專利名稱：一種基于車車協(xié)同的跟馳輔助控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于車車協(xié)同的跟馳輔助控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是基于車車通信，通過獲取自身車輛的運(yùn)動狀態(tài)參數(shù)以及周圍車輛的運(yùn)動狀態(tài)參數(shù)，判斷出需要采取跟馳行為的目標(biāo)對象。如果需要采取跟馳行為，系統(tǒng)會進(jìn)入跟馳模式，并控制車輛使其可以在一定的安全跟馳距離和安全跟馳裕度下跟隨前車。
背景技術(shù)：
根據(jù)公安部交通管理局的統(tǒng)計，我國2010年，全國共接報道路交通事故3906164起，同比上升35.9%。其中，涉及人員傷亡的道路交通事故219521起，造成65225人死亡、254075人受傷，直接財產(chǎn)損失9.3億。在對交通事故發(fā)生原因的分析中，發(fā)現(xiàn)車輛追尾碰撞事故占所有交通事故的比例最大，達(dá)到了 30% 40%，并且在最近幾年有明顯上升的趨勢，因此避免車輛追尾碰撞事故的發(fā)生可以明顯降低我國交通事故的發(fā)生率，減少沒必要的人員傷亡和財產(chǎn)損失?；谲囓噮f(xié)同的跟馳輔助控制系統(tǒng)，主要適用于車車跟隨行為的輔助控制，可以有效的防止車輛追尾碰撞事故的發(fā)生，當(dāng)車輛跟隨他車行駛時，系統(tǒng)輔助自身車輛和跟隨目標(biāo)車輛采取加速或減速行為，使得前車和后車保持一定的安全駕駛距離，可以有效防止車輛追尾碰撞事故的發(fā)生。對現(xiàn)有專利進(jìn)行檢索，申請?zhí)枮椤?01010181656”的專利公開了一種激光掃描式車輛主動避撞系統(tǒng)，申請?zhí)枮椤?01020590392”的專利公開了一種汽車防撞裝置，它們主要通過在后車上安裝激光測距傳感器，并通過采用激光測距傳感器來判斷兩車之間的距離以及車輛的其它運(yùn)動狀態(tài)信息，進(jìn)而判斷出車輛是否存在發(fā)生碰撞的潛在危險。這種方法在實際應(yīng)用中具有一定的道路狀況適應(yīng)條件，缺少車輛與車輛之間的運(yùn)動狀態(tài)信息交互處理過程，只有后車的單獨處理操作過程，因此在彎路、上下坡、多車道等其它道路狀況復(fù)雜的條件下，信息的采集會出·現(xiàn)一定的誤差，進(jìn)而導(dǎo)致避撞的不確定性，同時因為沒有車車信息的交互過程，所以該方法無法更好的適應(yīng)多車跟隨或者多車存在的車輛環(huán)境。而使用車車通信的方式，可以使得后車接收周圍車輛信息的范圍由正前方擴(kuò)大，使其可以適應(yīng)更加復(fù)雜的車輛周圍環(huán)境，并且采用車車通信的方法，能夠跟準(zhǔn)確迅速的獲取多輛車的運(yùn)動狀態(tài)參數(shù)信息，在多輛車跟馳的情況下，可以更加快速的尋找出需要跟隨的車輛。通過對有關(guān)車輛跟馳模型的論文進(jìn)行檢索和研究，發(fā)現(xiàn)有如下幾個典型的跟車模型，包括GM模型、線性跟隨模型、AP模型、安全距離模型、模糊推理跟馳模型、基于危險感知量化的車輛跟馳模型等等。GM模型主要由駕駛動力學(xué)模型推導(dǎo)而來，并引入反應(yīng)(t+T)=靈敏度X刺激的(t)的想法，其核心公式為:
糾(,+ 7’)= <丨('+ 7’)黑Cl)
式中:an+1 (t+T)為t+T時刻第n+1輛車的加速度，Av(t)為t時刻第η輛車與第η+1輛車之間的速度差，Ax(t)為t時刻第η輛車與第n+1輛車之間的距離，c，l，m為常數(shù)。GM模型作為跟馳模型的早期成就，成為以后很多研究跟馳模型的基礎(chǔ)，但由于其參數(shù)的標(biāo)定受到不同交通環(huán)境下的影響，因此并沒有廣泛的應(yīng)用于實際的跟馳控制中。線性跟馳模型作為GM模型的進(jìn)一步優(yōu)化，其參數(shù)的標(biāo)定對周圍交通環(huán)境的影響有了一定的改善，在實踐中有著大量的應(yīng)用，但其通用性仍然受到質(zhì)疑。線性跟馳模型的核心公式為:a (t) = C1 Δ V (t-T) +C2 [ Δ X (t-T) -Dn (t) ](2 )
