[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

本發明公開了一種用于預測自動駕駛車輛穩定性狀態的方法以及系統，通過實時采集目標路徑信息、當前車輛信息以及環境信息，預估車輛按既定軌跡行駛時，在預測時域內的車輛的質心側偏角及橫擺角速度，并建立預測時域內車輛的失穩邊界，從而判斷出在預測時域內所述車輛是否存在失穩風險。實施本發明，可以提前預測時域(如0.2s～0.5s)實現預測車輛穩定性狀態，從而避免車輛進入失穩(側滑)區域，有助于車輛穩定性控制及時采取減速或橫擺控制等相關措施，保證自動駕駛車輛穩定性，并改善乘坐舒適性。

技術領域

本發明涉及車輛控制技術領域，特別是涉及一種用于預測自動駕駛車輛穩定性狀態的方法及系統。

背景技術

在車輛的操控中，彎道的性能非常重要，它與車輛的操縱性，舒適性及安全性緊密相關。而目前乘用車搭載的車身電子穩定系統(ESC)僅僅在車輛臨界失穩或者已經失穩的情況下起作用，在大多數轉彎工況無法改善車輛的性能。

在現有技術中，國內外對車輛穩定性分析展開了大量的研究，主要用到的方法有：側向加速度方法、橫擺角速度-側向速度相平面法、質心側偏角-質心側偏角速度相平面法、橫擺角速度-質心側偏角相平面法，常用的方法為橫擺角速度-質心側偏角相平面法。車輛穩定性控制一般根據當前車輛行駛狀態，估計車輛當前時刻的失穩風險，采取車速控制、轉角控制和主動橫擺控制等措施。

但是在現有技術中，均不能提前預測車輛的行駛狀態以及時采取減速或橫擺控制等措施，難以避免車輛進入失穩區域，從而造成車輛乘員的不適，甚至面臨無法回穩的風險。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種預測自動駕駛車輛穩定性狀態的系統，其可以提前預測車輛穩定性狀態，避免車輛進入失穩(側滑)區域，有助于車輛穩定性控制及時采取減速或橫擺控制等相關措施，保證自動駕駛車輛穩定性，并改善乘坐舒適性其容易實現。

本發明的一方面，提供一種用于預測自動駕駛車輛穩定性狀態的方法，其包括如下步驟：

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，設置預測時域T，所述時域T包括多個控制周期t，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

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中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內的車輛失穩風險。

其中，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：