CN113978467A - 一种基于正弦函数的车辆自动变道控制方法 - Google Patents
一种基于正弦函数的车辆自动变道控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113978467A CN113978467A CN202111263383.8A CN202111263383A CN113978467A CN 113978467 A CN113978467 A CN 113978467A CN 202111263383 A CN202111263383 A CN 202111263383A CN 113978467 A CN113978467 A CN 113978467A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vehicle
- lane
- distance
- speed
- longitudinal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 77
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
- B60W30/18—Propelling the vehicle
- B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
- B60W30/18163—Lane change; Overtaking manoeuvres
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
Abstract
本发明涉及汽车电子技术领域,具体的说,是涉及一种基于正弦函数的车辆自动变道控制方法。本案是基于实际行车工况中,当驾驶员左变道,方向盘控制是先左转、再回正,在此过程中,方向盘角度变化和车辆转向变化趋式一致,且近似于“S”形这一出发点,设计出的基于正弦函数的自动变道控制方法。本发明通过距离传感器和视觉传感器实时测量前方车辆信息,侧后方来车信息、以及车道信息等,然后基于本专利的控制方法,规划出合适的行车轨迹,并根据行车环境,实时动态修正,最终实现安全、舒适地变道。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域,具体的说,是涉及一种基于正弦函数的车辆自动变道控制方法。
背景技术
当前高精度传感器、高算力芯片、物联网、云计算、大数据、人工智能为代表的信息技术广泛运用,正加速社会的智能化发展,汽车交通领域智能化的进程亦随之演化,其中ADAS/AD(高级辅助驾驶***/自动驾驶)是汽车行业的重点创新领域。
在ADAS(高级辅助驾驶***)进化到AD(自动驾驶)过程中,横向和纵向的深度耦合,是高阶功能实现的基础,而自动变道辅助(ALC)是具体应用之一。
目前,大部分自动变道辅助(ALC)实现策略,如等速偏移变道、圆弧变道、梯形加速度变道等,不符合实际驾驶***滑性差,体验不友好;S型函数变道策略,运算量较大,且切入和切出需要特殊处理;多项式函数变道策略,运算量大,边界条件设置复杂。因此,本专利以正弦函数为基础,设计一种自动变道辅助(ALC)实现策略,以消除或者改善前述各策略的不足之处。
本专利涉及的自动变道辅助(ALC)实现策略,是通过距离传感器(如雷达)和视觉传感器(如摄像头)实时测量前方车辆信息(距离、速度),侧后方来车信息、以及车道信息等,然后基于本专利的策略,规划出合适的行车轨迹,并根据行车环境,实时动态修正,最终实现安全、舒适地变道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,适应现实需要,提供一种基于正弦函数的车辆自动变道控制方法。
为了实现本发明的目的,本发明采用如下技术方案:
一种基于正弦函数的车辆自动变道控制方法,包括如下步骤:
S1.基础模型搭建:
在实际行车工况中,当驾驶员左变道,方向盘控制是先左转、再回正,在此过程中,方向盘角度变化和车辆转向变化趋式一致,且近似于“S”形;
S11.基本轨迹模型:以正弦函数为车辆运行轨迹模型,
y=sin(x)x∈[-π/2,π/2] (式1);
式1的一阶导数,
该式算出正弦曲线上的各处斜率;
S12.依据现实环境变形后的轨迹模型:
将基础模型进行扩展变形,以涵盖关键参数,如下:
y=Asin(ωx+θ)+B(式3)
y为本车变道过程中的横向距离,开始变道时,y为0;
x为本车变道过程中的纵向距离,与行进方向一致,开始变道时,x为0;
车辆轨迹投影在X轴上的距离为Dmax,为完成变道所需最大的纵向距离,Dmax=V*T;
B=A,sin曲线沿Y正轴平移A,确保变道起始时,y=0;
θ=-π/2,sin曲线沿X正轴平移π/2,确保变道起始时,x=0;
公式(3)的一阶导数为:y’=Aωcos(ωx+θ)(式4)
S2.约束条件
S21.变道车速设定:
