CN112677974A - 一种自适应巡航系统的期望加速度决策方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应巡航系统的期望加速度决策方法，包括建立自适应巡航系统跟车运动学模型；在所述跟车运动学模型下根据控制优化策略及每个控制优化策略对应的约束条件，以获取自适应巡航系统的控制量；其中，所述控制优化策略包括场景判定及切换逻辑策略、定速巡航控制策略、自主跟车控制策略中的至少一项；还公开了一种自适应巡航系统的期望加速度决策系统，包括：运动模型构建模块，用于建立自适应巡航系统跟车运动学模型。本发明的有益效果为能决策出满足相对车距与主车速度同时收敛于安全车距和目标车速的期望加速度，并满足驾乘舒适性。

Description

一种自适应巡航系统的期望加速度决策方法及系统

技术领域

本发明涉及智能驾驶技术领域，尤其涉及一种自适应巡航系统的期望加速度决策方法及系统。

背景技术

自适应巡航控制系统，也称为ACC系统，是在传统的巡航控制技术基础上发展起来的，不仅具有定速巡航能力，而且具有应用车载传感器信息自动调整车辆行驶速度，使本车与前行车辆之间保持安全间距的功能。

目前典型的自适应巡航功能是在特定工况下实现汽车的纵向自动驾驶，解放驾驶员的双脚，减轻驾驶员的操作负担，并在有碰撞危险时及时提示驾驶员直至进行主动制动干预，以避免碰撞或减轻碰撞的危险程度。自适应巡航系统控制主车在前方传感器检测范围内没有目标车辆时以驾驶员设定的目标速度巡航行驶；而当前方目标车辆在主车的检测范围内且目标车辆车速小于主车设置的巡航车速时，主车以一定的控制策略跟随目标车辆行驶。因此自适应巡航控制车辆一般采用雷达为主摄像头为辅的传感器系统以探测交通环境信息，例如目标车辆与主车间的相对车距及相对车速等。自适应巡航主控系统则利用交通环境信息、主车行驶状态、主车运动参数以及由安全距离模型计算的安全车距决定主车目前的控制状态并向各执行机构发送动作指令。

通常自适应巡航系统设计采用分层设计，其中决策层的期望加速度决策算法是建立在车间距算法基础之上的。安全车距模型的选择和设置对自适应巡航控制系统十分关键。在进行车距控制时安全车距模型实时计算主车所处的安全状态，并根据前车的行驶情况决定是否对主车进行加速或减速操作。安全车距设置偏小会导致主车在前车跟随行驶时经常处于不安全状态，从而引发驾驶员精神紧张。安全车距设置过大则会引起其它车辆的频繁并线，使驾驶员对自适应巡航控制的信任度降低。因此选取可靠而合适的安全车距计算模型十分重要。目前现有技术中大量使用的是固定车间安全时距模型，即安全车距等于主车车速乘以时间常数，再加停车时的最小安全车距，然而此种模型太过局限，对驾乘的安全性和舒适度都有影响。

为解决驾驶员辅助系统在前车跟随控制中车距与车速误差不易同步收敛的问题，建立考虑主车对期望加速度动态响应的主车与前车运动模型，以对前车跟随控制提供模型参考。现有技术中加速度决策系统往往未能反应主车与主目标车辆的运动关系，决策出的期望加速度未能满足相对车距与主车速度同时收敛于安全车距和目标车速，体现在实际驾驶场景中主要有，相对车距过大，旁边车道车辆切入本车道影响交通流量；相对车距过小，引发频繁的车辆制动/驱动切换和安全风险；并且，现有的加速度决策系统决策过程一般不会考虑驾驶员行为经验，输出的期望加速度过大，严重影响驾乘的舒适性；还有的加速度决策系统涉及到的结构和数学模型过于复杂，有时候甚至用到机器自学习和神经网络等知识，高性价比的车载嵌入式控制器无法满足其对运算能力的要求。

发明内容

本发明的目的在于为了提供一种能反应主车与目标车辆运动关系、决策出满足相对车距与主车速度同时收敛于安全车距和目标车速的期望加速度，并满足驾乘舒适性的自适应巡航系统的期望加速度决策方法及系统。

