一种智能网联汽车协同换道控制方法技术

本发明专利技术提供了一种基于无线通信技术的智能网联汽车协同换道控制方法，用于智能交通/汽车主动安全控制技术领域，可解决车辆换道过程中由于人为判断失误造成的碰撞事故，保障车辆行驶安全性。本发明专利技术基于智能网联汽车技术实现，首先通过无线通信单元获取周围车辆行驶状态与行驶意图，根据车辆换道运动特性及不同车道车辆相对位置建立纵向安全距离模型，提出基于模糊控制理论的换道控制策略，计算得出车辆在匀速和匀加速行驶时不同交通场景下的期望加速度值，完成对目标车辆在换道过程中的车速控制，同时计算出周围车辆的期望加速度值，通过实现换道车辆与周围车辆始协同控制，达到避免车辆换道过程中发生碰撞事故的目的。

An intelligent vehicle lane changing control method of collaborative network

The invention provides a network of intelligent vehicle based on wireless communication technology for collaborative control method for intelligent traffic / vehicle active safety control technology, the collision accidents caused by human errors in judgment due to solve the vehicle lane change process, the protection of traffic safety. The invention realizes the intelligent network technology based on the car, first through the wireless communication unit to get around the vehicle state and driving intention, according to the motion characteristics of lane changing and different lanes of vehicles to establish the relative position of longitudinal safety distance model, put forward the fuzzy control for control strategy based on the theory of calculating the vehicle in uniform speed and acceleration when running different traffic the scene under the expected acceleration value of the target vehicle in the lane changing process of speed control, calculated at the same time around the expectations of the vehicle acceleration value, through the realization of vehicle lane changing and vehicles around beginning cooperative control, to avoid the vehicle in collision process of road.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能交通/汽车主动安全控制
，具体涉及一种基于无线通信技术的智能网联汽车协同换道控制方法，用于解决车辆换道行驶过程中由于信息获取不及时而造成的碰撞安全事故。
技术介绍
