一种前车跟随的实现方法技术

本发明专利技术揭示了一种前车跟随的实现方法，在车距控制中的跟随特性采用相平面图表示，横轴为两车相对距离R、竖轴为两车相对速度V，且在相平面图中采用直线型与曲线型相结合的方式确定理想目标跟随特性曲线，设定相平面图上的理想工作点及相对理想工作点调整前车跟随方式的两车相对距离接近幅值Ra，在未达到Ra的初始阶段，采用固定加速度、减速度接近理想工作点的车距，且在达到Ra后的调整阶段，通过减少油门或制动的方法达到理想工作点；其中理想工作点为两车相对速度为零且两车相对距离为驾驶员设定、理想安全的车距。应用本发明专利技术前车跟随的技术方案于车辆巡航控制系统中，提高了车辆巡航控制系统的舒适性与安全性，易于被驾驶员所接受。

【技术实现步骤摘要】
一种前车跟随的实现方法
本专利技术涉及一种能够反映驾驶员真实交通工况下前车跟随行为的车辆理想跟随特性设计方法，属于汽车主动安全领域，可较好地集成于车辆自适应巡航控制系统的开发中。
技术介绍
汽车自适应巡航控制系统（AdaptiveCruiseControl，简称ACC系统）是在传统巡航控制（CruiseControlSystem，简称CC系统）基础上发展起来的，自适应巡航控制系统既具有传统巡航控制的定速巡航功能，同时又通过雷达等车载传感器感知本车前方的交通环境，并能自动施加油门或制动等实现汽车纵向控制，使得本车与前车保持合适的安全距离。自适应巡航系统可以减轻驾驶员操作负担，提高车辆的驾驶舒适性及主动安全性。ACC系统有两种稳态操作模式：速度控制、车距控制。车距控制操作模式中，自适应巡航控制系统控制车辆与前方车辆的车距维持在期望值，并保持相同行驶车速，如图1所示。车距控制中，理想跟随特性的确定不仅依赖于本车与前车之间当前的运动状态（相对位置、相对距离等），还需综合考虑车辆的安全性、舒适性及驾驶员的接受性等方面。现有ACC系统理想跟随特性的设计大多数仅出于安全的角度，通过对本车及前车的运动状态估计，计算获得本车所需的目标加、减速度，并将控制信号发送到车辆的驱动与制动系统，实施相应的控制，使车辆与前车保持合理安全的相对距离。虽然，现有的车辆车距保持能够保证车车之间的安全性，但对于驾驶员而言，其控制过程的控制品质却无法满足驾驶员的可接受性。基于单纯通过车辆运动状态计算得出的理想安全距离进行的控制，相比较于普通驾驶员的日常操作行为，往往简单、粗暴，执行器控制的过程也不平滑，对乘坐的舒适性也造成了一定的影响。同时，前车的运动状态的改变，往往会造成本车控制的较大波动，降低了巡航控制系统舒适性与安全性。汽车自适应巡航控制系统从其系统设计初衷而言，目标旨在模仿普通驾驶员的日常跟车行为，使本车与前车保持合理安全的车间距离。如何确定不同车辆运动状态下的理想车间距离是关系到车辆自适应巡航系统控制过程是否具有驾驶员可接受性的关键。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是仿照驾驶员的日常跟车行为，提出一种较为理想的前车跟随的实现方法。本专利技术的上述目的得以实现的技术方案是：一种前车跟随的实现方法，其特征在于：在车距控制中的跟随特性采用相平面图表示，所述相平面图的横轴为两车相对距离R、竖轴为两车相对速度V，且在相平面图中采用直线型与曲线型相结合的方式确定理想目标跟随特性曲线，设定相平面图上的理想工作点及相对理想工作点调整前车跟随方式的两车相对距离接近幅值Ra，在两车相对距离R未达到Ra的初始阶段，采用固定加速度、减速度接近理想工作点的车距，且在两车相对距离R达到Ra后的调整阶段，通过减少油门或制动的方法达到理想工作点；其中理想工作点为两车相对速度为零且两车相对距离为驾驶员设定、理想安全的车距。进一步地，上述前车跟随的实现方法中，所述理想目标跟随特性曲线用于车辆巡航控制系统的车距控制，在相平面图中所述理想目标跟随特性曲线在初始阶段呈现为二次曲线，而在调整阶段呈现为一阶线性的直线。进一步地，上述前车跟随的实现方法中，驾驶员设定、理想安全的车距指的是依据驾驶员车间距、驾驶员不同速度段下驾驶习惯自定义设定的理想安全车距。更进一步地，上述前车跟随的实现方法中，驾驶员设定、理想安全的车距分为若干时间档，定义最小时间档为1秒，而最大时间档由驾驶员习惯自定义，并且在中间速段所设的车距与车速相对时间档成正比线性关系，在高速段或低速段修正车距的线性斜率，其中中间速段定义为车速介于10m/s~35m/s，高速段定义为车速大于35m/s，低速段定义为车速小于10m/s。进一步地，上述前车跟随的实现方法中，初始阶段中所述固定加速度、减速度具有在超车工况下辅助超车的增益控制幅度。本专利技术前车跟随的设计方案，其突出效果为：将该理想目标跟随特性曲线及其控制方法用于车辆巡航控制系统的车距控制中，能够充分模拟驾驶员的日常跟车行为，提高了车辆巡航控制系统的舒适性与安全性，易于被驾驶员所接受。附图说明图1为自适应巡航控制系统车距跟随控制示意图。图2为车距控制理想跟随特性图。