CN112519774A - 自适应巡航控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应巡航控制方法,包括:首先感知模块获取当前交通流信息;其次所述感知模块获取感知目标和主车信息;进一步地,纵向控制器根据所述感知模块获取的所述交通流信息、所述感知目标和所述主车信息,计算出主车的实际加速度ai,最后底层执行器根据所述实际加速度ai,控制油门以及刹车踏板的开度。根据本发明实施例的自适应巡航控制方法,通过主车的车速、道路最大通行速度、主车的最大加速度、主车与感知目标之间的期望距离为、主车与感知目标之间的相对距离,来判断此时车辆需要进行的加速度,从而使得车辆可以以较为平稳的速度进行前进或者停止,由此,可以提高用户的使用体验感。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,尤其是涉及一种自适应巡航控制方法和系统。
背景技术
纵向控制属于自动驾驶技术的重要一环,在复杂的交通环境中合理控制汽车的运动状态,一定程度上改善交通流特性,而自适应巡航系统则是尤其重要的一项纵向控制技术。
传统的自适应巡航控制系统的控制模式根据前方车辆信息包括(前车速度以及与前车的相对距离)通过开关控制主车的加减速,比如前车车速大于本车车速时,且两车距离大于安全距离,则本车选择定速巡航模式;当前车车速大于本车车速,且两车距离小于安全距离,则采用制动模式;当前车车速小于本车车速,且两车距离大于安全距离,则本车开启跟车模式并且加速;若前车车速小于本车车速,并且两车距离小于安全距离,则本车采取制动模式。
这种通过多模式开关控制来实现自适应巡航控制系统的传统方法鲁棒性很差,由于汽车的高度非线性特性以及实际交通环境复杂多变,在例如前车切出旁车切入时由于内部控制逻辑切换复杂会引起系统顿挫感强烈,当处理类似的切换频繁的工况时对传统控制方法也提出了较大挑战。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种自适应巡航控制方法,所述自适应巡航控制方法可以使得车速较为平稳,用户体验感好。
本发明还提出一种自适应巡航控制系统,可以使得车速较为平稳,用户体验感好。
根据本发明实施例的自适应巡航控制方法包括:首先感知模块获取当前交通流信息;其次,所述感知模块获取感知目标和主车信息;然后,纵向控制器根据所述感知模块获取的所述交通流信息、所述感知目标和所述主车信息,计算出主车的实际加速度ai,具体包括:使用公式计算出所述主车的所述实际加速度ai,其中,所述主车的车速为V、道路最大通行速度为Vset、所述主车的最大加速度为a、所述主车与所述感知目标之间的期望距离为S*(V,ΔV)、所述主车与所述感知目标之间的相对距离为S0;最后,底层执行器根据所述实际加速度ai,控制油门以及刹车踏板的开度。
根据本发明实施例的自适应巡航控制方法,通过主车的车速、道路最大通行速度、主车的最大加速度、主车与感知目标之间的期望距离为、主车与感知目标之间的相对距离,来判断此时车辆需要进行的加速度,从而使得车辆可以以较为平稳的速度进行前进或者停止,由此,可以提高用户的使用体验感。
另外,本发明的自适应巡航控制方法还可以具有如下附加的技术特征:
在本发明的一些实施例中,所述纵向控制器还根据所述感知模块获取的所述交通流信息、所述感知目标和所述主车信息,计算出所述主车与所述感知目标之间的期望距离S*(V,ΔV),具体包括:使用公式:计算出所述主车与所述感知目标之间的期望距离S*(V,ΔV),其中,所述主车与所述感知目标之间的相对速度为ΔV,安全时距为T,舒适减速度为b。
在本发明的一些实施例中,当感知模块获取到紧急情况时,所述纵向控制器适于控制所述底层执行器,以控制油门以及刹车踏板进行紧急刹车。
在本发明的一些实施例中,所述感知目标包括前车,当所述感知模块检测到所述主车的前方第一预定距离内无车时,获取所述主车前方第二预定距离内的路上工况;当所述感知模块检测到所述第二预定距离内的路上工况良好时,所述纵向控制器采用最大巡航速度。
在本发明的一些实施例中,所述感知模块获取所述主车前方第三预定距离内的路口工况,当检测到所述第三预定距离内有所述路口工况时,以所述路口工况作为所述感知目标,计算所述主车的所述实际加速度ai。
