参考系数，取值范围0.9-1.2；
所述目标变道时域内的最大质心侧偏角βmax和最大横摆角速度ωmax的计算公式如下：
Figure BDA0002763904660000042
Figure BDA0002763904660000043
上述目标变道时域内的最大质心侧偏角βmax和最大横摆角速度ωmax的计算公式中：
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
lr为本车的后轴距离质心距离；
lf为本车的后轴距离质心距离；
m为本车整车质量；
vx为本车纵向车速；
kr为本车后轴等效侧偏刚度；
所述侧方变道安全临界车速
Figure BDA0002763904660000051
的计算公式如下；
Figure BDA0002763904660000052
上述侧方变道安全临界车速
Figure BDA0002763904660000053
的计算公式中：
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
lr为本车的后轴距离质心距离；
lf为本车的后轴距离质心距离；
m为本车整车质量；
kr为本车后轴等效侧偏刚度；
βmax为目标变道时域内的最大质心侧偏角；
ωmax为目标变道时域内的最大横摆角速度；
A3：再次判断新生成的目标变道轨迹区间是否安全，若安全，则输出“侧方变道”的决策结果，并控制车辆前轮转角，使车辆跟踪目标变道轨迹进行侧方变道；若不安全，则输出“以最大制动减速度amax紧急制动减速”的决策结果，并控制制动主缸的制动压力，实现车辆以最大制动减速度amax进行制动；
当ab1＜|ad|＜ab2时，所述安全变道区域变道行驶控制过程具体如下：
B1：判断安全变道区域是否安全，若安全，则进入步骤B2，若不安全，则输出“制动减速”的决策结果，并控制车辆以期望加速度ad进行制动减速；
B2：判断目标变道时域内的质心侧偏角β和横摆角速度ω，若β＞βmax或ω＞ωmax，控制制动主缸的制动压力，使制动至侧方变道安全临界车速
Figure BDA0002763904660000061
行驶，并进入步骤B3；反之，输出“侧方变道”的决策结果，并控制车辆前轮转角，使车辆跟踪目标变道轨迹进行侧方变道；其中：
βmax为目标变道时域内的最大质心侧偏角；
ωmax为目标变道时域内的最大横摆角速度；
所述目标变道时域内的最大质心侧偏角βmax和最大横摆角速度ωmax的计算公式如下：
Figure BDA0002763904660000062
Figure BDA0002763904660000063
上述目标变道时域内的最大质心侧偏角βmax和最大横摆角速度ωmax的计算公式中：
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
lr为本车的后轴距离质心距离；
lf为本车的后轴距离质心距离；
m为本车整车质量；
vx为本车纵向车速；
kr为本车后轴等效侧偏刚度；
所述侧方变道安全临界车速
Figure BDA0002763904660000064
的计算公式如下；
Figure BDA0002763904660000071
上述侧方变道安全临界车速
Figure BDA0002763904660000072
的计算公式中：
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
lr为本车的后轴距离质心距离；
lf为本车的后轴距离质心距离；
m为本车整车质量；
kr为本车后轴等效侧偏刚度；
βmax为目标变道时域内的最大质心侧偏角；
ωmax为目标变道时域内的最大横摆角速度；
B3：再次判断新生成的安全变道区域是否安全，若安全，则输出“侧方变道”的决策结果，并控制车辆前轮转角，使车辆跟踪目标变道轨迹进行侧方变道；若不安全，则输出“制动减速”的决策结果，并控制车辆以期望加速度ad进行制动减速。
进一步地，所述步骤A1中，所述目标变道轨迹区间[y1,y2]的计算公式如下：
Figure BDA0002763904660000073
Figure BDA0002763904660000074
上述目标变道轨迹区间[y1,y2]的计算公式中：
y*为目标变道轨迹；
Δy为边界阈值；
L为本车的车辆宽度。
进一步地，所述步骤B1中，所述安全变道区域为yb1、yb2和道路边界线三者包络范围内，其中：
Figure BDA0002763904660000081
Figure BDA0002763904660000082
上述安全变道区域的计算公式中：
Figure BDA0002763904660000083
