一种考虑安全性的多车协同控制策略优化方法技术

本发明专利技术涉及智能车辆领域，具体涉及一种考虑安全性的多车协同控制策略优化方法。本发明专利技术能够更加灵活地处理各种转弯和掉头路况的行驶方式，避免了现有多车协同控制策略会导致跟车车辆在掉头道路和转弯道路中加速行驶的缺陷，降低了车辆事故发生的概率，增强了车辆队列行驶的安全性，提高了车内人员的驾乘体验舒适性，提高了多车协同控制系统的车辆队列在实际道路上行驶时的可行性。际道路上行驶时的可行性。际道路上行驶时的可行性。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑安全性的多车协同控制策略优化方法


[0001]本专利技术涉及智能车辆领域，具体涉及一种考虑安全性的多车协同控制策略优化方法。

技术介绍

[0002]智能车辆技术作为近些年来广受关注的前沿技术之一，对于车辆制造业升级转型、提升用户出行体验有着十分重要的作用。多车协同控制系统作为智能车辆技术的一个重要分支，近些年得到了充分的发展。现有技术中常用分层式多车协同控制系统控制器，并结合各种算法，使得后方车辆能够完成跟车，车辆队列能够稳定换道、成形、行驶。
[0003]现有技术考虑了很多方面对于多车协同控制系统的影响，但在某些方面仍有不足。以安全性为例，现有的技术和研究通常只按照常规路径考虑了追尾和碰撞的可能性，但是却忽略了一种潜在危险性：前车在完成掉头、转弯道路行驶工况之后会开始继续沿直线加速行驶，而由于安全距离的存在，当前车继续沿直线加速行驶时，跟车车辆可能还未进入掉头、转弯道路，或者刚刚进入掉头、转弯道路，导致此时跟车车辆与前车的实际距离增大；若按照常规的多车协同控制策略，前后两车距离增大时后车(即跟车车辆)将会加速行驶，结果造成跟车车辆在掉头、转弯道路的道路行驶工况中出现加速行驶，而这与实际情况下车辆进入掉头、转弯道路的道路行驶工况时应当减速行驶的常识相悖，增加了车辆队列行驶时的危险性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于一种考虑安全性的多车协同控制策略优化方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。
[0006]一种考虑安全性的多车协同控制策略优化方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，多车协同控制策略的车辆进行队列行驶时，检测车辆队列是否处于掉头或转弯的行驶工况；
[0008]步骤2，当车辆队列处于掉头或转弯的行驶工况，进入步骤3，否则按多车协同控制策略原有的动力学方程模型对跟车车辆的速度及加速度进行控制；
[0009]步骤3，向多车协同控制策略原有的动力学方程模型加入干扰因子变量函数，得到优化后的动力学方程模型；
[0010]步骤4，使用优化后的动力学方程模型对跟车车辆的速度及加速度进行控制。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：能够更加灵活地处理各种转弯和掉头路况的行驶方式，避免了现有多车协同控制策略会导致跟车车辆在掉头道路和转弯道路中加速行驶的缺陷，降低了车辆事故发生的概率，增强了车辆队列行驶的安全性，提高了车内人员的驾乘体验舒适性，提高了多车协同控制系统的车辆队列在实际道路上行驶时的可行性。
附图说明
[0012]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0013]图1为本专利技术方法的流程示意图。
具体实施方式
[0014]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。
[0015]参考图1，一种考虑安全性的多车协同控制策略优化方法，在现有的多车协同控制策略下，包括以下步骤：
[0016]步骤1，多车协同控制策略的车辆进行队列行驶时，检测车辆队列是否处于掉头或转弯的行驶工况；
[0017]具体的，根据跟车车辆的方向盘转角大小判断：当跟车车辆的方向盘转角大于90
°
，说明车辆队列处于掉头或转弯的行驶工况。
[0018]在正常路口按照轨迹进行正常转弯时，所有车辆的方向盘转角的范围都在90
°
至180
°
之间，其中应用最多的范围在130
°
至160
°