当前车速vx大于变道使能车速Venable,且稳定追随前车,与前车的速度差ΔV<ΔVthr,且与前车的安全距离差ΔD<ΔDthr,持续一段时间t,t≥3s,***将以当前车速vx作为纵向车速开始变道,实际车速v在变道过程中,由正弦函数求解;其中,ΔVthr为启动自动变道时与前车的速度差的最大值,ΔDthr为启动自动变道时与前车的安全距离的最大值;
S22.变道产生的最大的纵向距离Dmax:
变道完成时间Tend与预期的纵向车速vx乘积为变道产生的最大纵向距离Dmax,即
Dmax=vx×Tend,正弦函数变量x∈[0,Dmax];
其中,变道完成时间Tend为5秒~8秒,为标定量;
S23.变道转向轨迹的最大斜率kmax:
kmax=Aω,不同速度区间设定上限值klimit,当kmax>klimit,禁止变道;
S24.本车车道线和左车车道线可见,宽度∈(3.75m+Δe),曲率半径大于设定阈值Lmax_radius;
S25.左车道,前方无车或者左前车与本车的车距满足安全车间时距,允许变道;
车间时距算法为Dw=Th*Vss-K*(Vf-Vs)+D0,
其中,DW为当前车间距离,即前方或左方或左前方车辆与本车的距离;
Vs为本车车速;
Th为车间时距,即本车与前方或左方或左前方车辆相距的时间,即以本车当前速度到达前方或左方或左前方车辆现在位置所需要的时间。
Vf=前车车速;
D0为最小安全车距,是标定量;K为调节系数,为标定量;
S26.左车道,后方、左后方无车或者左侧后车与本车预碰撞时间大于预设阈值RCTTTC,允许变道;RCTTTC是标定量;
上述条件S21-S26均满足,则进入步骤S3,开始变道;
S3.假定整个工况是无损耗的理想状态,车辆纵向速度vx恒定,即可根据T的时刻状态,结合正弦函数,推导出T+1状态,以及所需要控制量;
T时刻,纵向车速为vxt=vx,纵向距离Xt,可预期T+1时,纵向距离和横向距离:
Xt+1=Xt+vxt*ΔT (5),
Yt+1=Asin(ω*Xt+1+θ)+B (6)
将式(6)代入式(4),得T+1时,正弦曲线的切线斜率,即车辆形式轨迹的切线斜率:
进而可推导出切线与X轴的夹角,即T+1时刻横摆角γt+1:
已设定纵向速度恒定为vx,实际车速vr分解为沿X轴的纵向车速vx和沿Y轴的横向车速vy,在整个变道过程,策略要求vx恒定不变,则vr会随着横摆角变化而变化则在T+1 时刻,车速(vrt+1)为:
进而可推导出速度控制量ACC,如下:
Δγ=γt+1-γt,其中,γt为车辆在T时刻的横摆角,
δ为转向车轮偏角,L为车辆轴距;
T+1时刻,方向盘角度:S=map(δ),即得到转向控制量。
还包括如下补偿修正步骤:
T时刻,根据车道线信息,得当前横向距离γrt,同时由反正弦函数得纵向距离:
由式(5),可在T-1时刻,预期T时刻的纵向距离Xpt,结合式(10),得纵向距离误差ΔX=(Xrt-Xpt)。
当Xhth>ΔX=(Xrt-Xpt)>Xlth时,需要进行补偿操作;
Xlth为差误阈值;Xhth为有效误差阈值,当ΔX>Xhth可认为差误不可信;
为补偿ΔX,需T至T+1时刻,预期的纵向位移应该为ΔXt+1=ΔX+vxt*ΔT,
推导出应需的纵向速度:
由式(11)结合式(7),式(8),式(9),得到新的速度控制量ACC和转向控制量S。
本发明的有益效果:
通过距离传感器(如雷达)和视觉传感器(如摄像头)实时测量前方车辆信息(距离、速度),侧后方来车信息、以及车道信息等,然后基于本专利的控制方法,规划出合适的行车轨迹,并根据行车环境,实时动态修正,最终实现安全、舒适地变道。
附图说明
图1是本发明的***控制框图;
图2是车辆变道过程中的运行轨迹模型示意图;
图3是车辆变道过程中的相关参数示意图;
图4是开始变道时正弦曲线沿X、Y轴的平移示意图;
图5为变道车辆的运动学模型示意图;
图6为本发明基于正弦函数的车辆自动变道控制方法的逻辑流程图;
图7为实施例1的实车变道测试图;
图8为实施例2的实车变道测试图;
图9为实施例3的实车变道测试图。
具体实施方式
本发明公开了一种基于正弦函数的车辆自动变道控制方法,包括如下步骤:
S1.基础模型搭建:
在实际行车工况中,当驾驶员左变道,方向盘控制是先左转、再回正,在此过程中,方向盘角度变化和车辆转向变化趋式是一致,且近似于“S”形。
S11.基本轨迹模型:本专利以正弦函数为本车运行轨迹模型,如图2所示,其从形态上符合上述“S”形,同时具备曲率连续,无阶跃现象,运算开销少,实时性好等优点。
y=sin(x)x∈[-π/2,π/2](式1);
式1的一阶导数,
该式算出正弦曲线上的各处斜率;
S12.依据现实环境变形后的轨迹模型:
在现实环境中,本车变道运行轨迹会受本车状态,前车状态,车道线等影响,因此将基础模型进行扩展变形,以涵盖关键参数,如下:
y=Asin(ωx+θ)+B(式3)