Dn (t) = α + β νη (t-T) + Y an(t-T)
式中:Dn(t)為期望跟隨距離；C1; C2, α , β , y為參數(shù)。
AP模型也叫生理-心理模型，是一種跟隨決策模型。該模型加入了閾值的概念，通過駕駛員對前方車輛的生理和心理感知作用，定義一個兩車相對速度的感知閾值，一旦達(dá)到該閾值，駕駛員就會減速直到自己感覺不到兩車的速度差。該模型加入了駕駛員的生理心理感受，比較適應(yīng)于實際的駕駛行為中，但其閾值的調(diào)查和測量比較困難。安全距離模型也叫CA模型，其基本公式為:
權(quán)利要求
1.基于車車協(xié)同下的跟馳輔助控制系統(tǒng)，其特征在于所述基于車車協(xié)同下的跟馳輔助控制系統(tǒng)，主要由車車無線局域網(wǎng)通信和跟馳輔助控制兩個核心系統(tǒng)組成，所述跟馳輔助控制主要由兩部分構(gòu)成，一部分為尋找跟馳對象系統(tǒng)，另一部分為跟馳控制系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種基于車車協(xié)同下的跟馳輔助控制系統(tǒng)，其特征在于所述車車無線局域網(wǎng)通信，主要通過各輛車所架設(shè)的無線局域網(wǎng)，將自己車輛的運(yùn)動狀態(tài)信息向周圍打包發(fā)送出去，以便周圍車輛可以接收到車輛的信息，該處的信息交會可以通過802. 11、3G或者DSRC等無線通信技術(shù)來實現(xiàn)，同時該車車通信的車輛需要安裝GPS定位模塊系統(tǒng)，以用來獲取跟馳輔助控制系統(tǒng)運(yùn)行所需的車輛運(yùn)動狀態(tài)參數(shù)信息，其主要獲取車輛的高斯坐標(biāo)信息和高斯坐標(biāo)系下的速度信息，高斯坐標(biāo)信息通過所獲取的GPS位置信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到，形式為高斯平面直角坐標(biāo)系下的X，Y兩方向高斯坐標(biāo)，速度信息通過GPS模塊采集直接輸出，形式為高斯平面直角坐標(biāo)系下的X，Y兩方向的速度信息。
3.如權(quán)利要求I所述的一種基于車車協(xié)同下的跟馳輔助控制系統(tǒng)，其特征在于所述尋找跟馳對象系統(tǒng)，主要通過采集自身車輛的運(yùn)動狀態(tài)參數(shù)以及周圍車輛的運(yùn)動狀態(tài)參數(shù)，經(jīng)過前后位置判斷，同向性判斷，最短距離判斷，同車道判斷四個模塊，進(jìn)行對周圍車輛的篩選，找出自身車輛所要跟隨車輛的車輛ID，所述前后位置判斷模塊主要將周圍車輛中處于自身車輛后方的車輛篩除出去，所述同向性判斷模塊主要將周圍車輛中與自身車輛行駛方向不一致的車輛篩除出去，所述同車道判斷模塊主要將周圍車輛中與自身車輛不在同一車道的車輛篩除出去，所述最短距離判斷模塊主要將周圍車輛中與自身車輛所處位置之間距離最短的車輛篩選出來。
4.如權(quán)利要求I所述的一種基于車車協(xié)同下的跟馳輔助控制系統(tǒng)，其特征在于所述前后位置模塊判斷主要獲取自身車輛的高斯坐標(biāo)位置參數(shù)、駕駛速度參數(shù)以及周圍車輛的高斯坐標(biāo)位置參數(shù)，進(jìn)而通過將周圍車輛與自身車輛的高斯坐標(biāo)參數(shù)之差和自身車輛的速度相乘，判斷其正負(fù)性，將周圍車輛中位于自身車輛后方的車輛依次篩除出去。