为此，本发明采取的技术方案是：

一种自适应巡航系统的期望加速度决策方法，包括

建立自适应巡航系统跟车运动学模型；

在所述跟车运动学模型下根据控制优化策略及每个控制优化策略对应的约束条件，以获取自适应巡航系统的控制量；

其中，所述控制优化策略包括场景判定及切换逻辑策略、定速巡航控制策略、自主跟车控制策略中的至少一项；

所述场景判定及切换逻辑策略包括两个阶段，第一阶段为目标跟车距离的计算，第二阶段为判定场景及切换逻辑；

所述定速巡航控制策略包括规划控制阶段和比例调节阶段；

当车速低于定速巡航比例阶段速度下限或者高于定速巡航比例阶段速度上限时，处于规划控制阶段；

当车速高于定速巡航比例阶段速度下限且低于定速巡航比例阶段速度上限，处于比例调节阶段；

其中，定速巡航比例阶段速度上下限依据目标巡航车速查ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定；

所述自主跟车控制策略包括三个步骤，第一步为目标跟车距离的计算，第二步为采用归一化的双参数比例调节方法进行目标加速度决策，第三步为对所述目标加速度进行约束。

优选的，所述场景判定及切换逻辑策略的第一阶段中，目标跟车距离的计算公式为：y＝k*x+b，

其中，y为目标跟车距离，x为设定的目标巡航速度，k为安全时距，b为最小安全距离；

第二阶段中，判定场景及切换逻辑的具体策略为进行定速巡航及自主跟车控制模式的切换，切换策略如下：

(1)当本车前方未检测到车辆或者相对距离大于k₂*y时，前车运动状态不对本车造成影响，本车工作在定速巡航模式；

(2)当本车与前方车辆相对距离小于k₁*y时，本车工作在自主跟车模式；

(3)当本车与前方车辆相对距离大于k₁*y且小于k₂*y时，若相对距离从大于k₂*y变至大于k₁*y且小于k₂*y，工作模式为定速巡航，若相对距离从小于k₁*y变至大于k₁*y且小于k₂*y，工作模式为自主跟车；

其中，k₁和k₂为场景判定临界距离系数，由跟车等级和目标巡航速度确定。

优选的，所述定速巡航控制策略中，所述规划控制阶段的目标是使得本车车速以固定的常加速度接近于目标巡航速度，所述规划控制阶段分为规划稳定阶段和规划过渡阶段；

当常加速度为固定时，此时处于规划稳定阶段，固定的常加速度依据当前车速与目标车速差值、当前加速度查ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定；所述规划稳定阶段中，当前车速小于目标车速时，常加速度为正，当前车速大于目标车速时，常加速度为负；

当实际加速度与常加速度存在差异时，处于规划过渡阶段，该阶段的控制目标是使得实际加速度以预设的加速度变化率达到常加速度值，所述加速度变化率依据当前车速与目标车速差值、当前加速度查ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定。

优选的，所述定速巡航控制策略中，当实际车速处于速巡航比例阶段速度上下限之间时，处于比例调节阶段，所述比例调节阶段依据公式a_goal＝a_base*Δv/Δv_max确定，其中，a_goal为目标加速度，a_base为比例阶段基准加速度，依据目标巡航速度查脉谱图表确定，Δv为当前速度与目标巡航速度之差，Δv_max为目标巡航速度与比例阶段速度上限或下限之差。

优选的，所述自主跟车控制策略中，第一步目标跟车距离的计算公式为：

d_goal＝v_goal*t_safe+d_min

其中，d_goal为目标跟车距离；v_goal为目标跟车速度；t_safe为设定的跟车等级对应的安全时距；d_min为最小跟车安全距离；

第二步采用归一化的双参数比例调节方法进行目标加速度决策，即：

其中，a_goal为目标加速度；f_v为基于速度差的加速度决策量在最终决策量中所占比例；f_d为基于距离差的加速度决策量在最终决策量中所占比例，f_v+f_d＝1；a_v-base为速度差基准加速度；v_cur为当前本车车速；v_max和v_min为自适应巡航系统功能起效的速度区间边界，

d_v-base为距离差基准加速度；d_cur为当前本车与前车的相对距离；d_max和d_min为ACC传感器可探测的距离边界，

f_v依据当前本车车速查ACC自主跟车控制策略脉谱图表确定；

第三步对目标加速度进行约束，在跟车过程中，当本车车速等于设定的巡航车速，而目标加速度大于0时，或者本车车速大于巡航车速，而目标加速度不小于0时，均需要对目标加速度进行约束，设定为不大于0的值，具体数值依据设定的巡航速度查ACC自主跟车控制策略脉谱图表确定。

