一種前車跟隨的實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種能夠反映駕駛員真實(shí)交通工況下前車跟隨行為的車輛理想跟隨 特性設(shè)計(jì)方法，屬于汽車主動(dòng)安全領(lǐng)域，可較好地集成于車輛自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的開發(fā) 中。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（Adaptive Cruise Control，簡(jiǎn)稱ACC系統(tǒng)）是在傳統(tǒng) 巡航控制（Cruise Control System，簡(jiǎn)稱CC系統(tǒng)）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，自適應(yīng)巡航控制系 統(tǒng)既具有傳統(tǒng)巡航控制的定速巡航功能，同時(shí)又通過雷達(dá)等車載傳感器感知本車前方的交 通環(huán)境，并能自動(dòng)施加油門或制動(dòng)等實(shí)現(xiàn)汽車縱向控制，使得本車與前車保持合適的安全 距離。自適應(yīng)巡航系統(tǒng)可以減輕駕駛員操作負(fù)擔(dān)，提高車輛的駕駛舒適性及主動(dòng)安全性。
[0003] ACC系統(tǒng)有兩種穩(wěn)態(tài)操作模式：速度控制、車距控制。車距控制操作模式中，自適 應(yīng)巡航控制系統(tǒng)控制車輛與前方車輛的車距維持在期望值，并保持相同行駛車速，如圖1 所示。車距控制中，理想跟隨特性的確定不僅依賴于本車與前車之間當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（相 對(duì)位置、相對(duì)距離等），還需綜合考慮車輛的安全性、舒適性及駕駛員的接受性等方面?，F(xiàn) 有ACC系統(tǒng)理想跟隨特性的設(shè)計(jì)大多數(shù)僅出于安全的角度，通過對(duì)本車及前車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 估計(jì)，計(jì)算獲得本車所需的目標(biāo)加、減速度，并將控制信號(hào)發(fā)送到車輛的驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)系統(tǒng)， 實(shí)施相應(yīng)的控制，使車輛與前車保持合理安全的相對(duì)距離。
[0004] 雖然，現(xiàn)有的車輛車距保持能夠保證車車之間的安全性，但對(duì)于駕駛員而言，其控 制過程的控制品質(zhì)卻無法滿足駕駛員的可接受性。基于單純通過車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)計(jì)算得出的 理想安全距離進(jìn)行的控制，相比較于普通駕駛員的日常操作行為，往往簡(jiǎn)單、粗暴，執(zhí)行器 控制的過程也不平滑，對(duì)乘坐的舒適性也造成了一定的影響。同時(shí)，前車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改 變，往往會(huì)造成本車控制的較大波動(dòng)，降低了巡航控制系統(tǒng)舒適性與安全性。
[0005] 汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)從其系統(tǒng)設(shè)計(jì)初衷而言，目標(biāo)旨在模仿普通駕駛員的日 常跟車行為，使本車與前車保持合理安全的車間距離。如何確定不同車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的理 想車間距離是關(guān)系到車輛自適應(yīng)巡航系統(tǒng)控制過程是否具有駕駛員可接受性的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是仿照駕駛員的日常跟車行為，提 出一種較為理想的前車跟隨的實(shí)現(xiàn)方法。
[0007] 本發(fā)明的上述目的得以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是：一種前車跟隨的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在 于：在車距控制中的跟隨特性采用相平面圖表示，所述相平面圖的橫軸為兩車相對(duì)距離R、 豎軸為兩車相對(duì)速度V，且在相平面圖中采用直線型與曲線型相結(jié)合的方式確定理想目標(biāo) 跟隨特性曲線，設(shè)定相平面圖上的理想工作點(diǎn)及相對(duì)理想工作點(diǎn)調(diào)整前車跟隨方式的兩車 相對(duì)距離接近幅值Ra，在兩車相對(duì)距離R未達(dá)到Ra的初始階段，采用固定加速度、減速度 接近理想工作點(diǎn)的車距，且在兩車相對(duì)距離R達(dá)到Ra后的調(diào)整階段，通過減少油門或制動(dòng) 的方法達(dá)到理想工作點(diǎn)；其中理想工作點(diǎn)為兩車相對(duì)速度為零且兩車相對(duì)距離為駕駛員設(shè) 定、理想安全的車距。