其中,A为正弦函数的幅值,定义SLW为本车道宽度,LLW为左车道宽度,如图4所示,正弦波只在(半个左车道+半个本车道)范围内变化,因此,正弦函数的幅值 以车辆行进方向为纵向,在该公式(3)中A代表车辆在两车道之间的横移的距离。实质上,车的横向变化就是从本车道中心横向移动到左车道中心。
y为本车变道过程中的横向距离,开始变道时,y为0。
x为本车变道过程中的纵向距离,与行进方向一致,开始变道时,x为0。
车辆轨迹投影在X轴上的距离为Dmax,为完成变道所需最大的纵向距离,其可以由变道的车速V和变道完成需要的时间需T计算得到:Dmax=V*T,
B=A,sin曲线沿Y正轴平移A,确保变道起始时,y=0;
θ=-π/2,sin曲线沿X正轴平移π/2,确保变道起始时,x=0。正弦曲线沿X、Y 轴的平移示意图如图4所示。
公式(3)的一阶导数为:y’=Aωcos(ωx+θ) (式4)
相关参数示意图请见图3;
S2.约束条件
S21.变道车速设定:
对于车辆自动变道的车速条件之一,用户或者主机厂设定,要求车速大于某一临界值时允许自动变道,该临界值定义为变道使能车速Venable。例如,要求车速大于60KPH时,才允许使用自动变道,该车的变道使能车速Venable即为60KPH。
其中,ΔVthr、ΔDthr分别是设计时进行标定的两个已知量,ΔVthr为启动自动变道时与前车的速度差的最大值,ΔDthr为启动自动变道时与前车的安全距离的最大值,例如,若本车和前车的速度差ΔV,始终允许在3KPH范围内波动,同时由本车及前车速度,可由安全策略机制得到理论上的安全距离D,如果实际两车距离Dreal与D之间的差ΔD一直小2米,则认为已经稳定跟车,上述的ΔVth为3KPH,ΔDthr为2米。当前车速vx大于变道使能车速Venable,且稳定追随前车,与前车的速度差ΔV<ΔVthr,且与前车的安全距离差ΔD<Δ Dthr,持续一段时间t,t≥3s,***将以当前车速vx作为纵向车速开始变道,实际车速v 在变道过程中,由正弦函数求解。
S22.变道产生的最大的纵向距离Dmax:
变道完成时间Tend与预期的纵向车速vx乘积为变道产生的最大纵向距离Dmax,即
Dmax=vx×Tend,事实上,正弦函数变量x∈[0,Dmax];
其中,变道完成时间Tend为5秒~8秒,可标定;
S23.变道转向轨迹的最大斜率kmax:
由式4可得,当ωx=-θ,时,斜率最大,kmax=Aω。kmax决定变道转向行为的剧烈度。不同速度区间设定上限值klimit,当kmax>klimit,禁止变道。
S24.本车车道线和左车车道线可见,宽度∈(3.75m+Δe),曲率半径大于设定阈值Lmax_radius(如2000m),定义为阀值定为1500m;Δe是误差,这里可定义为正负0.2m。
S25.左车道,前方无车或者左前车与本车的车距满足安全车间时距,允许变道。
车间时距算法为Dw=Th*Vs-K*(Vf-Vs)+D0,
其中,Dw为当前车间距离,即前方或左方或左前方车辆与本车的距离;
Vs为本车车速;
Th为车间时距,即本车与前方或左方或左前方车辆相距的时间,即以本车当前速度到达前方或左方或左前方车辆现在位置所需要的时间,而ACC就会按照这个时间来保持相应距离。
Vf=前车车速;
D0为最小安全车距,是标定量,通常取3.5米;K为调节系数,也标定量,在项目中,通常取0.45。
S26.左车道,后方、左后方无车或者左侧后车与本车预碰撞时间大于预设阈值RCTTTC,允许变道;其中,RCTTTC是标定量,通常取2秒;
上述条件S21-S26均满足,则进入步骤S3,开始变道;
S3.假定整个工况是无损耗的理想状态,本车纵向速度vx恒定,即可根据T的时刻状态,结合正弦函数,推导出T+1状态,以及所需要控制量。
T时刻,纵向车速为vxt=vx,纵向距离Xt,可预期T+1时,纵向距离和横向距离:
Xt+1=Xt+vxt*ΔT (5),
Yt+1=Asin(ω*Xt+1+θ)+B (6)
将式(6)代入式(4),可得T+1时,正弦曲线的切线斜率,也即车辆形式轨迹的切线斜率:
进而可推导出切线与X轴的夹角,即T+1时刻横摆角γt+1:
已设定纵向速度恒定为vx,实际车速vr分解为沿X轴的纵向车速vx和沿Y轴的横向车速vy,在整个变道过程,策略要求vx恒定不变,则vr会随着横摆角变化而变化则在T+1 时刻,车速(vrt+1)应该为:
进而可推导出速度控制量ACC,如下:
根据图5中的车辆运动学模型,可推导出以下公式:
Δγ=γt+1-γt,其中,γt为车辆在T时刻的横摆角,
δ为转向车轮偏角,L为车辆轴距。
根据表1的方向盘转角传动比映射表,不同的速度下,车辆的横摆角和方向盘的转角比是不一样的,结合式9,可得到T+1时刻,方向盘角度:S=map(δ),即得到转向控制量。
表1方向盘转交传动比映射表
车速KPH | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 140 |
传动比 | 15.00977 | 9.299805 | 5.399902 | 4.299805 | 3.5 | 3.5 | 3 |
