CN112849135B - 对队列内车辆跟踪调整的方法和装置和具有该装置的车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及对队列内的车辆跟踪调整的方法，队列包括自主车辆以及在自主车辆之前和之后行驶的车辆，包括步骤：采集自主车辆的和在前行驶车辆的间距误差，间距误差是自主车辆和在前行驶车辆相对于相应的在前行驶车辆的、分别采集到的间距值与所期望的额定间距值之间的差值，以及采集用于自主车辆的和用于在前行驶车辆的所要求的车辆加速度。由采集的间距误差和所要求的车辆加速度确定两个相邻队列车辆之间的间距误差进展的程度和加速度进展的程度。借助调整装置将自主车辆的运动学参数朝向在前行驶车辆的纵向轨迹调整，其具有前馈器和控制器以调整所述运动学参数，基于间距误差进展的程度和加速度进展的程度调节前馈器份额与控制器份额之间的比例。
Description
技术领域
本发明涉及用于对队列内的车辆进行跟踪调整的一种方法和一种装置，所述队列包括至少一个自主车辆(ego vehicle)、以第一间距在自主车辆之前的在前行驶车辆和以第二间距在自主车辆之后的跟随车辆。另外，本发明还涉及一种车辆、特别是商用车，该车辆具有这样的装置或者可以至少与该装置联接。
背景技术
由车辆诸如商用车形成的队列典型地由一个行驶在前面的、规定速度和方向的引导车辆和一个或者多个以较小间距跟随的跟随车辆组成，其中跟随车辆遵循相应行驶在前面的前车。队列因此是隔开(例如约10米的)较小间距的车辆的编队行车，由此利用尾流行驶应该既实现了节省燃料、同时相应地降低二氧化碳排放，也在提高交通安全的同时更高效地利用交通基础设施。在所谓的队列行驶(其中多个车辆能够借助一个技术控制系统保持很小间距地依次相继地行驶)时，先进的技术如无线局域网(所谓的WLAN网)、雷达和照相系统允许相互无线联网的车辆保持短的间距地依次相继地行驶。通过利用队列中相应在前行驶车辆的行驶信息，跟随车辆能够自动加速、制动和/或转向。
通常的技术挑战是在保持相应的间距的同时保证行驶期间的所谓的链稳定性。这些要求相互矛盾：精确地保持间距要求跟随车辆对一个队列成员的(即使小的)速度变化做出相当快速而有力的反应。然而如果这个速度变化通过各个车辆的反应从前向后增强的话，则系统不再是链稳定的。
链稳定性主要取决于队列车辆相互的车辆跟随时间。这个跟随时间越短，停滞时间就越关键。由于复杂的数据处理算法如传感器数据融合、无线通信和长的执行机构响应时间引起的停滞时间因此可能导致：不得不将队列成员之间的间距选择为大的。这可能导致，原本的燃料节约潜力由于较小的尾流而急剧下降。
在此已知，链稳定性固有地由控制器架构预先确定。这个控制器架构通常由反馈和前馈组成。前馈使用经由无线通信发送的在前行驶车辆的期望加速度，以考虑其所期望的运动。在反馈回路中对剩余误差进行校正。控制器架构在此为了反馈而大多主要限于与测得的间距误差相关的线性控制器。
前馈大多与在前行驶车辆的额定加速度成比例。为了能够保证链稳定性，必须满足一系列的先决条件：自主车辆的执行器动力学必须是已知的和是可逆的(数学的)，并且要么所有队列车辆的执行器动力学必须是已知的和可逆的(数学的)，要么所有队列车辆的当前的加速度/减速在任何时候对于自主车辆来说必须是已知的。
这些先决条件常常使得必须非常清楚地了解队列车辆的执行器动力学并且同时严格地限制要使用的控制器架构，这最后可能导致队列中令人不舒适的行驶。
发明内容
本发明的目的是说明开头所述类型的、用于对队列内的车辆进行跟踪调整的一种方法和一种装置，该方法和装置允许尽可能地利用队列行驶的优点(例如降低消耗成本)，同时保证必要的安全性。
本发明涉及用于对队列内的车辆进行跟踪调整的一种方法和一种装置。
特别是本发明的一个方面涉及一种用于对队列内的车辆进行跟踪调整的方法，所述队列包括至少一个自主车辆、以第一间距在自主车辆之前的在前行驶车辆和以第二间距在自主车辆之后的跟随车辆，其中所述在前行驶车辆循着纵向轨迹运动，该方法包括以下步骤：