5.如權(quán)利要求I所述的一種基于車車協(xié)同下的跟馳輔助控制系統(tǒng)，其特征在于所述同向性判斷模塊主要獲取自身車輛的速度參數(shù)和周圍車輛的速度參數(shù)，進(jìn)而通過將自身車輛的速度與周圍車輛的速度依次相乘，判斷其正負(fù)性，將周圍車輛中與自身車輛行駛方向不一致的車輛篩除出去。
6.如權(quán)利要求I所述的一種基于車車協(xié)同下的跟馳輔助控制系統(tǒng)，其特征在于所述最短距離模塊主要獲取自身車輛的高斯位置參數(shù)以及周圍車輛的高斯位置參數(shù)，通過篩選出兩車距離最短的車輛，確定需要跟隨的對象。
7.如權(quán)利要求I所述的一種基于車車協(xié)同下的跟馳輔助控制系統(tǒng)，其特征在于所述同車道判斷模塊主要通過獲取自身車輛的速度信息、高斯坐標(biāo)信息以及周圍車輛的高斯坐標(biāo)參數(shù)，進(jìn)而通過兩個參數(shù)的比較判斷過程來判斷是否為同一車道，兩個參數(shù)分別為自身車輛的速度方向與高斯坐標(biāo)Y軸的夾角a和周圍車輛的高斯坐標(biāo)位置和自身車輛的高斯坐標(biāo)所畫出的矢量與高斯坐標(biāo)Y軸的夾角b，如果a和b相等，那么該周圍車輛變和自身車輛在同一個車道，通過此方法將周圍車輛中和自身車輛不在同一車道的車輛篩除出去。
8.如權(quán)利要求I所述的一種基于車車協(xié)同下的跟馳輔助控制系統(tǒng)，其特征在于所述跟馳控制系統(tǒng)，主要通過采集自身車輛的運(yùn)動狀態(tài)參數(shù)以及周圍車輛的運(yùn)動狀態(tài)參數(shù)，計算出當(dāng)前兩車速度下的安全裕度，同時根據(jù)選定的安全裕度上限和安全裕度下限，分為三種情況來控制自身車輛進(jìn)行加減速來實現(xiàn)安全的跟馳行為，具體實現(xiàn)過程為當(dāng)安全裕度大于安全裕度上限時，后車通過計算所需要的加速度，進(jìn)而控制后車加速，提高道路利用率；當(dāng)安全裕度基于安全裕度上限和安全裕度下限之間時，自身車輛不采取加減速動作；當(dāng)安全裕度小于安全裕度下限時，系統(tǒng)計算出后車的減速度和前車所需要的加速度，從而控制前車加速、后車減速，進(jìn)而使自身車輛在一定的安全裕度下進(jìn)行安全的跟馳行為。
9.如權(quán)利要求I所述的一種基于車車協(xié)同下的跟馳輔助控制系統(tǒng)，其特征在于自身車輛和周圍車輛通過系統(tǒng)所返回的加減速度來實現(xiàn)加減速，車輛的加速動作通過控制車輛的油門開度來實現(xiàn)，車輛的減速動作通過控制剎車制動器的制動力來實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于車車協(xié)同的跟馳輔助控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由車車無線局域網(wǎng)通信和跟馳輔助控制兩個核心系統(tǒng)組成。車車無線局域網(wǎng)通信，主要通過各輛車所架設(shè)的無線局域網(wǎng)，將自己車輛的運(yùn)動狀態(tài)信息向周圍打包發(fā)送出去，以便周圍車輛可以接收到車輛的運(yùn)動狀態(tài)信息。跟馳輔助控制由兩部分控制模塊組成，第一部分為后車尋找需要跟隨的車輛，另一部分為跟馳控制，通過這兩個控制模塊的協(xié)同控制，系統(tǒng)可以完成尋找所要跟馳的目標(biāo)對象和輔助跟馳行為所需采取的加速與減速行為，以此來達(dá)到安全跟馳的目的，避免追尾碰撞事故的發(fā)生。
文檔編號B60W40/10GK103253261SQ201310170268
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月10日
發(fā)明者魯光泉, 李良, 王云鵬, 田大新, 余貴珍, 于海洋, 李魯苗 申請人:北京航空航天大學(xué)