一种自适应巡航系统的期望加速度决策系统，包括：

运动模型构建模块，用于建立自适应巡航系统跟车运动学模型；

在所述跟车运动学模型下根据控制优化策略及每个控制优化策略对应的约束条件，以获取自适应巡航系统的控制量；

其中，所述控制优化策略包括场景及切换逻辑模块、定速巡航控制模块、自主跟车控制模块中的至少一项；

所述场景判定及切换逻辑模块包括：

跟车距离判断子模块，用于获取在设定巡航速度下的目标跟车距离；

场景判定子模块，用于定速巡航和自主跟车控制模式之间的切换；

所述定速巡航控制模块包括：

规划控制子模块，用于使本车速度以固定的常加速度接近于目标巡航速度；

比例调节子模块，用于达到稳定维持目标巡航速度的目的，使得速度收敛于目标速度的同时，加速度收敛于0；

所述自主跟车控制模块包括：

跟车距离判断子模块，用于获取在自主跟车过程的目标跟车距离；

目标加速度决策子模块，用于获取自主跟车的目标加速度；

目标加速度约束子模块，用于保证安全性和与功能定义的符合性。

优选的，所述场景判定及切换逻辑模块中的跟车距离判断子模块中，目标跟车距离的计算公式为：y＝k*x+b，

其中，y为目标跟车距离，x为设定的目标巡航速度，k为安全时距，b为最小安全距离；

所述场景判定子模块中，判定场景及切换逻辑的具体策略为进行定速巡航及自主跟车控制模式的切换，切换策略如下：

(1)当本车前方未检测到车辆或者相对距离大于k₂*y时，前车运动状态不对本车造成影响，本车工作在定速巡航模式；

(2)当本车与前方车辆相对距离小于k₁*y时，本车工作在自主跟车模式；

(3)当本车与前方车辆相对距离大于k₁*y且小于k₂*y时，若相对距离从大于k₂*y变至大于k₁*y且小于k₂*y，工作模式为定速巡航，若相对距离从小于k₁*y变至大于k₁*y且小于k₂*y，工作模式为自主跟车；

其中，k₁和k₂为场景判定临界距离系数，由跟车等级和目标巡航速度确定。

优选的，规划控制子模块分为规划稳定子模块和规划过渡子模块；

所述规划稳定子模块中，常加速度为固定值，固定的常加速度依据当前车速与目标车速差值、当前加速度查ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定；在所述规划稳定子模块中，当前车速小于目标车速时，常加速度为正，当前车速大于目标车速时，常加速度为负；

所述规划过渡子模块中，实际加速度与常加速度存在差异，所述加速度变化率依据当前车速与目标车速差值、当前加速度查ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定。

优选的，所述比例调节子模块中，实际车速处于速巡航比例阶段速度上下限之间，目标加速度依据公式a_goal＝a_base*Δv/Δv_max确定，其中，a_goal为目标加速度，a_base为比例阶段基准加速度，依据目标巡航速度查MAP确定，Δv为当前速度与目标巡航速度之差，Δv_max为目标巡航速度与比例阶段速度上限或下限之差。

优选的，所述自主跟车控制模块的跟车距离判断子模块中，目标跟车距离的计算公式为：

d_goal＝v_goal*t_safe+d_min

其中，d_goal为目标跟车距离；v_goal为目标跟车速度；t_safe为设定的跟车等级对应的安全时距；d_min为最小跟车安全距离；

所述目标加速度决策子模块采用归一化的双参数比例调节方法进行目标加速度决策，即：

其中，a_goal为目标加速度；f_v为基于速度差的加速度决策量在最终决策量中所占比例；f_d为基于距离差的加速度决策量在最终决策量中所占比例，f_v+f_d＝1；a_v-base为速度差基准加速度；v_cur为当前本车车速；v_max和v_min为自适应巡航系统功能起效的速度区间边界，

d_v-base为距离差基准加速度；d_cur为当前本车与前车的相对距离；d_max和d_min为ACC传感器可探测的距离边界，

f_v依据当前本车车速查ACC自主跟车控制策略脉谱图表确定；

所述目标加速度约束子模块中，在跟车过程，当本车车速等于设定的巡航车速，而目标加速度大于0时，或者本车车速大于巡航车速，而目标加速度不小于0时，均需要对目标加速度进行约束，设定为不大于0的值，具体数值依据设定的巡航速度查ACC自主跟车控制策略脉谱图表确定。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.场景判定及切换逻辑中的临界距离系数由目标巡航速度和跟车等级组成的二维脉普图确定，目标巡航速度和跟车等级由驾驶员自行设定。

2.定速巡航分为三个阶段，依据每个阶段自身在整个定速巡航过程中的特征制定相符的期望加速度决策策略。引入加速度变化率、基准加速度、常加速度、速度上下限等评价指标，保证整个巡航过程在不以降低舒适性的前提下能快速响应，更符合驾驶员经验行为。

3.自主跟车控制采用归一化的双参数比例调节方法进行目标加速度决策。综合考虑基于速度差的加速度决策量在最终决策量中所占比例与基于距离差的加速度决策量在最终决策量中所占比例决策出期望加速度。

4.加速度决策算法所用的所有间接参数都不用通过复杂数学方程求解，查相关的脉普图就可以得到，脉谱图通过线下的多次实车标定优化制作。

附图说明

图1是ACC场景判定及切换逻辑模型图；

图2是定速巡航控制策略及过程模型图；

图3是本发明期望加速度决策系统示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种自适应巡航系统的期望加速度决策方法，包括

