CN114368385B - 巡航控制方法和装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及巡航控制方法和装置、电子设备和存储介质。针对现有技术中的主动安全性问题，本发明提供的技术方案包括：根据各个车轮的轮速，确定自车车辆的车速；根据轮速和车速，计算各个车轮的滑移率，根据各个车轮的滑移率，确定各个车轮的路面附着系数；根据自车车辆的质心位置和轴距，确定各个车轮的垂向力；以及根据所述垂向力和路面附着系数，确定自身车辆的运动边界。本发明的实施方式可以在控制过程中根据路面和车辆状态适时调整车辆加速减速的介入时机和干预程度，提高车辆的主动安全性能。

Description

巡航控制方法和装置、电子设备和存储介质

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术，尤其涉及自动驾驶中的巡航控制技术。

背景技术

随着汽车智能化概念的兴起，车辆的安全和驾乘人员舒适性受到了愈加广泛的关注，辅助驾驶功能也逐步向无人驾驶功能演化。自适应巡航控制作为该技术领域重要的功能，在合适的场景下代替驾驶员对动力和制动***的控制，有效缓解驾驶员的驾驶疲劳，提高驾乘舒适性。

目前的自适应巡航技术已经较为成熟，可以根据不同场景实现定速巡航和跟车控制，并且可以与横向控制功能耦合实现特定场景下基于高精度地图和感知融合的自动驾驶控制。目前相关的研究主要集中在提高不同类型障碍物感知和横纵向的耦合决策两大方面。

但是现有的自适应巡航技术只考虑了道路和交通参与者的环境信息。虽然现有的底盘控制器可以在一定程度上保证车辆的主动安全性能，但是这种控制是出现极限状况后的被动控制，并不能改善这些场景下自动驾驶技术车辆的表现。

发明内容

本发明鉴于现有技术的问题，用以解决现有技术中存在的一项或更多项的问题，至少提供一种有益的选择。

依据本发明的一个方面，提供了一种自适应巡航控制方法，包括以下步骤：根据各个车轮的轮速，确定自车车辆的车速；根据轮速和车速，计算各个车轮的滑移率；根据各个车轮的滑移率，确定各个车轮的路面附着系数；根据自车车辆的质心位置和轴距，确定每个车轮的垂向力；以及根据所述垂向力和路面附着系数，确定自身车辆的运动边界。

依据本发明的另一方面，提供了一种巡航控制装置，包括：车速确定装置，根据各个车轮的轮速，确定自车车辆的车速；滑移率确定装置，根据轮速和车速，计算各个车轮的滑移率；路面附着系数确定装置，根据各个车轮的滑移率，确定各个车轮的路面附着系数；垂向力确定装置，根据各个车轮的滑移率，确定各个车轮的垂向力；以及运动边界确定装置，根据所述垂向力和路面附着系数，确定自身车辆的运动边界。

依据本发明的再一方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现本发明的方法。

依据本发明的再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，该可读存储介质上存储设备控制程序，当所述设备控制程序被处理器执行时，实现本发明的方法。

根据本发明的实施方式，可以在控制过程中根据路面和车辆状态适时调整车辆加速减速的介入时机和干预程度，提高车辆的主动安全性能和舒适性。

附图说明

结合附图可以更好地理解本发明。附图只是示意性的，不是对本发明的保护范围的限制。

图1是示出了依据本发明的一种实施方式的巡航控制方法的示意性流程图。

图2是示出了依据本发明的一种实施方式的巡航控制装置的示意性方框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。这些说明都是示例性的，旨在使本领域技术人员能够实现本发明的实施方式，不是对本发明的保护范围的限制。说明中也没有描述对于实际实施不可缺少，但是对于理解本发明无关的内容。

本发明的发明人经过研究发现，当路面附着系数较低或者不同车轮附着系数不一致导致车辆有较大的横向偏移时，车辆实际的行驶轨迹并不能达到理想的控制状态，往往会导致自动控制退出甚至造成安全事故。为此本发明的实施方式提供了一种巡航控制方法。

图1是示出了依据本发明的一种实施方式的巡航控制方法的示意性流程图。如图1所示，依据本发明的一种实施方式，依据本发明的巡航控制方法首先在步骤S100，根据各个车轮的轮速，确定自车（也称自身车辆）的车速。

