[發明專利]一種基于信息共享的車輛自適應巡航控制方法及系統

在審

• 申請號: 202010165726.6
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111391832A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 趙萬忠;陳青云;李琳;徐燦
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B60W30/14
• 分類號: B60W30/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;楊文晰

1.一種基于信息共享的車輛自適應巡航控制方法，其特征在于，具體步驟如下：

1)獲取自車當前的行駛狀態及車輛周圍的物體的位置以及運動狀態；

所述自車當前的行駛狀態包括自車的當前車速，縱向加速度，航向角以及橫擺角速度；所述車輛周圍的物體的位置以及運動狀態包括周圍車輛相對于自車坐標系所處的位置以及相對速度，周圍車輛所處車道的編號以及相對于車道線的位置；

2)將步驟1)所獲取的數據信息分享給周圍車輛，并且接收周圍車輛自身獲取的上述信息；

對周圍車輛自身的狀態信息以及環境信息進行重要性篩選，剔除對自車不會產生干擾的車輛的信息；然后將篩選后的可能對自車產生干擾信息輸入車載CPU；

所述可能對自車產生干擾的車輛包括處于自車所在車道前方的車輛以及處于自車所處車道相鄰的兩個車道處于自車前方的車輛；

4)車載CPU對自車可能產生干擾的周圍車輛與自車的狀態數據與獲取的環境信息進行綜合分析：

41)首先車載CPU將通過步驟3)所獲取的數據進行預處理，對周圍車輛通過車-車通訊模塊傳輸得到的信息進行分析，包含以下步驟：

411)分別獲取相鄰車道前方車輛i的當前車速其中i∈{L,R}分別表示左側相鄰車道與右側相鄰車道；同時獲得該車前方以及可選的變道車道中的車輛與該車的縱向距離以及相對縱向車速其中j∈{F_i,LF_i,LR_i,RF_i,RR_i}，分別表示該車i所處車道前方以及可選的左右變道車道前方以及后方車輛；同時計算對應車輛到該車的碰撞預計時間：

42)將上述得到的該車與周圍車輛的碰撞預測時間TTC_j輸入車載CPU分析其未來的運動狀態，其具體步驟如下：

421)預設該車輛當前狀態為保持原車道，將上述信息作為車輛預測模塊的輸入，則預測模塊根據輸入輸出得到該車輛選擇自車所在車道為變道車道進行變道事件X的可能性：

式中表示由該車i與周圍各車輛的碰撞預計時間與該車的當前加速度的行向量，M∈R^1×n為參數矩陣；

422)當P(X|u_t)大于所設定的變道可能性閾值D時，認為該車存在變道進入自車所處車道的可能計算，該車在變道過程中平均加速度的概率密度：

式中f(u_t)＝NG,G＝[TTC_ij]_m×1表示由該車i與周圍各車輛的碰撞預計時間的行向量，N∈R^1×m為參數矩陣；

423)進一步計算該車輛的平均加速度期望：

43)根據該車的平均加速度期望，計算該車對自車的影響，具體步驟如下：

431)計算自車在接下來的時間T之內與該車發生碰撞的可能性：

432)若則自車存在與該車發生碰撞的危險性，式中為該車與自車的當前縱向距離，Δx_safe為設定的安全距離；

44)若系統判定存在碰撞危險性，那么則需要對自車進行減速，其具體步驟如下：

441)首先計算得到該車所需的制動減速度：

442)將計算所得的制動減速度轉化為控制信號傳輸給制動控制器；

443)在制動過程中，車載CPU循環判斷自車與目標車輛之間的碰撞危險性并計算所需的制動減速度，若計算所得減速度大于當前執行的減速度時，則采用更大的減速度，若小于當前執行值，那么保持當前的制動減速度不變直到自車車速小于目標車輛車速為止；

45)當車輛分析相鄰車道車輛對自車沒有干擾影響時，采取的車速控制策略如下：

451)獲取當前車速通過車載導航設備中獲取當前路段的限制車速v_max，設定的巡航車速v_cur，位于同一車道前方的車輛的當前車速本車到前方車輛的距離

452)對當前車輛進行車速控制，其加速度為：

式中λ為允許的速度誤差，a_x1為設定的加速度，a_x2為設定的制動加速度，T_safe為碰撞安全時間，為安全系數；

5)車輛制動控制器根據步驟4)所得到的制動信號控制液壓閥給各車輪的制動卡鉗提供相應的壓力，對車輛進行制動；

或者車輛節氣門控制器根據步驟4)所得到的加速信號控制節氣門開度，提高車速。

2.一種基于信息共享的車輛自適應巡航控制方法的自適應巡航系統，其特征在于，所述系統包括以下模塊：

環境感知模塊：包括若干毫米波雷達及攝像頭；

自車狀態感知模塊：包括集成慣性導航模塊；

車-車實時通訊模塊：包括信號接收器，信號發射器以及信號處理器；

控制決策模塊：即車載CPU；

控制執行模塊：包括制動卡鉗，以及控制卡鉗液壓的控制閥門；

上述環境感知模塊、自車狀態感知模塊、車-車實時通訊模塊、控制執行模塊均分別通過車載CAN總線與控制決策模塊連接。