一种考虑多因素的自动驾驶车辆纵向控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种考虑多因素的自动驾驶车辆纵向控制方法：S1，通过车载感知装置获取自动驾驶车辆纵向控制所需的控制状态信息；S2，基于获取的控制状态信息及他车运动状态，选择不同工况下所对应的纵向控制策略；S3，考虑驾乘舒适性、天气状况及道路车速限值，对加速度及目标巡航车速设置条件约束；S4，针对不同的控制策略，利用控制算法计算自动驾驶车辆纵向控制的目标加（减）速度，并输出该目标加（减）速度用于控制车辆加（减）速，完成纵向控制。本发明专利技术综合考虑他车运动状态、驾乘舒适性和外界天气状况三方面影响因素，在保证纵向控制功能的同时，提高了自动驾驶车辆纵向控制的安全性，以及驾乘人员的舒适性。以及驾乘人员的舒适性。以及驾乘人员的舒适性。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑多因素的自动驾驶车辆纵向控制方法及系统


[0001]本专利技术属于自动驾驶领域，具体涉及一种考虑多因素的自动驾驶车辆纵向控制方法及系统。

技术介绍

[0002]自动驾驶车辆近年来飞速发展，已成为现阶段热门研究对象之一。自动驾驶车辆作为智能交通中极为重要的一环，其在提高行驶安全性、提高交通效率、降低能源消耗等方面具有极大的优势。自动驾驶系统主要由环境感知、决策规划、运动控制三大部分组成。运动控制作为自动驾驶的三大核心技术之一，其主要工作是根据环境感知和决策规划提供的驾驶信息，精准控制车辆按照规划好的轨迹和速度行驶。而自动驾驶车辆的运动控制又可分为横向控制和纵向控制。
[0003]纵向控制通过油门与制动之间的协调，完成对期望车速的精准跟随。在自动驾驶车辆纵向控制过程中，频繁的加减速以及较大的加速度或较大的加速度变化率，都会严重降低驾乘人员舒适感，且对车辆自身的零部件产生较大的磨损；天气状况会影响车辆最大制动加速度的大小，对自动驾驶车辆行驶过程中安全车距和安全车速产生约束，进而对自动驾驶车辆的行驶安全性产生影响；除此之外，他车的运动状态亦会对自车的纵向运动产生影响，同车道车辆的速度变化以及相邻车道的变道切入，都会与自车产生交通冲突点，造成安全隐患。目前自动驾驶车辆纵向控制方法中，未见通过综合考虑上述三方面因素设计纵向控制方法。基于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的不足，本专利技术提出一种考虑多因素的自动驾驶车辆纵向控制方法及系统，综合考虑舒适性、他车运动状态、天气状况三方面因素，通过对加速度和车速增加约束，结合控制算法，实现在保证安全性的前提下，提高驾乘人员的舒适性。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种考虑多因素的自动驾驶车辆纵向控制方法，包括以下步骤：
[0007]S1：通过车载感知装置获取自动驾驶车辆纵向控制所需的控制状态信息；
[0008]S2：基于获取的控制状态信息及他车运动状态，选择不同工况下所对应的纵向控制策略；
[0009]S3：考虑驾乘舒适性、天气状况及道路车速限值，对加速度及目标巡航车速设置条件约束；
[0010]S4：针对不同的控制策略，利用控制算法计算自动驾驶车辆纵向控制的目标加(减) 速度，并输出该目标加(减)速度用于控制车辆加(减)速，完成纵向控制。
[0011]进一步的，综合考虑同车道前车及相邻车道前车运动状态、自车舒适性以及外界天气状况，根据自车与他车的最小安全距离和期望安全距离确定的各工况所对应的纵向控制策略包括：同车道前车匀速行驶且前车车速小于自车车速且两车之间的实际距离大于第
一期望安全距离，则自车以期望舒适加速度减速至前车车速；同车道前车匀速行驶且前车车速小于自车车速且两车之间的实际距离大于第一最小安全距离但小于第一期望安全距离，则自车以期望安全加速度减速至前车车速；同车道前车匀减速行驶且前车车速小于等于自车且两车之间的实际距离大于第二期望安全距离，则自车以期望舒适加速度减速至前车车速；同车道前车匀减速行驶且前车车速小于等于自车且两车之间的实际距离大于第二最小安全距离但小于第二期望安全距离，则自车以期望安全加速度减速至前车车速；相邻车道前车匀速换道切入自车车道且前车车速小于自车车速且两车之间的实际距离大于第三期望安全距离，则自车以期望舒适加速度减速至前车车速；相邻车道前车匀速换道切入自车车道且前车车速小于自车车速且两车之间的实际距离大于第三最小安全距离但小于第三期望安全距离，则自车以期望安全加速度减速至前车车速；相邻车道前车匀减速换道切入自车车道且前车车速小于自车车速且两车之间的实际距离大于第四期望安全距离，则自车以期望舒适加速度减速至前车车速；相邻车道前车匀减速换道切入自车车道且前车车速小于自车车速且两车之间的实际距离大于第四最小安全距离但小于第四期望安全距离，则自车以期望安全加速度减速至前车车速；同 (相邻)车道前车车速大于自车车速且两车之间的实际距离小于对应的最小安全距离，自车以当前车速行驶至两车实际距离大于等于对应的最小安全距离后，若自车当前车速与目标巡航车速相符，则保持当前车速行驶，否则以舒适加速度加速至目标车速；同(相邻)车道前车车速小于自车车速且两车之间的实际距离小于等于对应的最小安全距离，则自车以最大加速度紧急制动。
[0012]进一步的，所述的自动驾驶车辆与同车道及相邻车道前车之间的最小安全距离采用下述公式计算：