在一个相应的离散的时间点k经由N个采集点采集自主车辆的间距误差和采集在前行驶车辆的间距误差，其中间距误差是自主车辆和在前行驶车辆相对于相应的在前行驶车辆的、分别采集到的间距值与相应所期望的额定间距值之间的差值，
在一个相应的离散的时间点k经由N个采集点采集用于自主车辆的所要求的车辆加速度和用于在前行驶车辆的所要求的车辆加速度，
由采集到的间距误差确定两个相邻的队列车辆之间的间距误差进展的程度，并且由采集到的所要求的车辆加速度确定这两个相邻的队列车辆之间的加速度进展的程度，
借助调整装置将自主车辆的至少一个运动学参数朝向在前行驶车辆的纵向轨迹的至少一个分量调整，所述调整装置具有用于对控制变量进行调节的前馈器和控制器以用于调整所述至少一个运动学参数，和
基于间距误差进展的程度和加速度进展的程度调节前馈器份额(即前馈份额)与控制器份额(即控制器的控制份额)之间的比例。
本发明的另外一个方面涉及一种用于对队列内的车辆进行跟踪调整的装置，所述队列包括至少一个自主车辆、以第一间距在自主车辆之前的在前行驶车辆和以第二间距在自主车辆之后的跟随车辆，其中在前行驶车辆循着纵向轨迹运动，其中装置具有处理装置，该处理装置设置用于：在一个相应的离散的时间点k经由N个采集点采集自主车辆的间距误差和在前行驶车辆的间距误差，其中间距误差是自主车辆和在前行驶车辆相对于相应的在前行驶车辆的、分别采集到的间距值与相应所期望的额定间距值之间的差值；在一个相应的离散的时间点k经由N个采集点采集用于自主车辆的所要求的车辆加速度和用于在前行驶车辆的所要求的车辆加速度；以及由采集到的间距误差确定两个相邻的队列车辆之间的间距误差进展的程度，并且由采集到的所要求的车辆加速度确定这两个相邻的队列车辆之间的加速度进展的程度。处理装置能够与调整装置联接以用于将自主车辆的至少一个运动学参数朝向在前行驶车辆的纵向轨迹的至少一个分量调整，所述调整装置具有用于对控制变量进行调节的前馈器和控制器以用于调整所述至少一个运动学参数，并且处理装置此外设置用于基于间距误差进展的程度和加速度进展的程度调节调整装置的前馈器份额与控制器份额之间的比例。
另外，本发明还涉及一种车辆、特别是商用车，其具有根据本发明的这样的装置或者至少能够与该装置联接。
因此，利用本发明能够(例如基于对自主车辆和在前行驶车辆的运动学参数的连续测量)实现一个链稳定的控制器方案。这些所谓的在线测量参数例如一方面是测得的间距值(由这些间距值在一个相应的离散的时间点k经由N个采集点确定自主车辆和在前行驶车辆相对于一个相应在前行驶车辆的间距误差eN FVi-1(k)和间距误差eN FVi(k))并且另外一方面是用于自主车辆的所要求的车辆加速度aN desFVi(k)和用于在前行驶车辆的所要求的车辆加速度aN desFVi-1(k)，这些车辆加速度同样在一个相应的离散的时间点k经由N个采集点得以确定。由此，能够由采集到的间距误差确定两个相邻的队列车辆之间(特别是自主车辆和在前行驶车辆之间)的间距误差进展的程度以及由采集到的、所要求的车辆加速度确定这两个相邻的队列车辆(特别是自主车辆和在前行驶车辆之间)之间的加速度进展的程度。N在此是一个大于或者等于2的自然数。用于间距误差和所要求的车辆加速度的相应的采集点N和时间点k就数量或者时间点而言可以是相同的或者不同的。
基于这些程度可以调节和改变前馈器份额与控制器份额之间的比例。前馈器份额与控制器份额之间的比例的调节可以包括一个一次性的比例调节、在多个离散的时间点中进行的比例调节和/或一个不断的(例如连续的)比例调节。因此能够更强或者更弱地朝向在前行驶车辆的纵向轨迹的至少一个分量调整。例如可以朝向在前行驶车辆的速度和/或加速度调整，使得这两个跟随车辆的速度和/或加速度(和/或纵向轨迹的其它分量)尽可能地均衡或者相等。这两个跟随车辆的纵向轨迹越相似，队列的链稳定性就越好。利用一个这样的链稳定的控制器方案能够通过较短的间距尽可能地利用队列行驶的优点(例如降低消耗成本)，并且同时保证必要的安全性。