。在较窄的路口进行转弯时方向盘转角需要更大，在掉头的时候方向盘转角基本为其能达到的最大值。而车辆进行换道时，方向盘转角大小范围仅仅在3
°
至30
°
之间。
[0019]综上所述，90
°
可以作为在转弯、掉头工况下方向盘转角的阈值。当方向盘转角达到该阈值的时候，则判定车辆队列处于转弯或掉头状态。
[0020]步骤2，当车辆队列处于掉头或转弯的行驶工况，进入步骤3，否则按多车协同控制策略原有的动力学方程模型对跟车车辆的速度及加速度进行控制；
[0021]步骤3，向多车协同控制策略原有的动力学方程模型加入干扰因子变量函数，得到优化后的动力学方程模型；
[0022]根据多目标优化与约束中的间距误差等式及期望车间距表达式可以分析出，所述干扰因子变量函数P(k)与车头时距值t
h
呈负相关；
[0023]根据质心侧偏角β可以反映出车辆队列转弯或掉头的度数，转弯度数越高，车辆队列的速度则理论上应该更低，造成已经结束转弯或掉头的前车与即将或刚开始进行转弯或掉头的跟车车辆的距离更大，干扰因子变量函数P(k)所需“抵消”的距离就越大，故所述干扰因子变量函数P(k)与质心侧偏角β呈正相关；
[0024]根据前后车相对速度v
rel
可以分析出，当前后车相对速度v
rel
越大，即速度差越大，代表处于掉头和转弯工况时前后车的距离越大，干扰因子变量函数P(k)所需“抵消”的距离就越大，故所述干扰因子变量函数P(k)与前后车相对速度v
rel
呈正相关；
[0025]根据前后车相对距离Δx可以得到，前后车相对距离Δx越大，干扰因子变量函数P(k)所需“抵消”的距离就越大，故所述干扰因子变量函数P(k)与前后车相对距离Δx呈正相关；
[0026]具体的，干扰因子变量函数的形式如下所示：
[0027][0028][0029]式中，P1(k)为关于Δx(k)的干扰因子变量函数；C1为关于Δx(k)的常量系数；P2(k)为关于v
rel
(k)的干扰因子变量函数；C2为关于v
rel
(k)的常量系数；C1和C2随着车间距策略、外部环境、车辆种类的不同而不同，可以通过大量实验累计得到常量系数C1和C2的经验公式或经验表格。
[0030]Δx(k)表示k时刻下跟车车辆与前车的相对距离；v
rel
(k)表示k时刻下跟车车辆与前车的相对速度；
[0031]S0为不受质心侧偏角影响时，车辆从时刻t1到时刻t2的行驶距离，其中v为车辆速度；
[0032]f(β)为在质心侧偏角β的影响下，车辆从时刻t1到时刻t2的行驶距离，其中v为车辆速度，β为质心侧偏角，l为车辆轴距，α为方向盘转角，l
r
为后悬距离，K为车辆稳定性因数，m为整车质量，l
f
为前悬距离，k
r
为轮胎侧偏刚度。
[0033]以考虑前车加速度的动力学方程模型为例，包含多目标约束条件对应的相对距离动力学特性关系式及相对速度动力学特性关系式。
[0034](1)相对距离动力学特性关系式如下：
[0035][0036]则优化后的相对距离动力学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑安全性的多车协同控制策略优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，多车协同控制策略的车辆进行队列行驶时，检测车辆队列是否处于掉头或转弯的行驶工况；步骤2，当车辆队列处于掉头或转弯的行驶工况，进入步骤3，否则按多车协同控制策略原有的动力学方程模型对跟车车辆的速度及加速度进行控制；步骤3，向多车协同控制策略原有的动力学方程模型加入干扰因子变量函数，得到优化后的动力学方程模型；步骤4，使用优化后的动力学方程模型对跟车车辆的速度及加速度进行控制。2.根据权利要求1所述的考虑安全性的多车协同控制策略优化方法，其特征在于，检测车辆队列是否处于掉头或转弯的行驶工况时，根据跟车车辆的方向盘转角大小判断：当跟车车辆的方向盘转角大于90
°
，说明车辆队列处于掉头或转弯的行驶工况。3.根据权利要求1所述的考虑安全性的多车协同控制策略优化方法，其特征在于，干扰因子变量函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩毅，李辉，王碧瑶，王司宇，伍晨曦，马骊溟，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：