CN114179798A - 自适应巡航控制方法、系统、计算机及存储介质 - Google Patents

自适应巡航控制方法、系统、计算机及存储介质 Download PDF

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CN114179798A CN202111336603.5A CN202111336603A CN114179798A CN 114179798 A CN114179798 A CN 114179798A CN 202111336603 A CN202111336603 A CN 202111336603A CN 114179798 A CN114179798 A CN 114179798A
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    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
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Abstract

本申请涉及一种自适应巡航控制方法、系统、计算机及存储介质，所述方法包括根据车辆行驶状态信息以及用户设定的参数信息，计算系统期望车速，所述车辆行驶状态信息至少包括当前车速，所述用户设定的参数信息至少包括巡航车速；根据系统期望车速与当前车速的大小关系，基于局部椭圆曲线表征加速度随时间变化基理，构建期望加速度与时间的策略模型；根据速度变化量绝对值与预设阈值的大小关系，基于加速度补偿基理或小速度变化量控制基理，修正实时车速以使其与实时期望车速相符。通过本申请，实现在加速或者减速过程中加速度以椭圆曲线轨迹平滑变化，且在预设的时长内使得当前车速达到系统期望车速。

Description

自适应巡航控制方法、系统、计算机及存储介质
技术领域
本申请涉及汽车自适应巡航控制的技术领域，特别是涉及一种自适应巡航控制方法、系统、计算机及存储介质。
背景技术
近年来，随着汽车行业相关技术(芯片、传感器、算法，通信)不断演化完善，用户对行车舒适性、安全性要求不断提升，政策法规逐渐定制实施，传统车厂以及互联网企业对市场拓张的需求，智能驾驶呈纵向延展与横向渗透发展态势-L2/L3高级辅助驾驶系统(ADAS)普及率越来越高、L4/L5自动驾驶(AD)越来越成熟并逐步落地。无论是高级辅助驾驶系统(ADAS)还是自动驾驶(AD)，车辆的横向、纵向操控是行车舒适性、安全性实现的基础和保障。常见的横向功能有车道偏离报警系统(LDW)，车道保持系统(LKS)等；纵向功能有自适应巡航控制(ACC)，自动紧急制动(AEB)等。
自适应巡航控制作为主动安全技术领域中非常重要的一项功能，能够在特定情况下取代驾驶员对油门和刹车踏板的控制、有效缓解驾驶员长期驾驶的疲劳问题，大幅度的提高驾驶舒适性。目前自适应巡航控制的技术已较为成熟，能够有效实现定速和定时距的行车控制。针对自适应巡航控制的研究，目前主要集中于以下几个方面：一是针对传感器技术和信息融合的研究，由于自适应巡航控制很大程度上依赖于传感器对前方路况信息的采集和判断，因此传感器技术的发展能够极大地提高自适应巡航的精度；二是针对控制算法的研究，由于自适应巡航取代了人为的加减速操作，因此对系统可靠性和安全性提出了极高的要求，更加完善的控制算法能够更好的保证行车安全和驾驶舒适性。
目前，大部分自适应巡航控制策略，对于本车由当前速度，通过加速度，达到设定的巡航速度；或由危险的车间距，通过本车加速度，达到新的安全车间距。然而现有自适应巡航决策过程中，无法根据不同行车工况或者驾驶经验按需设置达到巡航速度或安全车距的所需时长，且达到巡航速度或安全车距的过程中实时加速度与期望加速度不吻合以致严重影响驾驶的舒适感。
目前针对相关技术中的自适应巡航控制策略，存在无法根据不同行车工况或者驾驶经验按需设置达到巡航速度或安全车距的所需时长，且达到巡航速度或安全车距的过程中实时加速度与期望加速度不吻合以致严重影响驾驶舒适感的技术问题，尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种自适应巡航控制方法、系统、计算机及存储介质，以至少解决相关技术中的自适应巡航控制策略，存在无法根据不同行车工况或者驾驶经验按需设置达到巡航速度或安全车距的所需时长，且达到巡航速度或安全车距的过程中实时加速度与期望加速度不吻合以致严重影响驾驶舒适感的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种自适应巡航控制方法，所述方法包括：
根据车辆行驶状态信息以及用户设定的参数信息，计算系统期望车速，所述车辆行驶状态信息至少包括当前车速，所述用户设定的参数信息至少包括巡航车速；
根据系统期望车速与当前车速的大小关系，基于局部椭圆曲线表征加速度随时间变化基理，构建期望加速度与时间的策略模型，以获知初始加速度及达到系统期望车速所使用时长的参数。
根据速度变化量绝对值与预设阈值的大小关系，基于加速度补偿基理或小速度变化量控制基理，修正实时车速以使其与实时期望车速相符；其中，速度变化量绝对值为实时车速与系统期望车速之差的绝对值。
在其中一些实施例中，所述根据车辆行驶状态信息以及用户设定的参数信息，计算系统期望车速，所述车辆行驶状态信息至少包括当前车速，所述用户设定的参数信息至少包括巡航车速的具体步骤包括：
判断是否有前车；
