[發明專利]一種自適應巡航系統中交通車并道場景下的車速控制方法

有效

• 申請號: 202210167005.8
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114394091B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 趙健;劉彥辰;朱冰;宋東鑒;姜泓屹;孔德成
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60W30/095
• 分類號: B60W30/095;B60W30/16;B60W30/14;B60W30/09;B60W30/18
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 梁紫鉞

1.一種自適應巡航系統中交通車并道場景下的車速控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

第一步、采集自車及相鄰交通車的運動學信息：包括自車的速度、加速度、橫擺角速度，相鄰交通車相對自車的橫向距離、縱向距離、航向角、橫擺角速度、縱向速度、橫向速度等；

第二步、識別相鄰車道交通車的并道意圖：進行相鄰車道交通車的左換道、右換道或車道保持意圖辨識，將具有向本車道并道意圖的交通車標記為并道交通車；

第三步、預測并道交通車和自車的離散軌跡：

預測并道交通車未來ΔT時間內的并道離散軌跡：采樣頻率為f，得到長度為ΔT×f的并道離散軌跡序列，包含未來ΔT時間內并道交通車的位置、速度和朝向角信息，并轉換至當前時刻的自車坐標系下；

預測自車未來ΔT時間內的離散軌跡：采樣頻率為f，即得到長度為ΔT×f的軌跡序列，包含未來ΔT時間內自車相對當前時刻的縱向位置、橫向位置、車速、朝向角信息；

第四步、碰撞時間計算：

短時碰撞時間計算：遍歷法對預測的離散軌跡序列進行自車與并道交通車的矩形框重合檢測，記錄首次發生重合的軌跡點對應的時刻為碰撞時間ttc；

若矩形框重合檢測中，預測軌跡范圍內沒有發生重合，則建立勻速模型，進行進一步的長時碰撞時間計算和碰撞情形判別，包括以下步驟：

步驟1、提取軌跡預測最末時刻k＝ΔT×f時，自車與并道交通車的位置、速度和朝向角信息；

步驟2、假設二者自此保持勻速直線行駛，為k＝ΔT×f時刻并道交通車相對同一時刻自車的航向角，v_xk為k＝ΔT×f時刻并道交通車與自車的縱向相對速度，ε表示車輛直線行駛時航向角的正常波動范圍，若v_xk＜0，碰撞情形及碰撞時間計算如下：

碰撞情形〇：

若v_xk＜0，執行步驟3、4、5；

步驟3、v_xk＜0時，計算縱向碰撞時間ttc_x和側向碰撞時間ttc_y；縱側向碰撞時間計算方法如下式所示：

上式中，x_k、y_k、v_xk、v_yk分別為k＝ΔT×f時刻并道交通車與自車的縱向相對距離、橫向相對距離、縱向相對速度、橫向相對速度，

步驟4、同組縱側向碰撞時間相比較，確定碰撞情形，方法如下：

若ttc_x,1≥ttc_y,1，則為碰撞情形Ⅰ，表示自車頭部與并道交通車尾部車角發生邊對角碰撞；

若ttc_x,2≥ttc_y,2ttc_x,1＜ttc_y,1，則為碰撞情形Ⅱ，表示自車頭部車角與并道交通車側邊發生角對邊碰撞；

若ttc_x,3≥ttc_y,3ttc_x,2＜ttc_y,2，則為碰撞情形Ⅲ，表示并道交通車頭部車角與自車側邊發生角對邊碰撞；

若ttc_x,4≥ttc_y,4ttc_x,3＜ttc_y,3，則為碰撞情形Ⅳ，表示并道交通車頭部與自車尾部車角發生邊對角碰撞；

步驟5、根據確定的碰撞情形，計算相應的碰撞時間ttc，計算公式如下：

碰撞情形Ⅰ：

碰撞情形Ⅱ：

碰撞情形Ⅲ：

碰撞情形Ⅳ：

第五步、根據第四步計算得到的碰撞時間ttc和碰撞情形，計算自車的期望加速度，方法如下：

步驟1、若ttc≤ΔT或所判斷的碰撞情形為〇、Ⅰ或Ⅱ，則自車期望制動減速度為：

步驟2、若所判斷的碰撞情形為Ⅲ或Ⅳ，當前車道無前車，或與當前車道前車的縱向距離x_follow≥1.2t_hv_h，則自車期望加速度為：

步驟3、若所判斷的碰撞情形為Ⅲ或Ⅳ，當前車道有前車，且與當前車道前車的縱向距離x_follow＜1.2t_hv_h，則自車期望制動減速度同步驟1；

其中，步驟1～3中的a_bmax、a_amax分別為自車能達到的最大制動加速度和最大加速度，v_h為當前時刻自車車速，t_h為汽車自適應巡航系統設定的跟車時距；

第六步、汽車自適應巡航系統與制動系統及驅動系統通信，使其產生合適的制動壓力或發動機輸出功率，控制車輛以期望加速度行駛至自適應巡航系統跟馳目標切換為并道交通車或與當前車道前車的縱向距離小于等于跟車距離t_hv_h。

2.根據權利要求1所述的一種自適應巡航系統中交通車并道場景下的車速控制方法，其特征在于：第四步所述的矩形框重合檢測，包括以下步驟：

步驟1、通過坐標系轉換，分別計算自車矩形框的四個角點相對同一時刻并道交通車軌跡點的坐標(x_corner,y_corner)_fl,fr,rl,rr；

步驟2、將自車的角點坐標(x_corner,y_corner)_fl,fr,rl,rr與并道交通車矩形框的長l_t、寬w_t相比較，判斷自車矩形框是否有角點與并道交通車發生干涉，若某一角點滿足且表示該角點與交通車發生碰撞；

步驟3、通過坐標系轉換，分別計算并道交通車矩形框的四個角點相對同一時刻自車軌跡點的坐標(x'_corner,y'_corner)_fl,fr,rl,rr；

步驟4、將并道交通車的角點坐標(x'_corner,y'_corner)_fl,fr,rl,rr與自車矩形框的長l_h、寬w_h相比較，判斷并道交通車矩形框是否有角點與自車發生干涉，若某一角點滿足且表示該角點與自車發生碰撞；

步驟5、參照步驟1～步驟4，用遍歷法對預測軌跡序列的矩形框重合情況進行檢測，最先檢測到矩形框重合的預測軌跡序列索引為k_collision，碰撞時間記為ttc＝k_collision/f，ttc≤ΔT。