图3为驾驶员设定的车辆理想安全距离图。图4为车辆相对车速与相对距离的趋势平面图。图5为相平面图中驾驶员理想安全距离点示意图。图6为跟随工况中直线型相轨迹示意图。图7为跟随工况中曲线型相轨迹示意图。图8为跟随工况中理想的相轨迹图。具体实施方式以下便结合实施例附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本专利技术技术方案更易于理解、掌握。本专利技术的目的是仿照驾驶员日常驾驶工况下的前车跟随行为，提供一种车辆理想跟随特性的设计方法。本专利技术中的汽车理想跟随特性设定方法概括如下：在车距控制模式下，理想跟随特性曲线是一条在两车相对距离、相对速度的相平面图上的特殊曲线，如图2所示。该相平面图可以用两车间的V-R图表示，其中V为两车相对车速，R为两车相对距离。在两车相对距离与理想工作点（两车相对车速为零，两车相对间距为驾驶员设定理想安全距离）偏差较大时，本车以固定加速度远离或追近前车，但当接近理想工作点时，两车间的V-R以一阶线性关系逼近理想工作点，最终本车与前车保持理想安全距离，且两车的相对车速为零。其中为便于衡量相对理想工作点的偏差大小，方案选择设定相平面图上的理想工作点及相对理想工作点调整前车跟随方式的两车相对距离接近幅值Ra，并以两车相对距离R是否达到Ra切换跟车模式。从更具体的细化方案来看，该理想跟随特性有如下特征：(1)、充分模拟驾驶员跟随前车的驾驶特性，在初始阶段，驾驶员通常采用固定加、减速度接近两车安全距离，接近后，缓慢减少油门或制动，到达安全距离时，相对车速为零。(2)、ACC理想安全距离确定：依据驾驶员车间距的设定、驾驶员不同速度段下的驾驶习惯设计不同车速下的最佳的车间安全距离，如图3所示。中间部分与当前车速及驾驶员的设定成线性关系，在低速区与高速区，根据驾驶员日程行驶习惯，进行车间安全距离的适当修正。(3)、应充分考虑驾驶员在主动提速下理想安全距离的调整，并在超车工况下，适当加大控制偏差，辅助超车。由此，初始阶段中所述固定加速度、减速度具有在超车工况下辅助超车的增益控制幅度。如图2所示，斜向曲线为两车理想跟随特性曲线，而横轴上的点为两车理想工作点（相对距离为理想安全距离，相对车速为零）。当两车工作点处于斜向曲线上方时，控制偏差为正，本车需加速追赶前车，当处于斜向曲线下方时，控制偏差为负，本车需减速以保持合理安全距离。本车控制加速度的计算具体如下式所示：（公式1）（公式2）式中：为两车相对车速；为图2中红色线所表示的理想跟随特性曲线；为两车相对距离；为控制器的控制增益；为自适应巡航系统根据工作点偏差计算得出的目标控制加速度；故，当车辆当前时刻工作点处于理想跟随特性曲线上时，巡航系统认为当前车辆的工作点符合理想跟随特性，则目标控制量为零，即不对执行器进行驱动与制动的控制。如图4所示，在该相平面图上，横坐标轴为两车间的相对距离R，纵坐标轴为两车间的相对速度值Vr。在横轴上方的点，由于两车间的相对速度为正，即两车间的运动关系是相互远离（前车速度大于本车速度），因此两车间的相对距离增加，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种前车跟随的实现方法，其特征在于：在车距控制中的跟随特性采用相平面图表示，所述相平面图的横轴为两车相对距离R、竖轴为两车相对速度V，且在相平面图中采用直线型与曲线型相结合的方式确定理想目标跟随特性曲线，设定相平面图上的理想工作点及相对理想工作点调整前车跟随方式的两车相对距离接近幅值Ra，在两车相对距离R未达到Ra的初始阶段，采用固定加速度、减速度接近理想工作点的车距，且在两车相对距离R达到Ra后的调整阶段，通过减少油门或制动的方法达到理想工作点；其中理想工作点为两车相对速度为零且两车相对距离为驾驶员设定、理想安全的车距。

【技术特征摘要】
1.一种前车跟随的实现方法，其特征在于：在车距控制中的跟随特性采用相平面图表示，所述相平面图的横轴为两车相对距离R、竖轴为两车相对速度V，且在相平面图中采用直线型与曲线型相结合的方式确定理想目标跟随特性曲线，设定相平面图上的理想工作点及相对理想工作点调整前车跟随方式的两车相对距离接近幅值Ra，在两车相对距离R未达到Ra的初始阶段，采用固定加速度、减速度接近理想工作点的车距，且在两车相对距离R达到Ra后的调整阶段，通过减少油门或制动的方法达到理想工作点；其中理想工作点为两车相对速度为零且两车相对距离为驾驶员设定、理想安全的车距。2.根据权利要求1所述前车跟随的实现方法，其特征在于：所述理想目标跟随特性曲线用于车辆巡航控制系统的车距控制，在相平面图中所述理想目标跟随特性曲线在初始阶段呈...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭健，范达，于泳，
申请(专利权)人：苏州安智汽车零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32