若是，则获取当前车速、巡航车速、前车车速、车间时距、当前车间距离以及最小安全车距的参数，通过算法一计算出本车期望车速；其中，所述算法一为：DW＝Th×VDt-λ×(Vh-VDt)+D0，式中，DW为当前车间距离、Th为车间时距、VDt为本车期望车速、λ为调节系数、Vh为前车车速、D0为最小安全车距；
通过算法二计算出系统期望车速；其中，所述算法二为Vt＝MIN(Vset，VDt)，式中，Vt为系统期望车速、Vset为巡航车速。
在其中一些实施例中，所述判断是否存在前车的步骤之后，所述方法还包括：
若判断无前车，则获取当前车速、巡航车速的参数，且将系统期望车速定义为车的巡航车速。
在其中一些实施例中，所述根据系统期望车速与当前车速的大小关系，基于局部椭圆曲线表征加速度随时间变化基理，构建期望加速度与时间的策略模型，以获知初始加速度及达到系统期望车速所使用时长的参数的具体步骤包括：
判断系统期望车速是否大于当前车速；
若是，则所述期望加速度为正值，基于部分椭圆曲线关系式一及车速变化量可等价于面积公式求解算法，求解出期望加速度与时间关系式一；其中，所述部分椭圆曲线关系式一为：
Figure BDA0003350715960000031
式中，a表示椭圆长半轴长，b表示椭圆短半轴长；所述车速变化量可等价于面积公式求解算法为：
Figure BDA0003350715960000032
式中，Soval表示椭圆面积，Sr表示边长a、b的矩形面积，Sv表示车速变化量；所述期望加速度与时间关系式一为：
Figure BDA0003350715960000033
式中，y表示期望加速度，x表示时间。
在其中一些实施例中，所根据速度变化量绝对值与预设阈值的大小关系，基于加速度补偿基理或小速度变化量控制基理，修正实时车速以使其与实时期望车速相符；其中，速度变化量绝对值为实时车速与系统期望车速之差的绝对值的具体步骤包括：
判断速度变化量绝对值是否大于预设阈值；
若是，则基于补偿机制算法以补偿所述期望加速度，求解实际加速度与时间关系式一，以使所述实时车速与实时期望车速相符；其中，补偿机制算法为ym＝PID(Vk，Vk’)，所述实际加速度与时间关系式一为yout＝y+ym，Vk为实时车速，Vk’为实时期望车速，ym为补充加速度，y为期望加速度，yout为实际加速度；式中，Vk’＝Vk-1+yk-1×△t，Vk’为时间k时的实时期望车速、Vk-1为时间k-1时的实时车速、yk-1为时间k-1时期望加速度、△t为K与K-1的时间差。
在其中一些实施例中，所述判断速度变化量绝对值是否大于预设阈值的步骤之后，所述方法还包括：
若判断速度变化量绝对值不大于预设阈值，则基于PID算法直接调节实时车速，以使所述实时车速与实时期望车速相符。
第二方面，本申请实施例提供了一种自适应巡航控制系统，所述系统包括：
运算模块：用于根据车辆行驶状态信息以及用户设定的参数信息，计算系统期望车速，所述车辆行驶状态信息至少包括当前车速，所述用户设定的参数信息至少包括巡航车速；
构建模块：用于根据系统期望车速与当前车速的大小关系，基于局部椭圆曲线表征加速度随时间变化基理，构建期望加速度与时间的策略模型，以获知初始加速度及达到系统期望车速所使用时长的参数。
修正模块：用于根据速度变化量绝对值与预设阈值的大小关系，基于加速度补偿基理或小速度变化量控制基理，修正实时车速以使其与实时期望车速相符；其中，速度变化量绝对值为实时车速与系统期望车速之差的绝对值。
在其中一些实施例中，所述运算模块包括：
第一判断单元：用于判断是否有前车；
第一运算单元：用于若判断有前车，则获取当前车速、巡航车速、前车车速、车间时距、当前车间距离以及最小安全车距的参数，通过算法一计算出本车期望车速；其中，所述算法一为：DW＝Th×VDt-λ×(Vh-VDt)+D0，式中，DW为当前车间距离、Th为车间时距、VDt为本车期望车速、λ为调节系数、Vh为前车车速、D0为最小安全车距；
第二运算单元：用于通过算法二计算出系统期望车速；其中，所述算法二为Vt＝MIN(Vset，VDt)，式中，Vt为系统期望车速、Vset为巡航车速。
在其中一些实施例中，所述运算模块还包括：
定义单元：用于若判断无前车，则获取当前车速、巡航车速的参数，且将系统期望车速定义为车的巡航车速。
在其中一些实施例中，所述构建模块包括：
第二判断单元：用于判断系统期望车速是否大于当前车速；
第一求解单元：用于若判断系统期望车速大于当前车速，则所述期望加速度为正值，基于部分椭圆曲线关系式一及车速变化量可等价于面积公式求解算法，求解出期望加速度与时间关系式一；其中，所述部分椭圆曲线关系式一为：
Figure BDA0003350715960000041
式中，a表示椭圆长半轴长，b表示椭圆短半轴长；所述车速变化量可等价于面积公式求解算法为：
Figure BDA0003350715960000051
式中，Soval表示椭圆面积，Sr表示边长a、b的矩形面积，Sv表示车速变化量；所述期望加速度与时间关系式一为：
Figure BDA0003350715960000052
式中，y表示期望加速度，x表示时间。
在其中一些实施例中，所述构建模块还包括：
第二求解单元：用于若判断系统期望车速小于当前车速，则所述期望加速度为负值，基于部分椭圆曲线关系式二及车速变化量可等价于面积公式求解算法，求解出期望加速度与时间关系式二；其中，所述部分椭圆曲线关系式二为：
Figure BDA0003350715960000053
式中，a表示椭圆长半轴长，b表示椭圆短半轴长；所述期望加速度与时间关系式二为：
Figure BDA0003350715960000054
式中，y表示期望加速度，x表示时间。
