CN115214662A - 一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法，包括周期性获取本车车速、本车行驶位置的经纬度以及前车行驶位置的经纬度；确定当前周期时刻及其上一周期时刻本车及前车行驶位置的经纬度，以计算出当前周期时刻及其上一周期时刻本车跟随前车的实际距离，并确定当前周期时刻及其上一周期时刻本车车速，以计算出当前周期时刻及其上一周期时刻本车跟随前车的安全车距；根据当前周期时刻及上一周期时刻本车跟随前车的实际距离和各自对应的安全车距，确定出当前周期时刻本车的期望加速度，以修正当前周期时刻本车车速。实施本发明，为跟随车提供速度控制，使跟随车与前车保持安全距离，提高车队安全。

Description

一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法及系统。
背景技术
随着汽车行业的发展，汽车的自动化程度越来越高，车辆编队行驶的需求也越来越高。在自动驾驶过程中，自动驾驶车辆遇到前方运动车辆时，需要安全快速地跟随前车行驶。如何能够稳定、舒适地进行跟车是目前自动驾驶车辆主要研究的课题之一。
然而，现有的车辆编队技术还不完全成熟，尤其是对跟随车的车速控制还没有很好的解决方案，从而无法确保跟随车与前车保持安全距离，造成安全隐患。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法及系统，为跟随车提供速度控制，使跟随车与前车保持安全距离，提高了车队的安全性。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法，所述方法包括以下步骤：
周期性获取本车车速、本车行驶位置的经纬度以及前车行驶位置的经纬度；
确定当前周期时刻及其上一周期时刻本车行驶位置的经纬度和前车行驶位置的经纬度，以计算出当前周期时刻及其上一周期时刻本车跟随前车的实际距离，并确定当前周期时刻及其上一周期时刻本车车速，以计算出当前周期时刻及其上一周期时刻本车跟随前车的安全车距；
根据上一周期时刻本车跟随前车的实际距离及对应安全车距，以及当前周期时刻本车跟随前车的实际距离及对应安全车距，确定出当前周期时刻本车的期望加速度，并根据该期望加速度，对当前周期时刻本车车速进行修正。
其中，通过公式
Figure BDA0003401520780000021
计算得到当前周期时刻本车跟随前车的实际距离S(n)；其中，
XAn为当前周期时刻前车行驶位置的经度；YAn为当前周期时刻前车行驶位置的纬度；XBn为当前周期时刻本车行驶位置的经度；YBn为当前周期时刻本车行驶位置的纬度。
其中，通过公式T arg etS(n)＝K1×V(n)，计算得到当前周期时刻本车跟随前车的安全车距T arg etS(n)；其中，
K1为速度参数，取值为固定值；V(n)为当前周期时刻本车车速。
其中，通过公式
Figure BDA0003401520780000022
计算得到当前周期时刻本车的期望加速度a(n)；其中，
V(n-1)为上一周期时刻本车车速；T为预设的PI控制算法的运算周期；T arg etS(n-1)为上一周期时刻本车跟随前车的安全车距；S(n-1)为上一周期时刻本车跟随前车的实际距离；
所述预设的PI控制算法通过公式V(n)＝KP×(((T arg etS(n)-S(n))-(T argetS(n-1)-S(n-1))+KI×(T arg etS(n)-S(n))+V(n-1)来实现；KP为比例参数，取值为固定值；KI为积分参数，取值为固定值。
其中，本车与前车通过各自预置的V-BOX进行通信。
本发明实施例还提供了一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制系统，包括；
数据获取单元，用于周期性获取本车车速、本车行驶位置的经纬度以及前车行驶位置的经纬度；
车距计算单元，用于确定当前周期时刻及其上一周期时刻本车行驶位置的经纬度和前车行驶位置的经纬度，以计算出当前周期时刻及其上一周期时刻本车跟随前车的实际距离，并确定当前周期时刻及其上一周期时刻本车车速，以计算出当前周期时刻及其上一周期时刻本车跟随前车的安全车距；