为变道轨迹最大变化率；
tb为车辆变道至目标变道轨迹时间；
vx为本车纵向车速；
t表示本车行驶时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明综合考虑本车车道和侧方车道行驶环境条件，通过侧向变道或制动减速的方式避免发生碰撞，极大地提高乘坐舒适性并进一步提高了行驶的安全性。
附图说明
图1为本发明所述面向智能驾驶的车辆安全行驶控制系统的结构框图；
图2为本发明所述面向智能驾驶的车辆安全行驶控制方法的流程框图；
图3为本发明所述面向智能驾驶的车辆安全行驶控制方法中，目标变道轨迹区间示意图；
图4为本发明所述面向智能驾驶的车辆安全行驶控制方法中，安全变道区域示意图；
具体实施方式
为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
实施例一：
本实施例一公开了一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制系统，包括：数据采集模块、中央处理模块和执行模块。
所述数据采集模块包括：车速传感器、激光雷达传感器、节气门开度传感器、制动压力传感器以及车辆参数单元；其中：
所述车速传感器，用于采集本车纵向车速和本车加速度；
所述激光雷达传感器，用于采集周围车辆车速、周围车辆加速度和周围车辆距离本车车距；
所述节气门开度传感器，用于采集本车节气门开度；
所述制动压力传感器，用于采集本车制动主缸制动压力；
所述车辆参数单元用于存储本车车辆结构固定参数信息，所述本车车辆结构固定参数信息包括：整车质量、前轴距离质心距离、后轴距离质心距离、前轴等效侧偏刚度、后轴等效侧偏刚度以及车辆宽度；
上述数据采集模块中，车速传感器、激光雷达传感器、节气门开度传感器、制动压力传感器以及车辆参数单元分别与中央处理模块中的数值计算单元信号连接，分别将采集或存储的数据信息送至数值计算单元作进一步计算处理。
所述中央处理模块包括：数值计算单元、决策判断单元以及控制量输出单元；其中：
所述数值计算单元，用于接收数据采集模块中车速传感器、激光雷达传感器、节气门开度传感器、制动压力传感器采集并发送的数据信息，以及调用车辆参数单元中的数据信息，并根据接收或调用的数据信息计算：本车与前车之间的期望纵向安全距离、本车相对于前车之间的期望加速度、目标变道轨迹区间、安全变道区域、目标变道时域内的质心侧偏角和横摆角速度，以及侧方变道安全临界车速；
所述决策判断单元，用于根据数值计算单元计算得到的数据信息作出相应的控制决策，包括：调节节气门开度控制车辆加速行驶、通过地面阻力控制车辆制动减速、调节制动主缸制动压力控制车辆制动减速、控制车辆以最大制动减速度进行制动减速、控制车辆转向跟踪目标变道轨迹进行侧方变道或控制车辆以期望加速度进行制动减速；
所述控制量输出模块根据决策判断单元得出的决策结果，向执行模块中对应的执行控制系统发送控制指令。
所述执行模块包括：转向控制系统、节气门控制系统和制动控制系统；其中：
所述转向控制系统，用于根据接收到的控制指令控制车辆前轮转角；
所述节气门控制系统，用于根据接收到的控制指令控制车辆节气门开度；
所述制动控制系统，用于根据接收到的控制指令控制车辆制动主缸的制动压力。
实施例二：
本具体实施例二公开了一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制方法，所述控制方法基于前述实施例一中所述的面向智能驾驶的车辆安全行驶控制系统，具体控制过程如下：
步骤一：计算本车与前车之间的期望纵向安全距离dd；
本车与前车之间的期望纵向安全距离dd计算公式如下：
Figure BDA0002763904660000101
上述期望纵向安全距离的计算公式中：
vB为同车道前车车速；
aB为同车道前车加速度；
vx为本车纵向车速；
a为本车加速度；
τ1为驾驶员制动反应时间；
τ2为制动减速度由0增长至最大的时间；
k为制动减速度增长率；
amax为最大制动减速度；
t0为本车由当前车速减速到静止的时间；
d0为最小安全距离；
vx-∫ktdt表示速度；
步骤二：计算本车与前车之间的期望加速度ad；
首先，计算本车与前车实际车距drel、本车与前车相对车速vrel以及本车与前车相对加速度arel；
(1)本车与前车实际车距drel计算公式如下：
Figure BDA0002763904660000111
上述本车与前车实际车距的计算公式中：
vB为同车道前车车速；
aB为同车道前车加速度；
vx为本车纵向车速；
a为本车加速度；
dz为本车与前车初始距离；
t为本车与前车行驶的时间；
