[發(fā)明專利]基于車車通信的多車協(xié)同換道控制系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510419626.0
• 申請日: 2015-07-16
• 公開（公告）號: CN104960524B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王云鵬;王迪;王建強(qiáng);鹿應(yīng)榮;秦洪懋;胡滿江;徐成
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué);清華大學(xué)
• 主分類號: B60W30/18
• 分類號: B60W30/18;B60W10/06;B60W10/18;B60W10/20
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所11121
• 代理人: 祗志潔

1.一種基于車車通信的多車協(xié)同換道控制系統(tǒng)，裝備于自車、原車道前車、目標(biāo)車道前車和目標(biāo)車道后車上，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)包括感知單元、通信單元、控制單元和人機(jī)交互單元；

所述的感知單元包括車輛總線、前輪轉(zhuǎn)角傳感器、縱向加速度傳感器、橫擺傳感器和高精度差分GPS；其中，高精度差分GPS天線安置于車頂，垂直方向上與車輛質(zhì)心重合；所述的感知單元用于實(shí)時(shí)獲取自車信息，包括自車車速、油門開度、制動(dòng)壓力、前輪轉(zhuǎn)角、縱向加速度、橫向加速度、橫擺角速度、經(jīng)緯度位置以及航向角；

所述的通信單元采用專用短程通信設(shè)備，用于車車間信息實(shí)時(shí)交互；自車通過通信單元獲取協(xié)同車輛和非協(xié)同車輛的信息；協(xié)同車輛和非協(xié)同車輛的信息包括車輛ID、車速、縱向加速度、經(jīng)緯度位置、車長、車頭及車尾距質(zhì)心的距離；

所述的控制單元包括主控器、油門/制動(dòng)執(zhí)行器和前輪轉(zhuǎn)角執(zhí)行器；所述的主控器從感知單元獲取自車信息，從通信單元獲取協(xié)同車輛和非協(xié)同車輛的信息，進(jìn)行協(xié)同換道可行性判斷，當(dāng)協(xié)同換道可行時(shí)，實(shí)時(shí)獲取自車與協(xié)同車輛的期望控制量，并將協(xié)同車輛的期望控制量通過通信單元發(fā)送出去；主控器根據(jù)自車的期望控制量控制油門/制動(dòng)執(zhí)行器和前輪轉(zhuǎn)角執(zhí)行器執(zhí)行實(shí)現(xiàn)對車輛的控制運(yùn)動(dòng)；自車的期望控制量為當(dāng)前時(shí)刻的期望縱向加速度和期望橫向加速度；協(xié)同車輛的期望控制量為當(dāng)前時(shí)刻的期望縱向加速度；

所述的主控器進(jìn)行協(xié)同換道可行性判斷的過程是：

車道前車、目標(biāo)車道前車和目標(biāo)車道后車參與協(xié)同，標(biāo)記為協(xié)同車輛，原車道前車的前車和目標(biāo)車道前車的前車標(biāo)記為非協(xié)同前車；

設(shè)本次接收到駕駛員換道意圖的時(shí)刻為初始時(shí)刻；初始時(shí)刻，當(dāng)非協(xié)同前車的縱向加速度不小于0時(shí)，則設(shè)非協(xié)同前車在T_LC內(nèi)進(jìn)行勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)非協(xié)同前車的縱向加速度小于0時(shí)，則設(shè)非協(xié)同前車在T_LC內(nèi)按初始時(shí)刻1.5倍的縱向加速度做勻減速運(yùn)動(dòng)；T_LC為自車換道用時(shí)；

在換道中間時(shí)刻，自車恰駛離原車道開始進(jìn)入目標(biāo)車道，自車與原車道前車、原車道前車與原車道非協(xié)同前車、自車與目標(biāo)車道后車、自車與目標(biāo)車道前車、目標(biāo)車道前車與目標(biāo)車道非協(xié)同前車需滿足車間安全距離約束，在換道結(jié)束時(shí)刻，自車與目標(biāo)車道后車、自車與目標(biāo)車道前車、目標(biāo)車道前車與目標(biāo)車道非協(xié)同前車需滿足車間安全距離約束；

車間安全距離約束為：Gap_fl≥Gap_s＝max(DT·v_f+s_f,TTC·(v_f-v_l)+s_f)；其中，Gap_fl為前后兩車的車間距，Gap_s為前后兩車的臨界安全距離，DT為安全臨界車間時(shí)距，v_f為后車車速，v_l為前車車速，TTC為安全臨界碰撞時(shí)間，s_f為最小安全車間距；

判斷換道可行性時(shí)，設(shè)各協(xié)同車輛的縱向加速度以駕駛員可接受的最大舒適縱向加速度率變化；設(shè)原車道前車縱向加速度變化至原車道前車目標(biāo)縱向加速度繼而保持勻加速行駛，并在換道中間時(shí)刻與原車道非協(xié)同前車達(dá)到臨界安全距離；設(shè)目標(biāo)車道前車縱向加速度變化至目標(biāo)車道前車目標(biāo)縱向加速度繼而保持勻加速行駛，在換道結(jié)束時(shí)刻目標(biāo)車道前車與目標(biāo)車道非協(xié)同前車達(dá)到臨界安全距離；若或無可行解則協(xié)同換道不可行；設(shè)目標(biāo)車道后車縱向加速度變化至駕駛員可接受的最大舒適減速度a_bmin后勻減速行駛；設(shè)自車在換道過程中縱向加速度按照駕駛員可接受的最大舒適縱向加速度率變化至目標(biāo)加速度求解的范圍，要求在駕駛員可接受的舒適加速度上下限的變化范圍內(nèi)，并在換道中間時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻，自車與原車道前車、目標(biāo)車道前車、目標(biāo)車道后車滿足車間安全距離約束，若能求解范圍，則協(xié)同換道可行，若求取范圍無解，則協(xié)同換道不可行；

所述的人機(jī)交互單元用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，駕駛員通過人機(jī)交互單元開啟或關(guān)閉控制系統(tǒng)、發(fā)送換道意圖；人機(jī)交互單元通知駕駛員協(xié)同換道可行性以及駕駛員控制系統(tǒng)的介入及退出。