建立自适应巡航系统跟车运动学模型；

通常自适应巡航系统设计采用分层设计，可包括决策层和控制层，由决策层决定自车期望加速度，向控制层输出期望加速度，使得自车的实际加速度收敛于决策层输出的期望加速度。

在所述跟车运动学模型下根据控制优化策略及每个控制优化策略对应的约束条件，以获取自适应巡航系统的控制量；

所述控制优化策略可为场景及切换逻辑策略、定速巡航控制策略、自主跟车控制策略的组合；

所述场景判定及切换逻辑策略包括两个阶段，第一阶段为目标跟车距离的计算，第二阶段为判定场景及切换逻辑；

第一阶段中，目标跟车距离的计算公式为：y＝k*x+b，

其中，y为目标跟车距离，x为设定的目标巡航速度，k为安全时距，b为最小安全距离；

第二阶段中，判定场景及切换逻辑的具体策略为进行定速巡航及自主跟车控制模式的切换，如图1所示，切换策略如下：

(1)当本车前方未检测到车辆或者相对距离大于k₂*y，见图1中区域①，此时，前车运动状态不对本车造成影响，本车工作在定速巡航模式；

(2)当本车与前方车辆相对距离小于k₁*y，见图1中区域③，此时，本车工作在自主跟车模式；

(3)当本车与前方车辆相对距离大于k₁*y且小于k₂*y时，见图1中区域②，当相对距离从大于k₂*y变至大于k₁*y且小于k₂*y，即由区域①进入时，工作模式为定速巡航，当相对距离从小于k₁*y变至大于k₁*y且小于k₂*y，即由区域③进入时，工作模式为自主跟车；

其中，k1和k2为场景判定临界距离系数，由跟车等级和目标巡航速度确定。表1所示为场景判定及切换逻辑需要标定的脉谱图。

表1 ACC场景判定及切换逻辑脉谱图

如图2所示，所述定速巡航控制策略依据本车实际车速大小可分为规划控制阶段和比例调节阶段；

当车速低于定速巡航比例阶段速度下限或者高于定速巡航比例阶段速度上限时，处于规划控制阶段，见图2中的a-c段和g-e段所示；

当车速高于定速巡航比例阶段速度下限且低于定速巡航比例阶段速度上限，处于比例调节阶段，见图2中的c-d段和e-d段所示；

其中，定速巡航比例阶段速度上下限依据目标巡航车速通过查表2所示的ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定；

所述规划控制阶段的目标是使得本车车速以固定的常加速度接近于目标巡航速度，所述规划控制阶段分为规划稳定阶段和规划过渡阶段；

当常加速度为固定时，此时处于规划稳定阶段，如图2中的b-c段和f-e段所示，固定的常加速度依据当前车速与目标车速差值、当前加速度查表2所示的ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定，在此阶段，当前车速小于目标车速时，常加速度为正，当前车速大于目标车速时，常加速度为负；

当实际加速度与常加速度存在差异时，处于规划过渡阶段，如图2中的a-b段和g-f段，该阶段的控制目标是使得实际加速度以一定的加速度变化率达到常加速度值，该加速度变化率依据当前车速与目标车速差值、当前加速度查表2所示的ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定，以满足速度变化过程中的舒适性要求。

当a-b段起始加速度为负时，如制动踏板释放进入ACC控制时，为避免负加速度导致的车速持续下降，在满足舒适性对加速度变化率极限约束的前提下，直接通过当前车速查表2所示的ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定目标加速度；当g-f段起始加速度为正时，如油门踏板释放进入ACC控制时，为避免正加速度导致的车速持续上升，在满足舒适性对加速度变化率极限约束的前提下，直接通过当前车速查表2所示的ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定目标加速度。

当实际车速处于速巡航比例阶段速度上下限之间时，处于比例调节阶段，如图2中c-d段和e-d段。该阶段的主要控制目标是使得速度收敛于目标速度的同时，加速度收敛于0，以达到稳定维持目标巡航速度的目的。该阶段依据a_goal＝a_base*Δv/Δv_max确定，a_goai为目标加速度，a_base为比例阶段基准加速度，依据目标巡航速度查MAP确定，Δv为当前速度与目标巡航速度之差，Δv_max为目标巡航速度与比例阶段速度上限或下限之差。

表2所示为定速巡航控制策略相关脉谱图。

表2 ACC定速巡航控制策略脉谱图

在本发明方案中，各种参数主要由与之相关的脉谱图确定。如表2所示，本发明方案涉及的脉谱图主要有一维脉谱图和二维脉谱图。

表2的ACC定速巡航控制策略脉谱图中，有一个定速巡航比例阶段基准加速度MAP，是一个一维脉谱图。通过实际行驶条件下的标定得到定速巡航比例阶段基准加速度MAP如表3所示：

表3定速巡航比例阶段基准加速度与目标巡航速度对应关系

目标巡航速度(x值)

v1

v2

v3

v4

v5

v6

v7

基准加速度值(y值)

