CN111114547B - 一种分布式驱动电动客车自适应巡航弯道控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的是一种分布式驱动电动客车自适应巡航弯道控制方法，该控制方法包括以下具体步骤：锁定跟随目标车辆－>目标运动姿态感知－>弯道区检测－>弯道曲率的估算－>横摆角速度的估算－>判断车辆控制权－>控制车辆弯道的自适应巡航。本发明对于目标识别的准确率以及弯道行驶安全性方面，有明显的先进性和创新性，对于弯道过程中，巡航目标的丢失和锁定，以及车身侧滑控制提出了新的控制方法，有效解决了以往自适应巡航***存在的不足和缺陷，提高了驾驶安全性。
Description
技术领域
本发明涉及的是新能源客车的自适应控制技术领域，更具体地说是一种分布式驱动电动客车自适应巡航弯道控制方法。
背景技术
自适应巡航控制***（ACC）作为汽车主动安全和智能交通***的研究热点，能够有效地减轻了驾驶员在驾驶过程中的操作负担，提高了道路的交通流量，改善了车辆行驶的舒适性。但目前的电动客车自适应巡航***，在设计上存在不足和缺陷，特别是在弯道路况下，在进入弯道后会丢失跟随的目标，可能将相邻车道的车辆误判为本车道的目标，或者对弯道的曲率作出误判而没有提前减速，或者在弯道的时候直接退出自适应巡航功能，给驾驶员带来安全隐患，所以自适应巡航***的控制方法，尤其是弯道控制方法，就显得尤为重要。
中国专利：一种融合型自适应巡航弯道控制方法及装置（公开号：108189838B，申请专利号：201711481266.2，申请人：吉利汽车研究院(宁波)有限公司），该方案提出利用GPS和电子地图预先获取前方道路信息和弯道信息，预先根据弯道信息计算通过弯道时的安全车速，然后实时检测车辆是否驶入弯道，基于车辆的转向信息、车辆的方向盘转角信息以及车道线检测信息来控制车辆速度。
中国专利：一种用于汽车自适应巡航控制***的弯道控制***及方法（公开号：105667509A，申请专利号：201511024574.3，申请人：苏州安智汽车零部件有限公司），该方案包括数据采集模块、前车状态判断模块、道路曲率计算模块、有效目标筛选模块、车速计算模块，用于根据车辆行驶工况，从而对车辆做出合理的控制。
中国专利：一种车辆自适应巡航控制***（公开号：103754221B，申请专利号：201410033748.1，申请人：清华大学），包括信息采集单元、换道预警单元、自适应巡航控制单元和车辆动力学单元，车辆动力学单元将期望纵向加速度转化为期望节气门开度或制动压力，并将其发送到车辆对象，完成对车辆对象的纵向控制。
中国专利：一种用于车辆自适应巡航控制***的目标提取方法（公开号：108944929A，申请专利号：201810552699.0，申请人：合肥中科自动控制***有限公司），该方案利用ESR雷达传感器识别前方目标，提取目标数据，判断目标是否为目标车辆还是目标物体；在弯道处时进行弯道识别，判断主车前方目标是否为有效目标。
上述现有技术的电动客车自适应巡航***，在设计上存在如上述所述的部分不足和缺陷，特别是在弯道跟随巡航过程中，存在安全隐患。本发明的目的就是为了解决上述问题，本方案提供的是：集成了传感器融合模块，弯道曲率估算模块，自适应巡航控制器模块，分布式驱动的线控底盘，基于上述***提出一种自适应巡航弯道控制方法，对于目标识别的准确率以及弯道行驶安全性方面，有明显的先进性和创新性。
发明内容
本发明公开的是一种分布式驱动电动客车自适应巡航弯道控制方法，其主要目的在于克服现有技术存在的上述不足和缺点。
本发明采用的技术方案如下：
一种分布式驱动电动客车自适应巡航弯道控制方法，所述控制方法包括以下具体步骤：
步骤1：锁定跟随目标车辆，在车辆无故障正常行驶时，启动自适应巡航功能，并锁定本车道前方车辆为跟随目标车辆；
步骤2：目标运动姿态感知，车辆融合传感器模块接收摄像头视频和毫米波雷达信息进行数据融合，集成目标筛选算法，完成前车状态和车道线信息的检测；
步骤3：弯道区检测：前车开始进入弯道后，车辆融合传感器模块检测到偏向角θ信息，车辆毫米波雷达则自动补偿动态检测区域ROI(Region of Interest)；
步骤4：弯道曲率的估算：车辆弯道曲率估算模块接收融合传感器模块的信息，对弯道的曲率进行估算，该弯道曲率的倒数即为弯道曲率的半径，然后将该估算结果发送到车辆自适应巡航控制模块；
