一种协调自适应巡航与车身稳定性的博弈均衡控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种协调自适应巡航与车身稳定性的博弈均衡控制系统，包括信息采集模块、车辆状态评估模块、系统决策模块、执行模块。其中，所述信息采集模块用于采集行车场景、自车状态以及车辆静态等信息；所述车辆状态评估模块利用信息采集模块采集到的信息判断当前车辆控制模式，车辆控制模式包括定速巡航模式、自适应巡航模式、斯塔克伯格博弈均衡控制模式、车身稳定性控制模式；所述系统决策模块建立车辆控制模型，利用模型预测控制理论计算车辆所处控制模式的最优控制输入；所述执行模块根据系统决策模块计算出的决策得到期望纵向轮胎力，改善车辆自适应巡航过程中的车身稳定性。定性。定性。

【技术实现步骤摘要】
一种协调自适应巡航与车身稳定性的博弈均衡控制系统


[0001]本专利技术涉及汽车智能交互
以及车辆自动驾驶安全技术，确切地说是一种协调自适应巡航与车身稳定性的博弈均衡控制系统，用于改善车辆在自适应巡航过程中自适应巡航系统与车身稳定性控制系统之间的控制目标及决策冲突，提高车辆的行车安全性。

技术介绍

[0002]随着各种智能驾驶辅助技术的发展，自动驾驶中动力学稳定性面临的新问题成为研究的又一难点和热点。车辆在进行纵向动力学控制时，若遇到对开路面等路面条件十分恶劣的情况，车辆极易发生侧滑或侧翻的失稳状况，造成严重的人员伤亡以及经济损失。作为车辆安全稳定运行的关键，车辆车身稳定性控制系统在车辆安全稳定运行中起到了关键性作用。然而，车辆车身稳定性控制系统的控制决策却会严重影响车辆自适应巡航控制系统的性能。为此，本专利技术提出一种协调自适应巡航与车身稳定性的博弈均衡控制系统改善车辆车身稳定性控制系统与车辆自适应巡航控制系统之间的控制目标及决策冲突，提高车辆在实际行驶过程中的安全性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种协调自适应巡航与车身稳定性的博弈均衡控制系统来解决上述技术问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术具体技术方案如下：
[0005]一种协调自适应巡航与车身稳定性的博弈均衡控制系统，包括信息采集模块、车辆状态评估模块、系统决策模块、执行模块。
[0006]所述信息采集模块包括行车场景采集单元、自车状态信息采集单元、车辆信息库，其中行车场景信息采集单元包括一个双目摄像头、一个毫米波雷达、一个激光雷达，所述双目摄像头、毫米波雷达、激光雷达分别安装于汽车的车内后视镜下方、前保险杠中部、前挡风玻璃上部，用于采集前方跟踪车辆信息、周车与场景信息，所述前方跟踪车辆信息包括前方跟踪车辆纵向车速、前方跟踪车辆纵向加速度、自车与前方跟踪车辆相对距离、自车与前方跟踪车辆相对速度，所述周车与场景信息包括行驶路面等级、当前车道以及周围车道车辆密度等级、天气状况等级；所述自车状态信息采集单元包括四个光电轮速传感器和一个惯性测量单元，所述四个光电轮速传感器分别安装在四个车轮轮毂上，所述惯性测量单元安装在车辆底盘中央，分别用于采集和估计车轮轮速、车辆纵向车速、车厢侧倾角、车辆纵向加速度、质心侧偏角、非簧载质量侧倾角。
[0007]所述车辆状态评估模块利用信息采集模块采集到的行车场景信息与自车状态信息判断当前车辆控制模式，车辆控制模式包括定速巡航模式、自适应巡航模式、斯塔克伯格博弈均衡控制模式、车身稳定性控制模式；所述定速巡航模式包括一级定速巡航模式、二级定速巡航模式、三级定速巡航模式，通过计算定速巡航因子来判断车辆所处几级定速巡航
模式；所述自适应巡航模式包括一级自适应巡航模式、二级自适应巡航模式、三级自适应巡航模式，通过计算自适应巡航因子来判断车辆所处几级自适应巡航模式；所述车身稳定性控制模式包括一级车身稳定性控制模式、二级车身稳定性控制模式，通过计算车身稳定性因子来判断车辆所处斯塔克伯格博弈均衡控制模式或车身稳定性控制模式。
[0008]若当前车道前方无可跟踪车辆，所述车辆状态评估模块判断车辆进入定速巡航模式，计算定速巡航因子τ
D
来判断车辆所处定速巡航模式，定速巡航因子τ
D
可根据以下公式计算：
[0009]τ
D
＝(μ
r
k
μD
+ρ
ls
k
ρlsD
+A
FT
k
AFTD
+χ
d
k
χD
)k
τD
，
[0010]式中，k
μD
、k
ρlsD
、k
AFTD
、k
χD
为加权系数，k
μD
+k
ρlsD
+k
AFTD
+k
χD
＝1，μ
r
表示行驶路面等级，当行驶于湿滑沥青或水泥路面，μ
r
＝0.45，当行驶于干燥沥青或水泥路面时，μ
r
＝0.95；ρ
ls
表示当前车道以及周围车道车辆密度等级，其值取决于当前车道车辆密度等级和周围车道车辆密度等级，ρ
ls
＝ρ
l
k
ρl
+ρ
s
k
ρs
，式中，k
ρl
、k
ρs
为加权系数，k
ρl
+k
ρs
＝1，ρ
l
表示当前车道车辆密度等级，根据每小时车流量分为低密度等级、中低密度等级、中密度等级、中高密度等级，每小时车流量小于100辆时，当前车道车辆密度等级为低密度等级，ρ
l
＝0.9，每小时车流量在100～200辆之间时，当前车道车辆密度等级为中低密度等级，ρ
l
＝0.65，每小时车流量在200～300辆之间时，当前车道车辆密度等级为中密度等级，ρ
l
＝0.4，每小时车流量在300～400辆之间时，当前车道车辆密度等级为中高密度等级，ρ
l
＝0.15；ρ
s
表示周围车道车辆密度等级，同样根据每小时车流量分为低密度等级、中低密度等级、中密度等级、中高密度等级，每小时车流量小于100辆时，周围车道车辆密度等级为低密度等级，ρ
l
＝0.95，每小时车流量在100～200辆之间时，周围车道车辆密度等级为中低密度等级，ρ
l
＝0.7，每小时车流量在200～300辆之间时，周围车道车辆密度等级为中密度等级，ρ
l
＝0.45，每小时车流量在300～400辆之间时，周围车道车辆密度等级为中高密度等级，ρ
l
＝0.2，；A
FT
表示天气状况等级，其值取决于风力等级与天气现象，A
F
k
AF
+A
T
k
AT
，式中，k
AF
、k
AT
为加权系数，k
AF
+k
AT
＝1，A
F
表示风力等级，当风力为0
‑
2级风时，A
F
＝0.95，当风力为3
‑
4级风时，A
F
＝0.55，当风力为5
‑
6级风时，A
F
＝0.15，A
T
表示天气现象，晴天时，A
T
＝0.8，阴天时，A
T
＝0.6，小雨或轻微雾霾天时，A
T
＝0.4，中雨或中度雾霾天时，A
T
＝0.2；χ
d
表示车辆刹停能力等级，其值取决于车辆100km/h刹车本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种协调自适应巡航与车身稳定性的博弈均衡控制系统，其特征在于，包括以下内容：所述一种协调自适应巡航与车身稳定性的博弈均衡控制系统，包括信息采集模块、车辆状态评估模块、系统决策模块、执行模块；所述信息采集模块包括行车场景采集单元、自车状态信息采集单元、车辆信息库，其中行车场景信息采集单元包括一个双目摄像头、一个毫米波雷达、一个激光雷达，所述双目摄像头、毫米波雷达、激光雷达分别安装于汽车的车内后视镜下方、前保险杠中部、前挡风玻璃上部，用于采集前方跟踪车辆信息、周车与场景信息，所述前方跟踪车辆信息包括前方跟踪车辆纵向车速、前方跟踪车辆纵向加速度、自车与前方跟踪车辆相对距离、自车与前方跟踪车辆相对速度，所述周车与场景信息包括行驶路面等级、当前车道以及周围车道车辆密度等级、天气状况等级；所述自车状态信息采集单元包括四个光电轮速传感器和一个惯性测量单元，所述四个光电轮速传感器分别安装在四个车轮轮毂上，所述惯性测量单元安装在车辆底盘中央，分别用于采集和估计车轮轮速、车辆纵向车速、车厢侧倾角、车辆纵向加速度、质心侧偏角、非簧载质量侧倾角；所述车辆状态评估模块利用信息采集模块采集到的行车场景信息与自车状态信息判断当前车辆控制模式，车辆控制模式包括定速巡航模式、自适应巡航模式、斯塔克伯格博弈均衡控制模式、车身稳定性控制模式；所述定速巡航模式包括一级定速巡航模式、二级定速巡航模式、三级定速巡航模式，通过计算定速巡航因子来判断车辆所处几级定速巡航模式；所述自适应巡航模式包括一级自适应巡航模式、二级自适应巡航模式、三级自适应巡航模式，通过计算自适应巡航因子来判断车辆所处几级自适应巡航模式；所述车身稳定性控制模式包括一级车身稳定性控制模式、二级车身稳定性控制模式，通过计算车身稳定性因子来判断车辆所处斯塔克伯格博弈均衡控制模式或车身稳定性控制模式；若当前车道前方无可跟踪车辆，所述车辆状态评估模块判断车辆进入定速巡航模式，计算定速巡航因子τ
D
来判断车辆所处定速巡航模式，定速巡航因子τ
D
可根据以下公式计算：τ
D
＝(μ
r
k
μD
+ρ
ls
k
ρlsD
+A
FT
k
AFTD
+χ
d
k
χD
)k
τD
，式中，k
μD
、k
ρlsD
、k
AFTD
、k
χD
为加权系数，k
μD
+k
ρlsD
+k
AFTD
+k
χD
＝1，μ
r
表示行驶路面等级，当行驶于湿滑沥青或水泥路面，μ
r
＝0.45，当行驶于干燥沥青或水泥路面时，μ
r
＝0.95；ρ
ls
表示当前车道以及周围车道车辆密度等级，其值取决于当前车道车辆密度等级和周围车道车辆密度等级，ρ
ls
＝ρ
l
k
ρl
+ρ
s
k
ρs
，式中，k
ρl
、k
ρs
为加权系数，k
ρl
+k
ρs
＝1，ρ
l
表示当前车道车辆密度等级，根据每小时车流量分为低密度等级、中低密度等级、中密度等级、中高密度等级，每小时车流量小于100辆时，当前车道车辆密度等级为低密度等级，ρ
l
＝0.9，每小时车流量在100～200辆之间时，当前车道车辆密度等级为中低密度等级，ρ
l
＝0.65，每小时车流量在200～300辆之间时，当前车道车辆密度等级为中密度等级，ρ
l
＝0.4，每小时车流量在300～400辆之间时，当前车道车辆密度等级为中高密度等级，ρ
l
＝0.15；ρ
s
表示周围车道车辆密度等级，同样根据每小时车流量分为低密度等级、中低密度等级、中密度等级、中高密度等级，每小时车流量小于100辆时，周围车道车辆密度等级为低密度等级，ρ
l
＝0.95，每小时车流量在100～200辆之间时，周围车道车辆密度等级为中低密度等级，ρ
l
＝0.7，每小时车流量在200～300辆之间时，周围车道车辆密度等级为中密度等级，ρ
l
＝0.45，每小时车流量在300～400辆之间时，周围车道车辆密度等级为中高密度等级，ρ
l
＝0.2，；A
FT
表示天气状况等
级，其值取决于风力等级与天气现象，A
F
k
AF
+A
T
k
AT
，式中，k
AF
、k
AT
为加权系数，k
AF
+k
AT
＝1，A
F
表示风力等级，当风力为0
‑
2级风时，A
F
＝0.95，当风力为3
‑
4级风时，A
F
＝0.55，当风力为5
‑
6级风时，A
F
＝0.15，A
T
表示天气现象，晴天时，A
T
＝0.8，阴天时，A
T
＝0.6，小雨或轻微雾霾天时，A
T
＝0.4，中雨或中度雾霾天时，A
T
＝0.2；χ
d
表示车辆刹停能力等级，其值取决于车辆100km/h刹车停止距离，当车辆100km/h刹车停止距离小于35米，χ
d
＝0.8，当车辆100km/h刹车停止距离大于35米但小于50米，χ
d
＝0.6，当车辆100km/h刹车停止距离大于50米但小于100米，χ
d
＝0.4，当车辆100km/h刹车停止距离大于100米，χ
d
＝0.2；k
τD
为定速巡航因子τ
D
的权衡因子，当行驶路面等级为冰雪路面、当前车道或周围车道每小时车流量在400～600辆之间时、风力为7
‑
12级风时、暴雨、重度雾霾或雨雪天时，k
τD
＝0，其他行车场景工况时，k
τD
＝1；若定速巡航因子τ
D
满足0＜τ
D
≤0.3，车辆状态评估模块判断车辆处于一级定速巡航模式，若定速巡航因子τ
D
满足0.3＜τ
D
≤0.6，车辆状态评估模块判断车辆处于二级定速巡航模式，若定速巡航因子τ
D
满足τ
D
＞0.6，车辆状态评估模块判断车辆处于三级定速巡航模式，若定速巡航因子τ
D
＝0，车辆状态评估模块强制车辆退出定速巡航模式；当车辆处于一级定速巡航模式，巡航车速v
τD
＝40+5ω
τD
+5ρ
ls
，当车辆处于二级定速巡航模式，巡航车速v
τD
＝60+10ω
τD
+10ρ
ls
，当车辆处于三级定速巡航模式，巡航车速v
τD
＝100+10ω
τD
+10ρ
ls
，其中ω
τD
是供驾驶员选择的定速巡航调节因子，ω
τD
共分为等级A、B、C、D、E五级，对应具体数值为1、0.5、0、
‑
0.5、1；若当前车道前方存在可跟踪车辆，所述车辆状态评估模块判断车辆进入自适应巡航模式，计算自适应巡航因子来判断车辆所处自适应巡航模式，自适应巡航因子可根据以下公式计算：τ
Z
＝(μ
r
k
μZ
+ρ
ls
k
ρlsZ
+A
FT
k
AFTZ
+χ
ad
k
χadZ
)k
τZ
,式中，k
μZ
、k
ρlsZ
、k
AFTZ
、k
χadZ
为加权系数，k
μZ
+k
ρlsZ
+k
AFTZ
+k
χadZ
＝1，μ
r
、ρ
ls
、A
FT
表示含义与上述相同，χ
ad
表示车辆性能等级，其值取决于车辆0
‑
100km/h加速时间、100km/h刹车停止距离，χ
ad
＝χ
a
k
χa
+χ
d
k
χd
，式中，k
χa
、k
χd
为加权系数，k
χa
+k
χd
＝1，χ
a
表示车辆0
‑
100km/h加速时间，当车辆0
‑
100km/h加速时间小于5秒，χ
a
＝0.9，当车辆0
‑
100km/h加速时间大于5秒但小于12秒，χ
a
＝0.6，当车辆0
‑
100km/h加速时间大于12秒，χ
a
＝0.3，χ
d
表示车辆100km/h刹车停止距离，表示含义与上述相同；k
τZ
为自适应巡航因子τ
Z
的权衡因子，当行驶路面等级为冰雪路面、当前车道或周围车道每小时车流量在400～600辆之间时、风力为7
‑
12级风时、暴雨、重度雾霾或雨雪天时，k
τZ
＝0，其他行车场景工况时，k
τZ
＝1；若自适应巡航因子τ
Z
满足0＜τ
Z
≤0.3，车辆状态评估模块判断车辆处于一级自适应巡航模式，若自适应巡航因子τ
Z
满足0.3＜τ
Z
≤0.6，车辆状态评估模块判断车辆处于二级自适应巡航模式，若自适应巡航因子τ
Z
满足τ
Z
＞0.6，车辆状态评估模块判断车辆处于三级自适应巡航模式，若自适应巡航因子τ
Z
＝0，车辆状态评估模块强制车辆退出自适应巡航模式；所述系统状态评估模块通过计算车身稳定性因子τ
S
判断车辆为斯塔克伯格博弈均衡控制模式或车身稳定性控制模式，车身稳定性因子τ
S
可根据以下公式计算：可根据以下公式计算：
式中，k
β
、k
φ
、k
φu
为加权系数，k
β
+k
φ
+k
φu
＝1，k
τS
为车身稳定性因子τ
S
的权衡因子，为车身稳定性因子...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宏宇，闫扬，辛亚飞，靳立强，李建华，肖峰，张旭，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：