【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车辆控制领域，具体涉及一种基于预测加速度的队列车辆控制方法、系统及车辆。
技术介绍
1、智能车队纵向速度和加速度决策方法是智能驾驶系统的关键组成部分之一，在智能驾驶时，智能车需要根据环境信息及被控车辆的状态信息进行速度规划和加速度决策，并保证安全性、经济型、舒适性等控制性能。
2、在进行速度规划与加速度决策时，通常为结合当前行驶路径下的限速要求，根据路径中存在的各种障碍物信息进行车速规划，以不碰撞障碍物、节能、舒适等为目标生成速度和加速度。目前纵向速度规划和加速度决策方法大都考虑行驶前方的障碍物信息，虽然能够满足法规要求的安全指标，但是无法达到某条路段下车流稳定性最优解。其次，部分方法通过动态检测环境信息，对当前时刻的期望速度和加速度进行计算，然而忽略相邻车辆处于动态运动的条件。
3、申请号为cn2002310460815.7的专利申请公开了一种无人驾驶的速度控制方法，规划周期开始时进行速度规划并输出参考速度曲线，其中速度规划模型包含了成本函数、第一约束条件、第二约束条件等，该方法能够满足多种约束条件，然而该方法未考虑当前行驶环境下相邻车辆的状态。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种基于预测加速度的队列车辆控制方法、系统及车辆，利用被控车辆与相邻车辆的车辆间距控制原则给出目标运动状态，并利用状态预测进行预测时域下的加速度规划，基于规划加速度控制车辆运行，提高队列车辆行驶的安全性、经济性和稳定性。
2、第一方面，本专
3、获取被控车辆及其所在车道中前后相邻车辆的当前运行信息；所述当前运行信息包括车辆位置、速度和加速度；
4、根据车辆当前运行信息对车辆未来位置进行预测，获得预测时域内各个车辆的预测位置序列；
5、根据各个车辆的预测位置序列，基于车辆间距控制原则获得被控车辆与前车之间的期望间距序列；
6、根据期望间距序列获得被控车辆的期望位置序列；
7、根据期望位置序列获得被控车辆的期望速度序列；
8、根据期望速度序列获得被控车辆的期望加速度序列；
9、根据期望加速度序列对车辆的油门踏板和制动踏板进行控制。
10、在一个可选的实施方式中，预测时域为n个时间采样周期，n为正整数。
11、在一个可选的实施方式中，根据车辆当前运行信息对车辆未来位置进行预测，获得预测时域内各个车辆的预测位置序列，具体包括通过以下公式（1）进行预测：
12、，;（1）
13、其中，为第 i辆车当前位置，为第 i辆车当前速度，为时间采样周期，为第 i辆车当前加速度，为第 i辆车第 j个时间采样周期的预测位置。
14、在一个可选的实施方式中，根据各个车辆的预测位置序列，基于车辆间距控制原则获得被控车辆与前车之间的期望间距序列，具体包括：
15、基于队列中车辆应避免与相邻车辆碰撞原则，通过以下公式（2）计算被控车辆与前车之间的第一期望间距序列：
16、（2）
17、其中，，被控车辆为第 i辆车，被控车辆的前车为第 i-1辆车， d为车辆停止时相邻两车之间的期望距离，为非碰撞系数；
18、基于在稳定状态下，队列内所有车辆速度趋于一致原则，通过以下公式（3）计算被控车辆与前车之间的第二期望间距序列：
19、（3）
20、其中，被控车辆的后车为第 i+1辆车，为速度一致系数；
21、基于被控车辆位于相邻车辆的中心位置原则，通过以下公式（4）计算被控车辆与前车之间的第三期望间距序列：
22、（4）
23、其中，为中心位置系数；
24、通过以下公式（5）计算被控车辆与前车之间的最终期望间距序列：
25、（5）。
26、在一个可选的实施方式中，根据期望间距序列获得被控车辆的期望位置序列，具体包括通过以下公式（6）计算被控车辆的期望位置序列：
27、（6）。
28、在一个可选的实施方式中，根据期望位置序列获得被控车辆的期望速度序列，具体包括通过以下公式（7）计算被控车辆的期望速度序列：
29、（7）。
30、在一个可选的实施方式中，根据期望速度序列获得被控车辆的期望加速度序列，具体包括通过以下公式（8）计算被控车辆的期望加速度序列：
31、（8）。
32、第二方面，本专利技术的技术方案提供一种基于预测加速度的队列车辆控制系统，包括，
33、运行信息获取模块：获取被控车辆及其所在车道中前后相邻车辆的当前运行信息；所述当前运行信息包括车辆位置、速度和加速度；
34、位置预测模块：根据车辆当前运行信息对车辆未来位置进行预测，获得预测时域内各个车辆的预测位置序列；