在其中一些实施例中，所述修正模块包括：
第三判断单元：用于判断速度变化量绝对值是否大于预设阈值；
第一修正单元：用于若判断速度变化量绝对值大于预设阈值，则基于补偿机制算法以补偿所述期望加速度，求解实际加速度与时间关系式一，以使所述实时车速与实时期望车速相符；其中，补偿机制算法为ym＝PID(Vk，Vk’)，所述实际加速度与时间关系式一为yout＝y+ym，Vk为实时车速，Vk’为实时期望车速，ym为补充加速度，y为期望加速度，yout为实际加速度；式中，Vk’＝Vk-1+yk-1×△t，Vk’为时间k时的实时期望车速、Vk-1为时间k-1时的实时车速、yk-1为时间k-1时期望加速度、△t为K与K-1的时间差。
在其中一些实施例中，所述修正模块还包括：
第二修正单元：用于若判断速度变化量绝对值不大于预设阈值，则基于PID算法直接调节实时车速，以使所述实时车速与实时期望车速相符。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的自适应巡航控制方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的自适应巡航控制方法。
相比于相关技术，本申请实施例提供的自适应巡航控制方法、系统、计算机及存储介质，本方案为了不影响自适应加速或者减速过程中的驾驶舒适感，避免行车时冲击感，采用加速或者减速过程中加速度按椭圆曲线平滑变化，且椭圆局部曲线以表征加速或者减速过程中的期望加速度随时间变化趋势，并基于部分椭圆曲线关系式及车速变化量△V可等价于面积公式求解算法得出期望加速度与时间的关系；此外，结合在实际行车过程中，由于风阻、坡道、路面摩擦、载重等外部干扰情况，基于加速度补偿基理或小速度变化量控制基理，辅以修正实时车速Vk以使其与实时期望车速Vk’相符；解决了相关技术中相关技术中的自适应巡航控制策略，存在无法根据不同行车工况或者驾驶经验按需设置达到巡航速度或安全车距的所需时长，且达到巡航速度或安全车距的过程中实时加速度与期望加速度不吻合以致严重影响驾驶舒适感的技术问题；从而实现了用户根据行车工况、自身驾驶经验及驾驶体验设定平均加速度，以使加速或者减速过程中加速度以椭圆曲线轨迹平滑变化，且在预设的时长内使得当前车速达到系统期望车速。
本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例一提供的自适应巡航控制方法的流程图；
图2是根据本申请实施例一提供的步骤S110具体流程图；
图3是根据本申请采用椭圆曲线表征加速度的示意图；
图4是根据本申请实施例一提供的步骤S120具体流程图；
图5是根据本申请实施例一提供的坐标系与椭圆曲线位置关系图；
图6是根据本申请实施例一提供的步骤S130具体流程图；
图7是根据本申请实施例二提供的与实施例一方法对应的基于椭圆线的自适应巡航控制系统的结构框图；
图8是根据本申请方法实现的物理系统架构框图；
图9是根据本申请实施例三提供的步骤S210的具体流程图；
图10是根据本申请实施例四提供的与实施例三方法对应的基于椭圆线的自适应巡航控制系统的结构框图；
图11是根据本申请实施例五提供的步骤S320的具体流程图；
图12是根据本申请实施例五提供的坐标系与椭圆曲线位置关系图；
图13是根据本申请实施例六提供的与实施例五方法对应的基于椭圆线的自适应巡航控制系统的结构框图；
图14是根据本申请实施例七提供的步骤S430的具体流程图；
图15是根据本申请实施例八提供的与实施例七方法对应的基于椭圆线的自适应巡航控制系统的结构框图；
图16是本发明实施例九提供的计算机的硬件结构示意图。
附图标记说明：
10-运算模块、11-第一判断单元、12-第一运算单元、13-第二运算单元、14-定义单元；
20-构建模块、21-第二判断单元、22-第一求解单元、13-第二求解单元；
30-修正模块、31-第三判断单元、32-第一修正单元、33-第二修正单元；
40-总线、41-处理器、42-存储器、43-通信接口。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
本申请中描述的各种技术可用于各种无线通信系统，例如2G、3G、4G、5G通信系统以及下一代通信系统，又例如全球移动通信系统(Global System for Mobilecommunications，简称为GSM)，码分多址(Code Division Multiple Access，简称为CDMA)系统，时分多址(Time Division Multiple Access，简称为TDMA)系统，宽带码分多址(IDEBAND Code Division Multiple Access Wireless，简称为WCDMA)，频分多址(Frequency Division Multiple Addressing，简称为FDMA)系统，正交频分多址(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access，简称为OFDMA)系统，单载波FDMA系统，通用分组无线业务(General Packet Radio Service，简称为GPRS)系统，长期演进(Long Term Evolution，简称为LTE)系统，5G新空口(New Radio，简称为NR)系统以及其他此类通信系统。