根据一种实施方式，车辆行驶过程中，控制器读取各个车轮的轮速信号，利用轮速信号来确定车速。根据一种实施方式，车速的计算使用各个车轮轮速，对各车轮轮速给予配置不同的权重，然后进行平均得出。根据一种实施方式，采用轮速传感器测量各车轮的轮速，并使用惯性传感器量测量车辆的纵向加速度信号，作为速度变化的限制量，通过限制梯度修正轮速传感器的偏差，从而可以消除可能出现的跳变。进一步，可以用定位***直接测量车辆位置信息，用于消除车速的累计误差。另外，可以将获取的轮速信号进行排序并去除失效轮速信号值。根据一种实施方式，如下地确定各车轮轮速的权重：首先结合车辆前进方向和加速度信息判断车辆状态处于加速过程中还是处于减速过程中；然后，如果确定是在加速过程中，在计算车速时赋予非驱动轮最大的权重；如果确定是在减速过程中，将轮速较慢的车轮赋予最大的权重。这样的计算方法，可以兼顾驱动轮可能存在的打滑或抱死的情况，能够更好地确定车速。

根据一种实施方式，权重的计算考虑两方面的因素：运动过程和轮速传感器故障状态。根据车辆前进方向和加速度信息，判断自身车辆处于加速过程中还是减速过程中；另外，判断用于检测各车轮的轮速的轮速传感器的故障状态；在自身车辆处于加速过程且其两个非驱动轮对应的轮速传感器无故障时，则两个非驱动轮的权重系数为0.5，两个驱动轮的权重为0；在自身车辆处于减速过程时，先将所有轮速进行排序，取轮速变化中间的车辆权重系数为0.5，最快和最慢的车轮对应的轮速权重为0；当某一轮速传感器存在故障时，则其对应的车轮的轮速，权重系数为0。利用这样的确定车速的方法，能够有效降低由于定位***的信号滞后及惯性传感器的累积误差带来的精度降低。

之后，在步骤S200，根据轮速和车速，计算各个车轮的滑移率。

滑移率为轮速与车速的差值与车速的比例，体现了车轮与路面相对运动的趋势。根据一种实施方式，分别判断四轮滑移率，用于各车轮的路面附着系数的估计。当滑移率等于0时，车轮与地面处于纯滚动的状态；滑移率在0和1之间，滑移率越大，车轮运动过程中滑行的比例越大，直至滑移率为1时车轮处于抱死状态，此时车辆失去转向能力，刹车距离过长。当滑移率大于1时，车轮处于打滑的状态，地面无法提供足够的摩擦力让车轮实现与地面的相对运动，这种情景通常出现在低附路面的驱动轮。

在步骤S300，确定各车轮的路面附着系数。由于正常行驶的车辆并没有完全利用路面提供的附着能力，因此只有在车轮发生较大的滑转，即滑移率较大时，才认为此时估计的路面附着系数较为准确。因而根据一种实施方式，当滑移率持续大于设定值达预定时间（例如0.5s）以上，记录当前的车辆加速度绝对值，由此查表获得每个相应车轮的路面附着系数。根据一种实施方式，将该设定值设定为在0.1至0.2之间。根据一种实施方式，如果始终不满足路面附着系数估算条件（例如持续预定时间，滑移率也未能持续大于设定值达预定时间），则将路面附着系数设为默认的高附着系数。根据一种实施方式，将该默认的高附着系数设置在0.65至0.75之间。将滑移率设置在0.2，而在不能满足该滑移率持续0.5s之上的情况下，将路面附着系数设置为在0.65至0.75之间，这样的方式能够切合路面的实际情况并且不会实质影响路面附着系数的估算精度。

该路面附着系数也可以通过智能驾驶辅助控制器由网关获得的气象信息进行调整，在当前位置出现气象预警，如霜冻、暴雨、道路结冰时，根据预警程度（红色、橙色、黄色、蓝色）对当前附着系数乘以对应缩小的比例系数，提高路面附着系数的预测性。

在步骤S400，根据质心位置和轴距，确定各个车轮的垂向力大小。

根据一种实施方式，首先确定车辆的质心位置，车辆的质心位置可以通过车重和轴荷信息获得。对于商用车，车重和轴荷信息分别来自于底盘的制动控制器和空气悬架控制器；对于乘用车，由于载荷变化不大，车重和轴荷信息可以通过整车参数查询。然后，根据质心位置计算每个车轮的垂向力大小。根据一种实施方式，根据质心位置以及车辆的前后轴轴距和前后悬得出质心与前后轴的距离，并假设车辆的重力完全集中在质心，计算各轴轴荷和各个车轮垂向力。计算过程预估对应制动减速度时的轴荷转移。根据本发明的实施方式，对于商用车，由于质心位置是实时估算的，因而能够反映装载量的不同造成的质心位置的变化，以及不同的加速度造成的载荷转移，因此能够更准确地确定各个车轮的垂向力大小。

