CN114572210A - 一种基于地形的跟车距离控制方法、终端设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于地形的跟车距离控制方法、终端设备及存储介质。该方法包括以下步骤：S1.动态获取当前行驶道路的坡度θ；S2.根据坡度θ计算动态跟车距离d，具体过程如下：当θ＝0时，d＝d₀；当θ≠0且上坡时，

当θ≠0且下坡时，

S3.判断d是否在可接受的跟车距离范围[d1,d2]内，若是则控制车辆的跟车距离为d，否则进入S4；S4.如果d小于d1，则控制车辆的跟车距离为d1；如果d大于d2，则控制跟车距离为d2。本发明的方法能够自动根据地形动态调整跟车距离，达到节能与安全的一致性。

Description

一种基于地形的跟车距离控制方法、终端设备及存储介质

技术领域

本发明涉及车距控制技术领域，具体地涉及一种基于地形的跟车距离控制方法、终端设备及存储介质。

背景技术

控制车辆跟车行驶或多车排成队列行驶，由于前车有“破风”作用，降低了后部跟随车辆的行驶空气阻力，因此对后车有较好的节能效果。现有跟车控制一般基于ACC(Adaptive Cruise Control)实现，通过雷达或视频等手段检测前车距离，然后保持车距行驶。实际应用中，距离的大小选择与节能效果关系密切，距离近风阻小但制动距离短,前车刹车时有追尾风险；距离大虽然安全但前车破风效果减弱，节能效果低，而且在实际道路行驶时容易被其它车插入，反而要制动浪费能量。因此ACC控制跟车，须要计算一个合理距离范围。

对于重型卡车来说，由于总质量较大因此在不同地形上的制动控制存在很大差异。例如，在上陡坡时，由于重力分量与运动方向反向作用，因此制动距离会短的多；而下陡坡时，由于重力分量叠加到运动方向上，因此制动更为困难，制动距离更长，因此对重型卡车来说，在不同地形下的跟车距离也必须有所不同，才能达到节能与安全的一致性。传统的方法一般只考虑如何控制保持恒定的跟车距离，没有针对不同地形设计与地形结合的动态跟车距离控制方法，缺少与不同地形匹配的节能与安全性能。

发明内容

本发明旨在提供一种基于地形的跟车距离控制方法、终端设备及存储介质，以解决上述问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：

根据本发明的一方面，提供了一种基于地形的跟车距离控制方法，其包括以下步骤：

S1.动态获取当前行驶道路的坡度θ；

S2.根据坡度θ计算动态跟车距离d，具体过程如下：

当θ＝0时，d＝d₀；

当θ≠0且上坡时，

当θ≠0且下坡时，

其中，d₀为传统ACC跟车距离，m为车总质量，g为重力加速度，

是前车风阻，H为汽车迎风面积，V_a为迎风风速，a_lsq、b_lsq是经验系数；

S3.判断d是否在可接受的跟车距离范围[d1,d2]内，若是则控制车辆的跟车距离为d，否则进入S4，其中，d1表示当前车速下跟车距离小于d1可能会发生追尾风险，d2表示当前车速下跟车距离大于d2，后车与前车不能当做跟车状态；

S4.如果d小于d1，则控制车辆的跟车距离为d1；如果d大于d2，则控制跟车距离为d2。

进一步地，坡度θ通过安装在车辆上的传感器或电子地平线系统动态获取。

进一步地，d2等于d1的2至3倍。

进一步地，所述方法还包括步骤S0：初始化参数d₀、d1、d2、m、

H、V_a、a_lsq、b_lsq。

根据本发明的另一方面，还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。

根据本发明的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：本发明的方法能够自动根据地形动态调整跟车距离，达到节能与安全的一致性。

附图说明

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

图1是本发明的一种基于地形的跟车距离控制方法的流程图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

假设传统ACC跟车距离范围为d₀，可波动范围为[d1,d2]，d₀∈[d1,d2]，其中下限d1表示当前车速下跟车距离小于d1可能会发生追尾风险，d1可根据公知的临界追尾距离计算方法得到；上限d2意义在于，跟车距离大于d2，后车与前车不能当做跟车状态，一般取经验值为2到3倍的d1值。

根据论文《纯电动商用车异质队列的多目标控制》(王雪彤,罗禹贡,江发潮,于杰《汽车工程》,2020,42(4):505-512)所述，跟车风阻为：

其中d为跟车距离，

是前车风阻，a_lsq、b_lsq是经验系数，可设为常数。

在平路行驶时，保持跟车距离d＝d₀。在上坡行驶时，由于重力对车辆相当于施加了额外反向的制动力，因此制动距离较短，因此控制减小跟车距离，这样不仅不影响安全性而且根据公式(1)由于距离d的减少，跟车风阻变小，因此提高的节能效果。假设坡度绝对值为θ，车总质量为m，g为重力加速度，跟车距离计算方法如下：