[0008] 進(jìn)一步地，上述前車跟隨的實(shí)現(xiàn)方法中，所述理想目標(biāo)跟隨特性曲線用于車輛巡 航控制系統(tǒng)的車距控制，在相平面圖中所述理想目標(biāo)跟隨特性曲線在初始階段呈現(xiàn)為二次 曲線，而在調(diào)整階段呈現(xiàn)為一階線性的直線。
[0009] 進(jìn)一步地，上述前車跟隨的實(shí)現(xiàn)方法中，駕駛員設(shè)定、理想安全的車距指的是依據(jù) 駕駛員車間時(shí)距、駕駛員不同速度段下駕駛習(xí)慣自定義設(shè)定的理想安全車距。
[0010] 更進(jìn)一步地，上述前車跟隨的實(shí)現(xiàn)方法中，駕駛員設(shè)定、理想安全的車距分為若干 時(shí)間擋，定義最小時(shí)間檔為1秒，而最大時(shí)間檔由駕駛員習(xí)慣自定義，并且在中間速段所設(shè) 的車距與車速相對(duì)時(shí)間檔成正比線性關(guān)系，在高速段或低速段修正車距的線性斜率，其中 中間速段定義為車速介于l〇m/s~35m/s，高速段定義為車速大于35m/s，低速段定義為車 速小于10m/s 〇
[0011] 進(jìn)一步地，上述前車跟隨的實(shí)現(xiàn)方法中，初始階段中所述固定加速度、減速度具有 在超車工況下輔助超車的增益控制幅度。
[0012] 本發(fā)明前車跟隨的設(shè)計(jì)方案，其突出效果為：將該理想目標(biāo)跟隨特性曲線及其控 制方法用于車輛巡航控制系統(tǒng)的車距控制中，能夠充分模擬駕駛員的日常跟車行為，提高 了車輛巡航控制系統(tǒng)的舒適性與安全性，易于被駕駛員所接受。
【附圖說明】
[0013] 圖1為自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)車距跟隨控制示意圖。
[0014] 圖2為車距控制理想跟隨特性圖。
[0015] 圖3為駕駛員設(shè)定的車輛理想安全距離圖。
[0016] 圖4為車輛相對(duì)車速與相對(duì)距離的趨勢(shì)平面圖。
[0017] 圖5為相平面圖中駕駛員理想安全距離點(diǎn)示意圖。
[0018] 圖6為跟隨工況中直線型相軌跡示意圖。
[0019] 圖7為跟隨工況中曲線型相軌跡示意圖。
[0020] 圖8為跟隨工況中理想的相軌跡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明 技術(shù)方案更易于理解、掌握。
[0022] 本發(fā)明的目的是仿照駕駛員日常駕駛工況下的前車跟隨行為，提供一種車輛理想 跟隨特性的設(shè)計(jì)方法。
[0023] 本發(fā)明中的汽車?yán)硐敫S特性設(shè)定方法概括如下：在車距控制模式下，理想跟隨 特性曲線是一條在兩車相對(duì)距離、相對(duì)速度的相平面圖上的特殊曲線，如圖2所示。該相平 面圖可以用兩車間的V-R圖表示，其中V為兩車相對(duì)車速，R為兩車相對(duì)距離。在兩車相對(duì) 距離與理想工作點(diǎn)（兩車相對(duì)車速為零，兩車相對(duì)間距為駕駛員設(shè)定理想安全距離）偏差 較大時(shí)，本車以固定加速度遠(yuǎn)離或追近前車，但當(dāng)接近理想工作點(diǎn)時(shí)，兩車間的V-R以一階 線性關(guān)系逼近理想工作點(diǎn)，最終本車與前車保持理想安全距離，且兩車的相對(duì)車速為零。其 中為便于衡量相對(duì)理想工作點(diǎn)的偏差大小，方案選擇設(shè)定相平面圖上的理想工作點(diǎn)及相對(duì) 理想工作點(diǎn)調(diào)整前車跟隨方式的兩車相對(duì)距離接近幅值Ra，并以兩車相對(duì)距離R是否達(dá)到 Ra切換跟車模式。
[0024] 從更具體的細(xì)化方案來看，該理想跟隨特性有如下特征：
[0025] (1)、充分模擬駕駛員跟隨前車的駕駛特性，在初始階段，駕駛員通常采用固定加、 減速度接近兩車安全距離，接近后，緩慢減少油門或制動(dòng)，到達(dá)安全距離時(shí)，相對(duì)車速為零。
[0026] (2)、ACC理想安全距離確定：依據(jù)駕駛員車間時(shí)距的設(shè)定、駕駛員不同速度段下 的駕駛習(xí)慣設(shè)計(jì)不同車速下的最佳的車間安全距離，如圖3所示。中間部分與當(dāng)前車速及 駕駛員的設(shè)定成線性關(guān)系，在低速區(qū)與高速區(qū)，根據(jù)駕駛員日程行駛習(xí)慣，進(jìn)行車間安全距 離的適當(dāng)修正。
[0027] (3)、應(yīng)充分考慮駕駛員在主動(dòng)提速下理想安全距離的調(diào)整，并在超車工況下，適 當(dāng)加大控制偏差，輔助超車。由此，初始階段中所述固定加速度、減速度具有在超車工況下 輔助超車的增益控制幅度。