(2)本车与前车相对车速vrel计算公式如下：
vrel＝vB+aBt-vx-at
上述本车与前车相对车速的计算公式中：
vB为同车道前车车速；
aB为同车道前车加速度；
vx为本车纵向车速；
a为本车加速度；
t为本车与前车行驶的时间；
(3)本车与前车相对加速度arel计算公式如下：
arel＝aB-a
上述本车与前车相对加速度的计算公式中：
aB为同车道前车加速度；
a为本车加速度；
然后，取状态量为：X＝[drel vrel arel]；控制量为u＝ad，可得状态方程：
Figure BDA0002763904660000121
Y＝CX
式中，输出量Y＝drel；
上述状态方程中，A、B、E分别状态方程系数，C表示输出方程的系数，υ表示干扰项；
最后，通过求目标函数最小值：
min∫[(drel-dd)2+u2]dt
即可求得最优控制量u，即本车与前车之间的期望加速度ad；
步骤三：基于期望加速度控制车辆在非变道工况下行驶；
根据前述步骤二计算获得的本车与前车之间的期望加速度ad进行下列决策，并根据决策结果控制车辆行驶状态；
(1)若ad＞0，则输出“车辆加速行驶”的决策结果，并控制节气门控制系统控制车辆节气门开度，实现车辆加速行驶；
(2)若ad＜0，且|ad|＜a*，则输出“地面制动”的决策结果，通过地面阻力进行制动减速；其中a*为地面阻力临界值，计算公式如下：
Figure BDA0002763904660000131
上述地面阻力临界值a*的计算公式中：
f为路面附着系数；
δ为转动惯量系数；
CD为空气阻力系数；
A为本车迎风面积；
g为重力加速度常数；
m为本车整车质量；
vx为本车纵向车速；
(3)若a*＜|ad|＜ab1，则输出“制动压力调节”的决策结果，并控制制动控制系统控制制动主缸的制动压力，实现车辆减速行驶；其中：
ab1＝50％amax
所述制动主缸的制动压力p的计算公式如下：
Figure BDA0002763904660000132
制动压力p的计算公式中：
A0为制动主缸的横截面积；
m为本车整车质量；
ad为本车与前车之间的期望加速度；
g为重力加速度常数；
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
CD为空气阻力系数；
A为本车迎风面积；
vx为本车纵向车速；
(4)若|ad|＞ab1，则进入下述步骤四，进一步地根据期望加速度控制车辆侧方变道或制动减速；
步骤四：基于期望加速度控制车辆侧方变道或制动减速；
本步骤四中，根据前述步骤二计算获得的本车与前车之间的期望加速度ad进行决策，当ab1＜|ad|＜ab2时，则进行安全变道区域变道行驶控制过程；当|ad|＞ab2时，则进行目标变道轨迹区间变道行驶控制过程，其中：
ab2＝70％amax；
如图3所示，当|ad|＞ab2时，所述目标变道轨迹区间变道行驶控制过程具体如下：
A1：判断目标变道轨迹区间[y1,y2]是否安全，若车辆在目标变道轨迹区间无碰撞危险，即安全，则进入下述步骤A2进一步判断目标变道时域内的质心侧偏角β和横摆角速度ω；若车辆在目标变道轨迹区间有碰撞危险，即不安全，则输出“以最大制动减速度amax紧急制动减速”的决策结果，并控制制动控制系统控制制动主缸的制动压力，实现车辆以最大制动减速度amax进行制动；
所述目标变道轨迹区间[y1,y2]的计算公式如下：
Figure BDA0002763904660000141
Figure BDA0002763904660000142
上述目标变道轨迹区间[y1,y2]的计算公式中：
y*为目标变道轨迹；
Δy为边界阈值；
L为本车的车辆宽度；
A2：判断目标变道时域内的质心侧偏角β和横摆角速度ω；
若β＞γ1βmax或ω＞γ2ωmax，控制车辆制动控制系统制动主缸的制动压力，使制动至侧方变道安全临界车速
Figure BDA0002763904660000151
行驶，并进入下述步骤A3；反之，输出“侧方变道”的决策结果，并通过车辆转向控制系统控制车辆前轮转角，使车辆跟踪目标变道轨迹进行侧方变道；其中：
βmax为目标变道时域内的最大质心侧偏角；
ωmax为目标变道时域内的最大横摆角速度；
γ1、γ2为参考系数，取值范围0.9-1.2；
所述目标变道时域内的最大质心侧偏角βmax和最大横摆角速度ωmax的计算公式如下：
Figure BDA0002763904660000152
Figure BDA0002763904660000153
上述目标变道时域内的最大质心侧偏角βmax和最大横摆角速度ωmax的计算公式中：
