CN109532835B - 自适应巡航***过弯纵向车速控制方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

自适应巡航***过弯纵向车速控制方法、装置及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自适应巡航***过弯纵向车速控制方法、装置及计算机可读存储介质，包括：响应于本车跟踪的前车一直保持在本车的视野范围内，则控制本车的过弯车速V=Min（跟踪的前车速度，弯道限速值，本车设定巡航车速）；响应于本车跟踪的前车消失且未识别到新的跟车目标，则控制本车的过弯车速V=Min（前车消失时本车即时速度，弯道限速值，本车最大过弯速度值，本车设定巡航车速）；响应于本车跟踪的前车消失且识别到新的跟车目标，则控制本车的过弯车速V=Min（前车消失时本车即时速度，弯道限速值，新识别为跟车目标车速值，本车最大过弯速度值，本车设定巡航车速）。本发明能够提高自适应巡航***在过弯过程中的安全性、舒适性和快速性。

Description

自适应巡航***过弯纵向车速控制方法、装置及计算机可读 存储介质
技术领域
本发明属于汽车主动安全***技术领域，具体涉及一种自适应巡航***过弯纵向车速控制方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
随着汽车智能化技术的发展，人们越来越关注汽车驾驶的舒适性与安全性，进而产生的智能行车技术越来越成为汽车产业发展的主攻方向。智能行车技术主要采用特定的技术(包括传感器技术、信号处理技术、通信技术、计算机技术)辨识车辆所处的环境和状态，接收和处理各传感器信息，并做出分析和判断，提升驾驶舒适性，降低驾驶过程中因为某些突发状况出现的危险。
自适应巡航控制***(后文中称为“ACC”)作为智能行车***的重要组成部分，是对传统定速巡航控制***的升级，该***可以使车辆保持驾驶员设定的速度(后文中称为“期望车速”)，也可以使本车与前车保持驾驶员设定的时间距离(后文称为“车间时距”)跟随前车目标行驶，并自适应进行加减速控制。目前，自适应巡航***控制车速可以延伸到从0开始的整个车速范围。
目前，主流的自适应巡航***逻辑控制方案有两种，一种是单雷达方案实现基础的巡航控制逻辑，另一种是雷达与摄像头融合方案实现更精准控制的巡航控制逻辑。以上两种实现方式都是利用了传感器对跟踪对象进行目标信息检测，再结合一定的算法进行车速控制。针对高速路及快速路的直道跟车能够起到很好的作用，但是针对弯道跟车情况会出现在很大程度上降低舒适性和安全性。其原因如下，弯道跟车巡航过程中，前方车辆由于转弯，可能出现目标丢失的情况，此时，本车若未识别到新的跟车目标，且驾驶员设定的巡航速度比较大，则可能出现急加速情况，此工况在某些情况下是极度危险的。
因此，有必要开发一种新的自适应巡航***过弯纵向车速控制方法、装置及计算机可读存储介质。
发明内容
本发明的目的是提供一种自适应巡航***过弯纵向车速控制方法、装置及计算机可读存储介质，以提高自适应巡航***在过弯过程中的安全性、舒适性和快速性。
本发明所述的一种自适应巡航***过弯纵向车速控制方法，包括以下步骤：
在经过弯道过程中，判断本车跟踪的前车是否一直保持在本车视野范围内时；
响应于本车跟踪的前车一直保持在本车的视野范围内，则控制本车以过弯车速V＝Min(跟踪的前车速度，弯道限速值，本车设定巡航车速)跟随前车过弯行驶；
响应于本车跟踪的前车在本车的视野范围外，且未识别到新的跟车目标，则控制本车以过弯车速V＝Min(前车消失时本车即时速度，弯道限速值，本车最大过弯速度值，本车设定巡航车速)过弯行驶；
响应于本车跟踪的前车在本车的视野范围外，且识别到新的跟车目标，则控制本车以过弯车速V＝Min(前车消失时本车即时速度，弯道限速值，新识别为跟车目标车速值，本车最大过弯速度值，本车设定巡航车速)跟随新的跟车目标行驶过弯。