从国内外换道控制系统的发展现状可知，针对车辆换道过程中的安全问题，现有的换道驾驶辅助系统大多只能在车辆换道前对换道进行危险预警，并不能在整个换道过程中为驾驶员提供动态的驾驶建议。当驾驶员产生换道意图后，现有换道辅助系统无法针对当前交通环境对换道控制方法进行可行性评估。其主要原因是现有换道驾驶辅助系统采用的换道模型都是基于车辆运动学规律建立的，其中没有考虑时变交通环境因素和驾驶员个体行为，不能够准确反映人－车－路闭环系统下，驾驶员在换道过程中的感知－决策－执行过程。据数据统计，所有交通事故中由换道引起的约占4％～10％。换道事故中驾驶员负主要责任的约占75％，虽然由其引起的交通事故死亡人数仅占总死亡人数的0.5％左右，但是由其引起的交通延误却占交通事故总延误时间的10％，给社会造成了巨大的经济损失。随着智能交通和车联网技术的发展，先进的信息采集、信息交互技术和计算机技术的发展使实时数据融合成为了可能，这些都促进了智能网联汽车技术和换道驾驶辅助系统的发展。在无线通信环境下，智能网联汽车可以更容易地感知和获取周围的环境和车辆信息，并进行实时分析与辅助预警，进而提高换道驾驶辅助系统的效果。因此，本专利技术利用智能网联汽车的技术优势，提出一种用于避免换道过程中发生碰撞事故的车车协同换道控制方法，以无线通信环境下的先进信息获取与交互技术为基础，提出模糊换道车车协同控制规则，来解决车辆换道中的安全问题。相关技术：1、换道驾驶辅助系统换道驾驶辅助系统是一种典型的车辆安全驾驶辅助系统。通过利用后视雷达、侧视雷达和两个CCD摄像机的信息，先进行相邻车道识别，然后利用信息融合技术进行车辆识别，其中各传感器的信息权重根据实际路况而设定，再来跟踪目标车辆，最后使用相对运动的分析来制定预警策略。该系统在邻车道车辆相对静止或低速运动的状况下性能较好，但很大程度上取决于车道检测的结果。2、智能网联汽车智能网联汽车是具有先进的短程无线通信与互联网接入功能的智能化车辆，智能网联汽车可以实时采集自车状态信息及绝对位置，并对邻车的行驶信息及周边环境信息进行获取。通过算法分析将驾驶指令传达给驾驶员并运用无线通信技术将驾驶意图发送给周边车辆，同时能够接收邻车发来的驾驶意图信息，具有网联化和智能化的特点。现有技术不足1、对于换道辅助系统，大多是基于单车做的决策控制，以换道开始时刻的车辆运动学特性为依据进行换道的建模，进而在换道行为发生之前对驾驶员进行换道碰撞危险性预警；然而这种预警方法建立在周围车辆静态的行驶信息基础上实现，同时缺乏车车通信功能，换道过程中无法实时获取的动态交通环境信息，导致换道控制存在一定滞后性。2、对于换道过程的安全距离预测方法，传统换道控制主要通过驾驶员对周围环境信息、及路况进行判断,大多是基于本车车速、车间距等基本变量进行研究，获取数据信息单一，不能够获得其他车辆的加速度、制动踏板压力等信息，同时基于传统传感器获取的数据易发生偏差和滞后，造成安全距离预测不准确等问题，难以为换道控制系统提供精确的判断依据。
技术实现思路
针对以上相关技术的不足，本专利技术充分利用车车通信的技术优势，基于模糊控制理论设计出考虑周围车辆动态特性的最小安全距离和协同换道控制方法。具体采用如下技术方案，该方法包括：步骤1：M车驾驶员产生换道意图后与F车进行无线通信，若F车驾驶员无换道意图，M车继续换道，进入步骤2；反之，M车驾驶员放弃换道，匀速行驶；步骤2：若M车当前的速度VM减去F车当前的速度VF的差值大于设定的阈值，则M车进行匀速换道；若VM减去VF的差值小于等于设定的阈值，则M车进行匀加速换道；步骤3：当M车进行匀速或匀加速换道时，M车与周围车辆进行无线通信，得到F车、b车、f车各自的速度，及F车、b车、f车各自与M车的实际纵向距离，同时分别计算M车与F车、b车、f车的最小换道安全距离，根据最小换道安全距离与实际纵向距离的比较，来确定M车换道过程中F车、b车、f车采取的速度控制策略；其中，M车为待换道车辆，F车为M车同车道相邻前车，b车为M车待换车道的相邻后车，f车为M车待换车道的相邻前车。优选地，当M车进行匀速换道时，M车与F车、b车、f车的最小换道安全距离计算方式如下，M车与b车的最小换道安全距离SMSD-b为： S M S D - b = d s i n θ ( v b v M - c o s θ ) + L · c o s θ ; ]]>M车与f车的最小换道安全距离SMSD-f为： S M S D - f = d s i n θ ( c o s θ - v f v M ) + L ; ]]>M车与F车的最小换道安全距离SMSD-F为： S M S D - F = d 2 sin θ ( c o s θ - v F v M ) + L ; ]]>其中，VM、Vb、Vf、VF分别为M车、b车、f车、F车当前的速度，θ为M车换道过程中与车道线的夹角；L为M车长；d为单条车道宽度。