[发明专利]一种面向城市环境下汽车低速走停工况的自动跟车系统的控制方法

摘要

本发明公开了一种面向城市环境下汽车低速走停工况的自动跟车系统及其控制方法，控制系统包括传感器、控制器和执行器，传感器包括毫米波雷达、车载DSRC无线通讯接收模块，执行器包括基于车载CAN总线通讯的发动机动力控制单元、ESC主动制动单元、电子驻车制动单元、自动变速器及发动机怠速启停单元。控制方法利用车‑车通讯、车‑路通讯以及各个执行器的协同控制，在停车工况、起步工况与制动工况下实现自动跟车，代替驾驶员的油门及制动操作。本发明不仅能够代替驾驶员实现城市低速/走停工况下的自动跟车，减轻驾驶疲劳，并且结合车联网技术与多种执行机构的协同控制，有效提高跟车过程中的安全性、燃油经济性与乘坐舒适性。

主权项

一种面向城市环境下汽车低速走停工况的自动跟车系统的控制方法，自动跟车系统包括传感器、控制器和执行器，其中：所述传感器包括毫米波雷达、实现车‑车及车‑路通讯的车载DSRC无线通讯接收模块，所述毫米波雷达布置在汽车前保险杠上，用于测量前方目标车辆的相对距离和相对车速；所述车载DSRC无线通讯接收模块安装在车顶，用于获得汽车队列中的前车信息及红绿灯的预计变化信息，实现车联网；所述执行器包括发动机动力控制单元、发动机怠速启停单元、自动变速器、ESC主动制动单元、电子驻车制动单元，所述发动机动力控制单元用于调节发动机驱动力矩的大小，发动机怠速启停单元用于在车辆怠速的必要时刻使发动机短时熄火，自动变速器用于在行车过程中实现自动的换挡功能，ESC主动制动单元用于自动施加轮缸制动压力，从而给予车轮一定的制动力矩，电子驻车制动单元用于在汽车静止时给予后轮一定的驻车夹紧力；所述控制器采用由上位机、下位机分层组成的自动跟车控制器，上位机用于从传感器中提取有效信息，对当前汽车所处的跟车工况进行定量表征，下位机用于对底层各个执行器协同控制，发出控制指令；所述传感器及执行器通过车载CAN总线与自动跟车控制器相连并进行数据交换；其特征在于，控制方法利用车载DSRC无线通讯接收模块的车‑车通讯、车‑路通讯以及各个执行器的协同控制，在停车工况、起步工况与制动工况下实现自动跟车，代替驾驶员的油门及制动操作，在所述的起步工况下，控制方法具体包括如下步骤：a)首先通过车载DSRC无线通讯接收模块估计汽车的起步时间；b)然后通过调节期望油门开度与前车保持合理的车距与相对车速，具体为：期望油门开度由稳态车速下的油门开度与可实现跟踪性能的油门开度两部分组成，并经过饱和处理以满足乘坐舒适性要求，期望油门开度αdes的计算公式为：αdes＝αss(tn)+kTHW·(THW(tn)‑THWd)上式中，αss(tn)为稳态车速下的油门开度，kTHW为第一控制增益；THWd为理想车间时距、由驾驶员设定，THW(tn)为当前实际车间时距、由下式计算：THW(tn)=d(tn)v(tn)]]>式中，d(tn)为车距距离，由毫米波雷达测得，v(tn)为自车速度；在计算出期望油门开度αdes后，考虑到乘坐舒适性的要求，对αdes进行饱和处理：α=αdesαdes≤αlimitαlimitαdes>αlimit]]>式中，αlimit根据驾驶员所能接受的纵向加速度进行实车标定；c)最后，自动跟车控制器通过车载CAN总线调节发动机动力控制单元来实现具体的油门大小。