一种基于车联网的车辆自适应巡航控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于车联网的车辆自适应巡航控制系统及其控制方法，通过确定车辆的当前状态，由传感机构感知周围交通环境以及与前车的距离和速度差，结合由数据库通过通讯设备得到的诸如下游路况、下游红绿灯配时、下游路面坡度等信息，最后由控制器中植入的优化控制算法综合已有信息，对车辆的未来速度及动力总成状态进行优化，并通过控制器将指令传达至车辆总成。本发明专利技术包括以下有益效果：1、对未来交通状况作出最优反应，减少能源浪费；2、对周围交通状态作出最优反应，减少不必要的能量需要，减少浪费；3、同时对车辆速度和动力总成完成优化控制，最大化能量利用效率。

Vehicle adaptive cruise control system based on vehicle networking and control method thereof

The invention relates to a vehicle adaptive cruise control system based on the Internet of vehicle and its control method, through to determine the current state of the vehicle, the traffic environment around the sensing mechanism and the perception of the distance between the vehicle and the speed difference, combined with the database through the communication equipment such as travel, traffic lights, red downstream downstream road slope other information, finally synthesizes the information control algorithm optimized by the controller implanted in the future speed and power of the vehicle assembly state is optimized, and will convey instructions to the vehicle assembly through the controller. The invention comprises the following advantages: 1, make the best response to future traffic conditions, reduce the waste of energy; 2, the surrounding traffic state make optimal reaction, reduce unnecessary energy, reduce waste; 3, the speed of vehicle and powertrain optimization control, to maximize the efficiency of energy utilization.

【技术实现步骤摘要】
一种基于车联网的车辆自适应巡航控制系统及其控制方法
本专利技术属于车辆动力装置或传动装置的布置或安装；两个以上不同的原动机的布置或安装；辅助驱动装置；车辆用仪表或仪表板；与车辆动力装置的冷却、进气、排气或燃料供给结合的布置的
，特别涉及一种可以对速度和总成同时控制的基于车联网的车辆自适应巡航控制系统及其控制方法。
技术介绍
