CN111572560B - 车辆纵向运动控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

车辆纵向运动控制方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车辆纵向运动控制方法、装置、设备及存储介质，涉及车辆控制技术领域，该方法包括：获取当前车辆信息和道路环境信息；根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果；根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式；根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息；根据所述目标控制信息控制车辆纵向运动状态。通过判断是否存在行驶影响对象，并根据判断结果确定车辆纵向运动控制模式，之后根据车辆纵向运动控制模式确定目标控制信息，最后根据所述目标控制信息控制车辆纵向运动状态，从而在保证了驾驶员安全行驶的同时，降低了驾驶疲劳，提高了用户体验。

Description

车辆纵向运动控制方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种车辆纵向运动控制方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
目前，随着智能网联汽车的发展，汽车行业内都在对自动驾驶汽车关键技术进行深入研究。其中，运动控制***作为实现自动驾驶功能的关键环节，车辆运动控制包含车辆的纵向运动状态控制以及车辆的横向运动状态，运动控制***直接对车辆的运动状态进行控制，运动控制的性能好坏直接影响到驾乘人员主观的驾乘体验。因此，在保证了驾驶员安全行驶的同时，如何实现车辆纵向运动控制，从而降低驾驶疲劳是亟待解决的技术问题。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种车辆纵向运动控制方法、装置、设备及存储介质，旨在解决如何实现车辆纵向运动控制，从而降低驾驶疲劳的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种车辆纵向运动控制方法，所述车辆纵向运动控制方法包括以下步骤：
获取当前车辆信息和道路环境信息；
根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果；
根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式；
根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息；
根据所述目标控制信息控制车辆纵向运动状态。
优选地，所述根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果的步骤，包括：
通过低通滤波算法对所述当前车辆信息和所述道路环境信息进行处理，获得第一车辆环境数据；
对所述第一车辆环境数据进行筛选，获得第二车辆环境数据；
根据所述第二车辆环境数据，通过卡尔曼滤波算法获得车辆环境感知信息；
根据所述车辆环境感知信息判断是否存在行驶影响对象，并获得判断结果。
优选地，所述根据所述第二车辆环境数据，通过卡尔曼滤波算法获得车辆环境感知信息的步骤之后，还包括：
通过所述低通滤波算法对所述车辆环境感知信息进行处理，获得第三车辆环境数据；
判断所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据是否一致；
在所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据一致时，执行所述根据所述车辆环境感知信息判断是否存在行驶影响对象，并获得判断结果的步骤。
优选地，所述判断所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据是否一致的步骤之后，还包括：
在所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据不一致时，返回所述通过低通滤波算法对所述当前车辆信息和所述道路环境信息进行处理，获得第一车辆环境数据的步骤。
优选地，所述车辆纵向运动控制模式包括距离控制模式和速度控制模式；
所述根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式的步骤，包括：
在存在所述行驶影响对象时，判定所述车辆纵向运动控制模式为所述距离控制模式；
在不存在所述行驶影响对象时，判定所述车辆纵向运动控制模式为所述速度控制模式。
优选地，所述根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息的步骤，包括：
在所述车辆纵向运动控制模式为所述速度控制模式时，获取车辆初始速度和车辆目标速度；
根据所述车辆初始速度和所述车辆目标速度计算有效速度偏差；
根据所述有效速度偏差确定闭环牵引力及闭环制动力；
根据所述有效速度偏差和所述当前车辆信息确定开环牵引力及开环制动力；
根据所述闭环牵引力、所述闭环制动力、所述开环牵引力和所述开环制动力计算目标牵引力及目标制动力；
根据所述目标牵引力和所述目标制动力确定驱动扭矩和制动压力，并将所述驱动扭矩和所述制动压力作为目标控制信息。