车速控制单元，用于根据上一周期时刻本车跟随前车的实际距离及对应安全车距，以及当前周期时刻本车跟随前车的实际距离及对应安全车距，确定出当前周期时刻本车的期望加速度，并根据该期望加速度，对当前周期时刻本车车速进行修正。
其中，通过公式
Figure BDA0003401520780000031
计算得到当前周期时刻本车跟随前车的实际距离S(n)；其中，
XAn为当前周期时刻前车行驶位置的经度；YAn为当前周期时刻前车行驶位置的纬度；XBn为当前周期时刻本车行驶位置的经度；YBn为当前周期时刻本车行驶位置的纬度。
其中，通过公式T arg etS(n)＝K1×V(n)，计算得到当前周期时刻本车跟随前车的安全车距T arg etS(n)；其中，
K1为速度参数，取值为固定值；V(n)为当前周期时刻本车车速。
其中，通过公式
Figure BDA0003401520780000032
计算得到当前周期时刻本车的期望加速度a(n)；其中，
V(n-1)为上一周期时刻本车车速；T为预设的PI控制算法的运算周期；T arg etS(n-1)为上一周期时刻本车跟随前车的安全车距；S(n-1)为上一周期时刻本车跟随前车的实际距离；
所述预设的PI控制算法通过公式V(n)＝KP×(((T arg etS(n)-S(n))-(T argetS(n-1)-S(n-1))+KI×(T arg etS(n)-S(n))+V(n-1)来实现；KP为比例参数，取值为固定值；KI为积分参数，取值为固定值。
其中，本车与前车通过各自预置的V-BOX进行通信。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明通过本车(即跟随车)与前车的经纬度以计算出二者之间的实际距离和安全车距，并利用当前周期时刻及其上一周期时刻本车与前车的实际距离和安全车距，按比例计算(如PI控制算法)得到本车的期望加速度，从而能为跟随车提供速度控制，使跟随车与前车保持安全距离，提高了车队的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法中V-BOX的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法中本车与前车的经纬度坐标图；
图4为本发明实施例提供的一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、周期性获取本车车速、本车行驶位置的经纬度以及前车行驶位置的经纬度；
步骤S2、确定当前周期时刻及其上一周期时刻本车行驶位置的经纬度和前车行驶位置的经纬度，以计算出当前周期时刻及其上一周期时刻本车跟随前车的实际距离，并确定当前周期时刻及其上一周期时刻本车车速，以计算出当前周期时刻及其上一周期时刻本车跟随前车的安全车距；
步骤S3、根据上一周期时刻本车跟随前车的实际距离及对应安全车距，以及当前周期时刻本车跟随前车的实际距离及对应安全车距，确定出当前周期时刻本车的期望加速度，并根据该期望加速度，对当前周期时刻本车车速进行修正。
具体过程为，在步骤S1中，本车(即跟随车)与前车通过各自预置的V-BOX进行通信，使得车队所有跟随车能够始终与前车保持通信，确保不依托摄像头和雷达的情况下，仍能够维持车辆的编队行驶。其中，V-BOX之间采用V2x技术实现通信，具体结构请参见图2所示。
此时，本车(即跟随车)周期性(如间隔2S一次)的获取本车车速、本车行驶位置的经纬度，以及通过V-BOX交互获得前车行驶位置的经纬度。其中，本车与前车的经纬度坐标，如图3所示。
在步骤S2中，首先，通过公式(1)，计算得到当前周期时刻本车跟随前车的实际距离S(n)；
Figure BDA0003401520780000051
其中，XAn为当前周期时刻前车行驶位置的经度；YAn为当前周期时刻前车行驶位置的纬度；XBn为当前周期时刻本车行驶位置的经度；YBn为当前周期时刻本车行驶位置的纬度。
同理，将上一周期时刻n-1的本车及前车行驶位置的经纬度替换当前周期时刻n的本车及前车行驶位置的经纬度，利用上述公式(1)，可以计算得到上一周期时刻本车跟随前车的实际距离S(n-1)。
其次，通过公式(2)，计算得到当前周期时刻本车跟随前车的安全车距T arg etS(n)；
T arg etS(n)＝K1×V(n) (2)
其中，K1为速度参数，取值为固定值；V(n)为当前周期时刻本车车速。
