[发明专利]一种基于最小安全车距的协同式自适应控制方法

说明书

本发明公开了一种基于最小安全车距的协同式自适应控制方法，应用于采用分层控制策略的协同式自适应巡航控制系统。该控制算法及其评价方法可用于上层控制，其利用评价函数与仿真实验相结合的方式确定期望加速度计算式中敏感度因子的最佳取值，从而得到最佳控制算法。所得算法可实现在保证自车跟驰安全性的前提下以最小车距跟车，大大提高了道路交通效率。

技术领域：

本发明涉及一种基于最小安全车距的协同式自适应巡航控制算法及其评价方法，尤其涉及一种在已知自车与前方车辆行驶状态信息时，对自车车速的控制方法。

技术背景：

目前自适应巡航控制系统(ACC)能够通过车辆上安装的雷达传感器探测前方环境，与前方车辆保持适当车距，实现巡航功能。但其仍存在一些缺陷，如：传感器探测的距离、角度有限；对前车行驶状态的判断不准确；传感器受环境、天气影响较大等。因此ACC系统还有一定的局限性。

协同式自适应巡航控制系统(CACC)相比于ACC增加了车间网络通信模块，使得自车可以不依赖雷达传感器便能够获取道路上其他车辆的行驶状态信息，不受探测距离的限制，且信息的获取更加准确、迅速。

基于CACC的上述特性，本公开内容设计了基于最小安全车距的协同式自适应巡航控制算法及其评价方法。可实现在保证自车跟驰安全性的前提下以最小车距跟车，大大提高了道路交通效率。

检索到中国发明专利第CN201711059649.0号2018年03月23号公开，其提供了一种基于相对运动关系的ACC纵向运动学建模方法，期望车距采用固定时距策略、可变时距策略、拟合驾驶员跟随行为的二阶回归模型、二次车距策略及指数车距策略。其中二次车距策略具体为：d_des＝c₀+c₁v_f+c₂v_f²，指数车距策略具体为：式中均涉及到车速的平方项，且系数为正。因此在车辆高速行驶时，期望车距将迅速增大，使得道路交通效率低下。同时，较大的车距将使得旁车切入的可能性增加，此时实际车距将由自车与原跟随车辆间的较大车距突变至自车与切入车辆间的较小车距。实际车距小于此时的期望车距，自车将迅速采取制动措施，使得车速波动大，乘坐舒适性差，行车危险性高。

检索到中国发明专利第CN201710765858.0号2018年01月05日公开，其提供了一种根据道路情况适时退出自适应巡航的控制方法，用以处理三种危险工况：被旁边车道的车辆突然加塞或变道；路口突然驶出车辆；前方车辆紧急制动。利用这种控制方法，其第一车距值较大，道路交通效率低，且工作时会频繁退出自适应巡航系统，增大驾驶员的操作负担。

发明内容：

本发明提供一种基于最小安全车距的协同式自适应控制方法，应用于采用分层控制策略的协同式自适应巡航控制系统。该控制算法及其评价方法可用于上层控制，其利用评价函数与仿真实验相结合的方式确定期望加速度计算式中敏感度因子的最佳取值，从而得到最佳控制算法。所得算法可实现在保证自车跟驰安全性的前提下以最小车距跟车，大大提高了道路交通效率。

本发明的控制算法及其评价方法如下：

1、CACC系统采用分层控制，其上层控制中自车的期望加速度a_des＝k₁(△X-X_des)+k₂(V₁-V₂)，式中k₁、k₂为敏感度因子。

2、所述敏感度因子k₁、k₂由仿真实验结合评价指标函数W确定：

3、评价方法如下：

步骤一、设定前方车辆与自车的初始位置、初始车速；