进一步，当本车跟踪的前车在本车的视野范围外时，探测旁边车道有无新目标；
若未探测到旁边车道有新目标，则判定前方无可用的跟车目标；
若探测到旁边车道有新目标，则获取参数dyc、d和θ，其中：dyc为新目标相对于车辆中轴线的偏移距离；d为本车与新目标的实际距离；θ为新目标相对于车辆中轴线的偏离角；
并根据参数dyc、d和θ计算dy，其中，dy为本车预测的轨迹曲线与实际探测到的新目标之间的横向距离偏差，其中，横向距离是指以本车所在车辆坐标系为基准，沿本车车辆坐标系横向方向上的轨迹曲线与新目标的距离；
若只探测到一个新目标，则将dy与阈值Th进行比较，若dy<Th，则判定新目标在可选定的跟车对象范围内，并作为新的跟车目标，若dy≥Th，则判定前方无可用的跟车目标，即未识别到新的跟车目标；
若同时探测到多个新目标，则取最小的dy值与阈值Th进行比较，若dy<Th，则判定最小的dy值所对应的新目标为新的跟车目标，若dy≥Th，则判定前方无可用的跟车目标，即识别到新的跟车目标。
进一步，dy的计算方法如下：
dy＝dyv+dyc；
dyc＝d*sinθ；
dyv＝ky*d2/2；
其中，dyv为预测轨迹相对于车辆中轴线的偏移距离；ky表示行驶轨迹曲率。
进一步，当前车消失时本车即时速度大于本车最大过弯速度值，则控制本车当前过弯纵向加速度小于等于0，且重新更新前车消失时本车即时速度＝本车最大过弯速度值。
本发明所述的一种自适应巡航***过弯纵向车速控制装置，包括：用于探测本车跟踪的前车是否在本车视野范围内、探测旁边车道是否有新目标以及获取本车的车辆运动相关信息的信息感知单元，以及接收信息感知单元所探测到的信息的信息决策单元；
所述信息决策单元被编程以便执行如本发明所述的自适应巡航***过弯纵向车速控制方法的步骤。
本发明所述的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如本发明所述的自适应巡航***过弯纵向车速控制方法的步骤。
本发明具有以下优点：在过弯过程中，若前车消失在本车的视线内，且旁边车道有满足跟车目标的车辆时，能够快速识别出新的跟车目标；同时对过弯车速进行有效控制，能够有效避免因目标丢失、未识别到新的跟车目标、驾驶员设定的巡航速度比较大，则可能出现急加速的情况，故提高了自适应巡航***的过弯性能，保证了在过弯过程中的安全性、舒适性和快速性。
附图说明
图1为本发明的ACC***结构示意图；
图2为本发明的主流程图；
图3为本发明的原理框图；
图4为本发明的弯道跟踪对象判定流程图；
图5为本发明的跟车过弯道场景示意图；
图6为本发明的纵向控制流程图；
图7为本发明的横向控制图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图6所示，本发明所述的一种自适应巡航***过弯纵向车速控制方法，包括以下步骤：
在经过弯道过程中，判断本车跟踪的前车是否一直保持在本车视野范围内时；
响应于本车跟踪的前车一直保持在本车的视野范围内，则控制本车以过弯车速V＝Min(跟踪的前车速度，弯道限速值，本车设定巡航车速)跟随前车过弯行驶；
响应于本车跟踪的前车在本车的视野范围外，且未识别到新的跟车目标，则控制本车以过弯车速V＝Min(前车消失时本车即时速度，弯道限速值，本车最大过弯速度值，本车设定巡航车速)过弯行驶；
响应于本车跟踪的前车在本车的视野范围外，且识别到新的跟车目标，则控制本车以过弯车速V＝Min(前车消失时本车即时速度，弯道限速值，新识别为跟车目标车速值，本车最大过弯速度值，本车设定巡航车速)跟随新的跟车目标行驶过弯。
本发明所述的一种自适应巡航***过弯纵向车速控制装置，包括：用于探测本车跟踪的前车是否在本车视野范围内、探测旁边车道是否有新目标以及获取本车的车辆运动相关信息的信息感知单元，以及接收信息感知单元所探测到的信息的信息决策单元；