本实施例提供的基于椭圆线的自适应巡航控制系统可集成在基站、射频拉远单元(Radio Remote Unit，简称为RRU)或者其他任意需要进行射频收发的网元设备中。本文中的基站可以是接入网中在空中接口上通过一个或多个扇区与无线终端通信的设备。基站可用于将收到的空中帧与网际协议(Internet Protocol，简称为IP)分组进行相互转换，作为无线终端与接入网的其余部分之间的路由器，其中接入网的其余部分可包括IP网络。基站还可协调对空中接口的属性管理。例如，基站可以是GSM或CDMA中的基站(BaseTransceiver Station，简称为BTS)，也可以是WCDMA中的基站(Node B)，还可以是LTE中的演进型基站，还可以是5G NR中的(generation Node B，简称为gNB)，本申请并不限定。
实施例一
本实施例提供了一种自适应巡航控制方法。图1是根据本申请实施例的自适应巡航控制方法的流程图；如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S110，根据车辆行驶状态信息以及用户设定的参数信息，计算系统期望车速，所述车辆行驶状态信息至少包括当前车速，所述用户设定的参数信息至少包括巡航车速。
进一步地，如图2所示，所述步骤S110的步骤具体包括：
步骤S111，判断是否有前车。
其中，有无前车的感知是通过装载在自车上的雷达传感器，雷达传感器接收到的信号转换成数字信号，反馈给自车的自适应巡航控制服务器。
步骤S112，若是，则获取当前车速、巡航车速、前车车速、车间时距、当前车间距离以及最小安全车距的参数，通过算法一计算出本车期望车速；其中，所述算法一为：DW＝Th×VDt-λ×(Vh-VDt)+D0，式中，DW为当前车间距离、Th为车间时距、VDt为本车期望车速、λ为调节系数、Vh为前车车速、D0为最小安全车距；
其中，在有前车情况，自车的自适应巡航控制服务器获取自车的设定的巡航车速Vset、当前车速Vf、最小安全车距D0等参数，前车车速Vf参数，以及自车与前车之间的车间时距Th、当前车间距离DW等参数，基于算法一等式的基础上，换算出本车期望车速VDt，并且λ的取值范围介于0.4-0.5之间。
步骤S113，通过算法二计算出系统期望车速；其中，所述算法二为Vt＝MIN(Vset，VDt)，式中，Vt为系统期望车速、Vset为巡航车速。
步骤S120，根据系统期望车速与当前车速的大小关系，基于局部椭圆曲线表征加速度随时间变化基理，构建期望加速度与时间的策略模型，以获知初始加速度及达到系统期望车速所使用时长的参数。
其中，为了达到加速度变化要平滑，避免行车时冲击感，本发明选择椭圆的曲线，通过局部曲线表征加速度随时间变化趋式；且本车车速越接近系统期望车速时，加速度越趋于零。如图3所示，椭圆左上部曲线以表征减速度变化；椭圆左下部曲线以表征加速度变化，且Y轴表示加速度参数，X表示时间参数。
进一步地，如图4所示，所述步骤S120的步骤具体包括：
步骤S121，判断系统期望车速是否大于当前车速；
步骤S122，若是，则所述期望加速度为正值，基于部分椭圆曲线关系式一及车速变化量可等价于面积公式求解算法，求解出期望加速度与时间关系式一；其中，所述部分椭圆曲线关系式一为：
Figure BDA0003350715960000101
式中，a表示椭圆长半轴长，b表示椭圆短半轴长；所述车速变化量可等价于面积公式求解算法为：
Figure BDA0003350715960000102
式中，Soval表示椭圆面积，Sr表示边长a、b的矩形面积，Sv表示车速变化量△V；所述期望加速度与时间关系式一为：
Figure BDA0003350715960000103
式中，y表示期望加速度，x表示时间。
其中，为了将加速度变化曲线与车速相关联，需要将图3的所在坐标系进行平移转换成如图5所示坐标系与椭圆曲线位置关系图，选择图5中局部的椭圆曲线，即所述部分椭圆曲线关系式一，且曲线y≤b对x≤a积分，等于车速的变化量△V＝Vt-Vf，即本车当前车速Vf加上车速的变化量△V等于系统期望车速Vt，见图5所示：Vf+△V＝Vt；可知，车速变化量可等价于面积公式求解，即车速变化量△V可等价于面积公式求解算法，即
Vt-Vf＝△V＝Sv,其中，
Figure BDA0003350715960000104
可知
Figure BDA0003350715960000105
通过上述公式可得出所述期望加速度与时间关系式一；进一步地，所述期望加速度与时间关系式一的意义在于，在加速过程中，初始加速度y＝b，时间x＝0，y沿椭圆左下部曲线随时间变化-即系统对车辆执行器发出对应的加速度请求，当y＝0，x＝a时，本车车速度＝系统期望车速。
步骤S130，根据速度变化量绝对值与预设阈值的大小关系，基于加速度补偿基理或小速度变化量控制基理，修正实时车速以使其与实时期望车速相符；其中，速度变化量绝对值为实时车速与系统期望车速之差的绝对值。
进一步地，如图6所示，所述步骤S130的步骤具体包括：
判断速度变化量绝对值是否大于预设阈值；
若是，则基于补偿机制算法以补偿所述期望加速度，求解实际加速度与时间关系式一，以使所述实时车速与实时期望车速相符；其中，补偿机制算法为ym＝PID(Vk，Vk’)，所述实际加速度与时间关系式一为yout＝y+ym，Vk为实时车速，Vk’为实时期望车速，ym为补充加速度，y为期望加速度，yout为实际加速度；式中，Vk’＝Vk-1+yk-1×△t，Vk’为时间k时的实时期望车速、Vk-1为时间k-1时的实时车速、yk-1为时间k-1时期望加速度、△t为K与K-1的时间差。
