[發明專利]一種基于車輛行為調整模型的用于最佳跟馳車距計算的曲線擬合建模方法

有效

• 申請號: 201810738658.0
• 申請日: 2018-07-06
• 公開（公告）號: CN109101689B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 潘登;夏易君
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 上?？坡蓪＠硎聞账?特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

提出一種用于交通運輸領域最佳跟馳車距計算的曲線擬合建模方法。根據車輛在停車運行過程的控制需求，建立能夠科學反映車輛在停車運行過程中動態行為特征的數學模型：式中v₀為車輛開始制動減速時的初速度，k、τ為大于0的常數，δ為大于0的微小速度增量，t為時間變量，v為速度變量(v|_t＝?∞＝v₀+δ,v|_t＝∞＝?δ)，tanh()表示雙曲正切函數。本發明基于上述車輛行為調整模型，提出一種動態最佳跟馳車距的曲線擬合方法，用于動態最佳跟馳車距的實時計算，可為車輛以平穩(舒適)、快速的行為調整過程實現安全、高效跟馳運行創造條件，也可為交通管理部門進行交通管理，以及車輛制造行業提高車輛自動化水平、降低工程實驗成本，提供技術支持。

技術領域

本發明涉及交通運輸領域，基于一種科學的車輛行為調整模型，提出一種用于最佳跟馳車距計算的曲線擬合建模方法，為確定車輛最佳跟馳車距，確保車輛能夠以平穩(舒適)的行為調整過程實現安全、高效跟馳運行創造條件。

特別適用于各類載運工具的自動駕駛。

背景技術

車輛跟馳運行過程中，出于安全性、高效性和自身行為調整的平穩性和快速性考慮，前、后車輛之間的最佳距離，即最佳跟馳車距，顯然不是一個固定不變的值。就車輛跟馳運行的任意時刻而言，跟馳車距為何值，車輛的跟馳運行才是既安全又高效的，同時滿足車輛行為調整的平穩(舒適)性需求？不僅是高質量車輛跟馳控制所需要的基礎數據，而且也是交通管理部門進行路網車流科學管理的重要依據。

顯然，車輛實時地掌握這個“最佳跟馳車距”，與當前的實際跟馳車距作比較分析，可以了解自身當前的跟馳狀態和行為質量，進而能夠科學確定自身行為調整的具體細節?？梢姡白罴迅Y車距”在任意時刻對于車輛安全、高效、平穩(舒適)跟馳運行的重要性。問題是怎樣計算這個“最佳跟馳車距”呢？

目前，在世界范圍內的交通領域尚無一個被廣泛接受的“動態最佳跟馳車距實時計算”的行業標準。不僅公路交通領域對動態安全車距存在技術上的需求，軌道交通領域在全速域內任意跟馳形勢下以動態安全車距作為車輛跟馳行為調整(控制)的參考依據，在技術上的需求更為迫切，雖有若干典型速度下的“安全車距”標準，但完全不能滿足CBTC(Communication-based Train Control)系統車輛在任意跟馳形勢下均能安全、高效運行的控制需求。

當前學術界和工程界，“最佳跟馳車距”主要是采取擬合函數的計算方法獲得。該方法根據工程實驗中取得的基礎數據，進行曲線擬合，從而得到如式(a)所示的最佳跟馳車距計算公式。

S_{OptimalFollowingDistance}＝f(v_f) (a)

式中S_{OptimalFollowingDistance}表示最佳跟馳車距，v_f表示后車速度，f()表示函數。

上述“最佳跟馳車距”的計算公式，完全依賴于工程實踐中的數據獲得。由于動態安全車距涉及速度、控制策略等諸多參數，其復雜性主要表現為“每個參數均有無窮多個數值，其組合更是難以窮盡”，為建立準確的擬合函數所作的工程實驗將是大量的，同時也必須是有限的才是在工程上可行的，大量的工程實驗耗費巨額資金，而實驗次數有限性又令擬合函數的準確性受到質疑。解決上述矛盾，將有助于實現未來車輛自動駕駛的安全性、高效性、平穩性和智能化。

本發明針對上述現狀，基于車輛的科學行為調整模型，提出一種用于最佳跟馳車距計算的曲線擬合建模方法，一方面可降低工程實驗的次數，另一方面能夠提高所建擬合函數的準確性。

發明內容

本發明基于一種科學的車輛行為調整模型，提出一種用于最佳跟馳車距計算的曲線擬合建模方法。

本發明通過以下技術方案來實現：