在本发明的一些实施例中,所述感知模块还适于获取红绿灯信息,当检测到所述第二预定距离内的所述路上工况良好,且所述第三预定距离内有所述路口工况时,所述纵向控制器适于获取第四预定距离内的所述红绿灯信息,并根据所述红绿灯信息判断所述主车的可通过性,若可通过,所述纵向控制器采用最大巡航速度,若不可通过,则计算所述主车的所述实际加速度ai。
本发明还提出一种自适应巡航控制系统。
根据本发明实施例的自适应巡航控制系统包括感知模块、纵向控制器和底层执行器,所述感知模块适于获取主车车速V、主车与感知目标之间的相对距离S0、道路最大通行速度Vset和主车最大加速度a;所述纵向控制器适于根据所述感知模块获取的数据信息,以计算出主车的实际加速度ai,其中,满足:S*(V,ΔV)为主车与前车之间的期望距离;所述底层执行器适于根据所述实际加速度,控制油门以及刹车踏板开度。
根据本发明实施例的自适应巡航控制系统,通过主车的车速、道路最大通行速度、主车的最大加速度、主车与感知目标之间的期望距离为、主车与感知目标之间的相对距离,来判断此时车辆需要进行的加速度,从而使得车辆可以以较为平稳的速度进行前进或者停止,由此,可以提高用户的使用体验感。
在本发明的一些实施例中,所述感知模块还适于获取路上工况、路口工况和红绿灯信息,所述纵向控制器适于根据所述感知模块获取的数据信息计算所述主车的所述实际加速度ai。
在本发明的一些实施例中,所述感知目标包括:前车、路口、路上故障位置、预路口等。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本发明实施例的自适应巡航控制方法的判断流程图。
图2是根据本发明实施例的自适应巡航控制方法的工作流程图。
图3是根据本发明实施例的自适应巡航控制方法的前车急减速工况下两车速度变化模拟图。
图4是根据本发明实施例的自适应巡航控制方法的前车急减速工况下两车实际距离以及期望距离模拟图。
图5是根据本发明实施例的自适应巡航控制方法的前车切入时两车速度变化模拟图。
图6是根据本发明实施例的自适应巡航控制方法的前车切入是两车期望距离以及实际距离模拟图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的自适应巡航控制方法。
需要说明的是,图3中,道路最大可通行速度为120KM/H,虚曲线表示主车速度,实曲线表示前车速度。
图4中,虚曲线表示实际车距,实曲线表示期望车距。
图5中,道路最大可通行速度为80KM/H,前车的实际车速为70KM/H,虚曲线表示主车车速。
图6中,虚曲线表示期望车距,实曲线表示实际车距。
如图1和图2所示,根据本发明实施例的自适应巡航控制方法包括:首先,车辆通过感知模块获取当前交通流信息,这里,交通流信息可以是导航路线上的车辆拥堵情况以及道路维修情况以及路口情况等,不作限制。
其次,感知模块还可以获取感知目标和主车信息,这里,主车信息可以理解为感知模块所在车辆的速度信息、加速度信息等,这里不作限制,感知目标为在预定距离或者预定范围内可以作为被感知的对象,例如,感知目标可以为预定距离内的前方车辆,也可以为预定距离内的路口等,这里不作限制。
进一步地,纵向控制器根据感知模块获取的交通流信息、感知目标和主车信息,计算出主车的实际加速度ai,具体包括:使用公式计算出主车的实际加速度ai,其中,主车的车速为V、道路最大通行速度为Vset、主车的最大加速度为a、主车与感知目标之间的期望距离为S*(V,ΔV)、主车与感知目标之间的相对距离为S0。最后,底层执行器根据实际加速度ai,控制油门以及刹车踏板的开度。
也就是说,纵向控制器可以根据主车的车速、道路最大通行速度、主车的最大加速度、主车与感知目标之间的期望距离为、主车与感知目标之间的相对距离,来判断此时车辆需要进行的加速度,从而使得车辆可以以较为平稳的速度进行前进或者停止,由此,可以提高用户的使用体验感。