其中，该步骤的意义在于在实际行车过程中，由于风阻，坡道，路面摩擦，载重等外部干扰情况，会导致所述期望加速度与时间关系式计算得到的加速度与车辆实际加速度有偏差，表现在车速度不符合预期。因此，需在控制策略中，加入反馈，对加速度进行补偿。
通过上述步骤，首先判断出有前车，获取自车、前车以及两车之间的相关参数，算出本车期望车速，且在本车期望车速及巡航车速之间选定小者作为系统期望车速，且在系统期望车速大于当前车速情况下，说明需要加速以达到系统期望车速；采用加速过程中加速度按椭圆曲线平滑变化，为了不影响自适应加速或者减速过程中的驾驶舒适感，避免行车时冲击感；且椭圆局部曲线以表征加速或者减速过程中的期望加速度随时间变化趋势，并基于部分椭圆曲线关系式及车速变化量△V可等价于面积公式求解算法得出期望加速度与时间的关系；此外，结合在实际行车过程中，由于风阻、坡道、路面摩擦、载重等外部干扰情况，且判断出速度变化量△V绝对值大于预设阈值Vcur，则基于加速度补偿基理，辅以修正实时车速Vk以使其与实时期望车速Vk’相符。
实施例二
本实施例提供了与实施例一所述方法相对应的系统的结构框图。图7是根据本申请实施例的基于椭圆线的自适应巡航控制系统的结构框图，另外，请参阅图8所示的本发明实现的物理系统架构框图，如图7所示，该系统包括：
运算模块10：用于根据车辆行驶状态信息以及用户设定的参数信息，计算系统期望车速，所述车辆行驶状态信息至少包括当前车速，所述用户设定的参数信息至少包括巡航车速；
构建模块20：用于根据系统期望车速与当前车速的大小关系，基于局部椭圆曲线表征加速度随时间变化基理，构建期望加速度与时间的策略模型，以获知初始加速度及达到系统期望车速所使用时长的参数。
修正模块30：用于根据速度变化量绝对值与预设阈值的大小关系，基于加速度补偿基理或小速度变化量控制基理，修正实时车速以使其与实时期望车速相符；其中，速度变化量绝对值为实时车速与系统期望车速之差的绝对值。
进一步的，所述运算模块10包括：
第一判断单元11：用于判断是否有前车；
第一运算单元12：用于若判断有前车，则获取当前车速、巡航车速、前车车速、车间时距、当前车间距离以及最小安全车距的参数，通过算法一计算出本车期望车速；其中，所述算法一为：DW＝Th×VDt-λ×(Vh-VDt)+D0，式中，DW为当前车间距离、Th为车间时距、VDt为本车期望车速、λ为调节系数、Vh为前车车速、D0为最小安全车距；
第二运算单元13：通过算法二计算出系统期望车速；其中，所述算法二为Vt＝MIN(Vset，VDt)，式中，Vt为系统期望车速、Vset为巡航车速。
进一步地，所述构建模块20包括：
第二判断单元21：用于判断系统期望车速是否大于当前车速；
第一求解单元22：用于若判断系统期望车速大于当前车速，则所述期望加速度为正值，基于部分椭圆曲线关系式一及车速变化量可等价于面积公式求解算法，求解出期望加速度与时间关系式一；其中，所述部分椭圆曲线关系式一为：
Figure BDA0003350715960000121
式中，a表示椭圆长半轴长，b表示椭圆短半轴长；所述车速变化量△V可等价于面积公式求解算法为：
Figure BDA0003350715960000122
式中，Soval表示椭圆面积，Sr表示边长a、b的矩形面积，Sv表示车速变化量△V；所述期望加速度与时间关系式一为：
Figure BDA0003350715960000123
式中，y表示期望加速度，x表示时间。
进一步地，所述修正模块30包括：
第三判断单元31：用于判断速度变化量绝对值是否大于预设阈值；
第一修正单元32：用于若判断速度变化量绝对值大于预设阈值，，则基于补偿机制算法以补偿所述期望加速度，求解实际加速度与时间关系式一，以使所述实时车速与实时期望车速相符；其中，补偿机制算法为ym＝PID(Vk，Vk’)，所述实际加速度与时间关系式一为yout＝y+ym，Vk为实时车速，Vk’为实时期望车速，ym为补充加速度，y为期望加速度，yout为实际加速度；式中，Vk’＝Vk-1+yk-1×△t，Vk’为时间k时的实时期望车速、Vk-1为时间k-1时的实时车速、yk-1为时间k-1时期望加速度、△t为K与K-1的时间差。
需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
实施例三
本实施例与实施例一不同之处在于：与实施例一的步骤S110中具体步骤的不同，如图9所示，所述步骤S210的步骤具体包括：
步骤S211，判断是否有前车；
步骤S212，若否，则获取当前车速、巡航车速的参数，且将系统期望车速定义为车的巡航车速。
通过上述步骤，首先判断出无前车，获取自车相关参数，定义系统期望车速为巡航车速，且在系统期望车速大于当前车速情况下，说明需要加速以达到系统期望车速；采用加速过程中加速度按椭圆曲线平滑变化，为了不影响自适应加速或者减速过程中的驾驶舒适感，避免行车时冲击感；且椭圆局部曲线以表征加速或者减速过程中的期望加速度随时间变化趋势，并基于部分椭圆曲线关系式及车速变化量△V可等价于面积公式求解算法得出期望加速度与时间的关系；此外，结合在实际行车过程中，由于风阻、坡道、路面摩擦、载重等外部干扰情况，且判断出速度变化量△V绝对值大于预设阈值Vcur，则基于加速度补偿基理，辅以修正实时车速Vk以使其与实时期望车速Vk’相符。
实施例四
本实施例与实施例二不同之处在于：与实施例二的运算模块10中具体结构的不同，如图10所示，所述运算模块10的步骤具体包括：
第一判断单元11：用于判断是否有前车；
定义单元14：用于若判断无前车，则获取当前车速、巡航车速的参数，且将系统期望车速定义为车的巡航车速。
实施例五