所述信息决策单元被编程以便执行如本发明所述的自适应巡航***过弯纵向车速控制方法的步骤。
如图1所示，本实施例中，自适应巡航***包括：
EPBi(Integrated Electric Parking Brake)，集成式电子驻车制动；
SRS(Supplemental Restraint System)，安全气囊***；
TCU(Transmission Control Unit)，传动控制单元；
EPS(Electronic Power Steering)，电动助力转向；
HU(Head Unit)，车载娱乐***基础终端；
BCM(Body Control Module)，车身控制模块；
GW(GateWay)，网关；
LCM(Light Control Module)，灯光控制器；
IP(Instrument Panel)，仪表；
LAS(Lane Assistant System)，车道辅助***；
ACC(Adaptive Cruise Control)自适应巡航控制；
EPBi、SRS、TCU、EPS、EMS和ACC分别与PCAN总线连接，ACC与LAS通过私有CAN连接，HU与InfoCAN总线连接，BCM、LCM和IP分别与BCAN总线连接，LAS与SafeCAN总线连接，PCAN总线、InfoCAN总线、SafeCAN总线和BCAN分别通过GW进行通讯。
如图2所示，本实施例中，信息感知单元包括目标探测模块和车辆信息监测模块，其中，所述目标探测模块用于获取本车与前车的运动状态信息和道路信息(用于判断本车跟踪的前车是否在本车视野范围内，以及判断旁边车道是否有新目标)，车辆信息监测模块用于获取本车的车辆运动相关信息。本实施例中，信息感知单元还包括转向控制监测模块，用于获取本车方向盘是否有转向角度信息，主要用于对过弯横向转向的控制。
所述信息决策单元根据信息感知单元所获得的信息决定本车的期望加速度、期望速度和扭矩信息。这里的信息决策主要是指中央处理器，本实施例中的中央处理器是利用车上已有的传感器中央处理单元进行横纵向控制。在纵向控制过程中，其中央处理单元为雷达控制处理器(即R-ECU)，在横向控制中，其中央处理单元为前视摄像头控制处理器(即V-ECU)。
本实施例中，还涉及信息执行单元，其包括车速控制执行模块和转向控制执行模块，基于信息决策单元输出的期望加速度、期望速度和扭矩信息执行过弯纵向和过弯横向控制。信息执行是指执行机构通过汽车逆向动力学模型将得到期望加速度、期望速度、扭矩信息等信息转化为本车可执行的值输出给关联***的执行单元。其中执行单元(一般为车速控制、转向控制及报警模块，如集成式电子驻车制动、电动助力转向***、发动机管理***、仪表等)分别做横向纵向控制。
本实施例中，所述目标探测模块包括前视摄像头前端探测模块(即V-detector)和雷达前端探测模块(即R-detector)。
其中，所述雷达前端探测模块用于对本车道及邻车道前方跟车目标进行检测，并对相应的有效目标对象进行预处理，将相应的目标对象预处理信息发送给雷达控制处理器；雷达控制处理器根据一定的算法判定探测对象(即新目标)是否为可用的有效目标跟踪对象(即新的跟踪对象)，并存储该探测对象相应的车辆信息数值(包括相对纵向距离、横向距离、相对速度等)。
所述前视摄像头前端探测模块用于识别本车前方目标类型、横向距离、车道线信息、本车距车道线横向距离、本车行驶过程弯道曲率、弯道限速牌信息，同时，将以上识别结果进行预处理，并将相应的目标对象预处理信息实时输出摄像头控制处理器。
本实施例中，所述车辆信息监测模块为集成式电子驻车制动，用于实时检测车辆当前的行驶状态数值，用于提供本车当前即时速度、本车加速度、横摆角速率、轮速信息。