优选地，所述根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息的步骤，包括：
在所述车辆纵向运动控制模式为所述距离控制模式时，获取当前车辆位置信息及目标影响对象位置信息；
根据所述当前车辆位置信息和所述目标影响对象位置信息确定安全距离；
获取车辆初始速度和所述安全距离内的车辆目标速度；
根据所述车辆初始速度和所述车辆目标速度计算有效速度偏差；
根据所述有效速度偏差确定闭环牵引力及闭环制动力；
根据所述有效速度偏差和所述车辆信息确定开环牵引力及开环制动力；
根据所述闭环牵引力、所述闭环制动力、所述开环牵引力和所述开环制动力计算目标牵引力及目标制动力；
根据所述目标牵引力和所述目标制动力确定驱动扭矩、制动压力及目标档位，并将所述驱动扭矩、所述制动压力和所述目标档位作为目标控制信息。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种车辆纵向运动控制装置，所述车辆纵向运动控制装置包括：
获取模块，用于获取当前车辆信息和道路环境信息；
判断模块，用于根据所述当前车辆和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果；
确定模块，用于根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式；
处理模块，用于根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息；
控制模块，用于根据所述目标控制信息控制车辆纵向运动状态。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种车辆纵向运动控制设备，所述车辆纵向运动控制设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的车辆纵向运动控制程序，所述车辆纵向运动控制程序被所述处理器执行时实现如上文所述的车辆纵向运动控制方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有车辆纵向运动控制程序，所述车辆纵向运动控制程序被处理器执行时实现如上文所述的车辆纵向运动控制方法的步骤。
本发明中，首先获取当前车辆信息和道路环境信息，然后根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果，之后根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式，并根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息，最后根据所述目标控制信息控制车辆纵向运动状态。通过上述方式，对车辆信息、道路信息以及车辆纵向运动控制模式进行信息处理，并确定目标控制信息，最后根据所述目标控制信息控制车辆纵向运动状态，在保证驾驶员的安全行驶的同时，也实现了自动控制车辆的油门、制动及挡位的目的，从而提高了用户体验。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的车辆纵向运动控制设备的结构示意图；
图2为本发明车辆纵向运动控制方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明车辆纵向运动控制方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明车辆纵向运动控制装置第一实施例的结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的车辆纵向运动控制设备结构示意图。
如图1所示，该车辆纵向运动控制设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口，对于用户接口1003的有线接口在本发明中可为USB接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(WIreless-FIdelity，WI-FI)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)存储器，也可以是稳定的存储器(Non-volatileMemory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对车辆纵向运动控制设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，认定为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作***、网络通信模块、用户接口模块以及车辆纵向运动控制程序。
在图1所示的车辆纵向运动控制设备中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与所述后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接用户设备；所述车辆纵向运动控制设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的车辆纵向运动控制程序，并执行本发明实施例提供的车辆纵向运动控制方法。