步骤5：横摆角速度的估算：车辆自适应巡航控制器模块接收融合传感器模块和弯道曲率半径估算模块的信息，并通过本车车速和弯道曲率半径估算出横摆角速度的值；
步骤6：判断车辆控制权：车辆自适应巡航控制器模块根据估算出的横摆角速度与设定的阈值进行比较，当横摆角速度的值大于阈值，则退出自适应巡航功能，将车辆控制权交给驾驶员控制；当横摆角速度的值不大于阈值，则计算出当前车辆行驶状态所需的转矩，并向车辆线控底盘发送控制信息；
步骤7：控制车辆弯道的自适应巡航：车辆线控底盘执行车辆自适应巡航控制器模块发送的指令信息，控制车辆的运动状态，完成弯道的自适应巡航。
更进一步，所述步骤2中的前车状态包括：检测判断前车与本车的相对距离、相对速度以及偏向角。
更进一步，所述步骤2中的车道线信息包括检测判断前车是否在车道上。
更进一步，所述步骤7的线控底盘为分布式驱动的线控底盘。
通过上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明融合传感器模块接收摄像头视频和毫米波雷达信息进行数据融合，集成目标筛选算法精确检测前方车辆的状态和车道线信息；弯道曲率估算模块，接收融合传感器模块的信息，对弯道的曲率进行估算，将估算结果发送给自适应巡航控制器模块；自适应巡航控制器模块，根据融合传感器模块和弯道曲率估算模块的信息计算当前车辆车辆行驶状态所需的转矩，向线控底盘发送控制信息；分布式驱动的线控底盘，执行来自自适应巡航控制器模块的指令信息，控制车辆的运动状态，最终实现弯道的自适应巡航功能。
本方案提出了一种新的***和控制方式，集成了传感器融合模块，弯道曲率估算模块，自适应巡航控制器，分布式驱动的线控底盘，并基于上述***提出了一种自适应巡航弯道控制方法，对于目标识别的准确率以及弯道行驶安全性方面，有明显的先进性和创新性，对于弯道过程中，巡航目标的丢失和锁定，以及车身侧滑控制提出了新的控制方法，有效解决了以往自适应巡航***存在的不足和缺陷，提高了驾驶安全性。
附图说明
图1是本发明的自适应巡航控制方法流程图。
具体实施方式
下面参照附图说明来进一步地说明本发明的具体实施方式。
一种分布式驱动电动客车自适应巡航弯道控制方法，所述控制方法包括以下具体步骤：
步骤1：锁定跟随目标车辆，在车辆无故障正常行驶时，启动自适应巡航功能，并锁定本车道前方车辆为跟随目标车辆；
步骤2：目标运动姿态感知，车辆融合传感器模块接收摄像头视频和毫米波雷达信息进行数据融合，集成目标筛选算法，完成前车状态和车道线信息的检测；
步骤3：弯道区检测：前车开始进入弯道后，车辆融合传感器模块检测到偏向角θ信息，车辆毫米波雷达则自动补偿动态检测区域ROI(Region of Interest)；
步骤4：弯道曲率的估算：车辆弯道曲率估算模块接收融合传感器模块的信息，对弯道的曲率进行估算，该弯道曲率的倒数即为弯道曲率的半径，然后将该估算结果发送到车辆自适应巡航控制模块；
步骤5：横摆角速度的估算：车辆自适应巡航控制器模块接收融合传感器模块和弯道曲率半径估算模块的信息，并通过本车车速和弯道曲率半径估算出横摆角速度的值；
步骤6：判断车辆控制权：车辆自适应巡航控制器模块根据估算出的横摆角速度与设定的阈值进行比较，当横摆角速度的值大于阈值，则退出自适应巡航功能，将车辆控制权交给驾驶员控制；当横摆角速度的值不大于阈值，则计算出当前车辆行驶状态所需的转矩，并向车辆线控底盘发送控制信息；
步骤7：控制车辆弯道的自适应巡航：车辆线控底盘执行车辆自适应巡航控制器模块发送的指令信息，控制车辆的运动状态，完成弯道的自适应巡航。
更进一步，所述步骤2中的前车状态包括：检测判断前车与本车的相对距离、相对速度以及偏向角。
更进一步，所述步骤2中的车道线信息包括检测判断前车是否在车道上。
更进一步，所述步骤7的线控底盘为分布式驱动的线控底盘。
由于横摆角速度传感器的普遍应用，横摆角速度一般可以通过横摆角速度传感器直接获得。除此之外，还可以利用轮速与横摆角速度的运动学关系来进行横摆角速度观测。相关文献也给出了利用后轮轮速来估计横摆角速度的方法。对于存在非驱动轮的车辆来说，经常采用一组非驱动轮轮速信号进行估计，利用非驱动轮的轮速差和轮距回归得到横摆角速度，当非驱动轮为转向轮时，还要引入前轮转角信号，如下式所示。