本实施例与实施例一不同之处在于：与实施例一的步骤S120中具体步骤的不同，如图11所示，所述步骤S320的步骤具体包括：
步骤S321，判断系统期望车速是否大于当前车速；
步骤S322，若否，则所述期望加速度为负值，基于部分椭圆曲线关系式二及车速变化量可等价于面积公式求解算法，求解出期望加速度与时间关系式二；其中，所述部分椭圆曲线关系式二为：
Figure BDA0003350715960000141
式中，a表示椭圆长半轴长，b表示椭圆短半轴长；所述期望加速度与时间关系式二为：
Figure BDA0003350715960000142
式中，y表示期望加速度，x表示时间。
其中，为了将加速度变化曲线与车速相关联，需要将图3的所在坐标系进行平移转换成如图12所示坐标系与椭圆曲线位置关系图，选择图11中局部的椭圆曲线，即所述部分椭圆曲线关系式二，且曲线y≤b对x≤a积分，等于车速的变化量△V＝Vt-Vf，然后参阅实施一相应的计算过程得出所述期望加速度与时间关系式二；进一步地，所述期望加速度与时间关系式二的意义在于，在减速过程中，初始加速度y＝-b，时间x＝0，y沿椭圆左上部曲线随时间变化-即系统对车辆执行器发出对应的加速度请求，当y＝0，x＝a时，本车车速度＝系统期望车速。
通过上述步骤，首先判断出有前车，获取自车、前车以及两车之间的相关参数，算出本车期望车速，且在本车期望车速及巡航车速之间选定小者作为系统期望车速，且在系统期望车速小于当前车速情况下，说明需要减速以达到系统期望车速；采用加速过程中加速度按椭圆曲线平滑变化，为了不影响自适应加速或者减速过程中的驾驶舒适感，避免行车时冲击感；且椭圆局部曲线以表征加速或者减速过程中的期望加速度随时间变化趋势，并基于部分椭圆曲线关系式及车速变化量△V可等价于面积公式求解算法得出期望加速度与时间的关系；此外，结合在实际行车过程中，由于风阻、坡道、路面摩擦、载重等外部干扰情况，且判断出速度变化量△V绝对值大于预设阈值Vcur，则基于加速度补偿基理，辅以修正实时车速Vk以使其与实时期望车速Vk’相符。
实施例六
本实施例与实施例二不同之处在于：与实施例二的构建模块20中具体结构的不同，如图13所示，所述运算模块20的步骤具体包括：
第二判断单元21：用于判断系统期望车速是否大于当前车速；
第二求解单元23：用于若判断系统期望车速小于当前车速，则所述期望加速度为负值，基于部分椭圆曲线关系式二及车速变化量可等价于面积公式求解算法，求解出期望加速度与时间关系式二；其中，所述部分椭圆曲线关系式二为：
Figure BDA0003350715960000151
式中，a表示椭圆长半轴长，b表示椭圆短半轴长；所述期望加速度与时间关系式二为：
Figure BDA0003350715960000152
式中，y表示期望加速度，x表示时间。
实施例七
本实施例与实施例一不同之处在于：与实施例一的步骤S130中具体步骤的不同，如图14所示，所述步骤S430的步骤具体包括：
步骤S431，判断速度变化量绝对值是否大于预设阈值；
步骤S432，若否，则基于PID算法直接调节实时车速，以使所述实时车速与实时期望车速相符。
通过上述步骤，首先判断出有前车，获取自车、前车以及两车之间的相关参数，算出本车期望车速，且在本车期望车速及巡航车速之间选定小者作为系统期望车速，且在系统期望车速小于当前车速情况下，说明需要减速以达到系统期望车速；采用加速过程中加速度按椭圆曲线平滑变化，为了不影响自适应加速或者减速过程中的驾驶舒适感，避免行车时冲击感；且椭圆局部曲线以表征加速或者减速过程中的期望加速度随时间变化趋势，并基于部分椭圆曲线关系式及车速变化量△V可等价于面积公式求解算法得出期望加速度与时间的关系；此外，结合在实际行车过程中，由于风阻、坡道、路面摩擦、载重等外部干扰情况，且判断出速度变化量△V绝对值不大于预设阈值Vcur，则基于PID算法，辅以修正实时车速Vk以使其与实时期望车速Vk’相符。
实施例八
本实施例与实施例二不同之处在于：与实施例二的修正模块30中具体结构的不同，如图16所示，所述修正模块30的步骤具体包括：
第三判断单元31：用于判断速度变化量绝对值是否大于预设阈值；
第二修正单元33：用于若判断速度变化量绝对值不大于预设阈值，基于PID算法直接调节实时车速，以使所述实时车速与实时期望车速相符。
实施例九
结合图1、图8、图10、图13描述的本申请实施例自适应巡航控制方法可以由计算机设备来实现。图16为根据本申请实施例的计算机设备的硬件结构示意图。
计算机设备可以包括处理器41以及存储有计算机程序指令的存储器42。
具体地，上述处理器41可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
其中，存储器42可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器42可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，简称为HDD)、软盘驱动器、固态驱动器(SolidState Drive，简称为SSD)、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal SerialBus，简称为USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器42可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器42可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器42是非易失性(Non-Volatile)存储器。