多域控制器是以20ms为周期发出速度控制量、转向控制量等相关控制信息,所以在***计算中,ΔT=0.02,单位为秒。
本专利涉及的自动变道辅助(ALC)实现策略,如图1所示,是通过距离传感器(如雷达)和视觉传感器(如摄像头)实时测量前方车辆信息(距离、速度),侧后方来车信息、以及车道信息等,本实施例中,包括短距离雷达SRR、中距离雷达MRR、智能摄像头 IPM,雷达和摄像头捕捉到的侧方目标信息传递至多域控制器MDC,然后通过多域控制器 MDC给方向盘发出转角指令,电动助力转向***EPS与车辆转向控制***VSC通信,同时多域控制器MDC向车身电子稳定***ESP发出加\减速度信号,将油门\刹车控制车速量传递至车辆的电子控制单元ECU,然后基于本专利的策略,规划出合适的行车轨迹,并根据行车环境,实时动态修正,最终实现安全、舒适地变道。
本案中,多域控制器(MDC)以20ms为周期,获取外部信息——车道信息(车道宽度,曲率,本车在车道中横向位置DY),前车/左前车/左侧后车信息(速度,距离),本车信息(车速)。
多域控制器(MDC)以20ms为周期,发出控制信息——加/减速度ACC,以控制车速;方向盘转角S,以控制车辆转向。
在实际工况中,受行车环境和自身状态影响,相关控制量无法保证车辆轨迹按预期运行,***需要实时监控和按如下方式进行补偿修正。
在本***中,变道为首要考量点,所以以本车与车道线的横向距离DY作为参考量。
T时刻,根据车道线信息,可得当前横向距离Yrt,同时由反正弦函数可得纵向距离:
由式(5),可在T-1时刻,预期T时刻的纵向距离Xpt,结合式(10),可得纵向距离误差ΔX=(Xrt-Xpt)。
当Xhth>ΔX=(Xrt-Xpt)>Xlth时,需要进行补偿操作。注:Xlth为差误阈值;Xhth为有效误差阈值——当ΔX>Xhth可认为差误不可信。
为补偿ΔX,需T至T+1时刻,预期的纵向位移应该为
ΔXt+1=ΔX+vxt*ΔT,
进而可推导出应需的纵向速度:
由式(11)结合式(7),式(8),式(9),得到新的速度控制量ACC和转向控制量S。
安全避撞:
实施例1.见图7。
本车道前车车速为100KPH(27.78m/s),本车设定巡航车速为120KPH(33.33m/s),车道宽为3.75m。
当本车稳定追随前车后,本车以大约100KHP纵向速度变道,用户设定需要6秒完成变道,则整个过程本车行驶的纵向距离为27.78*6=166.68m。变道完成后,本车以设定巡航车速行驶。相关数据如图7所示,符合预期。
实施例2.见图8。
本车道前车车速为50KPH(13.89m/s),本车设定巡航车速为80KPH(22.22m/s),车道宽为3.75m。
当本车稳定追随前车后,本车以大约50KHP纵向速度变道,用户设定需要6秒完成变道,则整个过程本车行驶的纵向距离为13.89*6=83.34m。变道完成后,本车以设定巡航车速行驶。相关数据如图8所示,符合预期。
实施例3.见图9。
本车道前车车速为50KPH(13.89m/s),本车设定巡航车速为80KPH(22.22m/s),车道宽为3.75m。当本车稳定追随前车后,本车以大约50KHP纵向速度变道,用户设定需要 8秒完成变道,则整个过程本车行驶的纵向距离为13.89*8=111.12m。变道完成后,本车以设定巡航车速行驶。相关数据如图8所示,符合预期。
由各实施例实测可确认,本专利涉及的自动变道(ALC)控制方法符合设计预期,可满足使用要求。
应当理解的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解,依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种基于正弦函数的车辆自动变道控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.基础模型搭建:
在实际行车工况中,当驾驶员左变道,方向盘控制是先左转、再回正,在此过程中,方向盘角度变化和车辆转向变化趋式一致,且近似于“S”形;
S11.基本轨迹模型:以正弦函数为车辆运行轨迹模型,
y=sin(x)x∈[-π/2,π/2] (式1);
式1的一阶导数,
该式算出正弦曲线上的各处斜率;
S12.依据现实环境变形后的轨迹模型:
将基础模型进行扩展变形,以涵盖关键参数,如下:
y=Asin(ωx+θ)+B(式3)
y为本车变道过程中的横向距离,开始变道时,y为0;
x为本车变道过程中的纵向距离,与行进方向一致,开始变道时,x为0;
车辆轨迹投影在X轴上的距离为Dmax,为完成变道所需最大的纵向距离,Dmax=V*T;
B=A,sin曲线沿Y正轴平移A,确保变道起始时,y=0;
θ=-π/2,sin曲线沿X正轴平移π/2,确保变道起始时,x=0;
公式(3)的一阶导数为:y’=Aωcos(ωx+θ)(式4)
S2.约束条件
S21.变道车速设定:
当前车速vx大于变道使能车速Venable,且稳定追随前车,与前车的速度差ΔV<ΔVthr,且与前车的安全距离差ΔD<ΔDthr,持续一段时间t,t≥3s,***将以当前车速vx作为纵向车速开始变道,实际车速v在变道过程中,由正弦函数求解;其中,ΔVthr为启动自动变道时与前车的速度差的最大值,ΔDthr为启动自动变道时与前车的安全距离的最大值;
S22.变道产生的最大的纵向距离Dmax:
变道完成时间Tend与预期的纵向车速vx乘积为变道产生的最大纵向距离Dmax,即Dmax=vx×Tend,正弦函数变量x∈[0,Dmax];
其中,变道完成时间Tend为5秒~8秒,为标定量;
S23.变道转向轨迹的最大斜率kmax:
kmax=Aω,不同速度区间设定上限值klimit,当kmax>klimit,禁止变道;
S24.本车车道线和左车车道线可见,宽度∈(3.75m+Δe),曲率半径大于设定阈值Lmax_radius;
S25.左车道,前方无车或者左前车与本车的车距满足安全车间时距,允许变道;
车间时距算法为Dw=Th*Vs-K*(Vf-Vs)+D0,
其中,Dw为当前车间距离,即前方或左方或左前方车辆与本车的距离;
Vs为本车车速;
Th为车间时距,即本车与前方或左方或左前方车辆相距的时间,即以本车当前速度到达前方或左方或左前方车辆现在位置所需要的时间;
Vf=前车车速;
D0为最小安全车距,是标定量;K为调节系数,为标定量;
S26.左车道,后方、左后方无车或者左侧后车与本车预碰撞时间大于预设阈值RCTTTC,允许变道;RCTTTC是标定量;
上述条件S21-S26均满足,则进入步骤S3,开始变道;
S3.假定整个工况是无损耗的理想状态,车辆纵向速度vx恒定,即可根据T的时刻状态,结合正弦函数,推导出T+1状态,以及所需要控制量;
T时刻,纵向车速为vxt=vx,纵向距离Xt,可预期T+1时,纵向距离和横向距离:
Xt+1=Xt+vxt*ΔT (5),
Yt+1=Asin(ω*Xt+1+θ)+B (6)
将式(6)代入式(4),得T+1时,正弦曲线的切线斜率,即车辆形式轨迹的切线斜率:
进而可推导出切线与X轴的夹角,即T+1时刻横摆角γt+1:
已设定纵向速度恒定为vx,实际车速vr分解为沿X轴的纵向车速vx和沿Y轴的横向车速vy,在整个变道过程,策略要求vx恒定不变,则vr会随着横摆角变化而变化则在T+1时刻,车速(vrt+1)为:
进而可推导出速度控制量ACC,如下:
Δγ=γt+1-γt,其中,γt为车辆在T时刻的横摆角,
δ为转向车轮偏角,L为车辆轴距;
T+1时刻,方向盘角度:S=map(δ),即得到转向控制量。
2.根据权利要求1所述的基于正弦函数的车辆自动变道控制方法,其特征在于,还包括如下补偿修正步骤:
T时刻,根据车道线信息,得当前横向距离Yrt,同时由反正弦函数得纵向距离:
由式(5),可在T-1时刻,预期T时刻的纵向距离Xpt,结合式(10),得纵向距离误差ΔX=(Xrt-Xpt);
当Xhth>ΔX=(Xrt-Xpt)>Xlth时,需要进行补偿操作;
Xlth为差误阈值;Xhth为有效误差阈值,当ΔX>Xhth可认为差误不可信;
为补偿ΔX,需T至T+1时刻,预期的纵向位移应该为ΔXt+1=ΔX+vxt*ΔT,推导出应需的纵向速度:
由式(11)结合式(7),式(8),式(9),得到新的速度控制量ACC和转向控制量S。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111263383.8A CN113978467B (zh) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | 一种基于正弦函数的车辆自动变道控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111263383.8A CN113978467B (zh) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | 一种基于正弦函数的车辆自动变道控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113978467A true CN113978467A (zh) | 2022-01-28 |
CN113978467B CN113978467B (zh) | 2023-06-20 |
Family
ID=79743467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111263383.8A Active CN113978467B (zh) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | 一种基于正弦函数的车辆自动变道控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113978467B (zh) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09183383A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-07-15 | Honda Motor Co Ltd | 自動ステアリング制御装置 |