然后，在步骤S500，根据各车轮的垂向力和路面附着系数，确定自身车辆的运动边界。运动边界信息包括此时允许的最大加速度和减速度信息。

由于地面提供给车辆的作用力极限与路面附着系数及垂向力有关，因而利用以上路面附着系数和各个车轮的垂向力，计算路面可提供给各车轮的最大作用力。可以采用本领域技术人员所知的各种方法来进行该最大作用力的计算。根据一种实施方式，对于各车轮，可以采用与该车轮对应的路面附着系数和车轮的垂向力的乘积。

在不考虑横向干预的情形下，以路面提供给各车轮作用力中的最小的作用力作为车辆所有车轮的可提供作用力。结合所有车轮作用力的合力与车重即可计算出允许的最大减速度。同时，根据发动机当前瞬时最大可用扭矩，结合车辆动力学模型和道路坡度可以估算出车辆的最大纵向加速度能力，即所需的运动边界。

可以利用该运动边界信息进行自动巡航控制。根据一种实施方式，可以作为纵向加速度目标的约束范围进行自动巡航控制。根据车辆运动状态、设定的目标速度和障碍物感知的情况，自动巡航算法模块通过前馈和反馈控制计算加速度目标。在计算过程中将约束范围作为前置条件，规划加速和减速目标。当加速度目标在约束范围内时，将加速目标进行常规的滤波处理后输出；当加速度目标在约束范围之外，限制输出的加速度目标。此外运动边界也限制了车辆可执行的最大减速度，制动时的请求减速度不得超过此边界。运动边界也影响了跟车距离的设定，由于湿滑路面计算的较小运动边界会设定较长的跟车距离，保证安全性。

根据本发明的实施方式，可以在控制过程中根据路面和车辆状态适时调整车辆加速减速的介入时机和干预程度。即，在检测到较高的路面附着系数，即正常的行驶路况时，保持正常的设定车速和跟车距离；在检测到较低的路面附着系数，即湿滑/结冰路面或者分离路面时，适当降低设定车速，并增加跟车距离，并将此信息通过仪表提示给驾乘人员。通过以上方式，避免在较低的路面附着系数时由于跟车距离近和车速较快产生的频繁制动带来的不舒适性，也极大减少了超过车辆控制极限造成的安全事故，提高车辆的主动安全性能和舒适性。

图2是示出了依据本发明的一种实施方式的巡航控制装置的示意性方框图。如图2所示，根据本发明的一种实施方式的巡航控制装置包括车速确定装置100，其根据各个车轮的轮速，确定自车车辆的车速；滑移率确定装置200，根据轮速和车速，计算各个车轮的滑移率；路面附着系数确定装置300，根据各个车轮的滑移率，确定各个车轮的路面附着系数；垂向力确定装置400，根据质心位置和轴距，确定各个车轮的垂向力；以及运动边界确定装置500，根据所述垂向力和路面附着系数，确定自身车辆的运动边界。

根据一种实施方式，车速确定装置100使用各个车轮轮速，对各车轮轮速给予配置不同的权重，然后进行平均得出所述车速。配置不同权重的方法可以参见上文的说明。

路面附着系数确定装置300在滑移率持续大于设定值达预设时间以上时，记录当前的车辆加速度绝对值，由此查表获得相应车轮的路面附着系数。在滑移率未能持续大于滑移率设定值达预设时间以上的情况下，将路面附着系数设定为高附着系数。根据一种实施方式，滑移率设置值为0.1至0.2，该预定时间是0.5s，该高附着系数被设置为在0.65至0.75之间。

垂向力确定装置400可以如下地确定各个车轮的垂向力：确定自身车辆的质心位置；根据自身车辆的质心位置，并假设车辆的重力完全集中在质心位置，计算每个车轮的垂向力大小。