这里,可以理解的是,传统的自适应巡航控制系统的控制模式根据前方车辆信息包括(前车速度以及与前车的相对距离)通过开关控制主车的加减速,比如前车车速大于本车车速时,且两车距离大于安全距离,则本车选择定速巡航模式;当前车车速大于本车车速,且两车距离小于安全距离,则采用制动模式;当前车车速小于本车车速,且两车距离大于安全距离,则本车开启跟车模式并且加速;若前车车速小于本车车速,并且两车距离小于安全距离,则本车采取制动模式。
这种通过多模式开关控制来实现自适应巡航控制系统的传统方法鲁棒性很差,由于汽车的高度非线性特性以及实际交通环境复杂多变,在例如前车切出旁车切入时由于内部控制逻辑切换复杂会引起系统顿挫感强烈,当处理类似的切换频繁的工况时对传统控制方法也提出了较大挑战。
本申请提出一种基于智能驾驶员模型的自适应巡航控制系统设计方法,将巡航速度、相对速度、安全车间时距以及安全停车距离融合在模型中,并且提供了基于不同熟练度驾驶员的安全车间时距,在实际纵向控制中系统只需要获取前车的相关信息,就可以提供相应的加速度来调整与前车的安全间距,适应多种场景工况,避免了因为模式切换带来的系统震荡和顿挫感。
由此,根据本发明实施例的自适应巡航控制方法,通过主车的车速、道路最大通行速度、主车的最大加速度、主车与感知目标之间的期望距离为、主车与感知目标之间的相对距离,来判断此时车辆需要进行的加速度,从而使得车辆可以以较为平稳的速度进行前进或者停止,由此,可以提高用户的使用体验感。
在本发明的一些实施例中,当纵向控制器还根据感知模块获取的交通流信息、感知目标和主车信息后,主车与感知目标之间的期望距离S*(V,ΔV)可以通过纵向控制器根据公式:计算出,其中,主车与感知目标之间的相对速度为ΔV,安全时距为T,舒适减速度为b。
也就是说,感知模块还可以获取感知目标的速度,以得出主车与感知目标之间的相对速度为ΔV,并根据车辆的紧急刹车时间和/或驾驶员的熟练程度等信息得出车辆停止的安全时距,同时,不同的乘客具有不同的舒适减速度的适应感,由此,根据上述信息可以获得主车行驶的每个阶段与感知目标之间的期望距离S*(V,ΔV),然后,纵向控制器可以根据期望距离得出最适合的加速度。
在本发明的一些实施例中,如图1所示,当感知模块获取到紧急情况时,纵向控制器适于控制底层执行器,以控制油门以及刹车踏板进行紧急刹车。也就是说,在车辆去行驶的过程中,感知模块还可以感知到一些对应的紧急情况,例如,紧急情况可以为前车强行插入本车道,为了避免碰撞,主车只能启动紧急刹车措施;还有一种紧急情况可以为,前方道路突然出现的道路事故,这里的道路事故可以为前方车辆事故,也可以为前方道路事故。
在本发明的一些实施例中,当感知模块获取感知目标和主车的信息后,还可以包括:首先,当感知模块检测到主车的前方第一预定距离内无车时,获取主车前方第二预定距离内的路上工况,其次,当感知模块检测到第二预定距离内的路上工况良好时,纵向控制器采用最大巡航速度。
也就是说,前方车辆作为感知模块获取的感知目标时,感知模块可以检测主车的前方的第一预定距离内有没有车辆,当没有车辆时,可以检测主车前方第二预定距离内的路上工况,这些路上工况可以是交通流信息内的道路施工情况,当感知模块检测到第二预定距离内的路上工况良好时,纵向控制器采用最大巡航速度。
进一步地,感知模块获取主车前方第三预定距离内的路口工况,当检测到第三预定距离内有路口工况时,以路口工况作为感知目标,计算主车的实际加速度ai。也就是说,当第一预定距离内没有前方车辆,第二预定距离内路口工况良好时,可以将路口工况作为感知模块获取的感知目标,此时,感知模块可以检测第三预定距离内的路口工况,这里路口工况可以为第三预定距离内是否有路口,以及路口的拥堵情况。当第三预定距离内有路口,且路口拥堵时,可以通过纵向控制器,以前方路口作为感知目标,计算主车的实际加速度ai,
在本申请的一个具体实施例中,感知模块还适于获取红绿灯信息,当检测到第二预定距离内的路上工况良好,且第三预定距离内有路口工况时,纵向控制器适于获取第四预定距离内的红绿灯信息,并根据红绿灯信息判断主车的可通过性,若可通过,则纵向控制器采用最大巡航速度,若不可通过,则纵向控制器计算主车的实际加速度ai。