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
lr为本车的后轴距离质心距离；
lf为本车的后轴距离质心距离；
m为本车整车质量；
vx为本车纵向车速；
kr为本车后轴等效侧偏刚度；
所述侧方变道安全临界车速
Figure BDA0002763904660000154
的计算公式如下；
Figure BDA0002763904660000155
上述侧方变道安全临界车速
Figure BDA0002763904660000161
的计算公式中：
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
lr为本车的后轴距离质心距离；
lf为本车的后轴距离质心距离；
m为本车整车质量；
kr为本车后轴等效侧偏刚度；
βmax为目标变道时域内的最大质心侧偏角；
ωmax为目标变道时域内的最大横摆角速度；
A3：参考前述步骤A1，再次判断新生成的目标变道轨迹区间是否安全，若安全，则输出“侧方变道”的决策结果，并通过车辆转向控制系统控制车辆前轮转角，使车辆跟踪目标变道轨迹进行侧方变道；若不安全，则输出“以最大制动减速度amax紧急制动减速”的决策结果，并控制制动控制系统控制制动主缸的制动压力，实现车辆以最大制动减速度amax进行制动；
如图4所示，当ab1＜|ad|＜ab2时，所述安全变道区域变道行驶控制过程具体如下：
B1：侧方变道环境检测，判断安全变道区域是否安全，若车辆在安全变道区域内无碰撞危险，即安全，则进入下述步骤B2进一步判断目标变道时域内的质心侧偏角β和横摆角速度ω；若车辆在安全变道区域内有碰撞危险，即不安全，则输出“制动减速”的决策结果，并通过制动控制系统控制车辆以期望加速度ad进行制动减速；
所述安全变道区域为yb1、yb2和道路边界线三者包络范围内，其中：
Figure BDA0002763904660000162
Figure BDA0002763904660000163
上述安全变道区域的计算公式中：
Figure BDA0002763904660000171
为变道轨迹最大变化率；
tb为车辆变道至目标变道轨迹时间；
vx为本车纵向车速；
t表示本车行驶时间；
B2：判断目标变道时域内的质心侧偏角β和横摆角速度ω；
若β＞βmax或ω＞ωmax，控制车辆制动控制系统制动主缸的制动压力，使制动至侧方变道安全临界车速
Figure BDA0002763904660000172
行驶，并进入下述步骤B3；反之，输出“侧方变道”的决策结果，并通过车辆转向控制系统控制车辆前轮转角，使车辆跟踪目标变道轨迹进行侧方变道；其中：
βmax为目标变道时域内的最大质心侧偏角；
ωmax为目标变道时域内的最大横摆角速度；
所述目标变道时域内的最大质心侧偏角βmax和最大横摆角速度ωmax的计算公式如下：
Figure BDA0002763904660000173
Figure BDA0002763904660000174
上述目标变道时域内的最大质心侧偏角βmax和最大横摆角速度ωmax的计算公式中：
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
lr为本车的后轴距离质心距离；
lf为本车的后轴距离质心距离；
m为本车整车质量；
vx为本车纵向车速；
kr为本车后轴等效侧偏刚度；
所述侧方变道安全临界车速
Figure BDA0002763904660000181
的计算公式如下；
Figure BDA0002763904660000182
上述侧方变道安全临界车速
Figure BDA0002763904660000183
的计算公式中：
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
lr为本车的后轴距离质心距离；
lf为本车的后轴距离质心距离；
m为本车整车质量；
kr为本车后轴等效侧偏刚度；
βmax为目标变道时域内的最大质心侧偏角；
ωmax为目标变道时域内的最大横摆角速度；
B3：参考前述步骤B1，再次判断新生成的安全变道区域是否安全，若安全，则输出“侧方变道”的决策结果，并通过车辆转向控制系统控制车辆前轮转角，使车辆跟踪目标变道轨迹进行侧方变道；若不安全，则输出“制动减速”的决策结果，并通过制动控制系统控制车辆以期望加速度ad进行制动减速。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制方法，其特征在于：
步骤一：计算本车与前车之间的期望纵向安全距离dd；
步骤二：计算本车与前车之间的期望加速度ad；
步骤三：基于期望加速度控制车辆在非变道工况下行驶；