根据本发明的一个实施方式，为了对比例进行调节，提高或者降低前馈器份额。
特别是在一个实施方式中(在该实施方式中前馈具有一个比例值)为了对比例进行调节，改变前馈的比例值。改变自主车辆的前馈的比例值有益地导致更强或者更弱地朝向在前行驶车辆的纵向轨迹调整。
根据一个实施方式，借助采集到的间距误差的傅里叶变换确定间距误差进展的程度和/或借助采集到的、所要求的车辆加速度的傅里叶变换确定加速度进展的程度。
根据一个实施方式，利用以下方程式算出间距误差进展的程度：
其中eN FVi(k)作为自主车辆的间距误差并且eN FVi-1(k)作为在前行驶车辆的间距误差，其中ω1是间距误差的经傅里叶变换的eN FVi(jω)或者eN FVi-1(jω)中的最小的被识别的频率并且ω2是间距误差的经傅里叶变换的eN FVi(jω)或者eN FVi-1(jω)中的最高的被识别的频率。
有益地如此实现对比例的调节，使得‖Ge N(jω)‖∞≤1。
根据一个实施方式，利用以下方程式算出加速度进展的程度：
其中aN desFVi(k)作为用于自主车辆的所要求的车辆加速度并且aN desFVi-1(k)作为用于在前行驶车辆的所要求的车辆加速度，并且eN FVi(k)作为自主车辆的间距误差和eN FVi-1(k)作为在前行驶车辆的间距误差，ω1是间距误差的经傅里叶变换的eN FVi(jω)或者eN FVi-1(jω)中的最小的被识别的频率并且ω2是间距误差的经傅里叶变换的eN FVi(jω)或者eN FVi-1(jω)中的最高的被识别的频率。
有益地如此实现对比例的调节，使得‖Ga N(jω)‖∞≤1。
根据一个实施方式，如此实现对比例的调节，使得max(‖Ge N(jω)‖∞,‖Ga N(jω)‖∞)≤1。
根据一个实施方式，如果max(‖Ge N(jω)‖∞,‖Ga N(jω)‖∞)＞1的话，增大前馈器份额，否则减小前馈器份额。
所有上述和下述实施方式和方法特征都能够相应地借助在所述用于对车辆进行跟踪调整的装置的处理装置中和/或其它组件中适宜的硬件和/或软件得以实施，因而处理装置(或者一个其它的组件)设置用于执行相应的功能。因此本方法的所有有益的实施方式也是所述用于对车辆进行跟踪调整的装置的相应的有益的实施方式。
附图说明
下文将借助图中示出的附图详细阐述本发明。附图中：
图1为一个车队的示意图，其具有一个引导车辆和多个跟随车辆，这些车辆构成一个队列阵形(或者简称为队列)；
图2为一个队列的两个相邻车辆FVi和FVi-1的控制系统的示意性框图和相邻车辆FVi与FVi-1内和之间的信号过程，所述相邻车辆具有用于对队列内的车辆之一进行跟踪调整的本发明装置的一个实施方式；
图3为一个调整装置的一个实施方式的示意性方框图，该调整装置应用在图2所示的控制系统的实施方式中。
具体实施方式
图1示出了一个车队的示意图，其具有一个引导车辆FVi-2和多个跟随车辆FVi-1、FVi、FVi+1、FVi+2等，这些车辆构成一个队列1。车辆FVi-1、FVi、FVi+1、FVi+2等与前车隔开相应的间距d行驶，其中车辆之间的间距d可以是相同的、部分相同的或者不同的。相应在前行驶车辆循着一个纵向轨迹运动，在图1中示意性地为车辆FVi-1借助一个纵向轨迹L示出。通常，队列的车辆中的每一辆都循着一个纵向轨迹运动，其中典型地，跟随车辆获得所发出的、相应在前行驶的队列成员的轨迹数据。一个轨迹通常表示一个轨道或者一个轨道的一部分，有关的车辆沿着该轨道运动。轨迹可以是一维的或者多维的。纵向轨迹在此通常表示有关的车辆的当前的行驶方向上的轨迹。