本实施例中，所述转向控制监测模块为方向盘手力矩传感器，用于实时监测方向盘操控状态，并输出方向盘操控信息给摄像头控制处理器，用于判定驾驶员是否有主动接管方向盘做转向控制。
本实施例中，雷达控制处理器位于雷达总成内部，主要对车辆过弯纵向车速进行控制保证不出现不舒适的急加速，包括接收前视摄像头前端探测模块探测到的弯道信息、车道线信息、跟车目标信息、弯道限速值，EPBi输入的车辆实时速度、加速度、横摆角速率，综合其内部的雷达前端探测模块探测到的跟车目标信息，计算恰当的过弯速度。摄像头控制处理器位于摄像总成内部，主要对车辆过弯横向扭矩进行控制保证合适的扭矩舒适过弯，包括接收摄像头探测到的弯道信息、车道线信息、跟车目标信息、弯道限速值，首先接收驾驶员方向盘手力矩信息判定驾驶员是否接管方向盘，确定是否介入横向控制。然后，结合雷达控制处理器计算输出的纵向过弯速度值，判定该速度值是否超过***规定的本车最大过弯速度值，确定是否介入横向控制。如果以上条件显示***可介入横向控制，则有摄像头控制处理器计算一个合适的横向过弯扭矩值并输出给电子助力转向***执行转弯控制。
如图3所示，本实施例中，还涉及一种控制提升自适应巡航***弯道性能的方法，包括以下步骤：
弯道判定：
利用前视摄像头前端探测模块探测车道信息(包括车道线及跟车目标信息、弯道曲率、路边限速标识牌、自车距车道线距离等信息)，并输出给摄像头控制处理器和雷达前端探测模块，由摄像头控制处理器判定当前车辆是否已进入弯道，并将判定结果输出给雷达前端探测模块；
目标探测与筛选：
在通过弯道过程中，当雷达前端探测模块和前视摄像头前端探测模块探测到本车跟踪的前车一直保持在本车视野范围内，则雷达控制处理器判定本车不切换前方跟车目标；
在通过弯道过程中，当雷达前端探测模块和前视摄像头前端探测模块探测到本车跟踪的前车消失在本车视野范围内，且雷达前端探测模块和前视摄像头前端探测模块探测到旁边车道无新的可跟踪的目标车辆，则雷达控制处理器判定前方无可用的跟车目标；
在通过弯道过程中，当雷达前端探测模块和前视摄像头前端探测模块探测到本车跟踪的前车消失在本车视野范围内，且同时检测到旁边车道有新的车辆可能侵入作为本车跟踪的新目标，则雷达控制处理器判定新目标是否可作为新的跟踪对象；若新目标在可选定的跟车对象范围内，则将新目标作为新的跟车目标；若新目标不在可选定的跟车对象范围内，则雷达控制处理器判定前方无可用的跟车目标；
如图4和图5所示，本实施例中，雷达控制处理器判定新目标是否可作为新的跟车目标的方法如下：
首先计算带有预测物体的路线偏差dy：
dy＝dyv+dyc (公式一)；
dyc＝d*sinθ (公式二)；
dyv＝ky*d2/2 (公式三)；
由公式(一)至公式(三)可得：dy＝ky*d2/2+d*sinθ。
其中，dyv为预测轨迹相对于车辆中轴线的偏移距离；dyc为新目标相对于车辆中轴线的偏移距离；由前视摄像头前端探测模块检测；d为本车与新目标的实际距离，由雷达前端探测模块检测；θ为新目标相对于车辆中轴线的偏离角，由前视摄像头前端探测模块检测，ky表示行驶轨迹曲率(即横摆率相对于当前行驶速度的比值)；A为预测的轨迹曲线；B为车辆中轴线；dy为带有预测物体的路线偏差(其值表征本车预测到的路线与实际探测到的物体之间的横向距离偏差)，其中，横向距离是指以本车所在车辆坐标系为基准，沿本车车辆坐标系横向方向上的轨迹曲线与新目标的距离。
然后进行比较，若只探测到一个新目标，则将dy与阈值Th(根据多次实验标定得到)进行比较，若dy<Th，则确定新目标在可选定的跟车对象范围内，并作为新的跟车目标，若dy≥Th，则雷达控制处理器判定前方无可用的跟车目标；若同时探测到多个新目标，则取最小的dy值与阈值Th进行比较，若dy<Th，则确定最小的dy值所对应的新目标为新的跟车目标，若dy≥Th，则雷达控制处理器判定前方无可用的跟车目标。
过弯纵向车速控制：