(1)若ad＞0，则输出“车辆加速行驶”的决策结果，并控制车辆节气门开度，实现车辆加速行驶；
(2)若ad＜0，且|ad|＜a*，则输出“地面制动”的决策结果，通过地面阻力进行制动减速，地面阻力临界值a*的计算公式如下：
Figure FDA0003293610300000011
上述地面阻力临界值a*的计算公式中：
f为路面附着系数；
δ为转动惯量系数；
CD为空气阻力系数；
A为本车迎风面积；
g为重力加速度常数；
m为本车整车质量；
vx为本车纵向车速；
(3)若a*＜|ad|＜ab1，则输出“制动压力调节”的决策结果，并控制制动主缸的制动压力，实现车辆减速行驶；其中：
ab1＝50％amax
所述制动主缸的制动压力p的计算公式如下：
Figure FDA0003293610300000012
制动压力p的计算公式中：
A0为制动主缸的横截面积；
m为本车整车质量；
ad为本车与前车之间的期望加速度；
g为重力加速度常数；
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
CD为空气阻力系数；
A为本车迎风面积；
vx为本车纵向车速；
(4)若|ad|＞ab1，则进入下述步骤四，进一步地根据期望加速度控制车辆侧方变道或制动减速；
步骤四：基于期望加速度控制车辆侧方变道或制动减速；
当ab1＜|ad|＜ab2时，则进行安全变道区域变道行驶控制过程，当|ad|＞ab2时，则进行目标变道轨迹区间变道行驶控制过程，其中：
ab2＝70％amax；
当|ad|＞ab2时，所述目标变道轨迹区间变道行驶控制过程具体如下：
A1：判断目标变道轨迹区间[y1,y2]是否安全，若安全，则进入步骤A2，若不安全，则输出“以最大制动减速度amax紧急制动减速”的决策结果，并控制制动主缸的制动压力，使车辆以最大制动减速度amax进行制动；
A2：判断目标变道时域内的质心侧偏角β和横摆角速度ω，若β＞γ1βmax或ω＞γ2ωmax，控制车辆制动主缸的制动压力，使制动至侧方变道安全临界车速
Figure FDA0003293610300000021
行驶，并进入下述步骤A3；反之，输出“侧方变道”的决策结果，并控制车辆前轮转角，使车辆跟踪目标变道轨迹进行侧方变道；其中：
βmax为目标变道时域内的最大质心侧偏角；
ωmax为目标变道时域内的最大横摆角速度；
γ1、γ2为参考系数，取值范围0.9-1.2；
所述目标变道时域内的最大质心侧偏角βmax和最大横摆角速度ωmax的计算公式如下：
Figure FDA0003293610300000031
Figure FDA0003293610300000032
上述目标变道时域内的最大质心侧偏角βmax和最大横摆角速度ωmax的计算公式中：
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
lr为本车的后轴距离质心距离；
lf为本车的后轴距离质心距离；
m为本车整车质量；
vx为本车纵向车速；
kr为本车后轴等效侧偏刚度；
所述侧方变道安全临界车速
Figure FDA0003293610300000033
的计算公式如下；
Figure FDA0003293610300000034
上述侧方变道安全临界车速
Figure FDA0003293610300000035
的计算公式中：
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
lr为本车的后轴距离质心距离；
lf为本车的后轴距离质心距离；
m为本车整车质量；
kr为本车后轴等效侧偏刚度；
βmax为目标变道时域内的最大质心侧偏角；
ωmax为目标变道时域内的最大横摆角速度；
A3：再次判断新生成的目标变道轨迹区间是否安全，若安全，则输出“侧方变道”的决策结果，并控制车辆前轮转角，使车辆跟踪目标变道轨迹进行侧方变道；若不安全，则输出“以最大制动减速度amax紧急制动减速”的决策结果，并控制制动主缸的制动压力，实现车辆以最大制动减速度amax进行制动；
当ab1＜|ad|＜ab2时，所述安全变道区域变道行驶控制过程具体如下：
B1：判断安全变道区域是否安全，若安全，则进入步骤B2，若不安全，则输出“制动减速”的决策结果，并控制车辆以期望加速度ad进行制动减速；
B2：判断目标变道时域内的质心侧偏角β和横摆角速度ω，若β＞βmax或ω＞ωmax，控制制动主缸的制动压力，使制动至侧方变道安全临界车速
Figure FDA0003293610300000041
行驶，并进入步骤B3；反之，输出“侧方变道”的决策结果，并控制车辆前轮转角，使车辆跟踪目标变道轨迹进行侧方变道；其中：