同理，将上一周期时刻n-1的本车车速V(n-1)替换当前周期时刻n的本车车速V(n)，利用上述公式(2)，可以计算得到上一周期时刻本车跟随前车的安全车距T arg etS(n-1)。
在步骤S3中，首先，通过公式(3)，计算得到当前周期时刻本车的期望加速度a(n)；
Figure BDA0003401520780000061
其中，T为预设的PI控制算法的运算周期，该PI控制算法通过离散化公式V(n)＝KP×(((T arg etS(n)-S(n))-(T arg etS(n-1)-S(n-1))+KI×(T arg etS(n)-S(n))+V(n-1)来实现；KP为比例参数，取值为固定值；KI为积分参数，取值为固定值。
最后，根据该期望加速度a(n)，对当前周期时刻本车车速V(n)进行修正。
如图4所示，为本发明实施例中，提供的一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制系统，包括；
数据获取单元110，用于周期性获取本车车速、本车行驶位置的经纬度以及前车行驶位置的经纬度；
车距计算单元120，用于确定当前周期时刻及其上一周期时刻本车行驶位置的经纬度和前车行驶位置的经纬度，以计算出当前周期时刻及其上一周期时刻本车跟随前车的实际距离，并确定当前周期时刻及其上一周期时刻本车车速，以计算出当前周期时刻及其上一周期时刻本车跟随前车的安全车距；
车速控制单元130，用于根据上一周期时刻本车跟随前车的实际距离及对应安全车距，以及当前周期时刻本车跟随前车的实际距离及对应安全车距，确定出当前周期时刻本车的期望加速度，并根据该期望加速度，对当前周期时刻本车车速进行修正。
其中，通过公式
Figure BDA0003401520780000062
计算得到当前周期时刻本车跟随前车的实际距离S(n)；其中，
XAn为当前周期时刻前车行驶位置的经度；YAn为当前周期时刻前车行驶位置的纬度；XBn为当前周期时刻本车行驶位置的经度；YBn为当前周期时刻本车行驶位置的纬度。
其中，通过公式T arg etS(n)＝K1×V(n)，计算得到当前周期时刻本车跟随前车的安全车距T arg etS(n)；其中，
K1为速度参数，取值为固定值；V(n)为当前周期时刻本车车速。
其中，通过公式
Figure BDA0003401520780000071
计算得到当前周期时刻本车的期望加速度a(n)；其中，
V(n-1)为上一周期时刻本车车速；T为预设的PI控制算法的运算周期；T arg etS(n-1)为上一周期时刻本车跟随前车的安全车距；S(n-1)为上一周期时刻本车跟随前车的实际距离；
所述预设的PI控制算法通过公式V(n)＝KP×(((T arg etS(n)-S(n))-(T argetS(n-1)-S(n-1))+KI×(T arg etS(n)-S(n))+V(n-1)来实现；KP为比例参数，取值为固定值；KI为积分参数，取值为固定值。
其中，本车与前车通过各自预置的V-BOX进行通信。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明通过本车(即跟随车)与前车的经纬度以计算出二者之间的实际距离和安全车距，并利用当前周期时刻及其上一周期时刻本车与前车的实际距离和安全车距，按比例计算(如PI控制算法)得到本车的期望加速度，从而能为跟随车提供速度控制，使跟随车与前车保持安全距离，提高了车队的安全性。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个系统单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
周期性获取本车车速、本车行驶位置的经纬度以及前车行驶位置的经纬度；
确定当前周期时刻及其上一周期时刻本车行驶位置的经纬度和前车行驶位置的经纬度，以计算出当前周期时刻及其上一周期时刻本车跟随前车的实际距离，并确定当前周期时刻及其上一周期时刻本车车速，以计算出当前周期时刻及其上一周期时刻本车跟随前车的安全车距；
根据上一周期时刻本车跟随前车的实际距离及对应安全车距，以及当前周期时刻本车跟随前车的实际距离及对应安全车距，确定出当前周期时刻本车的期望加速度，并根据该期望加速度，对当前周期时刻本车车速进行修正。