这里,需要说明的是,上述的第一预定距离、第二预定距离、第三预定距离和第四预定距离可以均相等,也可以均不等,还可以是,第一预定距离小于第二预定距离,第二预定距离小于第三预定距离,第三预定距离小于或者等于第四预定距离,对于第三预定距离和第四预定距离的理解,路口可能有红绿灯,也可能没有,以及,等路口没有红绿灯时,判断路口工况以及此路口的可通过性,并通过纵向控制器进行控制。
本发明还提出一种自适应巡航控制系统。
根据本发明实施例的自适应巡航控制系统包括感知模块、纵向控制器和底层执行器。
具体地,感知模块适于获取主车车速V、主车与感知目标之间的相对距离S0、道路最大通行速度Vset和主车最大加速度a;纵向控制器适于根据感知模块获取的数据信息,以计算出主车的实际加速度ai,其中,满足:S*(V,ΔV)为主车与前车之间的期望距离;底层执行器适于根据实际加速度ai,控制油门以及刹车踏板开度。
这里,交通流信息可以是导航路线上的车辆拥堵情况以及道路维修情况以及路口情况等,主车信息可以理解为感知模块所在车辆的速度信息、加速度信息等,这里不作限制。
纵向控制器可以根据主车的车速、道路最大通行速度、主车的最大加速度、主车与感知目标之间的期望距离为、主车与感知目标之间的相对距离,来判断此时车辆需要进行的加速度,然后通过底层执行器控制油门以及刹车踏板开度,从而使得车辆可以以较为平稳的速度进行前进或者停止,由此,可以提高用户的使用体验感。
这里,可以理解的是,传统的自适应巡航控制系统的控制模式根据前方车辆信息包括(前车速度以及与前车的相对距离)通过开关控制主车的加减速,比如前车车速大于本车车速时,且两车距离大于安全距离,则本车选择定速巡航模式;当前车车速大于本车车速,且两车距离小于安全距离,则采用制动模式;当前车车速小于本车车速,且两车距离大于安全距离,则本车开启跟车模式并且加速;若前车车速小于本车车速,并且两车距离小于安全距离,则本车采取制动模式。
这种通过多模式开关控制来实现自适应巡航控制系统的传统方法鲁棒性很差,由于汽车的高度非线性特性以及实际交通环境复杂多变,在例如前车切出旁车切入时由于内部控制逻辑切换复杂会引起系统顿挫感强烈,当处理类似的切换频繁的工况时对传统控制方法也提出了较大挑战。
本申请提出一种基于智能驾驶员模型的自适应巡航控制系统设计方法,将巡航速度、相对速度、安全车间时距以及安全停车距离融合在模型中,并且提供了基于不同熟练度驾驶员的安全车间时距,在实际纵向控制中系统只需要获取前车的相关信息,就可以提供相应的加速度来调整与前车的安全间距,适应多种场景工况,避免了因为模式切换带来的系统震荡和顿挫感。
由此,根据本发明实施例的自适应巡航控制系统,通过主车的车速、道路最大通行速度、主车的最大加速度、主车与感知目标之间的期望距离为、主车与感知目标之间的相对距离,来判断此时车辆需要进行的加速度,从而使得车辆可以以较为平稳的速度进行前进或者停止,由此,可以提高用户的使用体验感。
也就是说,感知模块还可以获取感知目标的速度,以得出主车与感知目标之间的相对速度为ΔV,并根据车辆的紧急刹车时间和/或驾驶员的熟练程度等信息得出车辆停止的安全时距,同时,不同的乘客具有不同的舒适减速度的适应感,由此,根据上述信息可以获得主车行驶的每个阶段与感知目标之间的期望距离S*(V,ΔV),然后,纵向控制器可以根据期望距离得出最适合的加速度。
在本发明的一些实施例中,当感知模块获取到紧急情况时,纵向控制器适于控制底层执行器,以控制油门以及刹车踏板进行紧急刹车。也就是说,在车辆去行驶的过程中,感知模块还可以感知到一些对应的紧急情况,例如,紧急情况可以为前车强行插入本车道,为了避免碰撞,主车只能启动紧急刹车措施;还有一种紧急情况可以为,前方道路突然出现的道路事故,这里的道路事故可以为前方车辆事故,也可以为前方道路事故。
在本发明的一些实施例中,当感知模块获取感知目标和主车的信息后,还可以包括:首先,当感知模块检测到主车的前方第一预定距离内无车时,获取主车前方第二预定距离内的路上工况,其次,当感知模块检测到第二预定距离内的路上工况良好时,纵向控制器采用最大巡航速度。
也就是说,前方车辆作为感知模块获取的感知目标时,感知模块可以检测主车的前方的第一预定距离内有没有车辆,当没有车辆时,可以检测主车前方第二预定距离内的路上工况,这些路上工况可以是交通流信息内的道路施工情况,当感知模块检测到第二预定距离内的路上工况良好时,纵向控制器采用最大巡航速度。
