[发明专利]一种自动驾驶汽车的跟车控制方法、装置及汽车

权利要求书

1.一种自动驾驶汽车的跟车控制方法，其特征在于，包括：

在本车处于稳定跟车工况时，检测本车的跟车目标是否发生切换；

若切换，则检测跟车目标发生切换后的本车起始车速Vh、前车起始车速Vf、本车与前车之间的起始跟车距离Dreal以及本车和前车之间的目标跟车距离Dtarget；

若前车起始车速Vf大于本车起始车速Vh，则规划出一条等腰梯形加速度曲线，并根据所述等腰梯形加速度曲线所获得的目标期望加速度进行本车控制，直至本车和前车之间的实际跟车距离等于目标跟车距离Dtarget；

若前车起始车速Vf小于或等于本车起始车速Vh，则规划出一条等腰梯形减速度曲线，并根据所述等腰梯形减速度曲线所获得的目标期望加速度进行本车控制，直至本车和前车之间的实际跟车距离等于目标跟车距离Dtarget；

规划出一条等腰梯形加速度曲线的步骤包括：

将等腰梯形加速度曲线划分为三段，依次为：加速度逐渐增大的加加速段、加速度保持不变的匀加速段和加速度逐渐减小的减加速段；加加速段的时长为t1，匀加速段的时长为t2-t1，减加速段的时长为t3-t2；

根据等腰梯形的原理，加加速段内、匀加速段内和减加速段内的期望加速度通过表达式(1)：

Acc_plan1＝Jerk*t 0＜t≤t1

Acc_plan2＝MaxAcc t1＜t≤t2

Acc_plan3＝MaxAcc+Jerk*(t2-t) t2＜t≤t3

进行表示，Acc_plan1为加加速段内的t时刻的期望加速度，Acc_plan2为匀加速段内的t时刻的期望加速度，Acc_plan3为减加速段内的t时刻的期望加速度，Jerk为根据经验预先设置加加速段的斜率，其对应于等腰梯形底角的正切值；MaxAcc为等腰梯形加速度曲线中的最大加速度值；

根据积分原理，对表达式(1)进行积分，可获得表达式(2)：

根据表达式(1)，可获得t1时刻和t3时刻的期望加速度，通过表达式(3)：

Acc_plan1(t1)＝Jerk*t1＝MaxAcc

Acc_plan3(t3)＝MaxAcc+Jerk*(t2-t3)＝0

进行表示，Acc_plan1(t1)为期望加速度曲线中的t1时刻对应的期望加速度，Acc_plan3(t3)为期望加速度曲线中的t3时刻对应的期望加速度；

对表达式(1)、(2)和(3)计算求解，可获得等腰梯形加速度曲线中的t1、t2和t3时刻各自关于最大加速度MaxAcc的关系式，通过表达式(4)：

t1＝MaxAcc/Jerk

t2＝(Vf-Vh)/MaxAcc

t3＝t1+t2

进行表示；

对期望加速度在加加速段、匀加速段和减加速段内进行分段积分，获得期望速度曲线表达式(5)：

其中，V_plan1表示加加速段内的t时刻的期望速度；V_plan2表示匀加速段内的t时刻的期望速度；V_plan3表示减加速段内的t时刻的期望速度；

将表达式(1)代入至表达式(5)中，可获得表达式(6)：

对期望速度在加加速段、匀加速段和减加速段内进行分段积分，获得期望距离曲线表达式(7)：

其中，D_plan1表示加加速段内的t时刻的期望距离；D_plan2表示匀加速段内的t时刻的期望距离；D_plan3表示减加速段内的t时刻的期望距离；在t3时刻的期望距离最终值D_plan(t3)等于目标跟车距离Dtarget，即满足表达式(8)：

若本车和前车之间的目标跟车距离Dtarget大于本车和前车之间的起始跟车距离Dreal，则对上述表达式(1)至(8)进行求解，获得等腰梯形加速度曲线中的最大加速度MaxAcc；若本车和前车之间的目标跟车距离Dtarget小于或等于本车和前车之间的起始跟车距离Dreal，则最大加速度MaxAcc为根据经验预先设置的数值；

将计算求解所获得的最大加速度MaxAcc或根据经验预先设置的最大加速度MaxAcc输入至表达式(4)中，计算出加加速段、匀加速段和减加速段各自的时长；

基于最大加速度MaxAcc、加加速段、匀加速段和减加速段各自的时长以及根据经验预先设置加加速段的斜率Jerk，规划出一条等腰梯形加速度曲线。