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

根据表3，一个确定的目标巡航速度值对应一个确定的基准加速度值。如果某一时刻，自适应巡航系统得到的目标巡航速度值为v。首先确定v的范围落在v3和v4之间，毫无疑问此时对应目标巡航速度v的基准加速度值A将落在A3和A4之间。假设在已经标定的脉谱图中，各个小区间里面，x和y值存在近似线性关系。基于这样的假设，那么确定的A值求解方法为：

A＝(A4-A3)/(v4-v3)

通上述实例说明了一维脉谱图使用方法的核心是在实际工况下，间隔一定距离取一些特殊值，标定出脉谱图确定x轴参数所落在的区间范围假设在某个小区间范围内x和y存在线性关系。

所述自主跟车控制策略包括三个步骤，第一步为目标跟车距离的计算，第二步为采用归一化的双参数比例调节方法进行目标加速度决策，第三步为对目标加速度进行约束。

自主跟车过程的控制目标是实现自车速度和与前车相对距离的双参数收敛。所述自主跟车控制策略中，第一步目标跟车距离的计算公式为：

d_goal＝v_goal*t_safe+d_min

其中，d_goal为目标跟车距离；v_goal为目标跟车速度；t_safe为设定的跟车等级对应的安全时距；d_min为最小跟车安全距离，

第二步采用归一化的双参数比例调节方法进行目标加速度决策，即：

其中，a_goal为目标加速度；f_v为基于速度差的加速度决策量在最终决策量中所占比例；f_d为基于距离差的加速度决策量在最终决策量中所占比例，f_v+f_d＝1；a_v-base为速度差基准加速度；v_cur为当前本车车速；v_max和v_min为自适应巡航系统功能起效的速度区间边界，

d_v-base为距离差基准加速度；d_cur为当前本车与前车的相对距离；d_max和d_min为ACC传感器可探测的距离边界，

f_v依据当前本车车速查ACC自主跟车控制策略脉谱图表确定；

第三步对目标加速度进行约束，在跟车过程中，当本车车速等于设定的巡航车速，而目标加速度大于0时，或者本车车速大于巡航车速，而目标加速度不小于0时，为保证安全性和与功能定义的符合性，均需要对目标加速度进行约束，设定为不大于0的值，具体数值依据设定的巡航速度查表4所示的ACC自主跟车控制策略脉谱图表确定。

自主跟车控制采用与定速巡航策略中同样的控制逻辑以避免制动踏板释放和油门踏板释放时速度的长时间下降和上升。自主跟车过程中的舒适性通过允许的最大加速度变化率进行约束，该加速度变化率通过速度差和距离差查表4所示的ACC自主跟车控制策略脉谱图表确定。

表4所示为自主跟车控制策略相关脉谱图。

表4 ACC自主跟车控制策略脉谱图

其中，表4的ACC自主跟车控制策略脉谱图中有一个ACC跟车控制允许的最大加速度变化率MAP，是一个二维脉谱图。最大加速度变化率(z值)由本车目标车速-当前车速速度差(x值)与本车目标距离-当前距离距离差(y值)共同决定。通过实际行驶条件下的特殊取值标定得到ACC跟车控制允许的最大加速度变化率MAP如表5所示：

表5 ACC自主跟车控制策略最大加速度变化率与速度差和距离差对应关系

X/Y

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

Y1

Z1，1

Z2，1

Z3，1

Z4，1

Z5，1

Z6，1

Z7，1

Y2

Z1，2

Z2，2

Z3，2

Z4，2

Z5，2

Z6，2

Z7，2

Y3

Z1，3

Z2，3

Z3，3

Z4，3

Z5，3

Z6，3

Z7，3

Y4

Z1，4

Z2，4

Z3，4

Z4，4

Z5，4

Z6，4

Z7，4

Y5

Z1.5

Z2，5

Z3，5

Z4，5

Z5，5

Z6，5

Z7，5

Y6

Z1.6

Z2，6

Z3，6

Z4，6

Z5，6

Z6，6

Z7，6

Y7

Z1.7

Z2，7

Z3，7

Z4，7

Z5，7

Z6，7

Z7，7

如表5所示，一个确定的本车目标车速-当前车速速度差(x值)加上一个确定的本车目标距离-当前距离距离差(y值)对应一个确定的最大加速度变化率(z值)。在某一时刻，自适应巡航系统采集到本车目标车速-当前车速速度差X和本车目标距离-当前距离距离差Y。首先确定X值的范围落在X3和X4之间，Y值的范围落在Y3好Y4之间。(需要特别提出，X和Y值范围确定没有什么相关性，X值落在X3和X4之间时，Y可以落在任一区间)。然后分别固定Y＝Y3时和Y＝Y4时对Z在x轴上的区间(X3，X4)行插值处理，可以得到Z3和Z4两个数值，这时实际上就形成到了一个一维数值表，如表6所示：