车辆FVi-1、FVi、FVi+1、FVi+2等中的每一辆都具有一个相应的传感器系统，该传感器系统允许车辆能够在队列1中运动。跟随车辆的一个前侧传感器系统为了采集前车的相对偏差可以具有例如至少一个雷达传感器和/或至少一个拍摄传感器和/或在必要时另外的适宜的传感器，以及下游的分析评估和计算单元。另外，还有许多能够借助车与车通信在车辆FVi-1、FVi、FVi+1、FVi+2等之间交换测量信息的可能性。
链稳定性主要取决于队列车辆相互的车辆跟随时间。这个跟随时间越短，停滞时间就越关键。由于复杂的数据处理算法如传感器数据融合、无线通信和较长的执行机构响应时间引起的停滞时间因此导致：不得不将队列成员之间的间距选择为大的。这导致：原本的燃料节约潜力由于较小的尾流而急剧下降。
根据一个实施方式，如下确定队列行驶策略：假设即使在链不稳定时依然能够安全地分解队列。若在队列行驶期间存在链不稳定性，则会在各个队列成员之间出现摆动。如果在这样一个摆动过程期间违反了运动学极限如最小间距或者最大相对速度的话，则将队列分解并增大间距。
可以将关于链稳定性的报告用于能够缩短队列行驶期间队列车辆之间的车辆跟随时间或者将该车辆跟随时间保持不变，而不必担忧因此发生摆动过程，该摆动过程迫使系统将队列分解。因此能够利用在前行驶车辆的尾流并且节省燃料。
根据本发明的一个实施方式，基于对自主车辆和在前行驶车辆的运动学参数的持续测量采用一个链稳定的控制器方案。这些所谓的在线测量参数例如一方面是与相应在前行驶车辆的、测得的间距值(由这些间距值确定自主车辆和在前行驶车辆与相应在前行驶车辆的间距误差eN FVi-1(k)和eN FVi(k))并且另外一方面是用于自主车辆的所要求的车辆加速度aN desFVi(k)和用于在前行驶车辆的所要求的车辆加速度aN desFVi-1(k)。
图2示出了图1所示的队列的两个相邻的车辆FVi和FVi-1的控制系统的示意框图。
车辆FVi-1包含一个接收电路11，该接收电路构造为用于采集由在前行驶车辆发送的轨迹的数据。由接收电路11采集到的轨迹数据被传递给一个控制器单元12，利用该控制器单元能够确定用于车辆FVi-1的间距误差eFVi-1和所要求的车辆加速度adesFVi-1。控制器单元12与一个动力学系统13联接，经由该动力学系统例如调节或者调整车辆FVi-1的至少一个运动学参数，诸如速度或者加速度。动力学系统13可以由一个或者多个单个系统组成和/或包含一系列的单个系统，诸如车辆FVi-1的发动机控制系统、发动机和制动设备。此外，车辆FVi-1包含一个车与车通信装置14，利用该车与车通信装置可以例如将关于与前车的间距、速度和/或加速度的信息传递给跟随车辆FVi，该跟随车辆可以自身经由一个接收电路21采集这些信息。
车辆FVi利用接收电路21、控制器单元22、动力学系统23和车与车通信装置24包含与车辆FVi-1类似的组件，所以在这里不应再针对车辆FVi说明这些组件。
车辆FVi在根据图1的队列1中被视为自主车辆，在该自主车辆的动力学系统23中应该进行调整干预，其中应该将自主车辆FVi的至少一个运动学参数(诸如速度、加速度和/或制动力)朝向在前行驶车辆FVi-1的纵向轨迹L的至少一个分量调整。两个跟随车辆FVi-1和FVi的纵向轨迹越相似，队列的链稳定性就越好。
车辆FVi在当前的实施例中具有一个处理装置30。这个处理装置例如可以包含一个或者多个数据处理器，诸如已知类型的一个或者多个微处理器。在一个其它的实施方式中，处理装置30也可以是一个分散的系统，该系统例如经由网络诸如因特网将多个数据处理器相互连接，其中这些数据处理器的一部分可以包含在车辆FVi中并且另一部分则固定地包含在例如一个服务器计算机(未示出)中，车辆FVi经由因特网与该服务器计算机通信。在这个情况中，车与车通信装置24额外地配备有例如SIM卡，以便经由一个电信网络建立互联网连接。处理装置30和/或调节装置40(在下文中还将详细阐述该调节装置)也可以完全设置在车辆FVi以外，例如包含在一个服务器计算机(未示出)中。在这个情况中，车辆FVi具有至少一个接口，其例如在车辆的一个中心单元(Head Unit)中或者ECU(ElektronicControl Unit-电子控制单元)中，该接口设置用于例如借助适宜的硬件和/或软件经由因特网与一个处理装置30和/或调节装置40联接。
