[发明专利]基于驾驶员跟车特性安全距离模型的自适应巡航控制方法

说明书

本发明公开了一种基于驾驶员跟车特性安全距离模型的自适应巡航控制方法，其主要包括以下步骤：步骤一：在对车间运动状态分析的基础上，设计出符合驾驶员跟车特性的安全跟车间距模型；步骤二：建立ACC系统四阶连续跟车模型；步骤三：将步骤一所建立的安全跟车间距模型作为自适应巡航上层决策算法的跟随目标。本发明针对传统自适应巡航上层控制算法所选取的期望安全距离不符合实际驾驶员特性的问题重新设计安全跟车间距并应用在上层决策算法中，使得自适应巡航系统对车辆的操纵特性更贴近熟练驾驶员的操控行为，提高系统的接受度和使用率。

技术领域

本发明涉及一种人性化先进辅助驾驶系统(ADAS)的设计，特别是关于一种基于驾驶员驾驶特性的自适应巡航控制方法。

背景技术

随着车辆保有量不断增加，道路拥挤、能源紧张、环境污染和交通事故等问题日益突出，使得以电子、通信、控制以及信息技术为基础的智能交通系统(ITS)应运而生。在人-车-路交通系统的组成部分中，驾驶员由于在心理、生理和驾驶习惯等方面存在一定的波动和局限性，难免出现疲劳误判行为而导致交通事故，因此成为ITS中最薄弱环节。先进驾驶辅助系统(ADAS)以驾驶员为研究核心，通过提高“人”对“车”“路”的感知与决策能力降低人为交通事故。

自适应巡航系统(ACC)作为ADAS纵向驾驶辅助的重要组成部分，代替驾驶员根据周围行车状况做出决策和控制，已经越来越多的应用在车辆当中。考虑到ACC系统的日益盛行，用户对ACC系统这项技术的接受度和满意度就成为了越来越重要的评价指标。尽管ACC的使用有潜在的好处，但同时有相关研究表明，当系统启动时，驾驶员可能会出现负面的系统行为适应。

针对目前ACC系统控制算法研究的特点，同时考虑车辆是由驾驶员操控在道路上行驶的交通工具，即从宏观交通流角度看每辆车均体现了相应驾驶员的操作行为特性，汽车ACC系统作为ADAS中纵向驾驶辅助的重要组成部分，如何使得ACC系统具有人性化，使得其操作行为应尽可能与熟练驾驶员的操作行为保持一致，是目前亟待解决的关键问题。清华大学李升波等应用MPC理论设计跟随间距控制算法，在设计中应用算法的成本函数和约束描述跟踪性能、舒适性能以及驾驶员期望响应(中国专利:CN 101417655、“一种车辆多目标协调式自适应巡航控制方法”)，但此方法所选取的跟车间距对驾驶员的跟车特性考虑较少。王建强,秦晓辉等人在ACC系统的设计中对跟车的安全性和跟随性进行设计(中国专利：CN103171545、“一种汽车油门和制动集成控制系统及控制方法”)，忽略了行车过程中的舒适性和燃油经济性等指标。因此，在ACC系统控制体系研究及相应的控制算法的具体实施过程中需要分析并研究驾驶员对车辆的跟随行为。一方面，跟车间距为后续ACC控制算法提供参考输入值，是设计ACC控制系统的第一步。其设计要符合实际驾驶员的跟车行为，过小的间距会使驾驶员感觉不舒服甚至导致车间碰撞危险，过大的间距不仅损失道路交通流量，还可能导致频繁的换道乱插队现象，从而影响系统的跟车效率，因此选择合适的车间距策略不仅能够改善道路交通使用率，而且可以提高汽车跟随性能和车间安全性。另一方面，在研究ACC系统对车辆速度或间距的具体控制方式时，也必须研究驾驶员的加减速控制意图，研究熟练驾驶员是如何根据外界道路交通环境信息对汽车速度或车间距进行调节以使ACC系统对车辆进行控制动作时不会使驾驶员产生不舒适感，从而提高系统的使用率。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以综合考虑驾驶员跟车特性的自适应巡航系统的上层决策方法，包括跟车间距策略和算法的设计，即一种基于驾驶员跟车特性安全距离模型的自适应巡航控制方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种基于驾驶员跟车特性安全距离模型的自适应巡航控制方法，包括以下步骤：

步骤一：在对车间运动状态分析的基础上，设计出符合驾驶员跟车特性的安全跟车间距模型；

步骤二：建立ACC系统四阶连续跟车模型；