车辆自适应巡航控制系统是一种智能化的自动控制系统，在车辆行驶过程中，通过安装在车辆前部的车距传感器(雷达)持续扫描车辆前方道路，同时轮速传感器通过车联网通讯取得信息采集车速信号，当与前车之间的距离过小时，控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。现有技术中，自适应巡航系统存在以下明显缺陷：1、对于车辆的巡航控制只是单一地完成跟车行为，没有对于节能减排的优化控制；2、对车辆的自动控制只停留在速度控制层面，没有动力总成层面的优化控制；3、车辆对于周围环境的感知只来源于传感器；4、车辆无法得知未来的信息并对其作出预判。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是，现有技术中，自适应巡航系统存在简单跟车而非优化控制节能减排、仅控制速度而没有考虑动力总成层面的优化、对于周围环境的感知只来源于传感器、车辆不对未来一定时间的情况进行预判的问题，进而提供了一种优化的基于车联网的车辆自适应巡航控制系统及其控制方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于车联网的车辆自适应巡航控制系统，所述控制系统包括设于车辆上的信息采集模块，所述信息采集模块连接至数据库，所述数据库连接至控制器，所述控制器连接至车辆总成，所述车辆总成包括车辆动力系统及车辆传动系统。优选地，所述信息采集模块包括用于采集车辆速度、车辆加速度和车辆定位信息的车辆自身信息采集模块和用于采集前方车辆的位置信息和速度信息的前车信息采集模块。优选地，所述前车信息采集模块连接有传感机构，所述传感机构包括雷达和摄像头。优选地，所述数据库中包括下游路况数据模块、下游红绿灯配时模块、下游路面坡度信息模块和可变限速信息模块。优选地，所述车辆动力系统包括引擎，所述车辆传动系统包括变速箱。一种采用所述的基于车联网的自适应巡航控制系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：步骤1.1：用户设定控制时间T；T＞0；步骤1.2：用户设定控制器每隔时间T0汇总一次数据库中的数据；0＜T0＜T；步骤1.3：计时开始；步骤1.4：利用数据库中的数据，计算确定车辆当前的目标平均速度vtarget，以及车辆的目标终态速度vtf.vtarget≥0，vtf≥0；步骤1.5：利用数据库中的数据、车辆当前的目标平均速度vtarget及车辆的目标终态速度vtf，优化未来时间T内的车辆的引擎的扭矩和变速箱的档位值；步骤1.6：完成优化后，控制器反馈数据至车辆引擎和变速箱，车辆采用反馈的车辆的引擎的扭矩和变速箱的档位值运行，计时达到时间T0后，进行步骤1.3。优选地，所述步骤1.5中，优化包括以下步骤：步骤1.5.1：定义车辆状态矩阵x(t)＝[x1(t)x2(t)]T，其中，x1(t)为t时刻的车辆位移，x2(t)为车辆在t时刻的速度；步骤1.5.2：定义车辆动态方程其中，a(t)为车辆在t时刻的加速度，为道路坡阻，为滚动摩擦力，μ为道路摩擦系数，为风阻，CD为空气阻力系数，ρa为空气密度，A为车辆迎风面积，u为引擎当前扭矩，n为变速箱总传动比；步骤1.5.3：定义代价函数其中，为终态约束条件，L(x,F)为运行代价函数，w1、w2和w3为权重因数，w1∈[10,30]，w2∈(0,1)，w3∈(0,2)，为油耗率，F为引擎输出力，Fres为总阻力，m为汽车质量；步骤1.5.4：使用庞德里亚金极大值原理求解代价函数J，求得的加速度和档位满足约束条件时，反馈加速度值为车辆的引擎的扭矩，反馈档位值为变速箱的档位值。优选地，所述步骤1.5.3中，其中，γ1＞＞0，γ2＞＞0，t0为初始时刻，tf为终态时刻。优选地，所述步骤1.5.3中，优选地，所述步骤1.5.4中，约束条件包括加速度约束和档位约束；所述加速度约束其中，amin＝-5；所述档位约束n(t)∈{n1,n2,...,nN},其中，nN为档位编号，N为总档位数。本专利技术提供了一种优化的基于车联网的车辆自适应巡航控制系统及其控制方法，通过确定车辆的当前状态，由传感机构感知周围交通环境以及与前车的距离和速度差，结合由数据库通过通讯设备得到的诸如下游路况、下游红绿灯配时、下游路面坡度等信息，最后由控制器中植入的优化控制算法综合已有信息，对车辆的未来速度及动力总成状态进行优化，并通过控制器将指令传达至车辆总成。本专利技术包括以下有益效果：1、对未来交通状况作出最优反应，减少能源浪费；2、对周围交通状态作出最优反应，减少不必要的能量需要，减少浪费；3、同时对车辆速度和动力总成完成优化控制，最大化能量利用效率。附图说明图1为本专利技术的控制系统的结构框图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细描述，但本专利技术的保护范围并不限于此。