确定质心位置的方法可以参见上文的说明。

本领域技术人员容易理解，可以利用以上对方法的说明来理解本发明的装置。

本领域技术人员容易理解，本发明的方法还可以包括与本发明的装置所完成的功能对应的其他步骤。以上的这些步骤也可以进行精简。

本发明对单元和步骤的标号仅仅是为了说明的方便，除非上下文中有相反的说明，否则不代表其执行的顺序。

本领域的技术人员应该理解，上述的各单元可以由软件或专门的硬件来实现，例如现场可编程门阵列、单片机、或微芯片等，或者也可以通过软件结合硬件的方式来实现。

本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现本发明的方法。

本发明还涉及一种计算机软件，该计算机软件在被计算装置（例如单片机、电脑、CPU等）执行时，可以实现本发明的方法。

本发明还涉及一种计算机软件存储装置，例如硬盘、软盘、闪存等，该计算机软件存储装置存储有上述的计算机软件。

本发明对方法或步骤的说明可以用于理解对单元或装置的说明，对单元或装置的说明也可以用于理解本发明的方法或步骤。

以上说明仅仅是示意性的，不是对本发明的保护范围的限制，在本发明的构思范围内的任何改变、替换均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种巡航控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据各个车轮的轮速，确定自车车辆的车速；

根据轮速和车速，计算各个车轮的滑移率；

根据各个车轮的滑移率，确定各个车轮的路面附着系数；

根据自车车辆的质心位置和轴距，确定各个车轮的垂向力；以及

根据所述垂向力和路面附着系数，确定自身车辆的运动边界，

其中，当滑移率持续大于设定值达预设时间以上时，根据当前的车辆加速度绝对值，查表获得相应车轮的路面附着系数，

其中，当滑移率未能持续大于设定值达预设时间以上时，将路面附着系数设置为在0.65至0.75之间，所述设定值在0.1至0.2之间。

2.根据权利要求1所述的巡航控制方法，其特征在于，使用各个车轮轮速，对各车轮轮速给予配置不同的权重，然后进行平均得出所述车速。

3.根据权利要求2所述的巡航控制方法，其特征在于，如下地确定各车轮轮速的权重：

根据车辆前进方向和加速度信息，判断自身车辆处于加速还是减速过程；

如果确定自身车辆处于加速过程中，在计算车速时赋予非驱动轮的轮速最大的权重；

如果确定自身车辆处于减速过程中，轮速较慢的车轮的轮速赋予最大的权重。

4.根据权利要求2所述的巡航控制方法，其特征在于，如下地确定各车轮轮速的权重：

根据车辆前进方向和加速度信息，判断自身车辆处于加速还是减速过程；

判断用于检测各车轮的轮速的轮速传感器的故障状态；

在自身车辆处于加速过程且其两个非驱动轮对应的轮速传感器无故障时，则两个非驱动轮的权重系数为0.5，两个驱动轮的权重为0；

在自身车辆处于减速过程时，先将所有轮速进行排序，取轮速变化中间的车辆权重系数为0.5，最快和最慢的车轮对应的轮速权重为0；

当某一轮速传感器存在故障时，则其对应的车轮的轮速，权重系数为0。

5.根据权利要求1所述的巡航控制方法，其特征在于，如下地确定各个车轮的垂向力：

确定自身车辆的质心位置；

根据自身车辆的质心位置，并假设车辆的重力完全集中在质心位置，计算每个车轮的垂向力大小，

其中，自身车辆的质心位置通过车重和轴荷信息获得，对于商用车，车重和轴荷信息分别来自于底盘的制动控制器和空气悬架控制器；对于乘用车，通过整车参数查询来确定车重和轴荷信息。

6.一种巡航控制装置，其特征在于，包括：

车速确定装置，根据各个车轮的轮速，确定自车车辆的车速；

滑移率确定装置，根据轮速和车速，计算各个车轮的滑移率；

路面附着系数确定装置，根据各个车轮的滑移率，确定各个车轮的路面附着系数；

垂向力确定装置，根据自车车辆的质心位置和轴距，确定各个车轮的垂向力；以及

运动边界确定装置，根据所述垂向力和路面附着系数，确定自身车辆的运动边界，

其中，当滑移率持续大于设定值达预设时间以上时，所述路面附着系数确定装置根据当前的车辆加速度绝对值，查表获得相应车轮的路面附着系数，

其中，当滑移率未能持续大于设定值达预设时间以上时，所述路面附着系数确定装置将路面附着系数设置为在0.65至0.75之间，所述设定值在0.1至0.2之间。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储设备控制程序，当所述设备控制程序被处理器执行时，实现如权利要求1至5任一项所述的方法。

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