2.如权利要求1所述的基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法，其特征在于，通过公式
Figure FDA0003401520770000011
计算得到当前周期时刻本车跟随前车的实际距离S(n)；其中，
XAn为当前周期时刻前车行驶位置的经度；YAn为当前周期时刻前车行驶位置的纬度；XBn为当前周期时刻本车行驶位置的经度；YBn为当前周期时刻本车行驶位置的纬度。
3.如权利要求2所述的基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法，其特征在于，通过公式TargetS(n)＝K1×V(n)，计算得到当前周期时刻本车跟随前车的安全车距TargetS(n)；其中，
K1为速度参数，取值为固定值；V(n)为当前周期时刻本车车速。
4.如权利要求3所述的基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法，其特征在于，通过公式
Figure FDA0003401520770000012
计算得到当前周期时刻本车的期望加速度a(n)；其中，
V(n-1)为上一周期时刻本车车速；T为预设的PI控制算法的运算周期；TargetS(n-1)为上一周期时刻本车跟随前车的安全车距；S(n-1)为上一周期时刻本车跟随前车的实际距离；
所述预设的PI控制算法通过公式V(n)＝KP×(((TargetS(n)-S(n))-(TargetS(n-1)-S(n-1))+KI×(TargetS(n)-S(n))+V(n-1)来实现；KP为比例参数，取值为固定值；KI为积分参数，取值为固定值。
5.如权利要求1所述的基于车辆编队行驶的跟随车速度控制方法，其特征在于，本车与前车通过各自预置的V-BOX进行通信。
6.一种基于车辆编队行驶的跟随车速度控制系统，其特征在于，包括；
数据获取单元，用于周期性获取本车车速、本车行驶位置的经纬度以及前车行驶位置的经纬度；
车距计算单元，用于确定当前周期时刻及其上一周期时刻本车行驶位置的经纬度和前车行驶位置的经纬度，以计算出当前周期时刻及其上一周期时刻本车跟随前车的实际距离，并确定当前周期时刻及其上一周期时刻本车车速，以计算出当前周期时刻及其上一周期时刻本车跟随前车的安全车距；
车速控制单元，用于根据上一周期时刻本车跟随前车的实际距离及对应安全车距，以及当前周期时刻本车跟随前车的实际距离及对应安全车距，确定出当前周期时刻本车的期望加速度，并根据该期望加速度，对当前周期时刻本车车速进行修正。
7.权利要求6所述的基于车辆编队行驶的跟随车速度控制系统，其特征在于，通过公式
Figure FDA0003401520770000021
计算得到当前周期时刻本车跟随前车的实际距离S(n)；其中，
XAn为当前周期时刻前车行驶位置的经度；YAn为当前周期时刻前车行驶位置的纬度；XBn为当前周期时刻本车行驶位置的经度；YBn为当前周期时刻本车行驶位置的纬度。
8.如权利要求7所述的基于车辆编队行驶的跟随车速度控制系统，其特征在于，通过公式TargetS(n)＝K1×V(n)，计算得到当前周期时刻本车跟随前车的安全车距TargetS(n)；其中，
K1为速度参数，取值为固定值；V(n)为当前周期时刻本车车速。
9.如权利要求8所述的基于车辆编队行驶的跟随车速度控制系统，其特征在于，通过公式
Figure FDA0003401520770000031
计算得到当前周期时刻本车的期望加速度a(n)；其中，
V(n-1)为上一周期时刻本车车速；T为预设的PI控制算法的运算周期；TargetS(n-1)为上一周期时刻本车跟随前车的安全车距；S(n-1)为上一周期时刻本车跟随前车的实际距离；
所述预设的PI控制算法通过公式V(n)＝KP×(((TargetS(n)-S(n))-(TargetS(n-1)-S(n-1))+KI×(TargetS(n)-S(n))+V(n-1)来实现；KP为比例参数，取值为固定值；KI为积分参数，取值为固定值。
10.如权利要求6所述的基于车辆编队行驶的跟随车速度控制系统，其特征在于，本车与前车通过各自预置的V-BOX进行通信。
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