[发明专利]一种基于车辆行为调整模型的用于最佳跟驰车距计算的曲线拟合建模方法

说明书

提出一种用于交通运输领域最佳跟驰车距计算的曲线拟合建模方法。根据车辆在停车运行过程的控制需求，建立能够科学反映车辆在停车运行过程中动态行为特征的数学模型：式中v₀为车辆开始制动减速时的初速度，k、τ为大于0的常数，δ为大于0的微小速度增量，t为时间变量，v为速度变量(v|_t＝‑∞＝v₀+δ,v|_t＝∞＝‑δ)，tanh()表示双曲正切函数。本发明基于上述车辆行为调整模型，提出一种动态最佳跟驰车距的曲线拟合方法，用于动态最佳跟驰车距的实时计算，可为车辆以平稳(舒适)、快速的行为调整过程实现安全、高效跟驰运行创造条件，也可为交通管理部门进行交通管理，以及车辆制造行业提高车辆自动化水平、降低工程实验成本，提供技术支持。

技术领域

本发明涉及交通运输领域，基于一种科学的车辆行为调整模型，提出一种用于最佳跟驰车距计算的曲线拟合建模方法，为确定车辆最佳跟驰车距，确保车辆能够以平稳(舒适)的行为调整过程实现安全、高效跟驰运行创造条件。

特别适用于各类载运工具的自动驾驶。

背景技术

车辆跟驰运行过程中，出于安全性、高效性和自身行为调整的平稳性和快速性考虑，前、后车辆之间的最佳距离，即最佳跟驰车距，显然不是一个固定不变的值。就车辆跟驰运行的任意时刻而言，跟驰车距为何值，车辆的跟驰运行才是既安全又高效的，同时满足车辆行为调整的平稳(舒适)性需求？不仅是高质量车辆跟驰控制所需要的基础数据，而且也是交通管理部门进行路网车流科学管理的重要依据。

显然，车辆实时地掌握这个“最佳跟驰车距”，与当前的实际跟驰车距作比较分析，可以了解自身当前的跟驰状态和行为质量，进而能够科学确定自身行为调整的具体细节。可见，“最佳跟驰车距”在任意时刻对于车辆安全、高效、平稳(舒适)跟驰运行的重要性。问题是怎样计算这个“最佳跟驰车距”呢？

目前，在世界范围内的交通领域尚无一个被广泛接受的“动态最佳跟驰车距实时计算”的行业标准。不仅公路交通领域对动态安全车距存在技术上的需求，轨道交通领域在全速域内任意跟驰形势下以动态安全车距作为车辆跟驰行为调整(控制)的参考依据，在技术上的需求更为迫切，虽有若干典型速度下的“安全车距”标准，但完全不能满足CBTC(Communication-based Train Control)系统车辆在任意跟驰形势下均能安全、高效运行的控制需求。

当前学术界和工程界，“最佳跟驰车距”主要是采取拟合函数的计算方法获得。该方法根据工程实验中取得的基础数据，进行曲线拟合，从而得到如式(a)所示的最佳跟驰车距计算公式。

S_{OptimalFollowingDistance}＝f(v_f) (a)

式中S_{OptimalFollowingDistance}表示最佳跟驰车距，v_f表示后车速度，f()表示函数。

上述“最佳跟驰车距”的计算公式，完全依赖于工程实践中的数据获得。由于动态安全车距涉及速度、控制策略等诸多参数，其复杂性主要表现为“每个参数均有无穷多个数值，其组合更是难以穷尽”，为建立准确的拟合函数所作的工程实验将是大量的，同时也必须是有限的才是在工程上可行的，大量的工程实验耗费巨额资金，而实验次数有限性又令拟合函数的准确性受到质疑。解决上述矛盾，将有助于实现未来车辆自动驾驶的安全性、高效性、平稳性和智能化。

本发明针对上述现状，基于车辆的科学行为调整模型，提出一种用于最佳跟驰车距计算的曲线拟合建模方法，一方面可降低工程实验的次数，另一方面能够提高所建拟合函数的准确性。

发明内容

本发明基于一种科学的车辆行为调整模型，提出一种用于最佳跟驰车距计算的曲线拟合建模方法。

本发明通过以下技术方案来实现：