[0028] 如圖2所示，斜向曲線為兩車?yán)硐敫S特性曲線，而橫軸上的點(diǎn)為兩車?yán)硐牍ぷ?點(diǎn)（相對(duì)距離為理想安全距離，相對(duì)車速為零）。當(dāng)兩車工作點(diǎn)處于斜向曲線上方時(shí)，控制 偏差為正，本車需加速追趕前車，當(dāng)處于斜向曲線下方時(shí)，控制偏差為負(fù)，本車需減速以保 持合理安全距離。本車控制加速度的計(jì)算具體如下式所示：
[0029] Δ V = Vr-f (d) (公式 1)
[0030]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種前車跟隨的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：在車距控制中的跟隨特性采用相平面圖表 示，所述相平面圖的橫軸為兩車相對(duì)距離R、豎軸為兩車相對(duì)速度V，且在相平面圖中采用 直線型與曲線型相結(jié)合的方式確定理想目標(biāo)跟隨特性曲線，設(shè)定相平面圖上的理想工作點(diǎn) 及相對(duì)理想工作點(diǎn)調(diào)整前車跟隨方式的兩車相對(duì)距離接近幅值Ra，在兩車相對(duì)距離R未達(dá) 到Ra的初始階段，采用固定加速度、減速度接近理想工作點(diǎn)的車距，且在兩車相對(duì)距離R達(dá) 到Ra后的調(diào)整階段，通過減少油門或制動(dòng)的方法達(dá)到理想工作點(diǎn)；其中理想工作點(diǎn)為兩車 相對(duì)速度為零且兩車相對(duì)距離為駕駛員設(shè)定、理想安全的車距。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述前車跟隨的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：所述理想目標(biāo)跟隨特性曲 線用于車輛巡航控制系統(tǒng)的車距控制，在相平面圖中所述理想目標(biāo)跟隨特性曲線在初始階 段呈現(xiàn)為二次曲線，而在調(diào)整階段呈現(xiàn)為一階線性的直線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述前車跟隨的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：駕駛員設(shè)定、理想安全的 車距指的是依據(jù)駕駛員車間時(shí)距、駕駛員不同速度段下駕駛習(xí)慣自定義設(shè)定的理想安全車 距。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述前車跟隨的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：駕駛員設(shè)定、理想安全 的車距分為若干時(shí)間擋，定義最小時(shí)間檔為1秒，而最大時(shí)間檔由駕駛員習(xí)慣自定義，并且 在中間速段所設(shè)的車距與車速相對(duì)時(shí)間檔成正比線性關(guān)系，在高速段或低速段修正車距的 線性斜率，其中中間速段定義為車速介于l〇m/s~35m/s，高速段定義為車速大于35m/s，低 速段定義為車速小于l〇m/s。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述前車跟隨的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：初始階段中所述固定加速 度、減速度具有在超車工況下輔助超車的增益控制幅度。
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種前車跟隨的實(shí)現(xiàn)方法，在車距控制中的跟隨特性采用相平面圖表示，橫軸為兩車相對(duì)距離R、豎軸為兩車相對(duì)速度V，且在相平面圖中采用直線型與曲線型相結(jié)合的方式確定理想目標(biāo)跟隨特性曲線，設(shè)定相平面圖上的理想工作點(diǎn)及相對(duì)理想工作點(diǎn)調(diào)整前車跟隨方式的兩車相對(duì)距離接近幅值Ra，在未達(dá)到Ra的初始階段，采用固定加速度、減速度接近理想工作點(diǎn)的車距，且在達(dá)到Ra后的調(diào)整階段，通過減少油門或制動(dòng)的方法達(dá)到理想工作點(diǎn)；其中理想工作點(diǎn)為兩車相對(duì)速度為零且兩車相對(duì)距離為駕駛員設(shè)定、理想安全的車距。應(yīng)用本發(fā)明前車跟隨的技術(shù)方案于車輛巡航控制系統(tǒng)中，提高了車輛巡航控制系統(tǒng)的舒適性與安全性，易于被駕駛員所接受。
【IPC分類】B60W30-16
【公開號(hào)】CN104670235
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510084995
【發(fā)明人】郭健, 范達(dá), 于泳
【申請(qǐng)人】蘇州安智汽車零部件有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月17日