若摄像头控制处理器检测到驾驶员有接管方向盘动作，则摄像头控制处理器判定不介入***过弯转向控制，由雷达控制处理器根据对本车进行过弯纵向车速控制；具体为：
在经过弯道过程中，若雷达前端探测模块监测到本车跟踪的前车一直保持在本车的视野范围内，则雷达控制处理器控制本车以过弯车速V＝Min(跟踪的前车速度，弯道限速值，本车设定巡航车速)跟随前车过弯行驶；若过弯过程中，监测到本车跟随的前车消失，且未识别到新的跟车目标，则雷达控制处理器控制本车以过弯车速V＝Min(前车消失时本车即时速度，弯道限速值，本车最大过弯速度值，本车设定巡航车速)过弯行驶；若雷达前端探测模块检测到前车消失，同时雷达前端探测模块确认把旁边车道的车辆识别为新的跟车目标，则雷达前端探测模块控制本车以过弯车速V＝Min(前车消失时本车即时速度，弯道限速值，新识别为跟车目标车速值，本车最大过弯速度值，本车设定巡航车速)跟随新的跟车目标行驶过弯。
如图5和图6所示，以下结合实例对过弯纵向车速控制进行说明，其中，对象1代表本车跟踪的前车(与本车位于同一车道)，对象2代表本车邻道检测到的前车，对象3代表本车。
在通过弯道过程中，当雷达控制处理器判定本车不切换前方跟车目标时，则本车的过弯车速V＝Min(V0，V1，V3’)；其中，V0为弯道限速值，由前视摄像头前端探测模块探测得到(比如：限速牌上的限速值)，V1为跟踪的前车速度，V3’为本车设定巡航车速。
在通过弯道过程中，当本车跟踪的前车消失，且雷达控制处理器判定新目标在可选定的跟车对象范围内，并将新目标作为新的跟车目标时，则本车的过弯车速V＝Min(V0,V2,V 3’，V3，Vmax)；其中，V2表示新跟车目标的车速值；V3为前车消失时本车即时速度；Vmax为本车最大过弯速度值，
Figure GDA0002299403670000091
其中，amax表示最大侧向加速度，由EPBi提供；k代表弯道曲率，由前视摄像头前端探测模块探测提供。
在通过弯道过程中，当雷达控制处理器判定前方无可用的跟车目标时，本车的过弯车速V＝Min(V0,Vmax,V3,V3’)。
本实施例中，为了避免出现过弯急加速，当前车消失时本车即时速度大于本车最大过弯速度值(即V3＞Vmax)，则控制本车当前过弯纵向加速度ax小于等于0，且重新更新前车消失时本车即时速度＝本车最大过弯速度值(V3＝Vmax)。
过弯转向控制：如图7所示，在过弯过程中，响应于***检测到本车驾驶员有接管方向盘动作，则***不做横向控制，只做纵向控制限速。响应于***监测到本车驾驶员未采取任何接管动作，则由雷达控制处理器进行过弯纵向控制，并将计算出的本车的过弯车速发送给摄像头控制处理器，摄像头控制处理器判定该过弯车速V是否在过弯最大速度限制范围内，若过弯车速V小于过弯最大速度限制范围，则摄像头控制处理器根据弯道曲率k和本车的过弯车速V计算过弯扭矩值F并输出给电子助力转向***，进行相应的转向控制，转向过程中保证本车距离车道边缘的距离dis>预设阈值(该设定阈值可标定)，以保证车辆始终位于车道内并可以顺利通过弯道。
转向接管提示：如果摄像头控制处理器判定过弯速度过高超过过弯最大速度限制范围，则在过弯最大速度限制范围内进行纵向控制，同时输出相应的提示信息给仪表，提示驾驶员接管车辆进行转向控制。
本实施例中，计算过弯扭矩值F的方法为；
由于，F＝b*m*a (公式四)；
a＝k*V2 (公式五)；
所以根据公式四和公式五可得出：F＝b*m*k*V2；
其中，F表示过弯扭矩值，b为环境影响因子(包括如地面附着力、弯道车道线等)；m为整车质量，a表示即时加速度，V为本车的过弯车速,k代表弯道曲率，由前视摄像头前端探测模块探测提供。
本实施例中，a通过过弯速度V和弯道曲率k计算得出，ax为a的纵向加速度，ay为a的横向加速度。