基于上述硬件结构，提出本发明车辆纵向运动控制方法的实施例。
参照图2，图2为本发明车辆纵向运动控制方法第一实施例的流程示意图，提出本发明车辆纵向运动控制方法第一实施例。
在第一实施例中，所述车辆纵向运动控制方法包括以下步骤：
步骤S10：获取当前车辆信息和道路环境信息。
需要说明的是，本实施例的执行主体是所述车辆纵向运动控制设备，其中，所述车辆纵向运动控制设备可获取当前车辆信息和道路环境信息，和根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息的车载控制器或车载服务器等车辆纵向运动控制设备，也可为其他设备，本实施例对此不做限制。
其中，所述当前车辆信息包括位置信息和车速信息等，所述道路环境信息包括行驶影响对象信息及交通信息等。
所述道路环境信息可以通过车载环境传感器(包括机器视觉、雷达)获取车辆环境行驶影响对象信息及交通信息。
步骤S20：根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果。
所述行驶影响对象可以为障碍物，也可以是前方行驶车辆等。
所述根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果的步骤为通过低通滤波算法对所述当前车辆信息和所述道路环境信息进行处理，获得第一车辆环境数据，对所述第一车辆环境数据进行筛选，获得第二车辆环境数据，根据所述第二车辆环境数据，通过卡尔曼滤波算法获得车辆环境感知信息，根据所述车辆环境感知信息判断是否存在行驶影响对象，并获得判断结果。
所述根据所述第二车辆环境数据，通过卡尔曼滤波算法获得车辆环境感知信息的步骤之后为通过所述低通滤波算法对所述车辆环境感知信息进行处理，获得第三车辆环境数据，判断所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据是否一致，在所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据一致时，执行所述根据所述车辆环境感知信息判断是否存在行驶影响对象，并获得判断结果的步骤。
所述判断所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据是否一致的步骤之后为在所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据不一致时，返回所述通过低通滤波算法对所述当前车辆信息和所述道路环境信息进行处理，获得第一车辆环境数据的步骤。
步骤S30：根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式。
所述车辆纵向运动控制模式包括距离控制模式和速度控制模式。
所述根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式的步骤为在存在所述行驶影响对象时，判定所述车辆纵向运动控制模式为所述距离控制模式；在不存在所述行驶影响对象时，判定所述车辆纵向运动控制模式为所述速度控制模式。
步骤S40：根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息。
步骤S50：根据所述目标控制信息控制车辆纵向运动状态。
在所述车辆纵向运动控制模式为所述速度控制模式时，获取车辆初始速度和车辆目标速度，根据所述车辆初始速度和所述车辆目标速度计算有效速度偏差，根据所述有效速度偏差确定闭环牵引力及闭环制动力，根据所述有效速度偏差和所述当前车辆信息确定开环牵引力及开环制动力，根据所述闭环牵引力、所述闭环制动力、所述开环牵引力和所述开环制动力计算目标牵引力及目标制动力，根据所述目标牵引力和所述目标制动力确定驱动扭矩和制动压力，并将所述驱动扭矩和所述制动压力作为目标控制信息。
其中，在所述车辆纵向运动控制模式为所述速度控制模式时，根据所述速度控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息的步骤可以理解为：
1)速度控制下的速度偏差
根据***设定默认初始期望速度或者驾驶员设定期望速度，结合当前车速计算实际速度偏差,如下式：
Verr＝Vdes_Spd-Vx；
式中；Verr为实际速度偏差；Vdes_Spd为速度控制下的期望车速；Vx为滤波后自车纵向速度。
2)根据速度偏差计算期望加速度
Ades＝Verr*KAdes；
式中：Ades为速度控制下期望加速度；Verr为实际速度偏差；KAdes为和实际速度偏差相关的期望加速度系数。
3)计算积分速度偏差
Verr_int＝(Ades–Ax)*KVerr_int；
式中：Verr_int为积分速度偏差；Ades为速度控制下期望加速度；Ax为实际车辆加速度；KVerr_int为积分速度偏差系数。
4)计算有效速度偏差
Verr_effective＝Kp*Verr+Ki*Verr_int；
式中：Verr_effective为有效速度偏差；Kp为相对速度、相对距离及期望车速相关的比例系数；Verr为实际速度偏差；Ki为同实际速度偏差、相对速度相关的积分系数；Verr_int为积分速度偏差。
也就是说，在计算出有效速度偏差后，根据车辆的速度、挡位以及车辆基本参数(诸如：整车整备质量、轴距、传动***传动比)等信息，计算车辆的开环牵引力或者开环制动力，并根据有效速度偏差确定控制***的闭环牵引力或者闭环制动力，之后后计算汽车行驶需要的目标牵引力和目标制动力。计算如下式：