35、期望间距计算模块：根据各个车辆的预测位置序列，基于车辆间距控制原则获得被控车辆与前车之间的期望间距序列；
36、期望位置计算模块：根据期望间距序列获得被控车辆的期望位置序列；
37、期望速度计算模块：根据期望位置序列获得被控车辆的期望速度序列；
38、期望加速度计算模块：根据期望速度序列获得被控车辆的期望加速度序列；
39、执行控制模块：根据期望加速度序列对车辆的油门踏板和制动踏板进行控制。
40、第三方面，本专利技术的技术方案提供一种车辆，包括传感器单元和控制单元，传感器单元用于采集被控车辆及其所在车道中前后相邻车辆的当前运行信息，控制单元用于执行上述任一项所述的方法。
41、在一个可选的实施方式中，传感器包括本车状态传感器和环境信息传感器；
42、其中，本车状态传感器用于采集被控车辆的当前运行信息，环境信息传感器用于采集被控车辆所在车道中前后相邻车辆的当前运行信息。
43、本专利技术提供的一种基于预测加速度的队列车辆控制方法、系统及车辆，相对于现有技术，具有以下有益效果：根据车辆的当前运行信息对车辆的未来位置进行预测，利用预测位置并基于车辆间距控制原则获得被控车辆的期望位置，再基于期望位置对被控车辆的加速度进行预测，本专利技术利用被控车辆与相邻车辆的车辆间距控制原则给出目标运动状态，并利用状态预测进行预测时域下的加速度规划，基于规划加速度控制车辆运行，提高队列车辆行驶的安全性、经济性和稳定性。
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1.一种基于预测加速度的队列车辆控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于预测加速度的队列车辆控制方法，其特征在于，预测时域为N个时间采样周期，N为正整数。
3.根据权利要求2所述的基于预测加速度的队列车辆控制方法，其特征在于，根据车辆当前运行信息对车辆未来位置进行预测，获得预测时域内各个车辆的预测位置序列，具体包括通过以下公式（1）进行预测：
4.根据权利要求3所述的基于预测加速度的队列车辆控制方法，其特征在于，根据各个车辆的预测位置序列，基于车辆间距控制原则获得被控车辆与前车之间的期望间距序列，具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于预测加速度的队列车辆控制方法，其特征在在于，根据期望间距序列获得被控车辆的期望位置序列，具体包括通过以下公式（6）计算被控车辆的期望位置序列：
6.根据权利要求5所述的基于预测加速度的队列车辆控制方法，其特征在在于，根据期望位置序列获得被控车辆的期望速度序列，具体包括通过以下公式（7）计算被控车辆的期望速度序列：
7.根据权利要求6所述的基于预测加速度
8.一种基于预测加速度的队列车辆控制系统，其特征在于，包括，
9.一种车辆，其特征在于，包括传感器单元和控制单元，传感器单元用于采集被控车辆及其所在车道中前后相邻车辆的当前运行信息，控制单元用于执行权利要求1-7任一项所述的方法。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，传感器包括本车状态传感器和环境信息传感器；
...【技术特征摘要】
1.一种基于预测加速度的队列车辆控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于预测加速度的队列车辆控制方法，其特征在于，预测时域为n个时间采样周期，n为正整数。
3.根据权利要求2所述的基于预测加速度的队列车辆控制方法，其特征在于，根据车辆当前运行信息对车辆未来位置进行预测，获得预测时域内各个车辆的预测位置序列，具体包括通过以下公式（1）进行预测：
4.根据权利要求3所述的基于预测加速度的队列车辆控制方法，其特征在于，根据各个车辆的预测位置序列，基于车辆间距控制原则获得被控车辆与前车之间的期望间距序列，具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于预测加速度的队列车辆控制方法，其特征在在于，根据期望间距序列获得被控车辆的期望位置序列，具体包括通过以下公式（6）计算被控车辆的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张进，刘阳，秦涛，田磊，
申请(专利权)人：中国重汽集团济南动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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