如图所示，本专利技术涉及一种基于车联网的车辆自适应巡航控制系统，所述控制系统包括设于车辆上的信息采集模块，所述信息采集模块连接至数据库，所述数据库连接至控制器，所述控制器连接至车辆总成，所述车辆总成包括车辆动力系统及车辆传动系统。本专利技术中，控制系统的整体工作流程为：由信息采集模块采集关联车辆的相关信息，包括前车和本车的信息，数据库通过通讯设备取得包括下游路况数据、下游红绿灯配时、下游路面坡度信息和可变限速信息等信息，信息汇总后，由数据库传输至控制器，由控制器对于车辆动力系统和车辆传动系统的配速和传动配比做出合理的调整，完成对周围交通状况的判断，对未来交通状况的最优反应，减少能源浪费，对车辆速度和动力总成完成优化控制，最大化能量利用效率。所述信息采集模块包括用于采集车辆速度、车辆加速度和车辆定位信息的车辆自身信息采集模块和用于采集前方车辆的位置信息和速度信息的前车信息采集模块。所述前车信息采集模块连接有传感机构，所述传感机构包括雷达和摄像头。所述数据库中包括下游路况数据模块、下游红绿灯配时模块、下游路面坡度信息模块和可变限速信息模块。本专利技术中，信息采集模块采集的信息主要包括当前车辆自身的车辆速度、车辆加速度和车辆定位信息，以及前车的位置信息和速度信息，分别由车辆自身信息采集模块和前车信息采集模块完成。本专利技术中，车辆自身信息采集模块主要通过汽车总内成(CANBUS)及定位系统完成采集作业。本专利技术中，前车信息采集模块主要通过传感机构完成采集作业，一般情况下，传感机构包括雷达、激光雷达及摄像头等。本专利技术中，数据库通过通讯设备获得信息，包括下游路况数据模块、下游红绿灯配时模块、下游路面坡度信息模块和可变限速信息模块，其中，下游路况数据模块包括拥堵情况、排位时间、长度等信息，下游红绿灯配时模块主要包括了红绿灯的配时信息，下游路面坡度信息模块提供了下游路面的平坡度信息及坡长信息等，可变限速信息模块包括了下游路面的速度控制信息。本专利技术中，上述信息主要通过雷达和摄像头采集完成。本专利技术中，模块之间的信息的交互主要通过通讯设备完成，通讯设备可以有多种形式，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于车联网的车辆自适应巡航控制系统，其特征在于：所述控制系统包括设于车辆上的信息采集模块，所述信息采集模块连接至数据库，所述数据库连接至控制器，所述控制器连接至车辆总成，所述车辆总成包括车辆动力系统及车辆传动系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于车联网的车辆自适应巡航控制系统，其特征在于：所述控制系统包括设于车辆上的信息采集模块，所述信息采集模块连接至数据库，所述数据库连接至控制器，所述控制器连接至车辆总成，所述车辆总成包括车辆动力系统及车辆传动系统。2.根据权利要求1所述的一种基于车联网的车辆自适应巡航控制系统，其特征在于：所述信息采集模块包括用于采集车辆速度、车辆加速度和车辆定位信息的车辆自身信息采集模块和用于采集前方车辆的位置信息和速度信息的前车信息采集模块。3.根据权利要求2所述的一种基于车联网的车辆自适应巡航控制系统，其特征在于：所述前车信息采集模块连接有传感机构，所述传感机构包括雷达和摄像头。4.根据权利要求1所述的一种基于车联网的车辆自适应巡航控制系统，其特征在于：所述数据库中包括下游路况数据模块、下游红绿灯配时模块、下游路面坡度信息模块和可变限速信息模块。5.根据权利要求1所述的一种基于车联网的车辆自适应巡航控制系统，其特征在于：所述车辆动力系统包括引擎，所述车辆传动系统包括变速箱。6.一种采用权利要求1～5所述的基于车联网的自适应巡航控制系统的控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1.1：用户设定控制时间T；T＞0；步骤1.2：用户设定控制器每隔时间T0汇总一次数据库中的数据；0＜T0＜T；步骤1.3：计时开始；步骤1.4：利用数据库中的数据，计算确定车辆当前的目标平均速度vtarget，以及车辆的目标终态速度vtf.vtarget≥0，vtf≥0；步骤1.5：利用数据库中的数据、车辆当前的目标平均速度vtarget及车辆的目标终态速度vtf，优化未来时间T内的车辆的引擎的扭矩和变速箱的档位值；步骤1.6：完成优化...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡笳，
申请(专利权)人：胡笳，
类型：发明
国别省市：浙江,33