目标牵引力＝开环牵引力+闭环牵引力
目标制动力＝开环制动力-闭环制动力
最后根据整车传动系基本参数、制动系基本参数计算出期望驱动扭矩与期望制动压力即上述所提到的驱动扭矩与制动压力，并将所述驱动扭矩与制动压力作为目标控制信息。
此外，在所述车辆纵向运动控制模式为所述距离控制模式时，获取当前车辆位置信息及目标影响对象位置信息，根据所述当前车辆位置信息和所述目标影响对象位置信息确定安全距离，获取车辆初始速度和所述安全距离内的车辆目标速度，根据所述车辆初始速度和所述车辆目标速度计算有效速度偏差，根据所述有效速度偏差确定闭环牵引力及闭环制动力，根据所述有效速度偏差和所述车辆信息确定开环牵引力及开环制动力，根据所述闭环牵引力、所述闭环制动力、所述开环牵引力和所述开环制动力计算目标牵引力及目标制动力，根据所述目标牵引力和所述目标制动力确定驱动扭矩、制动压力及目标档位，并将所述驱动扭矩、所述制动压力和所述目标档位作为目标控制信息。
在所述车辆纵向运动控制模式为所述距离控制模式时，根据所述距离控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息的步骤可以理解为：
1)确定最小安全距离
在车辆当前车道正前方有影响车辆行驶的目标物时，纵向控制采用距离控制方式。依据主车与目标物之间保持最小安全距离，当实际距离大于最小安全距离时自车加速，当实际距离小于安全距离时主车减速。最小安全距离采用自适应最小安全距离策略，根据自车与目标物之间的相对速度、相对加速度、纵向相对距离、速度偏差进行参数自适应。
Ssafe＝(CVrel*Vrel*KVrel*KVerr+CAx*Ax*KAxVrel*KAxDis+Ts*KTs)*Vx+Ssafemin*Ksafemin；
式中：Ssafe为最小安全距离；Vrel为车辆与目标之间的相对速度；CVrel为相对速度系数；KVrel、KVerr分别为同相对速度、实际速度偏差相关的修正系数；Ax为自车加速度；CAx为加速度系数；KAxVrel、KAxDis分别为相对速度、相对距离相关的修正系数；Ts为基础时距；KTs为时距和相对速度相关的时距系数；Vx为自车车速；Ssafemin为确保安全的基础最小安全距离；Ksafemin为同速度偏差相关基础最小安全距离修正系数。
2)计算距离控制下的期望车速
Vdes_Dis＝(Dis-Ssafe)*KVdes_Dis；
式中：Vdes_Dis为距离控制模式下期望车速；Dis为相对距离；Ssafe为最小安全距离；KVdes_Dis为期望车速系数。
根据计算的距离控制下的期望车速，同时结合***设定默认初始期望速度或者驾驶员设定期望速度。
3)速度控制下的速度偏差
根据***设定默认初始期望速度或者驾驶员设定期望速度，结合当前车速计算实际速度偏差,如下式：
Verr＝Vdes_Spd-Vx；
式中；Verr为实际速度偏差；Vdes_Spd为速度控制下的期望车速；Vx为滤波后自车纵向速度。
4)根据速度偏差计算期望加速度
Ades＝Verr*KAdes；
式中：Ades为速度控制下期望加速度；Verr为实际速度偏差；KAdes为和实际速度偏差相关的期望加速度系数。
5)计算积分速度偏差
Verr_int＝(Ades–Ax)*KVerr_int；
式中：Verr_int为积分速度偏差；Ades为速度控制下期望加速度；Ax为实际车辆加速度；KVerr_int为积分速度偏差系数。
6)计算有效速度偏差
Verr_effective＝Kp*Verr+Ki*Verr_int；
式中：Verr_effective为有效速度偏差；Kp为相对速度、相对距离及期望车速相关的比例系数；Verr为实际速度偏差；Ki为同实际速度偏差、相对速度相关的积分系数；Verr_int为积分速度偏差。
也就是说，在计算出有效速度偏差后，根据车辆的速度、挡位以及车辆基本参数(诸如：整车整备质量、轴距、传动***传动比)等信息，计算车辆的开环牵引力或者开环制动力，并根据有效速度偏差确定控制***的闭环牵引力或者闭环制动力，之后计算汽车行驶需要的目标牵引力和目标制动力。
计算如下式：
目标牵引力＝开环牵引力+闭环牵引力
目标制动力＝开环制动力-闭环制动力
在对应控制模式下，采用偏差PI控制策略得到驱动扭矩指令、制动压力指令以及相应的期望挡位，也就是说，得到期望驱动扭矩与期望制动压力以及与车辆运动状态一致的期望挡位状态，最后将所述驱动扭矩、所述制动压力和所述目标档位作为目标控制信息。
也就是说，根据上述所得到的目标控制信息生成控制指令，之后采用低通滤波算法以及控制指令变化率限制方式对控制指令进行处理，确保对车辆的平顺控制，最后执行层的主动驱动执行部件、主动制动执行部件、主动换挡执行部件执行控制指令达到控制车辆纵向运动的目的。
在本实施例中，先获取当前车辆信息和道路环境信息，然后根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果，之后根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式，并根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息，最后根据所述目标控制信息控制车辆纵向运动状态。通过上述方式，解决在单车道行驶场景下车辆的纵向运动控制，从而实现了在驾驶员在车辆上开启该功能时，车辆自主的起步、加速、匀速、减速及停止功能，达到解放驾驶员双脚的目的，降低驾驶疲劳，提高了用户体验。