[0013][0014]其中，S
min1
为第一最小安全距离，S
min2
为第二最小安全距离，S
min3
为第三最小安全距离，S
min4
为第四最小安全距离，v
m0
为自车初始车速，v
q0
为前车初始车速，t
r
为系统反应时间，t
i
为制动力增长时间，t
c
为持续制动时间，a
bmax
为最大制动减速度，a
bq
为前车的制动减速度，v
q
为制动后前车的速度，S0为两车制动至同一速度时两车之间的距离，v
y
(t)为前车换道时的横向速度随时间变化表达式。
[0015]进一步的，所述的自动驾驶车辆与同车道及相邻车道前车之间的期望安全距离采用下述公式计算：
[0016][0017]其中，S
e1
为第一期望安全距离，S
e2
为第二期望安全距离，S
e3
为第三期望安全距离， S
e4
为第四期望安全距离，a
e
为期望加速度，t
d
为制动缓降阶段所需时间。
[0018]进一步的，为提高驾乘的舒适性，对自动机驾驶车辆的加速度进行约束，具体操作为：将舒适度等级按加速度的大小分为舒适、一般舒适、不舒适三个等级，以梯形加速度变化曲线对自动驾驶车辆制动加速度变化进行描述，根据期望舒适度等级对期望加速度大小a
e
、制动力增长时间t
i
、制动力缓降时间t
d
设置约束
[0019]进一步的，为提高不同天气状况下的行车安全，对自动驾驶车辆目标巡航车速进行约束，具体操作为：根据获取的天气状况数据和道路信息确定自动驾驶车辆目标巡航车速，当检测外界天气为冰雪天气时，设置安全车速限值v
max
＝30km/h；当检测外界天气为降雨天气，设置安全车速的限值v
max
＝80
×
k
r
,k
r
∈[1,1.5]，其中k
r
为水层系数，其大小与路面积水层有关，水层厚度为7.26mm时k
r
取1，路面干燥时k
r
取1.5；当道路车速限值大于安全车速限值时，设置目标巡航车速为安全车速限值；当道路车速限值小于安全车速限值时，设置设置目标巡航本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑多因素的自动驾驶车辆纵向控制方法，其特征在于，所述的考虑多因素的自动驾驶车辆纵向控制方法包括：S1：通过车载感知装置获取自动驾驶车辆纵向控制所需的控制状态信息；S2：基于获取的控制状态信息及他车运动状态，选择不同工况下所对应的纵向控制策略；S3：考虑驾乘舒适性、天气状况及道路车速限值，对加速度及目标巡航车速设置条件约束；S4：针对不同的控制策略，利用控制算法计算自动驾驶车辆纵向控制的目标加(减)速度，并输出该目标加(减)速度用于控制车辆加(减)速，完成纵向控制。2.根据权利要求1中所述的考虑多因素的自动驾驶车辆纵向控制方法，其特征在于，综合考虑同车道前车及相邻车道前车运动状态、自车舒适性以及外界天气状况，根据自车与他车的最小安全距离和期望安全距离确定的各工况所对应的纵向控制策略包括：同车道前车匀速行驶且前车车速小于自车车速且两车之间的实际距离大于第一期望安全距离，则自车以期望舒适加速度减速至前车车速；同车道前车匀速行驶且前车车速小于自车车速且两车之间的实际距离大于第一最小安全距离但小于第一期望安全距离，则自车以期望安全加速度减速至前车车速；同车道前车匀减速行驶且前车车速小于等于自车且两车之间的实际距离大于第二期望安全距离，则自车以期望舒适加速度减速至前车车速；同车道前车匀减速行驶且前车车速小于等于自车且两车之间的实际距离大于第二最小安全距离但小于第二期望安全距离，则自车以期望安全加速度减速至前车车速；相邻车道前车匀速换道切入自车车道且前车车速小于自车车速且两车之间的实际距离大于第三期望安全距离，则自车以期望舒适加速度减速至前车车速；相邻车道前车匀速换道切入自车车道且前车车速小于自车车速且两车之间的实际距离大于第三最小安全距离但小于第三期望安全距离，则自车以期望安全加速度减速至前车车速；相邻车道前车匀减速换道切入自车车道且前车车速小于自车车速且两车之间的实际距离大于第四期望安全距离，则自车以期望舒适加速度减速至前车车速；相邻车道前车匀减速换道切入自车车道且前车车速小于自车车速且两车之间的实际距离大于第四最小安全距离但小于第四期望安全距离，则自车以期望安全加速度减速至前车车速；同(相邻)车道前车车速大于自车车速且两车之间的实际距离小于对应的最小安全距离，自车以当前车速行驶至两车实际距离大于等于对应的最小安全距离后，若自车当前车速与目标巡航车速相符，则保持当前车速行驶，否则以舒适加速度加速至目标车速；同(相邻)车道前车车速小于自车车速且两车之间的实际距离小于等于对应的最小安全距离，则自车以最大加速度紧急制动。3.根据权利要求1中所述的考虑多因素的自动驾驶车辆纵向控制方法，其特征在于，自动驾驶车辆与同车道及相邻车道前车之间的最小安全距离的计算方法包括：最小安全距离采用下述公式计算
其中，S
min1
为第一最小安全距离，S
min2
为第二最小安全距离，S
min3
为第三最小安全距离，S
min4
为第四最小安全距离，v
m0
为自车初始车速，v
q0
为前车初始车速，t
r
为系统反应时间，t
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭栋，高兴邦，李娇娇，刘瑞媛，张同庆，谭啸川，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：