在特定实施例中，存储器42包括只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)和随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称为RAM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(Programmable Read-Only Memory，简称为PROM)、可擦除PROM(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称为EPROM)、电可擦除PROM(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称为EEPROM)、电可改写ROM(Electrically Alterable Read-OnlyMemory，简称为EAROM)或闪存(FLASH)或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该RAM可以是静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory，简称为SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，简称为DRAM)，其中，DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器(Fast Page Mode Dynamic Random Access Memory，简称为FPMDRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(Extended Date Out Dynamic RandomAccess Memory，简称为EDODRAM)、同步动态随机存取内存(Synchronous Dynamic Random-Access Memory，简称SDRAM)等。
存储器42可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器42所执行的可能的计算机程序指令。
处理器41通过读取并执行存储器42中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例一、三、五、七中的任意一种自适应巡航控制方法。
在其中一些实施例中，计算机设备还可包括通信接口43和总线40。其中，如图16所示，处理器41、存储器42、通信接口43通过总线40连接并完成相互间的通信。
通信接口43用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。通信接口43还可以实现与其他部件例如：外接设备、图像/数据采集设备、数据库、外部存储以及图像/数据处理工作站等之间进行数据通信。
总线40包括硬件、软件或两者，将计算机设备的部件彼此耦接在一起。总线40包括但不限于以下至少之一：数据总线(Data Bus)、地址总线(Address Bus)、控制总线(Control Bus)、扩展总线(Expansion Bus)、局部总线(Local Bus)。举例来说而非限制，总线40可包括图形加速接口(Accelerated Graphics Port，简称为AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(Extended Industry Standard Architecture，简称为EISA)总线、前端总线(Front Side Bus，简称为FSB)、超传输(Hyper Transport，简称为HT)互连、工业标准架构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、无线带宽互连、低引脚数(LowPin Count，简称为LPC)总线、存储器总线、微信道架构(Micro Channel Architecture，简称为MCA)总线、外围组件互连总线、PCI-X总线、串行高级技术附件(Serial AdvancedTechnology Attachment，简称为SATA)总线、视频电子标准协会局部(Video ElectronicsStandards Association Local Bus，简称为VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线40可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。
该计算机设备可以基于获取到的基于椭圆线的自适应巡航控制系统，执行本申请实施例中的自适应巡航控制方法，从而实现结合图1、图8、图10、图13描述的自适应巡航控制方法。
另外，结合上述实施例中的自适应巡航控制方法，本申请实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例一、三、五、七中的任意一种自适应巡航控制方法。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自适应巡航控制方法，其特征在于，包括：
根据车辆行驶状态信息以及用户设定的参数信息，计算系统期望车速，所述车辆行驶状态信息至少包括当前车速，所述用户设定的参数信息至少包括巡航车速；
