[發明專利]一種基于分層式車速規劃的車輛節能駕駛方法

有效

• 申請號: 202010634771.1
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111791887B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 孫超;張春濤;李軍求;孫逢春
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B60W30/14
• 分類號: B60W30/14;B60W30/16
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 宋紅賓

本發明公開了一種基于分層式車速規劃的車輛節能駕駛方法，獲取預期行駛路段的道路信息和交通信息，進行長期車速規劃，得到兼顧行駛能耗和行駛效率的長期車速軌跡；以長期車速軌跡為引導層，結合實時獲取的車輛周圍路況信息，在有限滾動時域內進行綜合跟馳安全、交通信號燈規則、引導層車速和行駛距離、駕駛舒適性、行駛能耗的多目標優化任務，計算短期最優行駛車道和最優車速軌跡。若因實際路況限制或行駛任務變更導致長期車速規劃結果不再具備引導作用，重規劃功能將會重新進行長期車速規劃，更新短期車速規劃的引導層。將長期車速規劃與短期車速規劃相結合，能夠適應多種交通路況，在實際交通環境中實現節能駕駛，同時保證行車安全。

技術領域

本發明涉及車輛車速規劃技術領域，特別涉及一種基于分層式車速規劃的車 輛節能駕駛方法。

背景技術

車輛實際的能量需求由駕駛員的駕駛意圖與路況信息共同決定，優化駕駛行 為和行車車速是深層優化車輛能效的關鍵，一般稱為節能駕駛。目前，節能駕駛 方法的設計主要分為兩種類型，一類是在車輛傳統縱向輔助駕駛的基礎上，通過 智能預測前方車輛的未來速度軌跡，優化自車的驅動力和制動力，避免過度的加 減速行為，實現智能跟車，此方法能保證自車獲得較平滑的加減速軌跡，主要目 標是實現安全穩定的跟車運行，對于車輛的節能駕駛僅能實現局部最優控制；另 一類方法是利用V2I技術獲取紅綠燈信號相位和定時信息，結合自車與交通信號 燈的距離等信息，運用優化算法求出自車的最優速度軌跡，使得按照速度軌跡行 駛可以最小化行駛時間或最小化車輛能量消耗。然而現有的方法多局限在通暢道 路情況下，即車輛可以按照規劃的速度進行行駛，未充分考慮實時路況信息對自 車的影響。

本發明所定義的技術名稱如下：

長期車速規劃：指利用靜態和慢速變化的路況信息，從出發點到目的地全程 的車速規劃，涉及數公里到數十公里的行駛里程。當行程達到數百公里或以上時， 長期車速規劃也指將行程進行分段后，針對每一段的車速規劃(如每10公里在線 規劃一次)。

短期車速規劃：指利用實時的路況信息，從當前時刻/位置開始之后的數秒/ 數十米內的車速規劃，短期車速規劃的計算是實時進行的(根據硬件計算能力，如 每100ms或者10ms計算一次)。

重規劃：指長期車速規劃在時間或空間上對短期車速規劃不具有引導作用時， 重新進行長期車速規劃的操作。

發明內容

本發明針對現有技術的缺陷，提供了一種基于分層式車速規劃的車輛節能駕 駛方法，解決了現有技術中存在的缺陷。

為了實現以上發明目的，本發明采取的技術方案如下：

一種基于分層式車速規劃的車輛節能駕駛方法，包括：長期車速規劃、短期 車速規劃和重規劃；

長期車速規劃：首先獲取車輛預期行駛路段全程的道路信息，包括各路段道 路限速、道路坡度、路面狀況、信號燈位置等道路信息；獲取交通信息，包括各 信號燈相位和定時信息，歷史交通數據庫信息，或各路段實時車流的平均車速信 息；基于獲取的道路信息、交通信息和車輛運動學信息，構建兼顧車輛能耗和行 駛時間的價值函數，利用優化算法求得長期車速規劃下的最優行駛策略。

短期車速規劃：短期車速規劃以長期車速規劃計算出的最優行駛策略為引導， 結合實時路況信息、信號燈相位和定時信息，在有限滾動時域內，利用優化算法 計算短期規劃下的未來最優速度軌跡及最優車道選擇。

重規劃：若判斷在當前路況和車輛狀態下，長期車速規劃結果對短期車速規 劃不具有引導作用，則進行重規劃操作，并更新短期車速規劃的引導層信息。

將長期車速規劃與短期車速規劃相結合，長期車速規劃的結果作為短期車速 規劃的引導，在短期車速規劃階段引入實時路況信息和交通信號燈相位和定時信 息，確保行駛安全，同時給出車道選擇和長期車速規劃的重規劃需求，使得本方 法在實際應用中能適應多種交通路況，為智能網聯車輛節能駕駛提供長期最優和 實時最優速度軌跡。