参照图3，图3为本发明车辆纵向运动控制方法第二实施例的流程示意图，基于上述图2所示的第一实施例，提出本发明车辆纵向运动控制方法的第二实施例。
在第二实施例中，所述步骤S20，还包括：
步骤S201：通过低通滤波算法对所述当前车辆信息和所述道路环境信息进行处理，获得第一车辆环境数据。
步骤S202：对所述第一车辆环境数据进行筛选，获得第二车辆环境数据。
步骤S203：根据所述第二车辆环境数据，通过卡尔曼滤波算法获得车辆环境感知信息。
步骤S204：根据所述车辆环境感知信息判断是否存在行驶影响对象，并获得判断结果。
所述行驶影响对象可以为障碍物，也可以是前方行驶车辆等。
所述根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果的步骤为通过低通滤波算法对所述车辆信息和所述道路环境信息进行处理，获得第一车辆环境数据，对所述第一车辆环境数据进行筛选，获得第二车辆环境数据，根据所述第二车辆环境数据，通过卡尔曼滤波算法获得车辆环境感知信息，根据所述车辆环境感知信息判断是否存在行驶影响对象，并获得判断结果。
所述根据所述第二车辆环境数据，通过卡尔曼滤波算法获得车辆环境感知信息的步骤之后为通过所述低通滤波算法对所述车辆环境感知信息进行处理，获得第三车辆环境数据，判断所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据是否一致，在所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据一致时，执行所述根据所述车辆环境感知信息判断是否存在行驶影响对象，并获得判断结果的步骤。
所述判断所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据是否一致的步骤之后为在所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据一致时，返回所述通过低通滤波算法对所述当前车辆信息和所述道路环境信息进行处理，获得第一车辆环境数据的步骤。
也可以理解为，根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息，通过低通滤波算法对自车主要信息进行滤波处理，之后再通过最大值、最小值滤波算法对环境传感器的异常数据进行滤波处理，最后通过卡尔曼滤波算法、低通滤波算法对处理后数据再次滤波，确保接收到的数据信息变化平滑。从而可以更准确地识别行驶影响对象。
在第本实施例中，先通过低通滤波算法对所述车辆信息和所述道路环境信息进行处理，获得第一车辆环境数据，然后对所述第一车辆环境数据进行筛选，获得第二车辆环境数据，并根据所述第二车辆环境数据，通过卡尔曼滤波算法获得车辆环境感知信息，之后根据所述车辆环境感知信息判断是否存在行驶影响对象，并获得判断结果，通过上述方式，根据低通滤波算法和卡尔曼滤波算法对车辆环境数据进行处理，以获取车辆环境感知信息，从而根据所述车辆环境感知信息精准识别行驶影响对象。
此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有车辆纵向运动控制程序，所述车辆纵向运动控制程序被处理器执行时实现如上文所述的车辆纵向运动控制方法的步骤。
此外，参照图4，本发明实施例还提出一种车辆纵向运动控制装置，所述车辆纵向运动控制装置包括：获取模块4001，用于获取当前车辆信息和道路环境信息；判断模块4002，用于根据所述当前车辆和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果；确定模块4003，用于根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式；处理模块4004，用于根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息；控制模块4005，用于根据所述目标控制信息控制车辆纵向运动状态。
所述获取模块4001，用于获取当前车辆信息和道路环境信息的操作。
需要说明的是，本实施例的执行主体是所述车辆纵向运动控制设备，其中，所述车辆纵向运动控制设备可获取当前车辆信息和道路环境信息，和根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息的车载控制器或车载服务器等车辆纵向运动控制设备，也可为其他设备，本实施例对此不做限制。
其中，所述当前车辆信息包括位置信息和车速信息等，所述道路环境信息包括行驶影响对象信息及交通信息等。
所述道路环境信息可以通过车载环境传感器(包括机器视觉、雷达)获取车辆环境行驶影响对象信息及交通信息。
所述判断模块4002，用于根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果的操作。
所述行驶影响对象可以为障碍物，也可以是前方行驶车辆等。
所述根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果的步骤为通过低通滤波算法对所述当前车辆信息和所述道路环境信息进行处理，获得第一车辆环境数据，对所述第一车辆环境数据进行筛选，获得第二车辆环境数据，根据所述第二车辆环境数据，通过卡尔曼滤波算法获得车辆环境感知信息，根据所述车辆环境感知信息判断是否存在行驶影响对象，并获得判断结果。