保证在上坡行驶时，制动性能与平路相当。即重力的反向力等于风阻阻力的减少量：

表示平路跟车距离d₀时的风阻系数，

表示上坡跟车距离d时的风阻系数。H为汽车迎风面积，V_a为迎风风速，包括车前进速度和当前外界风速，可约等于车速。

将式(1)代入式(2)因此可得上坡时的跟车距离为：

此时，跟车距离d<d0，减小了距离，减少了风阻，提高了节能性，而且减少的风阻与坡度引起的反向重力相抵消，车辆制动能力与制动距离与平路相同，因此不会对车辆在跟车距离为d的情况下的制动控制产生过度影响，也保证了安全性。

同理，在下坡行驶时，由于制动距离较长，因此控制增大跟车距离，这样能保证安全性。假设下坡坡度为θ，车总质量为m，g为重力加速度，跟车距离计算方法如下：

保证在下坡行驶时，制动性能与平路相当。即重力对驱动力的迭加等于风阻阻力的增大量：

表示平路跟车距离d0时的风阻系数，

表示下坡跟车距离d时的风阻系数。H为汽车迎风面积，Va为迎风风速，包括车前进速度和当前外界风速，可约等于车速。

因此可得下坡时的跟车距离为：

此时，跟车距离d>d0，增大了距离，增大的风阻与坡度叠加的驱动力相抵消，车辆制动能力与制动距离与平路相同，因此不会因下坡制动性能变差而引起安全问题。

综上，如图1所示，本发明的一种基于地形的跟车距离控制方法可包括以下步骤：

S1：车辆跟车行驶时，不断从传感器或电子地平线系统获得当前行驶道路的坡度θ。

S2：根据坡度θ计算动态跟车距离d，具体过程如下：

当θ＝0时，跟车距离保持原ACC功能的距离d₀；

当坡度θ不为0时，若为上坡，将坡度θ代入公式(3)计算动态跟车距离d，若为下坡，将坡度θ代入公式(4)计算动态跟车距离d；

S3：判断d是否在可接受的跟车距离范围[d1,d2]内，若是，则控制车辆的跟车距离为d，否则进入步骤S4。

S4：如果d小于d1，则控制跟车距离为d1；如果d大于d2，则控制跟车距离为d2。

此外，所述方法还包括步骤S0：初始化参数d₀、d1、d2、m、

H、V_a、a_lsq、b_lsq，即，在计算跟车距离之前需要对这些参数进行设置，其中，对于某一类型的车辆，参数d₀、d1、d2、a_lsq、b_lsq基本上是不变的，而参数m、

H、V_a根据实际情况设置。

应该指出，本发明的方法更适合用于重型卡车的跟车距离控制，能够在保证安全性的情况下提高节能效率。

在本发明的实施例中，还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤S1-S4。

进一步地，该终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。该终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述终端设备的组成结构仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，本发明实施例对此不做限定。

进一步地，所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述方法的步骤S1-S4。

终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法步骤S1-S4中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于地形的跟车距离控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.动态获取当前行驶道路的坡度θ；

S2.根据步骤S1中所述的坡度θ计算动态跟车距离d；

S3.判断步骤S2中的d是否在可接受的跟车距离范围[d1,d2]内，若是则控制车辆的跟车距离为d，否则进入步骤S4；其中，d1表示当前车速下跟车距离小于d1可能会发生追尾风险，d2表示当前车速下跟车距离大于d2，后车与前车不能当做跟车状态；

S4.如果d小于d1，则控制车辆的跟车距离为d1；如果d大于d2，则控制跟车距离为d2。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述坡度θ通过安装在车辆上的传感器或电子地平线系统动态获取。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述根据坡度θ计算动态跟车距离d：

当θ＝0时，d＝d0；

当θ≠0且上坡时，

当θ≠0且下坡时，

其中，d₀为传统ACC跟车距离，m为车总质量，g为重力加速度，

是前车风阻，H为汽车迎风面积，V_a为迎风风速，a_lsq、b_lsq是经验系数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中所述d2等于所述d1的2至3倍。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤S0：初始化参数d₀、d1、d2、m、

H、V_a、a_lsq、b_lsq。

6.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中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1-5中任一项所述方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。

Images