在处理装置30和/或调节装置40的设置和实现方面总体上可以考虑大不相同的实施方式。
处理装置30采集在前行驶车辆FVi-1的间距误差eFVi-1和所要求的车辆加速度adesFVi-1，该间距误差和车辆加速度由车辆FVi-1传送。作为补充方案，处理装置30采集自主车辆FVi、因此是“自身”车辆FVi的间距误差eFVi和所要求的车辆加速度adesFVi。
在此，间距误差是一方面自主车辆FVi和在前行驶车辆FVi-1相对于相应的在前行驶车辆的、分别采集的间距值与另一方面相应所期望的额定间距值之间的差值。特别是与在前行驶车辆的相应的间距误差ei是(例如借助间距传感器采集的)当前的(采集到的)间距值di与所期望的额定间距值dsoll,i之间的差值：
ei＝di-dsoll,i。
特别是由处理装置30分别在一个相应的离散的时间点k经由N个采集点采集自主车辆FVi的间距误差eN FVi(k)和在前行驶车辆FVi-1的间距误差eN FVi-1(k)。同样在一个相应的离散的时间点k经由N个采集点采集用于自主车辆FVi的所要求的车辆加速度aN desFVi(k)和用于在前行驶车辆FVi-1的所要求的车辆加速度aN desFVi-1(k)。用于间距误差和所要求的车辆加速度的相应的采集点N和时间点k就数量和/或时间点而言可以是相同的或者不同的。
由此，处置装置30由采集到的间距误差eN FVi(k)和eN FVi-1(k)确定两个相邻的队列车辆之间(在此为车辆FVi与FVi-1之间)的间距误差进展的程度以及由采集到的、所要求的车辆加速度aN desFVi(k)和aN desFVi-1(k)确定这两个相邻的队列车辆之间(在此为车辆FVi与FVi-1之间)的加速度进展的程度。
在图2中示意性地示出了两个相邻的车辆FVi和FVi-1内和之间的信号过程。粗虚线示出应该被调节成链稳定的系统。
借助这四个记录的数据序列的傅里叶变换能够算出两个H范数(h-infinitenorm)‖Ge N‖∞和‖Ga N‖∞：
在此，ω1是经傅里叶变换的eN FVi(jω)或者eN FVi-1(jω)中的一个最小的、被识别的频率(取决于时间，在该时间记录N个数据点)。
ω2是经傅里叶变换的eN FVi(jω)或者eN FVi-1(jω)(通过得出，Samplefrequenz为采样频率)中的一个最高的被识别的频率，其具有ωcutoff作为极限频率、过渡频率或者角频率。特别是相应最小的和最高的、可识别的频率可以用作最小的和最高的、被识别的频率。
在当前的实施方式中，范数‖Ge N(jω)‖∞是两个相邻的队列车辆之间的间距误差进展的程度，第二范数‖Ga N(jω)‖∞是两个相邻的队列车辆之间的加速度进展的程度。传递函数Ge或者Ga描述从在前行驶车辆的一个状态参数到跟随车辆的同样的参数的传递特性。
基于这些标量值可以对自主车辆FVi的一个调整装置进行调节，以便更强或者更弱地朝向在前行驶车辆FVi-1的纵向轨迹调整。在图2的实施例中，处理装置30为此可以与控制器单元22联接。该控制器单元22又与动力学系统23联接，经由该动力学系统例如调节或者调整车辆FVi的至少一个运动学参数，诸如速度或者加速度。动力学系统23可以由一个或者多个单个系统组成和/或包含一系列的单个系统，诸如车辆FVi的发动机控制系统、发动机和制动设备，它们由控制器单元22操控。
图3示出了调整装置的一个实施方式的示意性方框图，该调整装置可以在图2所示的控制系统的实施方式中实现。图3中示出的方框图基本上象征性地表示调整装置的一个基本功能，该调整装置在功能上(例如以硬件和/或软件的形式)在动力学系统23的控制器单元22中实现。