所述根据所述第二车辆环境数据，通过卡尔曼滤波算法获得车辆环境感知信息的步骤之后为通过所述低通滤波算法对所述车辆环境感知信息进行处理，获得第三车辆环境数据，判断所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据是否一致，在所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据一致时，执行所述根据所述车辆环境感知信息判断是否存在行驶影响对象，并获得判断结果的步骤。
所述判断所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据是否一致的步骤之后为在所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据不一致时，返回所述通过低通滤波算法对所述当前车辆信息和所述道路环境信息进行处理，获得第一车辆环境数据的步骤。
所述确定模块4003，用于根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式的操作。
所述车辆纵向运动控制模式包括距离控制模式和速度控制模式。
所述根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式的步骤为在存在所述行驶影响对象时，判定所述车辆纵向运动控制模式为所述距离控制模式；在不存在所述行驶影响对象时，判定所述车辆纵向运动控制模式为所述速度控制模式。
所述处理模块4004，用于根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息的操作。
所述控制模块4005，用于根据所述目标控制信息控制车辆纵向运动状态的操作。
在所述车辆纵向运动控制模式为所述速度控制模式时，获取车辆初始速度和车辆目标速度，根据所述车辆初始速度和所述车辆目标速度计算有效速度偏差，根据所述有效速度偏差确定闭环牵引力及闭环制动力，根据所述有效速度偏差和所述当前车辆信息确定开环牵引力及开环制动力，根据所述闭环牵引力、所述闭环制动力、所述开环牵引力和所述开环制动力计算目标牵引力及目标制动力，根据所述目标牵引力和所述目标制动力确定驱动扭矩和制动压力，并将所述驱动扭矩和所述制动压力作为目标控制信息。
其中，在所述车辆纵向运动控制模式为所述速度控制模式时，根据所述速度控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息的步骤可以理解为：
1)速度控制下的速度偏差
根据***设定默认初始期望速度或者驾驶员设定期望速度，结合当前车速计算实际速度偏差,如下式：
Verr＝Vdes_Spd-Vx；
式中；Verr为实际速度偏差；Vdes_Spd为速度控制下的期望车速；Vx为滤波后自车纵向速度。
2)根据速度偏差计算期望加速度
Ades＝Verr*KAdes；
式中：Ades为速度控制下期望加速度；Verr为实际速度偏差；KAdes为和实际速度偏差相关的期望加速度系数。
3)计算积分速度偏差
Verr_int＝(Ades–Ax)*KVerr_int；
式中：Verr_int为积分速度偏差；Ades为速度控制下期望加速度；Ax为实际车辆加速度；KVerr_int为积分速度偏差系数。
4)计算有效速度偏差
Verr_effective＝Kp*Verr+Ki*Verr_int；
式中：Verr_effective为有效速度偏差；Kp为相对速度、相对距离及期望车速相关的比例系数；Verr为实际速度偏差；Ki为同实际速度偏差、相对速度相关的积分系数；Verr_int为积分速度偏差。
也就是说，在计算出有效速度偏差后，根据车辆的速度、挡位以及车辆基本参数(诸如：整车整备质量、轴距、传动***传动比)等信息，计算车辆的开环牵引力或者开环制动力，并根据有效速度偏差确定控制***的闭环牵引力或者闭环制动力，之后后计算汽车行驶需要的目标牵引力和目标制动力。计算如下式：
目标牵引力＝开环牵引力+闭环牵引力
目标制动力＝开环制动力-闭环制动力
最后根据整车传动系基本参数、制动系基本参数计算出期望驱动扭矩与期望制动压力即上述所提到的驱动扭矩与制动压力，并将所述驱动扭矩与制动压力作为目标控制信息。
此外，在所述车辆纵向运动控制模式为所述距离控制模式时，获取当前车辆位置信息及目标影响对象位置信息，根据所述当前车辆位置信息和所述目标影响对象位置信息确定安全距离，获取车辆初始速度和所述安全距离内的车辆目标速度，根据所述车辆初始速度和所述车辆目标速度计算有效速度偏差，根据所述有效速度偏差确定闭环牵引力及闭环制动力，根据所述有效速度偏差和所述车辆信息确定开环牵引力及开环制动力，根据所述闭环牵引力、所述闭环制动力、所述开环牵引力和所述开环制动力计算目标牵引力及目标制动力，根据所述目标牵引力和所述目标制动力确定驱动扭矩、制动压力及目标档位，并将所述驱动扭矩、所述制动压力和所述目标档位作为目标控制信息。
在所述车辆纵向运动控制模式为所述距离控制模式时，根据所述距离控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息的步骤可以理解为：
1)确定最小安全距离
在车辆当前车道正前方有影响车辆行驶的目标物时，纵向控制采用距离控制方式。依据主车与目标物之间保持最小安全距离，当实际距离大于最小安全距离时自车加速，当实际距离小于安全距离时主车减速。最小安全距离采用自适应最小安全距离策略，根据自车与目标物之间的相对速度、相对加速度、纵向相对距离、速度偏差进行参数自适应。