βmax为目标变道时域内的最大质心侧偏角；
ωmax为目标变道时域内的最大横摆角速度；
所述目标变道时域内的最大质心侧偏角βmax和最大横摆角速度ωmax的计算公式如下：
Figure FDA0003293610300000051
Figure FDA0003293610300000052
上述目标变道时域内的最大质心侧偏角βmax和最大横摆角速度ωmax的计算公式中：
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
lr为本车的后轴距离质心距离；
lf为本车的后轴距离质心距离；
m为本车整车质量；
vx为本车纵向车速；
kr为本车后轴等效侧偏刚度；
所述侧方变道安全临界车速
Figure FDA0003293610300000053
的计算公式如下；
Figure FDA0003293610300000054
上述侧方变道安全临界车速
Figure FDA0003293610300000055
的计算公式中：
f为路面附着系数；
g为重力加速度常数；
lr为本车的后轴距离质心距离；
lf为本车的后轴距离质心距离；
m为本车整车质量；
kr为本车后轴等效侧偏刚度；
βmax为目标变道时域内的最大质心侧偏角；
ωmax为目标变道时域内的最大横摆角速度；
B3：再次判断新生成的安全变道区域是否安全，若安全，则输出“侧方变道”的决策结果，并控制车辆前轮转角，使车辆跟踪目标变道轨迹进行侧方变道；若不安全，则输出“制动减速”的决策结果，并控制车辆以期望加速度ad进行制动减速。
2.如权利要求1所述一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制方法，其特征在于：
所述步骤A1中，所述目标变道轨迹区间[y1,y2]的计算公式如下：
Figure FDA0003293610300000061
Figure FDA0003293610300000062
上述目标变道轨迹区间[y1,y2]的计算公式中：
y*为目标变道轨迹；
Δy为边界阈值；
L为本车的车辆宽度。
3.如权利要求1所述一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制方法，其特征在于：
所述步骤B1中，所述安全变道区域为yb1、yb2和道路边界线三者包络范围内，其中：
Figure FDA0003293610300000063
Figure FDA0003293610300000064
上述安全变道区域的计算公式中：
Figure FDA0003293610300000071
为变道轨迹最大变化率；
tb为车辆变道至目标变道轨迹时间；
vx为本车纵向车速；
t表示本车行驶时间。
4.一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制系统，包括：数据采集模块、中央处理模块和执行模块，其特征在于：
所述控制系统能够实现如权利要求1-3中任意一项所述控制方法；
所述数据采集模块由车速传感器、激光雷达传感器、节气门开度传感器、制动压力传感器以及车辆参数单元，其中，所述车辆参数单元内存储有本车车辆结构固定参数信息；
所述中央处理模块由数值计算单元、决策判断单元以及控制量输出单元组成；
所述数值计算单元用于接收车速传感器、激光雷达传感器、节气门开度传感器、制动压力传感器以及车辆参数单元输出的信号并计算本车与前车之间的期望纵向安全距离、本车相对于前车之间的期望加速度、目标变道轨迹区间、安全变道区域、目标变道时域内的质心侧偏角和横摆角速度，以及侧方变道安全临界车速；
所述决策判断单元用于根据数值计算单元计算得到的数据信息作出包括：调节节气门开度控制车辆加速行驶、通过地面阻力控制车辆制动减速、调节制动主缸制动压力控制车辆制动减速、控制车辆以最大制动减速度进行制动减速、控制车辆转向跟踪目标变道轨迹进行侧方变道或控制车辆以期望加速度进行制动减速在内的控制决策；
所述控制量输出单元用于根据决策判断单元得出的决策结果，向执行模块发送控制指令；
所述执行模块包括：转向控制系统、节气门控制系统和制动控制系统。
5.如权利要求4所述一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制系统，其特征在于：
所述本车车辆结构固定参数信息包括：整车质量、前轴距离质心距离、后轴距离质心距离、前轴等效侧偏刚度、后轴等效侧偏刚度以及车辆宽度。
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