表6 ACC自主跟车控制策略最大加速度变化率与距离差数值对应关系

y	Y3	Y4
			z	Z3	Z4

根据表6，用查一维脉谱图的方法就可以得到y的取值为Y时，最大加速度变化率Z。

通过上述具体实例，说明了二维脉谱图使用方法的核心是降维处理：先固定一个变量，在一个数轴上进行一维的脉谱图查表处理，得到的结果是一个一维脉谱图，然后再对这个一维脉谱图进行查表处理。

另一方面，本实施例还提供一种自适应巡航系统的期望加速度决策系统，包括：

运动模型构建模块，用于建立自适应巡航系统跟车运动学模型；

在所述跟车运动学模型下根据控制优化策略及每个控制优化策略对应的约束条件，以获取自适应巡航系统的控制量；

其中，所述控制优化策略包括场景判定及切换逻辑模块、定速巡航控制模块、自主跟车控制模块中的至少一项；

如图3所示，所述场景判定及切换逻辑模块1包括：

跟车距离判断子模块4，用于获取在设定巡航速度下的目标跟车距离；

场景判定子模块5，用于定速巡航和自主跟车控制模式之间的切换；

所述定速巡航控制模块2包括：

规划控制子模块6，用于使本车速度以固定的常加速度接近于目标巡航速度；

比例调节子模块7，用于达到稳定维持目标巡航速度的目的，使得速度收敛于目标速度的同时，加速度收敛于0；

所述自主跟车控制模块3包括：

跟车距离判断子模块8，用于获取在自主跟车过程的目标跟车距离；

目标加速度决策子模块9，用于获取自主跟车的目标加速度；

目标加速度约束子模块10，用于保证安全性和与功能定义的符合性。

所述场景判定及切换逻辑模块中的跟车距离判断子模块中，目标跟车距离的计算公式为：y＝k*x+b，

其中，y为目标跟车距离，x为设定的目标巡航速度，k为安全时距，b为最小安全距离；

所述场景判定子模块中，判定场景及切换逻辑的具体策略为进行定速巡航及自主跟车控制模式的切换，切换策略如下：

(1)当本车前方未检测到车辆或者相对距离大于k₂*y时，前车运动状态不对本车造成影响，本车工作在定速巡航模式；

(2)当本车与前方车辆相对距离小于k₁*y时，本车工作在自主跟车模式；

(3)当本车与前方车辆相对距离大于k₁*y且小于k₂*y时，若相对距离从大于k₂*y变至大于k₁*y且小于k₂*y，工作模式为定速巡航，若相对距离从小于k₁*y变至大于k₁*y且小于k₂*y，工作模式为自主跟车；

其中，k₁和k₂为场景判定临界距离系数，由跟车等级和目标巡航速度确定。

所述规划控制子模块分为规划稳定子模块和规划过渡子模块；

所述规划稳定子模块中，常加速度为固定值，固定的常加速度依据当前车速与目标车速差值、当前加速度查ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定；在所述规划稳定子模块中，当前车速小于目标车速时，常加速度为正，当前车速大于目标车速时，常加速度为负；

所述规划过渡子模块中，实际加速度与常加速度存在差异，所述加速度变化率依据当前车速与目标车速差值、当前加速度查ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定。

所述比例调节子模块中，实际车速处于速巡航比例阶段速度上下限之间，目标加速度依据公式a_goal＝a_base*Δv/Δv_max确定，其中，a_goal为目标加速度，a_base为比例阶段基准加速度，依据目标巡航速度查MAP确定，Δv为当前速度与目标巡航速度之差，Δv_max为目标巡航速度与比例阶段速度上限或下限之差。

所述自主跟车控制模块的跟车距离判断子模块中，目标跟车距离的计算公式为：

d_gaal＝v_goal*t_safe+d_min

其中，a_goal为目标跟车距离；v_goal为目标跟车速度；t_safe为设定的跟车等级对应的安全时距；d_min为最小跟车安全距离；

所述目标加速度决策子模块采用归一化的双参数比例调节方法进行目标加速度决策，即：

其中，a_goal为目标加速度；f_v为基于速度差的加速度决策量在最终决策量中所占比例；f_d为基于距离差的加速度决策量在最终决策量中所占比例，f_v+f_d＝1；a_v-base为速度差基准加速度；v_cur为当前本车车速；v_max和v_min为自适应巡航系统功能起效的速度区间边界，

d_v-base为距离差基准加速度；d_cur为当前本车与前车的相对距离；d_max和d_min为ACC传感器可探测的距离边界，

f_v依据当前本车车速查表4所示的ACC自主跟车控制策略脉谱图表确定；

所述目标加速度约束子模块中，在跟车过程，当本车车速等于设定的巡航车速，而目标加速度大于0时，或者本车车速大于巡航车速，而目标加速度不小于0时，均需要对目标加速度进行约束，设定为不大于0的值，具体数值依据设定的巡航速度查表4所示的ACC自主跟车控制策略脉谱图表确定。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种自适应巡航系统的期望加速度决策方法，其特征在于：包括