式中，
为横摆角速度估计值，
，
为前轴或后轴的左右轮轮速，
为前轴或后轴左右轮轮距，
为前轮转向角，如果是后轴（非转向）左右轮进行估算，
项可以省略。
也有相关文献对该算法进行了扩展，利用四轮轮速对横摆角速度进行估算。如下式所示。
理论上讲，车辆前轮或者后轮中，只要有一组不出现打滑的现象，就可以使用这种方法回归得到横摆角速度。但是，当在大横摆加速度的情况下，由于内外轮载荷的转移，会改变车轮半径，进而影响到估算精度。此时，可以通过横向加速度和纵向车速对估算值进行修正，如下所示。
由式
可得
可近似认为
综合两种方法进行估算，如下式所示。
总体上来说，横摆角速度是车辆运动状态参数中最容易估计的，一般通过轮速融合横摆角速度传感器信息就能取得较好的观测效果。
通过上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明融合传感器模块接收摄像头视频和毫米波雷达信息进行数据融合，集成目标筛选算法精确检测前方车辆的状态和车道线信息；弯道曲率估算模块，接收融合传感器模块的信息，对弯道的曲率进行估算，将估算结果发送给自适应巡航控制器模块；自适应巡航控制器模块，根据融合传感器模块和弯道曲率估算模块的信息计算当前车辆车辆行驶状态所需的转矩，向线控底盘发送控制信息；分布式驱动的线控底盘，执行来自自适应巡航控制器模块的指令信息，控制车辆的运动状态，最终实现弯道的自适应巡航功能。
本方案提出了一种新的***和控制方式，集成了传感器融合模块，弯道曲率估算模块，自适应巡航控制器，分布式驱动的线控底盘，并基于上述***提出了一种自适应巡航弯道控制方法，对于目标识别的准确率以及弯道行驶安全性方面，有明显的先进性和创新性，对于弯道过程中，巡航目标的丢失和锁定，以及车身侧滑控制提出了新的控制方法，有效解决了以往自适应巡航***存在的不足和缺陷，提高了驾驶安全性。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不仅局限于此，凡是利用此构思对本发明进行非实质性地改进，均应该属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (4)
1.一种分布式驱动电动客车自适应巡航弯道控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下具体步骤：
步骤1：锁定跟随目标车辆，在车辆无故障正常行驶时，启动自适应巡航功能，并锁定本车道前方车辆为跟随目标车辆；
步骤2：目标运动姿态感知，车辆融合传感器模块接收摄像头视频和毫米波雷达信息进行数据融合，集成目标筛选算法，完成前车状态和车道线信息的检测；
步骤3：弯道区检测：前车开始进入弯道后，车辆融合传感器模块检测到偏向角θ信息，车辆毫米波雷达则自动补偿动态检测区域ROI；
步骤4：弯道曲率的估算：车辆弯道曲率估算模块接收融合传感器模块的信息，对弯道的曲率进行估算，该弯道曲率的倒数即为弯道曲率的半径，然后将该估算结果发送到车辆自适应巡航控制模块；
步骤5：横摆角速度的估算：车辆自适应巡航控制器模块接收融合传感器模块和弯道曲率半径估算模块的信息，并通过本车车速和加速度估算出横摆角速度的值；
步骤6：判断车辆控制权：车辆自适应巡航控制器模块根据估算出的横摆角速度与设定的阈值进行比较，当横摆角速度的值大于阈值，则退出自适应巡航功能，将车辆控制权交给驾驶员控制；当横摆角速度的值不大于阈值，则计算出当前车辆行驶状态所需的转矩，并向车辆线控底盘发送控制信息；
步骤7：控制车辆弯道的自适应巡航：车辆线控底盘执行车辆自适应巡航控制器模块发送的指令信息，控制车辆的运动状态，完成弯道的自适应巡航。
2.根据权利要求1所述的一种分布式驱动电动客车自适应巡航弯道控制方法，其特征在于：所述步骤2中的前车状态包括：检测判断前车与本车的相对距离、相对速度以及偏向角。
3.根据权利要求1所述的一种分布式驱动电动客车自适应巡航弯道控制方法，其特征在于：所述步骤2中的车道线信息包括检测判断前车是否在车道上。
4.根据权利要求1所述的一种分布式驱动电动客车自适应巡航弯道控制方法，其特征在于：所述步骤7的线控底盘为分布式驱动的线控底盘。
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