[发明专利]一种基于高精度地图的车辆预见巡航控制方法

摘要

本发明涉及一种基于高精度地图的车辆预见巡航控制方法，该方法包括下述步骤：车辆定位；地图传输；地图重构；预见巡航车速规划；本发明基于GPS和高精度地图实时预测前方路况信息，并在不同工况下对巡航车速进行自适应调节，平衡低油耗及高时效之间的关系，节约了运输成本，提高了运输效率，与普通的定速巡航相比，在保证车辆时效性的基础上，极大的提高了车辆的燃油经济性。

主权项

1.一种基于高精度地图的车辆预见巡航控制方法，其特征在于包括下述步骤：/n步骤一、车辆定位/n通过GPS对车辆当前所在位置进行准确定位，并根据高精度地图获取前方X米内的地图数据信息；/n步骤二、地图传输/n依据ADASIS协议将地图数据信息传输给控制器；所述的地图数据信息包括当前及前方X米内的节点位置、节点坡度，交叉口位置信息、限速位置及标识；X＝1000～3000米，X米内相邻节点间距为10～100米；/n步骤三、地图重构/n控制器根据接收的地图数据信息对前方地图进行有效重构，获得可识别当前坡路段、前方坡路段信息以及前方交叉口位置和限速标识信息的重构地图数据信息；/n步骤四、预见巡航车速规划/n4.1、巡航车速按照下述三种情况做最值限制：/na、前方一段距离内有限速标识，限制车速为V_lim1；/nb、前方一段距离内有交叉口信息，限制车速为V_lim2；/nc、驾驶员设定的巡航车速为V_ref，可以接受的巡航车速上偏差为V_inc，下偏差为V_dec；最终设定的巡航车速下限为(V_ref-V_dec)，上限为V_lim1、V_lim2、(V_ref+V_inc)中的最小值；/n4.2、巡航车速优化/n4.2.1估计前方各节点速度范围/n假设节点i的最大速度为V_imax，整车能够提供的最大扭矩为T_max，整车质量为m，节点i+1的坡度值为Slope_(i+1)，节点i到节点i+1的距离为Δ_{s(i_i+1)}，则根据车辆动力学方程(1)计算得到从节点i行驶到节点i+1能够达到的最大加速度ACC_(i+1)max：/nACC_(i+1)max＝f_acc(T_max，V_imax，Slope_(i+1)，m) (1)/n如果V_imax²+2*Acc_(i+1)max*Δ_{s(i_i+1)}<0，则节点i+1最大车速V_(i+1)max＝0。/n如果V_imax²+2*Acc_(i+1)max*Δ_{s(i_i+1)}＞0，则节点i+1最大车速/n /nV_0max＝V₀即车辆当前位置的车速；/n假设节点i的最小速度为V_imin，整车能够提供的最大负扭矩为T_min，车辆以最大制动行驶，则根据车辆动力学方程(2)计算得到从节点i行驶到节点i+1能够达到的最大减速度Dec_(i+1)max：/nDec_(i+1)max＝f_dec(T_min，V_imin，Slope_(i+1)，m) (2)/n如果V_imin²+2*Dec_(i+1)max*Δ_{s(i_i+1)}<0，则节点i+1最小车速V_(i+1)min＝0；/n如果V_imin²+2*Dec_(i+1)max*Δ_{s(i_i+1)}≥0，则节点i+1最小车速/n /nV_0min＝V₀即车辆当前位置的车速；/n4.2.2.将末节点N的最优速度V_N规划为车辆的巡航车速V_ref，即V_F＝V_ref；/n4.2.3其他各节点速度优化/n(1)根据步骤4.2.1预测得到的每个节点速度范围，按照设定间隔对各节点速度范围进行离散化；设针对节点i-1离散化得到n_(i-1)个速度节点节点i的最优速度为V_i；/n(2)假设节点N-1的最大速度和最小速度均等于节点N-1的某一速度节点时，计算得到的末节点N的速度范围不包含末节点N的最优车速V_N，则认为该速度节点不符合条件；排除节点N-1的不符合条件的所有速度节点；/n(3)尝试用空挡链接节点N和节点N-1的速度/n假设节点N与节点N-1之间的坡度为Slope_N-(N-1)，距离为S_N-(N-1)；针对任一符合条件的速度节点V_{(N-1)_x}，计算从该速度节点V_{(N-1)_x}出发，采用空挡行驶S_N-(N-1)距离后得到的末速度；如果末速度与末节点N的最优车速V_N速度相差3km/h以上，则直接跳到下一步骤(4)；反之则直接跳转到步骤(6)；/n(4)尝试用正扭矩链接节点N和节点N-1的速度/n计算从速度节点V_{(N-1)_x}出发，从节点N-1到节点N所需要的正扭矩T_{(N-1)_x}，如果得到的正扭矩T_{(N-1)_x}大于车辆发动机最大扭矩，则直接跳转到步骤(5)；反之则直接跳转到步骤(6)；/n(5)尝试用负扭矩链接节点N和节点N-1的速度/n计算从速度节点V_{(N-1)_x}出发，从节点N-1到节点N可用的辅助制动扭矩及末节点N的车速为V_{next(N-1)_x}；如果V_{next(N-1)_x}与V_N速度相差在3km/h以内，则转步骤(6)；否则舍弃该速度节点V_{(N-1)_x}；/n(6)保存各可用节点的速度和目标函数值/n计算所有符合条件的速度节点作为初速度时，从节点N-1行驶到节点N的目标函数值；针对速度节点V_{(N-1)_x}，目标函数值J_{(N-1)_x_N}如下：/nJ_{(N-1)_x_N}＝Q_(N-1)B*(B_{(N-1)_x_N}/B_{(N-1)_Nref}+Q_(N-1)T*Time_{(N-1)_x_N}/Time_{(N-1)_Nref}(6)/n其中，B_{(N-1)_x_N}，Time_{(N-1)_x_N}分别为初速度V_{(N-1)_x}行驶到节点N所消耗的燃油量和时间；Q_(N-1)B和Q_(N-1)T分别为从节点N-1行驶到节点N的燃油经济性和实时性的权重系数；B_{(N-1)_x_N}通过预先标定的车辆发动机油耗map图得到；Time_{(N-1)_x_N}＝S_{(N-1)_N}/V_{(N-1)_x}；B_{(N-1)_Nref}为车速为巡航车速V_{(N-1)_Nref}时从节点N-1到节点N的参考油耗，Time_{(N-1)_Nref}为车速为巡航车速V_{(N-1)_Nref}时从节点N-1到节点N的参考时间；/nTime_{(N-1)_Nref}＝S_N-(N-1)/V_{(N-1)_Nref}/n保存每个速度节点的的状态，即速度和对应的目标函数值；选择其中较小目标函数值对应的速度节点作为最优车速V_N-1并保存；/n(7)反复迭代，计算最优速度/n计算完节点N-1的状态之后，按照步骤(2)-(6)的方法依次计算后面各节点N-2、N-3….的状态；针对任一节点，计算以其各速度节点分别链接前方X米内所有节点时的总目标函数值，选择其中较小的目标函数值所在的速度链，将该速度链对应的速度节点作为该节点的最优速度；/n(8)如果任何两个非首节点中的速度通过步骤(3)、(4)、(5)均无法链接到一起时，则将后一节点作为最终的状态点，然后按照步骤(1)-(7)重新对各节点速度进行优化；如果首节点1的速度无法和节点2的速度链接在一起，则将节点1的V₁作为节点2的最优速度。/n