优选地，当M车进行匀速换道时，M车与b车的实际纵向距离LMb大于最小换道安全距离SMSD-b时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车换道控制方法，尤其涉及一种智能网联汽车协同换道控制方法，其特征在于：步骤1：M车驾驶员产生换道意图后与F车进行无线通信，若F车驾驶员无换道意图，M车继续换道，进入步骤2；反之，M车驾驶员放弃换道，匀速行驶；步骤2：若M车当前的速度VM减去F车当前的速度VF的差值大于设定的阈值，则M车进行匀速换道；若VM减去VF的差值小于等于设定的阈值，则M车进行匀加速换道；步骤3：当M车进行匀速或匀加速换道时，M车与周围车辆进行无线通信，得到F车、b车、f车各自的速度，及F车、b车、f车各自与M车的实际纵向距离，同时分别计算M车与F车、b车、f车的最小换道安全距离，根据最小换道安全距离与实际纵向距离的比较，来确定M车换道过程中F车、b车、f车采取的速度控制策略；其中，M车为待换道车辆，F车为M车同车道相邻前车，b车为M车待换车道的相邻后车，f车为M车待换车道的相邻前车。

【技术特征摘要】
1.一种汽车换道控制方法，尤其涉及一种智能网联汽车协同换道控制方法，其特征在于：步骤1：M车驾驶员产生换道意图后与F车进行无线通信，若F车驾驶员无换道意图，M车继续换道，进入步骤2；反之，M车驾驶员放弃换道，匀速行驶；步骤2：若M车当前的速度VM减去F车当前的速度VF的差值大于设定的阈值，则M车进行匀速换道；若VM减去VF的差值小于等于设定的阈值，则M车进行匀加速换道；步骤3：当M车进行匀速或匀加速换道时，M车与周围车辆进行无线通信，得到F车、b车、f车各自的速度，及F车、b车、f车各自与M车的实际纵向距离，同时分别计算M车与F车、b车、f车的最小换道安全距离，根据最小换道安全距离与实际纵向距离的比较，来确定M车换道过程中F车、b车、f车采取的速度控制策略；其中，M车为待换道车辆，F车为M车同车道相邻前车，b车为M车待换车道的相邻后车，f车为M车待换车道的相邻前车。2.一种如权利要求1所述的智能网联汽车协同换道控制方法，其特征在于，当M车进行匀速换道时，M车与F车、b车、f车的最小换道安全距离计算方式如下，M车与b车的最小换道安全距离SMSD-b为： S M S D - b = d s i n θ ( v b v M - c o s θ ) + L · c o s θ ; ]]>M车与f车的最小换道安全距离SMSD-f为： S M S D - f = d sin θ ( c o s θ - v f v M ) + L ; ]]>M车与F车的最小换道安全距离SMSD-F为： S M S D - F = d 2 sin θ ( c o s θ - v F v M ) + L ; ]]>其中，VM、Vb、Vf、VF分别为M车、b车、f车、F车当前的速度，θ为M车换道过程中与车道线的夹角；L为M车长；d为单条车道宽度。3.一种如权利要求2所述的智能网联汽车协同换道控制方法，其特征在于，M车与b车的实际纵向距离LMb大于最小换道安全距离SMSD-b时，b车继续匀速行驶；M车与b车的实际纵向距离LMb小于等于最小换道安全距离SMSD-b时，b车采用如下加速度ab行驶： a b = - 2 s i n θ · v M d ( v b v M - c o s θ ) + 2 sin 2 θ · v M 2 d 2 ( L M b - L c o s θ ) ; ]]>M车与f车的实际纵向距离LMf大于最小换道安全距离SMSD-f时，f车继续匀速行驶；M车与f车的实际纵向距离LMf小于等于最小换道安全距离SMSD-f时，f车采用如下加速度af行驶： a f = 2 s i n θ · v M d ( c o s θ - v f v M ) + 2 sin 2 θ · v M 2 d 2 ( L - L M f ) ; ]]>M车与F车的实际纵向距离LMF大于最小换道安全距离SMSD-F时，F车继续匀速行驶；M车与F车的实际纵向距离LMf小于等于最小换道安全距离SMSD-F时，F车采用如下加速度aF行驶： a F = 4 s i n θ · v M d ( c o s θ - v F v M ) + 8 sin 2 &t...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庞伟，王力，郭伟伟，姜传，付强，于洪斌，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11