调整装置具有用于对一个控制变量u(t)(或者简称控制量u(t))进行调节的前馈器V和控制器R，所述控制变量用于调整至少一个运动学参数，诸如车辆FVi的纵向加速度。图3在此示出了已知类型的简单前馈器的简化的信号流程图。前馈器V-指令参数w(t)被传输给该前馈器-一般表示一个调整装置的一个组成部分，该组成部分给控制变量u(t)加载一个值，该值独立于受控系统S的状态和由其产生的受控变量y(t)和反馈的反馈变量r(t)。受控系统S可以是动力学系统23的组成部分，并且受控变量y(t)例如被传输给发动机控制系统。控制器R可以是控制器单元22的组成部分并且包含不同类型的众所周知的控制器，诸如一个或者多个P控制器、PI控制器、PD控制器、PID控制器，其中这种类型的控制器不胜枚举。
处理装置30在当前的实施方式中与一个用于调节前馈器份额与控制器份额之间的比例的调节装置40联接，该调节装置在当前的实施方式中具有一个用于调节前馈器V的调节器41。调节装置40和/或调节器41能够以硬件和/或软件的形式在控制器单元22和/或处理装置30中实现为独立的组件并且象征性地基本上仅表示基本功能。调节装置40和/或调节器41也可以实现为单元或者分散的系统，其中在后者的情况中一部分可以包含在车辆FVi上并且另一部分则例如包含在一个服务器计算机中，该服务器计算机可以经由因特网与车辆FVi联接。
处理装置30(在此与调节装置40和调节器41互相配合)设置用于基于间距误差进展的程度和加速度进展的程度对调整装置的前馈器份额与控制器份额之间的比例进行调节，其中所述程度如上所述被确定。例如通过用于调节比例的处理装置30提高或者降低前馈器份额。
在一个实施方式中，基于上述标量值‖Ge N(jω)‖∞和‖Ga N(jω)‖∞改变车辆FVi的前馈器V的比例值，这导致：更强或者更弱地朝向在前行驶车辆FVi-1的纵向轨迹的至少一个分量调整。两个跟随车辆FVi和FVi-1的纵向轨迹越相似，队列的链稳定性就越好。
在文献中，诸如在Ottmar Gebring为了获得工学博士头衔(Dr.-Ing.)于2000年6月9日提交给斯图加特大学工艺和技术控制论系的文献“Automatische-und Querführung einer Lastkraftwagenkolonne(卡车车队的自动纵向导向和横向导向)”中，
当满足以下条件时，具有链稳定性：
·max|eFVi|≤max|eFVi-1|
·max|aFVi|≤max|aFVi-1|。
这等同于稳定性标准：
·‖Ge N(jω)‖∞≤1
·‖Ga N(jω)‖∞≤1。
根据本发明的一个实施方式，使链稳定化的控制器方案的有利的目的是通过如下方式将这两个标准保持在1以下，即提高或者降低自主车辆FVi的前馈V的份额。假设：强的前馈改善队列的链稳定性，然而也降低了各队列成员的自主性和使该自主性与相应行驶在前面的队列成员的发送的轨迹深深相关。有缺陷的或者未被接收的轨迹因此变得严重危及安全。
因此使得尽可能地保证链稳定性的、在队列成员的前馈份额与反馈份额(或者控制器份额)之间的权重是有利的。
根据一个实施方式，用于两个队列成员之间的链稳定性的可能的程度如下：
max(‖Ge N(jω)‖∞,‖Ga N(jω)‖∞)，
其中为了尽可能地保证链稳定性，必须满足
max(‖Ge N(jω)‖∞,‖Ga N(jω)‖∞)≤1。
如果max(‖Ge N(jω)‖∞,‖Ga N(jω)‖∞)＞1的话，那么在计算max(‖Ge N(jω)‖∞,‖Ga N(jω)‖∞)之后可以加大前馈份额，否则减小前馈份额。
图2中为车辆FVi示出的控制系统、因此处理装置30和/或调节装置40原则上也可以设置在队列的一个或者多个车辆中，使得能够将车辆中的多辆或者每辆朝向相应在前行驶车辆的纵向轨迹的至少一个分量调整。以此能够为整个车队尽可能地利用队列行驶的优点(例如通过缩短间距降低消耗成本)，并且同时保证必要的安全性。
附图标记列表
FVi-2-FVi+2 车辆
d 间距