本发明所述的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如本发明所述的自适应巡航***过弯纵向车速控制方法的步骤。

Claims (6)

1.一种自适应巡航***过弯纵向车速控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
在经过弯道过程中，判断本车跟踪的前车是否一直保持在本车视野范围内时；
响应于本车跟踪的前车一直保持在本车的视野范围内，则控制本车以过弯车速V＝Min(跟踪的前车速度，弯道限速值，本车设定巡航车速)跟随前车过弯行驶；
响应于本车跟踪的前车在本车的视野范围外，且未识别到新的跟车目标，则控制本车以过弯车速V＝Min(前车消失时本车即时速度，弯道限速值，本车最大过弯速度值，本车设定巡航车速)过弯行驶；
响应于本车跟踪的前车在本车的视野范围外，且识别到新的跟车目标，则控制本车以过弯车速V＝Min(前车消失时本车即时速度，弯道限速值，新识别为跟车目标车速值，本车最大过弯速度值，本车设定巡航车速)跟随新的跟车目标行驶过弯。
2.根据权利要求1所述的自适应巡航***过弯纵向车速控制方法，其特征在于：当本车跟踪的前车在本车的视野范围外时，探测旁边车道有无新目标；
若未探测到旁边车道有新目标，则判定前方无可用的跟车目标；
若探测到旁边车道有新目标，则获取参数dyc、d和θ，其中：dyc为新目标相对于车辆中轴线的偏移距离；d为本车与新目标的实际距离；θ为新目标相对于车辆中轴线的偏离角；
并根据参数dyc、d和θ计算dy，其中，dy为本车预测的轨迹曲线与实际探测到的新目标之间的横向距离偏差，其中，横向距离是指以本车所在车辆坐标系为基准，沿本车车辆坐标系横向方向上的轨迹曲线与新目标的距离；
若只探测到一个新目标，则将dy与阈值Th进行比较，若dy<Th，则判定新目标在可选定的跟车对象范围内，并作为新的跟车目标，若dy≥Th，则判定前方无可用的跟车目标，即未识别到新的跟车目标；
若同时探测到多个新目标，则取最小的dy值与阈值Th进行比较，若dy<Th，则判定最小的dy值所对应的新目标为新的跟车目标，若dy≥Th，则判定前方无可用的跟车目标，即识别到新的跟车目标。
3.根据权利要求2所述的自适应巡航***过弯纵向车速控制方法，其特征在于：dy的计算方法如下：
dy＝dyv+dyc；
dyc＝d*sinθ；
dyv＝ky*d2/2；
其中，dyv为预测轨迹相对于车辆中轴线的偏移距离；ky表示行驶轨迹曲率。
4.根据权利要求2所述的自适应巡航***过弯纵向车速控制方法，其特征在于：当前车消失时本车即时速度大于本车最大过弯速度值，则控制本车当前过弯纵向加速度小于等于0，且重新更新前车消失时本车即时速度＝本车最大过弯速度值。
5.一种自适应巡航***过弯纵向车速控制装置，包括：用于探测本车跟踪的前车是否在本车视野范围内、探测旁边车道是否有新目标以及获取本车的车辆运动相关信息的信息感知单元，以及接收信息感知单元所探测到的信息的信息决策单元；其特征在于：
所述信息决策单元被编程以便执行如权利要求1至4任一所述的自适应巡航***过弯纵向车速控制方法的步骤。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至4任一所述的自适应巡航***过弯纵向车速控制方法的步骤。
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Denomination of invention: Adaptive cruise system cornering longitudinal speed control method, device and computer-readable storage medium

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