进一步地,感知模块获取主车前方第三预定距离内的路口工况,当检测到第三预定距离内有路口工况时,以路口工况作为感知目标,计算主车的实际加速度ai。也就是说,当第一预定距离内没有前方车辆,第二预定距离内路口工况良好时,可以将路口工况作为感知模块获取的感知目标,此时,感知模块可以检测第三预定距离内的路口工况,这里路口工况可以为第三预定距离内是否有路口,以及路口的拥堵情况。当第三预定距离内有路口,且路口拥堵时,可以通过纵向控制器,以前方路口作为感知目标,计算主车的实际加速度ai,
在本申请的一个具体实施例中,感知模块还适于获取红绿灯信息,当检测到第二预定距离内的路上工况良好,且第三预定距离内有路口工况时,纵向控制器适于获取第四预定距离内的红绿灯信息,并根据红绿灯信息判断主车的可通过性,若可通过,则纵向控制器采用最大巡航速度,若不可通过,则纵向控制器计算主车的实际加速度ai。
这里,需要说明的是,上述的第一预定距离、第二预定距离、第三预定距离和第四预定距离可以均相等,也可以均不等,还可以是,第一预定距离小于第二预定距离,第二预定距离小于第三预定距离,第三预定距离小于或者等于第四预定距离,对于第三预定距离和第四预定距离的理解,路口可能有红绿灯,也可能没有,以及,等路口没有红绿灯时,判断路口工况以及此路口的可通过性,并通过纵向控制器进行控制。
在本发明的一些实施例中,感知目标包括前车、路口、路上故障位置或者预路口等,其中,以前车为例,通过感知前车的信息,可以根据前车的车速或者前车的急刹车等特殊情况来以一种用户舒适的加速度来调整主车车速,以路口为例,为避免路口红绿灯等需要使得车辆停止或者使得车辆缓速才能通过时,可以先以路口作为感知目标,可以理解的是,路口作为一个地标,其速度为0,因此,也可以通过计算公式来计算本车需要的实际加速度ai。当然,可以理解的是,感知目标也可以不仅限于上述提及的感知目标种类,还是可以桥梁路段、隧道路段等,这里不作限制。
根据本发明实施例的自适应巡航控制系统的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的,这里不再详细描述。
在本说明书的描述中,参考术语“一些实施例”、“可选地”、“进一步地”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
3.根据权利要求1所述的自适应巡航控制方法,其特征在于,当感知模块获取到紧急情况时,所述纵向控制器适于控制所述底层执行器,以控制油门以及刹车踏板进行紧急刹车。
4.根据权利要求1所述的自适应巡航控制方法,其特征在于,在步骤S2中,所述感知目标包括前车,在步骤S2之后还包括:
S21、当所述感知模块检测到所述主车的前方第一预定距离内无车时,获取所述主车前方第二预定距离内的路上工况;
S22、当所述感知模块检测到所述第二预定距离内的路上工况良好时,所述纵向控制器采用最大巡航速度。
5.根据权利要求4所述的自适应巡航控制方法,其特征在于,在步骤S21之后还包括:
S23、所述感知模块获取所述主车前方第三预定距离内的路口工况,当检测到所述第三预定距离内有所述路口工况时,以所述路口工况作为所述感知目标,转至S3计算所述主车的所述实际加速度ai。
6.根据权利要求5所述的自适应巡航控制方法,其特征在于,在步骤S23中,所述感知模块还适于获取红绿灯信息,当检测到所述第二预定距离内的所述路上工况良好,且所述第三预定距离内有所述路口工况时,所述纵向控制器适于获取第四预定距离内的所述红绿灯信息,并根据所述红绿灯信息判断所述主车的可通过性,若可通过,则转至S22,若不可通过,则转至S3计算所述主车的所述实际加速度ai。
9.根据权利要求7所述的自适应巡航控制系统,其特征在于,所述感知模块还适于获取路上工况、路口工况和红绿灯信息,所述纵向控制器适于根据所述感知模块获取的数据信息计算所述主车的所述实际加速度ai。
10.根据权利要求7所述的自适应巡航控制系统,其特征在于,所述感知目标包括:前车、路口、路上故障位置或者预路口等。
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