建立自适应巡航系统跟车运动学模型；

在所述跟车运动学模型下根据控制优化策略及每个控制优化策略对应的约束条件，以获取自适应巡航系统的控制量；

其中，所述控制优化策略包括场景判定及切换逻辑策略、定速巡航控制策略、自主跟车控制策略中的至少一项；

所述场景判定及切换逻辑策略包括两个阶段，第一阶段为目标跟车距离的计算，第二阶段为判定场景及切换逻辑；

所述定速巡航控制策略包括规划控制阶段和比例调节阶段；

当车速低于定速巡航比例阶段速度下限或者高于定速巡航比例阶段速度上限时，处于规划控制阶段；

当车速高于定速巡航比例阶段速度下限且低于定速巡航比例阶段速度上限，处于比例调节阶段；

其中，定速巡航比例阶段速度上下限依据目标巡航车速查ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定；

所述自主跟车控制策略包括三个步骤，第一步为目标跟车距离的计算，第二步为采用归一化的双参数比例调节方法进行目标加速度决策，第三步为对所述目标加速度进行约束。

2.根据权利要求1所述的自适应巡航系统的期望加速度决策方法，其特征在于，所述场景判定及切换逻辑策略的第一阶段中，目标跟车距离的计算公式为：y＝k*x+b，

其中，y为目标跟车距离，x为设定的目标巡航速度，k为安全时距，b为最小安全距离；

第二阶段中，判定场景及切换逻辑的具体策略为进行定速巡航及自主跟车控制模式的切换，切换策略如下：

(1)当本车前方未检测到车辆或者相对距离大于k₂*y时，前车运动状态不对本车造成影响，本车工作在定速巡航模式；

(2)当本车与前方车辆相对距离小于k₁*y时，本车工作在自主跟车模式；

(3)当本车与前方车辆相对距离大于k₁*y且小于k₂*y时，若相对距离从大于k₂*y变至大于k₁*y且小于k₂*y，工作模式为定速巡航，若相对距离从小于k₁*y变至大于k₁*y且小于k₂*y，工作模式为自主跟车；

其中，k₁和k₂为场景判定临界距离系数，由跟车等级和目标巡航速度确定。

3.根据权利要求1所述的自适应巡航系统的期望加速度决策方法，其特征在于，所述定速巡航控制策略中，所述规划控制阶段的目标是使得本车车速以固定的常加速度接近于目标巡航速度，所述规划控制阶段分为规划稳定阶段和规划过渡阶段；

当常加速度为固定时，此时处于规划稳定阶段，固定的常加速度依据当前车速与目标车速差值、当前加速度查ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定；所述规划稳定阶段中，当前车速小于目标车速时，常加速度为正，当前车速大于目标车速时，常加速度为负；

当实际加速度与常加速度存在差异时，处于规划过渡阶段，该阶段的控制目标是使得实际加速度以预设的加速度变化率达到常加速度值，所述加速度变化率依据当前车速与目标车速差值、当前加速度查ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定。

4.根据权利要求1所述的自适应巡航系统的期望加速度决策方法，其特征在于，所述定速巡航控制策略中，当实际车速处于速巡航比例阶段速度上下限之间时，处于比例调节阶段，所述比例调节阶段依据公式a_goal＝a_base*Δv/Δv_max确定，其中，a_goal为目标加速度，a_base为比例阶段基准加速度，依据目标巡航速度查MAP确定，Δv为当前速度与目标巡航速度之差，Δv_max为目标巡航速度与比例阶段速度上限或下限之差。

5.根据权利要求1所述的自适应巡航系统的期望加速度决策方法，其特征在于，所述自主跟车控制策略中，第一步目标跟车距离的计算公式为：

d_goal＝v_goal*t_safe+d_min

其中，d_goal为目标跟车距离；v_goal为目标跟车速度；t_safe为设定的跟车等级对应的安全时距；d_min为最小跟车安全距离；

第二步采用归一化的双参数比例调节方法进行目标加速度决策，即：

其中，a_goal为目标加速度；f_v为基于速度差的加速度决策量在最终决策量中所占比例；f_d为基于距离差的加速度决策量在最终决策量中所占比例，f_v+f_d＝1；a_v-base为速度差基准加速度；v_cur为当前本车车速；v_max和v_min为自适应巡航系统功能起效的速度区间边界，

d_v-base为距离差基准加速度；d_cur为当前本车与前车的相对距离；d_max和d_min为ACC传感器可探测的距离边界，

f_v依据当前本车车速查ACC自主跟车控制策略脉谱图表确定；

第三步对目标加速度进行约束，在跟车过程中，当本车车速等于设定的巡航车速，而目标加速度大于0时，或者本车车速大于巡航车速，而目标加速度不小于0时，均需要对目标加速度进行约束，设定为不大于0的值，具体数值依据设定的巡航速度查ACC自主跟车控制策略脉谱图表确定。

