[發明專利]一種用于預測自動駕駛車輛穩定性狀態的方法及系統

在審

• 申請號: 201910225853.8
• 申請日: 2019-03-25
• 公開（公告）號: CN111731265A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 鄭志曉;鐘國旗;蔡璐瓏;王博;李秦
• 申請（專利權）人: 廣州汽車集團股份有限公司
• 主分類號: B60W30/02
• 分類號: B60W30/02;B60W40/10
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 熊賢卿;潘中毅

1.一種用于預測自動駕駛車輛穩定性狀態的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S10，實時采集目標路徑信息、當前車輛信息以及環境信息，所述目標路徑信息包括目標路徑曲率ρ及曲率變化率所述車輛信息包括：車速v、橫擺角速度γ、方向盤轉角δ_w、車輛縱向加速度a_x、車輛軸距l以及車輛質心側偏角β，所述環境信息包括路面附著系數u；

步驟S11，根據車輛軸距l、目標路徑曲率ρ和曲率變化率計算獲得每一個控制周期t對應的前輪轉角，從而得到預測時域T內預估的第一前輪轉角序列其中所述預測時域T包括有多個控制周期t；

步驟S12，根據已存儲的歷史前輪轉角數據進行二次多項式擬合，形成擬合曲線，根據所述擬合曲線推算出預測時域T內的第二前輪轉角序列

步驟S13，采用預先標定的權重系數對所述第一前輪轉角序列以及第二前輪轉角序列進行加權處理，獲得修正后的前輪轉角序列

步驟S14，根據所述修正后的前輪轉角序列，采用模型預測方法，基于車輛二自由度線性模型預估，獲得預測時域T內的車輛橫擺角速度序列和質心側偏角序列

步驟S15，計算當前車速v與路面附著系數u下，對應于每一控制周期t內的車輛接近側滑時的橫擺角速度的最大值γ_max與質心側偏角的最大值β_max，從而建立所述預測時域的失穩邊界；

步驟S16，將所述預測的時域T內的車輛橫擺角速度序列與質心側偏角序列與所述失穩邊界內的橫擺角速度的最大值γ_max與質心側偏角的最大值β_max進行比較，判斷預測時域T內的車輛是否存在失穩風險。

2.如權利要求1所述的一種用于預測自動駕駛車輛穩定性狀態的方法，其特征在于，所述步驟S11中通過如下公式計算獲得每一個控制周期t對應的前輪轉角：

其中，δ_t為當前時刻的前輪轉角，為當前控制周期預估的前輪轉角變化率，為下一控制周期預估的前輪轉角，ρ為目標路徑曲率，為曲率變化率。

3.如權利要求2所述的一種用于預測自動駕駛車輛穩定性狀態的方法，其特征在于，所述步驟S14具體包括：

步驟S140，通過下述公式計算預測時域內的車輛橫擺角速度及質心側偏角：

其中，γ為車輛的橫擺角速度，β為車輛的質心側偏角，c_r為車輛后軸的側偏剛度，c_f為車輛前軸的側偏剛度，l_r為車輛中心到后軸的距離，l_f為車輛中心到前軸的距離，J_z為車輛繞Z軸的轉動慣量，m為車輛質量，v為車速，m按空載計算；

其中，根據實驗標定不同縱向加速度a_x下的前后軸側偏剛度值c_r和c_f，根據傳感器得到的車輛縱向加速度a_x選用不同的前后軸側偏剛度值代入上述公式進行計算；

步驟S141，根據前一預測時域T的預測方差對當前時域T內的預測值進行修正：

設過程噪音的方差分別為Q和R，根據前一預測時域T內預估值和真實值，計算前一預測時域T的預測方差：

對該預測時域的預測值進行修正：

從而得到預測時域T內預估的車輛橫擺角速度和質心側偏角序列

4.如權利要求3所述的一種用于預測自動駕駛車輛穩定性狀態的方法，其特征在于，所述步驟S15具體包括：

通過下式計算預測時域內各個控制周期對應的車輛接近側滑時的橫擺角速度的最大值γ_max：

γ_max＝aug/v；

其中，a為標定量，u為附著系數，v為車速，g為重力加速度；

通過下式計算預測時域內各個控制周期對應的車輛接近側滑時的質心側偏角的最大值β_max：

其中，b,c,d均為標定量，u為附著系數，v為車速；

根據所述各橫擺角速度的最大值γ_max和質心側偏角的最大值β_max建立預測時域的失穩邊界。