Ssafe＝(CVrel*Vrel*KVrel*KVerr+CAx*Ax*KAxVrel*KAxDis+Ts*KTs)*Vx+Ssafemin*Ksafemin；
式中：Ssafe为最小安全距离；Vrel为车辆与目标之间的相对速度；CVrel为相对速度系数；KVrel、KVerr分别为同相对速度、实际速度偏差相关的修正系数；Ax为自车加速度；CAx为加速度系数；KAxVrel、KAxDis分别为相对速度、相对距离相关的修正系数；Ts为基础时距；KTs为时距和相对速度相关的时距系数；Vx为自车车速；Ssafemin为确保安全的基础最小安全距离；Ksafemin为同速度偏差相关基础最小安全距离修正系数。
2)计算距离控制下的期望车速
Vdes_Dis＝(Dis-Ssafe)*KVdes_Dis；
式中：Vdes_Dis为距离控制模式下期望车速；Dis为相对距离；Ssafe为最小安全距离；KVdes_Dis为期望车速系数。
根据计算的距离控制下的期望车速，同时结合***设定默认初始期望速度或者驾驶员设定期望速度。
3)速度控制下的速度偏差
根据***设定默认初始期望速度或者驾驶员设定期望速度，结合当前车速计算实际速度偏差,如下式：
Verr＝Vdes_Spd-Vx；
式中；Verr为实际速度偏差；Vdes_Spd为速度控制下的期望车速；Vx为滤波后自车纵向速度。
4)根据速度偏差计算期望加速度
Ades＝Verr*KAdes；
式中：Ades为速度控制下期望加速度；Verr为实际速度偏差；KAdes为和实际速度偏差相关的期望加速度系数。
5)计算积分速度偏差
Verr_int＝(Ades–Ax)*KVerr_int；
式中：Verr_int为积分速度偏差；Ades为速度控制下期望加速度；Ax为实际车辆加速度；KVerr_int为积分速度偏差系数。
6)计算有效速度偏差
Verr_effective＝Kp*Verr+Ki*Verr_int；
式中：Verr_effective为有效速度偏差；Kp为相对速度、相对距离及期望车速相关的比例系数；Verr为实际速度偏差；Ki为同实际速度偏差、相对速度相关的积分系数；Verr_int为积分速度偏差。
也就是说，在计算出有效速度偏差后，根据车辆的速度、挡位以及车辆基本参数(诸如：整车整备质量、轴距、传动***传动比)等信息，计算车辆的开环牵引力或者开环制动力，并根据有效速度偏差确定控制***的闭环牵引力或者闭环制动力，之后计算汽车行驶需要的目标牵引力和目标制动力。
计算如下式：
目标牵引力＝开环牵引力+闭环牵引力
目标制动力＝开环制动力-闭环制动力
在对应控制模式下，采用偏差PI控制策略得到驱动扭矩指令、制动压力指令以及相应的期望挡位，也就是说，得到期望驱动扭矩与期望制动压力以及与车辆运动状态一致的期望挡位状态，最后将所述驱动扭矩、所述制动压力和所述目标档位作为目标控制信息。
也就是说，根据上述所得到的目标控制信息生成控制指令，之后采用低通滤波算法以及控制指令变化率限制方式对控制指令进行处理，确保对车辆的平顺控制，最后执行层的主动驱动执行部件、主动制动执行部件、主动换挡执行部件执行控制指令达到控制车辆纵向运动的目的。
在本实施例中，先获取当前车辆信息和道路环境信息，然后根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果，之后根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式，并根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息，最后根据所述目标控制信息控制车辆纵向运动状态。通过上述方式，解决在单车道行驶场景下车辆的纵向运动控制，从而实现了在驾驶员在车辆上开启该功能时，车辆自主的起步、加速、匀速、减速及停止功能，达到解放驾驶员双脚的目的，降低驾驶疲劳，提高了用户体验。
本发明车辆纵向运动控制装置的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者***中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为名称。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器镜像(Read Only Memory image，ROM)/随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种车辆纵向运动控制方法，其特征在于，所述车辆纵向运动控制方法包括以下步骤：
获取当前车辆信息和道路环境信息；
根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果；
根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式；
根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息；
根据所述目标控制信息控制车辆纵向运动状态；
其中，所述车辆纵向运动控制模式包括距离控制模式和速度控制模式；
所述根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式的步骤，包括：
在存在所述行驶影响对象时，判定所述车辆纵向运动控制模式为所述距离控制模式；