6.一种自适应巡航系统的期望加速度决策系统，其特征在于，包括：

运动模型构建模块，用于建立自适应巡航系统跟车运动学模型；

在所述跟车运动学模型下根据控制优化策略及每个控制优化策略对应的约束条件，以获取自适应巡航系统的控制量；

其中，所述控制优化策略包括场景判定及切换逻辑模块、定速巡航控制模块、自主跟车控制模块中的至少一项；

所述场景判定及切换逻辑模块包括：

跟车距离判断子模块，用于获取在设定巡航速度下的目标跟车距离；

场景判定子模块，用于定速巡航和自主跟车控制模式之间的切换；

所述定速巡航控制模块包括：

规划控制子模块，用于使本车速度以固定的常加速度接近于目标巡航速度；

比例调节子模块，用于达到稳定维持目标巡航速度的目的，使得速度收敛于目标速度的同时，加速度收敛于0；

所述自主跟车控制模块包括：

跟车距离判断子模块，用于获取在自主跟车过程的目标跟车距离；

目标加速度决策子模块，用于获取自主跟车的目标加速度；

目标加速度约束子模块，用于保证安全性和与功能定义的符合性。

7.根据权利要求6所述的自适应巡航系统的期望加速度决策系统，其特征在于，所述场景判定及切换逻辑模块中的跟车距离判断子模块中，目标跟车距离的计算公式为：y＝k*x+b，

其中，y为目标跟车距离，x为设定的目标巡航速度，k为安全时距，b为最小安全距离；

所述场景判定子模块中，判定场景及切换逻辑的具体策略为进行定速巡航及自主跟车控制模式的切换，切换策略如下：

(1)当本车前方未检测到车辆或者相对距离大于k₂*y时，前车运动状态不对本车造成影响，本车工作在定速巡航模式；

(2)当本车与前方车辆相对距离小于k₁*y时，本车工作在自主跟车模式；

(3)当本车与前方车辆相对距离大于k₁*y且小于k₂*y时，若相对距离从大于k₂*y变至大于k₁*y且小于k₂*y，工作模式为定速巡航，若相对距离从小于k₁*y变至大于k₁*y且小于k₂*y，工作模式为自主跟车；

其中，k₁和k₂为场景判定临界距离系数，由跟车等级和目标巡航速度确定。

8.根据权利要求6所述的自适应巡航系统的期望加速度决策系统，其特征在于，规划控制子模块分为规划稳定子模块和规划过渡子模块；

所述规划稳定子模块中，常加速度为固定值，固定的常加速度依据当前车速与目标车速差值、当前加速度查ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定；在所述规划稳定子模块中，当前车速小于目标车速时，常加速度为正，当前车速大于目标车速时，常加速度为负；

所述规划过渡子模块中，实际加速度与常加速度存在差异，所述加速度变化率依据当前车速与目标车速差值、当前加速度查ACC定速巡航控制策略脉谱图表确定。

9.根据权利要求6所述的自适应巡航系统的期望加速度决策系统，其特征在于，所述比例调节子模块中，实际车速处于速巡航比例阶段速度上下限之间，目标加速度依据公式a_goal＝a_base*Δv/Δv_max确定，其中，a_goal为目标加速度，a_base为比例阶段基准加速度，依据目标巡航速度查MAP确定，Δv为当前速度与目标巡航速度之差，Δv_max为目标巡航速度与比例阶段速度上限或下限之差。

10.根据权利要求6所述的自适应巡航系统的期望加速度决策系统，其特征在于，所述自主跟车控制模块的跟车距离判断子模块中，目标跟车距离的计算公式为：

d_goal＝v_goal*t_safe+d_min

其中，d_goal为目标跟车距离；v_goal为目标跟车速度；t_safe为设定的跟车等级对应的安全时距；d_min为最小跟车安全距离；

所述目标加速度决策子模块采用归一化的双参数比例调节方法进行目标加速度决策，即：

其中，a_goal为目标加速度；f_v为基于速度差的加速度决策量在最终决策量中所占比例；f_d为基于距离差的加速度决策量在最终决策量中所占比例，f_v+f_d＝1；a_v-base为速度差基准加速度；v_cur为当前本车车速；v_max和v_min为自适应巡航系统功能起效的速度区间边界，

d_v-base为距离差基准加速度；d_cur为当前本车与前车的相对距离；d_max和d_min为ACC传感器可探测的距离边界，

f_v依据当前本车车速查ACC自主跟车控制策略脉谱图表确定；

所述目标加速度约束子模块中，在跟车过程，当本车车速等于设定的巡航车速，而目标加速度大于0时，或者本车车速大于巡航车速，而目标加速度不小于0时，均需要对目标加速度进行约束，设定为不大于0的值，具体数值依据设定的巡航速度查ACC自主跟车控制策略脉谱图表确定。

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