根据系统期望车速与当前车速的大小关系，基于局部椭圆曲线表征加速度随时间变化基理，构建期望加速度与时间的策略模型，以获知初始加速度及达到系统期望车速所使用时长的参数；
根据速度变化量绝对值与预设阈值的大小关系，基于加速度补偿基理或小速度变化量控制基理，修正实时车速以使其与实时期望车速相符；其中，速度变化量绝对值为实时车速与系统期望车速之差的绝对值。
2.根据权利要求1所述的自适应巡航控制方法，其特征在于，所述根据车辆行驶状态信息以及用户设定的参数信息，计算系统期望车速，所述车辆行驶状态信息至少包括当前车速，所述用户设定的参数信息至少包括巡航车速的具体步骤包括：
判断是否有前车；
若是，则获取当前车速、巡航车速、前车车速、车间时距、当前车间距离以及最小安全车距的参数，通过算法一计算出本车期望车速；其中，所述算法一为：DW＝Th×VDt-λ×(Vh-VDt)+D0，式中，DW为当前车间距离、Th为车间时距、VDt为本车期望车速、λ为调节系数、Vh为前车车速、D0为最小安全车距；
通过算法二计算出系统期望车速；其中，所述算法二为Vt＝MIN(Vset，VDt)，式中，Vt为系统期望车速、Vset为巡航车速。
3.根据权利要求2所述的自适应巡航控制方法，其特征在于，所述判断是否存在前车的步骤之后，所述方法还包括：
若判断无前车，则获取当前车速、巡航车速的参数，且将系统期望车速定义为车的巡航车速。
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，所述根据系统期望车速与当前车速的大小关系，基于局部椭圆曲线表征加速度随时间变化基理，构建期望加速度与时间的策略模型，以获知初始加速度及达到系统期望车速所使用时长的参数的具体步骤包括：
判断系统期望车速是否大于当前车速；
若是，则所述期望加速度为正值，基于部分椭圆曲线关系式一及车速变化量可等价于面积公式求解算法，求解出期望加速度与时间关系式一；其中，所述部分椭圆曲线关系式一为：
Figure FDA0003350715950000021
式中，a表示椭圆长半轴长，b表示椭圆短半轴长；所述车速变化量可等价于面积公式求解算法为：
Figure FDA0003350715950000022
式中，Soval表示椭圆面积，Sr表示边长a、b的矩形面积，Sv表示车速变化量；所述期望加速度与时间关系式一为：
Figure FDA0003350715950000023
式中，y表示期望加速度，x表示时间。
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，所述判断系统期望车速是否大于当前车速的步骤之后，所述方法还包括：
若判断系统期望车速小于当前车速，则所述期望加速度为负值，基于部分椭圆曲线关系式二及车速变化量可等价于面积公式求解算法，求解出期望加速度与时间关系式二；其中，所述部分椭圆曲线关系式二为：
Figure FDA0003350715950000024
式中，a表示椭圆长半轴长，b表示椭圆短半轴长；所述期望加速度与时间关系式二为：
Figure FDA0003350715950000025
式中，y表示期望加速度，x表示时间。
6.根据权利要求1所述的自适应巡航控制方法，其特征在于，所述根据速度变化量绝对值与预设阈值的大小关系，基于加速度补偿基理或小速度变化量控制基理，修正实时车速以使其与实时期望车速相符；其中，速度变化量绝对值为实时车速与系统期望车速之差的绝对值的具体步骤包括：
判断速度变化量绝对值是否大于预设阈值；
若是，则基于补偿机制算法以补偿所述期望加速度，求解实际加速度与时间关系式一，以使所述实时车速与实时期望车速相符；其中，补偿机制算法为ym＝PID(Vk，Vk’)，所述实际加速度与时间关系式一为yout＝y+ym，Vk为实时车速，Vk’为实时期望车速，ym为补充加速度，y为期望加速度，yout为实际加速度；式中，Vk’＝Vk-1+yk-1×△t，Vk’为时间k时的实时期望车速、Vk-1为时间k-1时的实时车速、yk-1为时间k-1时期望加速度、△t为K与K-1的时间差。
7.根据权利要求6所述的自适应巡航控制方法，其特征在于，所述判断速度变化量绝对值是否大于预设阈值的步骤之后，所述方法还包括：
若判断速度变化量绝对值不大于预设阈值，则基于PID算法直接调节实时车速，以使所述实时车速与实时期望车速相符。
8.一种基于椭圆线的自适应巡航控制系统，其特征在于，所述系统包括：
运算模块：用于根据车辆行驶状态信息以及用户设定的参数信息，计算系统期望车速，所述车辆行驶状态信息至少包括当前车速，所述用户设定的参数信息至少包括巡航车速；
构建模块：用于根据系统期望车速与当前车速的大小关系，基于局部椭圆曲线表征加速度随时间变化基理，构建期望加速度与时间的策略模型，以获知初始加速度及达到系统期望车速所使用时长的参数。
修正模块：用于根据速度变化量绝对值与预设阈值的大小关系，基于加速度补偿基理或小速度变化量控制基理，修正实时车速以使其与实时期望车速相符；其中，速度变化量绝对值为实时车速与系统期望车速之差的绝对值。
9.一种计算机，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的自适应巡航控制方法。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的自适应巡航控制方法。
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