L 纵向轨迹
R 控制器
S 受控系统
V 前馈器
w(t) 指令参数
y(t) 受控变量
r(t) 反馈变量
u(t) 控制变量
eFV 间距误差
adesFV 所要求的车辆加速度
1 队列
11、21 接收电路
12、22 控制器单元
13、23 动力学系统
14、24 车与车通信装置
30 处理装置
40 调节装置
41 调节器
Claims (17)
1.一种用于对队列内的车辆进行跟踪调整的方法，所述队列包括至少一个自主车辆(FVi)、以第一间距在自主车辆之前的在前行驶车辆(FVi-1)和以第二间距在自主车辆之后的跟随车辆(FVi+1)，其中所述在前行驶车辆(FVi-1)循着纵向轨迹(L)运动，该方法包括以下步骤：
在一个相应的离散的时间点k经由N个采集点采集自主车辆(FVi)的间距误差和采集在前行驶车辆(FVi-1)的间距误差，其中间距误差是自主车辆(FVi)和在前行驶车辆(FVi-1)相对于相应的在前行驶车辆的、分别采集到的间距值与相应所期望的额定间距值之间的差值，
在一个相应的离散的时间点k经由N个采集点采集用于自主车辆(FVi)的所要求的车辆加速度和用于在前行驶车辆(FVi-1)的所要求的车辆加速度，
由采集到的间距误差确定两个相邻的队列车辆(FVi，FVi-1)之间的间距误差进展的程度，并且由采集到的所要求的车辆加速度确定这两个相邻的队列车辆之间的加速度进展的程度，
借助调整装置(22，23)将自主车辆(FVi)的至少一个运动学参数朝向在前行驶车辆(FVi-1)的纵向轨迹(L)的至少一个分量调整，所述调整装置具有用于对控制变量(u(t))进行调节的前馈器(V)和控制器(R)以用于调整所述至少一个运动学参数，和
基于间距误差进展的程度和加速度进展的程度调节前馈器份额与控制器份额之间的比例。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为了对比例进行调节，提高或者降低前馈器份额。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，前馈器(V)具有比例值，并且为了对比例进行调节，改变前馈器(V)的比例值。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助采集到的间距误差的傅里叶变换确定间距误差进展的程度。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助采集到的所要求的车辆加速度的傅里叶变换确定加速度进展的程度。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用以下方程式算出间距误差进展的程度：
其中eN FVi(k)作为自主车辆(FVi)的间距误差并且eN FVi-1(k)作为在前行驶车辆(FVi-1)的间距误差，
其中ω1是经傅里叶变换的eN FVi(jω)或者eN FVi-1(jω)中的最小的被识别的频率并且ω2是经傅里叶变换的eN FVi(jω)或者eN FVi-1(jω)中的最高的被识别的频率。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，如此实现对比例的调节，使得‖Ge N(jω)‖∞≤1。
8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用以下方程式算出加速度进展的程度：
其中aN desFVi(k)作为用于自主车辆(FVi)的所要求的车辆加速度并且aN desFVi-1(k)作为用于在前行驶车辆(FVi-1)的所要求的车辆加速度，并且eN FVi(k)作为自主车辆(FVi)的间距误差和eN FVi-1(k)作为在前行驶车辆(FVi-1)的间距误差，