JPH09301210A (ja) * | 1996-05-16 | 1997-11-25 | Mitsubishi Motors Corp | 走行制御装置 |
KR20140058254A (ko) * | 2012-11-06 | 2014-05-14 | 현대모비스 주식회사 | 차량의 차선 변경 제어 장치 및 그 제어 방법 |
CN106476883A (zh) * | 2015-09-02 | 2017-03-08 | 富士重工业株式会社 | 车辆的行驶控制装置 |
US9804603B1 (en) * | 2015-03-18 | 2017-10-31 | Ag Leader Technology | Curved path approximation in vehicle guidance systems and methods |
US20180297639A1 (en) * | 2017-04-12 | 2018-10-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Lane change assist apparatus for vehicle |
JP2018177181A (ja) * | 2017-04-12 | 2018-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | 車線変更支援装置 |
CN110377039A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-25 | 吉林大学 | 一种车辆避障轨迹规划与跟踪控制方法 |
CN111338353A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-06-26 | 吉林大学 | 一种动态驾驶环境下智能车辆变道轨迹规划方法 |
CN112298173A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-02 | 吉林大学 | 一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制***及控制方法 |
EP3894293A1 (en) * | 2018-12-12 | 2021-10-20 | Marelli Europe S.p.A. | Method and system for planning a path for a land vehicle for obstacle avoidance with fast reaction, particularly in an autonomous drive scenario |
-
2021
- 2021-10-28 CN CN202111263383.8A patent/CN113978467B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09183383A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-07-15 | Honda Motor Co Ltd | 自動ステアリング制御装置 |
JPH09301210A (ja) * | 1996-05-16 | 1997-11-25 | Mitsubishi Motors Corp | 走行制御装置 |
KR20140058254A (ko) * | 2012-11-06 | 2014-05-14 | 현대모비스 주식회사 | 차량의 차선 변경 제어 장치 및 그 제어 방법 |
US9804603B1 (en) * | 2015-03-18 | 2017-10-31 | Ag Leader Technology | Curved path approximation in vehicle guidance systems and methods |
CN106476883A (zh) * | 2015-09-02 | 2017-03-08 | 富士重工业株式会社 | 车辆的行驶控制装置 |
US20180297639A1 (en) * | 2017-04-12 | 2018-10-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Lane change assist apparatus for vehicle |