在不存在所述行驶影响对象时，判定所述车辆纵向运动控制模式为所述速度控制模式；
所述根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息的步骤，包括：
在所述车辆纵向运动控制模式为所述距离控制模式时，获取当前车辆位置信息及目标影响对象位置信息；
根据所述当前车辆位置信息和所述目标影响对象位置信息确定安全距离；
获取车辆初始速度和所述安全距离内的车辆目标速度；
根据所述车辆初始速度和所述车辆目标速度计算有效速度偏差；
根据所述有效速度偏差确定闭环牵引力及闭环制动力；
根据所述有效速度偏差和所述当前车辆信息确定开环牵引力及开环制动力；
根据所述闭环牵引力、所述闭环制动力、所述开环牵引力和所述开环制动力计算目标牵引力及目标制动力；
根据所述目标牵引力和所述目标制动力确定驱动扭矩、制动压力及目标档位，并将所述驱动扭矩、所述制动压力和所述目标档位作为目标控制信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果的步骤，包括：
通过低通滤波算法对所述当前车辆信息和所述道路环境信息进行处理，获得第一车辆环境数据；
对所述第一车辆环境数据进行筛选，获得第二车辆环境数据；
根据所述第二车辆环境数据，通过卡尔曼滤波算法获得车辆环境感知信息；
根据所述车辆环境感知信息判断是否存在行驶影响对象，并获得判断结果。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二车辆环境数据，通过卡尔曼滤波算法获得车辆环境感知信息的步骤之后，还包括：
通过所述低通滤波算法对所述车辆环境感知信息进行处理，获得第三车辆环境数据；
判断所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据是否一致；
在所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据一致时，执行所述根据所述车辆环境感知信息判断是否存在行驶影响对象，并获得判断结果的步骤。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据是否一致的步骤之后，还包括：
在所述第二车辆环境数据与所述第三车辆环境数据不一致时，返回所述通过低通滤波算法对所述当前车辆信息和所述道路环境信息进行处理，获得第一车辆环境数据的步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息的步骤，包括：
在所述车辆纵向运动控制模式为所述速度控制模式时，获取车辆初始速度和车辆目标速度；
根据所述车辆初始速度和所述车辆目标速度计算有效速度偏差；
根据所述有效速度偏差确定闭环牵引力及闭环制动力；
根据所述有效速度偏差和所述当前车辆信息确定开环牵引力及开环制动力；
根据所述闭环牵引力、所述闭环制动力、所述开环牵引力和所述开环制动力计算目标牵引力及目标制动力；
根据所述目标牵引力和所述目标制动力确定驱动扭矩和制动压力，并将所述驱动扭矩和所述制动压力作为目标控制信息。
6.一种车辆纵向运动控制装置，其特征在于，所述车辆纵向运动控制装置包括：
获取模块，用于获取当前车辆信息和道路环境信息；
判断模块，用于根据所述当前车辆信息和所述道路环境信息判断是否存在行驶影响对象，并获取判断结果；
确定模块，用于根据所述判断结果确定车辆纵向运动控制模式；
处理模块，用于根据所述车辆纵向运动控制模式对所述当前车辆信息进行处理，获得目标控制信息；
控制模块，用于根据所述目标控制信息控制车辆纵向运动状态；
其中，所述车辆纵向运动控制模式包括距离控制模式和速度控制模式；
所述确定模块，还用于在存在所述行驶影响对象时，判定所述车辆纵向运动控制模式为所述距离控制模式；在不存在所述行驶影响对象时，判定所述车辆纵向运动控制模式为所述速度控制模式；
所述处理模块，还用于在所述车辆纵向运动控制模式为所述距离控制模式时，获取当前车辆位置信息及目标影响对象位置信息；根据所述当前车辆位置信息和所述目标影响对象位置信息确定安全距离；获取车辆初始速度和所述安全距离内的车辆目标速度；根据所述车辆初始速度和所述车辆目标速度计算有效速度偏差；根据所述有效速度偏差确定闭环牵引力及闭环制动力；根据所述有效速度偏差和所述当前车辆信息确定开环牵引力及开环制动力；根据所述闭环牵引力、所述闭环制动力、所述开环牵引力和所述开环制动力计算目标牵引力及目标制动力；根据所述目标牵引力和所述目标制动力确定驱动扭矩、制动压力及目标档位，并将所述驱动扭矩、所述制动压力和所述目标档位作为目标控制信息。
7.一种车辆纵向运动控制设备，其特征在于，所述车辆纵向运动控制设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的车辆纵向运动控制程序，所述车辆纵向运动控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的车辆纵向运动控制方法的步骤。
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有车辆纵向运动控制程序，所述车辆纵向运动控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的车辆纵向运动控制方法的步骤。
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