其中ω1是经傅里叶变换的eN FVi(jω)或者eN FVi-1(jω)中的最小的被识别的频率并且ω2是经傅里叶变换的eN FVi(jω)或者eN FVi-1(jω)中的最高的被识别的频率。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，如此实现对比例的调节，使得‖Ga N(jω)‖∞≤1。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，利用以下方程式算出加速度进展的程度：
其中aN desFVi(k)作为用于自主车辆(FVi)的所要求的车辆加速度并且aN desFVi-1(k)作为用于在前行驶车辆(FVi-1)的所要求的车辆加速度，并且eN FVi(k)作为自主车辆(FVi)的间距误差和eN FVi-1(k)作为在前行驶车辆(FVi-1)的间距误差，
其中ω1是经傅里叶变换的eN FVi(jω)或者eN FVi-1(jω)中的最小的被识别的频率并且ω2是经傅里叶变换的eN FVi(jω)或者eN FVi-1(jω)中的最高的被识别的频率。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，如此实现对比例的调节，使得max(‖Ge N(jω)‖∞,‖Ga N(jω)‖∞)≤1。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，如果max(‖Ge N(jω)‖∞,‖Ga N(jω)‖∞)＞1的话，增大前馈器份额，否则减小前馈器份额。
13.一种用于对队列内的车辆进行跟踪调整的装置(30，40)，所述队列包括至少一个自主车辆(FVi)、以第一间距在自主车辆之前的在前行驶车辆(FVi-1)和以第二间距在自主车辆之后的跟随车辆(FVi+1)，其中在前行驶车辆(FVi-1)循着纵向轨迹(L)运动，其中该装置具有处理装置(30)，该处理装置设置用于：
在一个相应的离散的时间点k经由N个采集点采集自主车辆(FVi)的间距误差和在前行驶车辆(FVi-1)的间距误差，其中间距误差是自主车辆(FVi)和在前行驶车辆(FVi-1)相对于相应的在前行驶车辆的、分别采集到的间距值与相应所期望的额定间距值之间的差值，
在一个相应的离散的时间点k经由N个采集点采集用于自主车辆(FVi)的所要求的车辆加速度和用于在前行驶车辆(FVi-1)的所要求的车辆加速度，
由采集到的间距误差确定两个相邻的队列车辆(FVi，FVi-1)之间的间距误差进展的程度，并且由采集到的所要求的车辆加速度确定这两个相邻的队列车辆之间的加速度进展的程度，
其中处理装置(30)能够与调整装置(22，23)联接以用于将自主车辆(FVi)的至少一个运动学参数朝向在前行驶车辆(FVi-1)的纵向轨迹(L)的至少一个分量调整，所述调整装置具有用于对控制变量(u(t))进行调节的前馈器(V)和控制器(R)以用于调整所述至少一个运动学参数，并且
处理装置(30)此外设置用于基于间距误差进展的程度和加速度进展的程度调节调整装置(22，23)的前馈器份额与控制器份额之间的比例。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，处理装置(30)设置用于为了对比例进行调节而提高或者降低前馈器份额。
15.如权利要求13或14所述的装置，其特征在于，处理装置(30)包括至少一个数据处理器，该数据处理器包含在自主车辆(FVi)中或者能够与该自主车辆(FVi)联接。
16.一种车辆(FVi)，其具有如权利要求13至15中任一项所述的装置(30，40)或者至少一个接口，以作为自主车辆(FVi)对队列内的车辆进行跟踪调整，所述接口设置用于与如权利要求13至15中任一项所述的装置(30，40)联接。
17.如权利要求16所述的车辆，其特征在于，所述车辆是商用车。
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