JP2018177181A (ja) * | 2017-04-12 | 2018-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | 車線変更支援装置 |
EP3894293A1 (en) * | 2018-12-12 | 2021-10-20 | Marelli Europe S.p.A. | Method and system for planning a path for a land vehicle for obstacle avoidance with fast reaction, particularly in an autonomous drive scenario |
CN110377039A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-25 | 吉林大学 | 一种车辆避障轨迹规划与跟踪控制方法 |
CN111338353A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-06-26 | 吉林大学 | 一种动态驾驶环境下智能车辆变道轨迹规划方法 |
CN112298173A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-02 | 吉林大学 | 一种面向智能驾驶的车辆安全行驶控制***及控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113978467B (zh) | 2023-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110481541B (zh) | 汽车爆胎安全稳定控制方法 | |
US8428843B2 (en) | Method to adaptively control vehicle operation using an autonomic vehicle control system | |
CN109501799B (zh) | 一种车联网条件下的动态路径规划方法 | |
CN110286681B (zh) | 一种变曲率弯道的动态自动驾驶换道轨迹规划方法 | |
US9457807B2 (en) | Unified motion planning algorithm for autonomous driving vehicle in obstacle avoidance maneuver | |
US8918273B2 (en) | Method for determining an evasion trajectory for a motor vehicle, and safety device or safety system | |
JP6525402B2 (ja) | 車両制御装置 | |
US8170739B2 (en) | Path generation algorithm for automated lane centering and lane changing control system | |
JP7074600B2 (ja) | 運転支援装置 | |
JP6525401B2 (ja) | 車両制御装置 | |
WO2019082734A1 (ja) | 車両制御装置 | |
CN111260956B (zh) | 一种基于模型预测控制的车辆自动换道规划与控制方法 | |
Zhang et al. | Human-lead-platooning cooperative adaptive cruise control | |
JP7193408B2 (ja) | 車両制御装置 | |
JP2019051894A (ja) | 車両の走行制御装置 | |
CN105818811A (zh) | 一种车辆紧急转向避撞时esp与eps联合控制方法 | |
CN112947469A (zh) | 汽车换道轨迹规划与动态轨迹跟踪控制方法 | |
JP7185511B2 (ja) | 車両の走行制御装置 | |
CN115551756A (zh) | 路径控制模块、相关联的路径控制设备以及相关联的方法 | |
JP6842339B2 (ja) | 車両の走行制御装置 | |
CN113238563A (zh) | 一种高实时性的自动驾驶运动规划方法 | |
JP6898636B2 (ja) | 車両の走行制御装置 | |
CN116080754B (zh) | 一种车辆自主驾驶横向控制方法 | |
CN113978467A (zh) | 一种基于正弦函数的车辆自动变道控制方法 | |
CN116176617A (zh) | 智能汽车弯道行驶自动换道跟踪控制方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |