[发明专利]一种车辆协作自适应巡航控制的方法

说明书

本发明实施例提供了一种车辆协作自适应巡航控制的方法，所述车辆间通过无线网络组成车队，所述方法包括：获取所述车队内首车的动力学信息以及本车的前一辆车的动力学信息；根据车队内首车的动力学信息、本车的前一辆车的动力学信息以及各车辆与首车的动力学的传递函数，确定本车在预设的多种跟车策略下的跟车参考信息，所述跟车参考信息包括每种跟车策略中本车在多种通信时延下的行车控制参数以及关系曲线，所述关系曲线包括多种通信时延下对应的为满足行车稳定性所需的最小行车间距；根据本车的通信时延和跟车参考信息，选择最优的跟车策略，按照对应的行车控制参数计算用于行车控制的控制输出。

技术领域

本发明涉及智慧交通领域，具体来说涉及智慧交通系统中的协作车队驾驶，可应用于室外车队驾驶系统的纵向运动控制方面，更具体地说，涉及一种车辆协作自适应巡航控制的方法。

背景技术

交通设施的建立和完善对促进社会发展方面发挥着重要作用。但是，由于交通量的显著增加、一些驾驶者不按规定行车等因素，会出现交通拥堵和通行效率低下的问题。

一些研究者先提出了自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control，简称ACC)，自适应巡航控制可借助车载的传感器(例如雷达、激光雷达或摄像头传感系统)感知行车环境并可基于车辆间距来调整车速，使之与前方车辆车速相匹配，确保自身车辆与前方车辆能保持一定的行车间距。但是，车辆之间彼此是没有直接进行信息交互的，从而需要预留较大的安全间距，没有充分利用道路。

作为对ACC的扩展，一些研究者后续提出了协作自适应巡航控制(CooperativeAdaptive Cruise Control System，简称CACC)，其中，在ACC的基础上，车辆之间还可以通过车用无线通信技术(如V2X技术)组成车队，车辆可以基于前车的运动学信息来对本车进行行车控制。当使用前车的数据时，CACC系统可以相对于ACC系统具有更短、更精确的时差控制，有助于提高交通吞吐量和降低油耗。

CACC系统被广泛认为是解决交通问题的有效解决方案，因为它具有可改善道路使用效率、提高通行的能力。CACC系统可以实现车队纵向自动控制。CACC系统的主要目标是保持车队中车辆所有行为的统一并确保满足稳定性的车辆间距。车队中的车辆将建立通信网络进行运动学信息的周期性共享。因此，本车可以接收根据预定义的网络拓扑决定的前车或其相邻车辆速度、加速度和位置等运动学信息。基于车辆间实时真实信息共享的控制策略更加合理，也可以减少行车间距。

一些研究者提出了一个由前馈参数及反馈参数组成的CACC控制器，在给定一个固定的行车间距的情形下，考虑到通信延迟对车辆纵向控制的影响。对通信延迟对弦的稳定性的影响进行了研究。结果表明，如果通信延迟超过50毫秒，弦的稳定性将被破坏。一些研究者针对单车前继网络拓扑及固定的行车间距，提出了一种基于优化的CACC控制方法，考虑了通信时延及丢包率等因素。结果表明设计的控制器在低于0.293秒可以保持弦的稳定性。一些研究者专注于比例微分控制器，推导出满足稳定性要求的通信时延与行车间隙的关系。结果表明，当通信延迟从0.02s增加到0.1s，最小行车间距需要非线性增加到双倍来保持弦的稳定性。