[發明專利]一種預測巡航過程中基于能量管理的換道決策控制方法

在審

• 申請號: 202110913386.5
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113635900A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 劉浩然;王菲;高炳釗;董世營;劉奇芳;劉嘉琪;王家林
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60W30/18
• 分類號: B60W30/18;B60W30/14;B60W40/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

本發明公開了一種預測巡航過程中基于能量管理的換道決策控制方法，包括循環執行：獲取控制車輛和周圍車輛當前k時刻的速度、加速度、位置和車道信息；預測控制車輛和周圍車輛在預測時域時長m內的行駛狀態；預測時域時長m內的行駛狀態由n個i時刻行駛狀態構成；分別將控制車輛和周圍車輛n個i時刻行駛狀態，輸入預先建立的目標函數中，根據約束條件，輸出控制車輛在預測時域時長m內的每個i時刻對應的最優結果；將按照時間順序的第一個i時刻對應的最優結果作為控制車輛在當前k時刻所執行的最優加速度和換道策略。本方法可以通過收集周圍車輛及本車輛行駛狀態，獲取控制車輛短期最優加速度和行駛車道，進而使車輛在最短的時間始終以最低的能耗行駛。

技術領域

本發明涉及自動駕駛決策技術領域，特別涉及一種預測巡航過程中基于能量管理的換道決策控制方法。

背景技術

隨著車聯網及雷達等技術的發展，人-車、車-車以及車-路通信成為可能，可通過收集周圍車輛行駛狀態并進行短期預測，從而控制車輛短期最優加速度與行駛車道，進而控制本車行駛以降低整車能耗。隨著計算機技術的不斷發展，計算機性能、計算精度與計算速度等大幅提升，使得車載實時計算變得可行，從而可實時更新周圍車輛行駛狀態，實時計算并控制本車行駛狀態。另外，MPC技術較為成熟，原理及應用較為成熟廣泛，可通過滾動優化來求得全局最優解。

目前在車輛自動巡航過程中，若前方存在車輛則開啟跟車行駛模式，而不會主動進行換道操作以獲得更高的速度優勢。此時若前方車輛速度較低或時常加減速導致速度不穩定，則控制車輛跟車體驗較差，主要表現為行駛時間和整車能耗較大與頻繁加減速舒適性較差。

因此，在現有的車輛自動巡航技術的基礎上，如何提供一種預測巡航過程中基于能量管理的換道決策控制方法，使車輛始終運行在最優加速度和最優車道上，成為本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提出了一種至少解決上述部分技術問題的預測巡航過程中基于能量管理的換道決策控制方法，該方法可實時更新周圍車輛行駛狀態，實時計算并控制本車行駛狀態，使車輛始終運行在最優加速度和最優車道上。

本發明實施例提供一種預測巡航過程中基于能量管理的換道決策控制方法，循環執行如下步驟：

S1、獲取控制車輛當前k時刻的速度、加速度、位置和車道信息；預測所述控制車輛在預測時域時長m內的行駛狀態；所述預測時域時長m內的行駛狀態由n個i時刻行駛狀態構成；所述n＝m/i；

S2、獲取所述控制車輛的預設范圍內周圍車輛當前k時刻的速度、加速度、位置和車道信息；預測所述周圍車輛在預測時域時長m內的行駛狀態；

S3、將所述控制車輛n個i時刻行駛狀態，以及所述周圍車輛n個i時刻行駛狀態，輸入預先建立的目標函數中，根據約束條件，輸出所述控制車輛在預測時域時長m內的每個i時刻對應的最優結果；

S4、將按照時間順序的第一個i時刻對應的最優結果作為所述控制車輛在當前k時刻所執行的最優加速度和換道策略。

進一步地，所述S2中，通過車間通訊V2V獲取所述控制車輛的預設范圍內周圍車輛當前k時刻的速度、加速度、位置和車道信息。

進一步地，所述S1中，預測控制車輛在預測時域時長m內的行駛狀態，公式為：