专利名称：一种基于车车协同的跟驰辅助控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于车车协同的跟驰辅助控制系统。该系统主要是基于车车通信，通过获取自身车辆的运动状态参数以及周围车辆的运动状态参数，判断出需要采取跟驰行为的目标对象。如果需要采取跟驰行为，系统会进入跟驰模式，并控制车辆使其可以在一定的安全跟驰距离和安全跟驰裕度下跟随前车。
背景技术：
根据公安部交通管理局的统计，我国2010年，全国共接报道路交通事故3906164起，同比上升35.9%。其中，涉及人员伤亡的道路交通事故219521起，造成65225人死亡、254075人受伤，直接财产损失9.3亿。在对交通事故发生原因的分析中，发现车辆追尾碰撞事故占所有交通事故的比例最大，达到了 30% 40%，并且在最近几年有明显上升的趋势，因此避免车辆追尾碰撞事故的发生可以明显降低我国交通事故的发生率，减少没必要的人员伤亡和财产损失。基于车车协同的跟驰辅助控制系统，主要适用于车车跟随行为的辅助控制，可以有效的防止车辆追尾碰撞事故的发生，当车辆跟随他车行驶时，系统辅助自身车辆和跟随目标车辆采取加速或减速行为，使得前车和后车保持一定的安全驾驶距离，可以有效防止车辆追尾碰撞事故的发生。对现有专利进行检索，申请号为“201010181656”的专利公开了一种激光扫描式车辆主动避撞系统，申请号为“201020590392”的专利公开了一种汽车防撞装置，它们主要通过在后车上安装激光测距传感器，并通过采用激光测距传感器来判断两车之间的距离以及车辆的其它运动状态信息，进而判断出车辆是否存在发生碰撞的潜在危险。这种方法在实际应用中具有一定的道路状况适应条件，缺少车辆与车辆之间的运动状态信息交互处理过程，只有后车的单独处理操作过程，因此在弯路、上下坡、多车道等其它道路状况复杂的条件下，信息的采集会出·现一定的误差，进而导致避撞的不确定性，同时因为没有车车信息的交互过程，所以该方法无法更好的适应多车跟随或者多车存在的车辆环境。而使用车车通信的方式，可以使得后车接收周围车辆信息的范围由正前方扩大，使其可以适应更加复杂的车辆周围环境，并且采用车车通信的方法，能够跟准确迅速的获取多辆车的运动状态参数信息，在多辆车跟驰的情况下，可以更加快速的寻找出需要跟随的车辆。通过对有关车辆跟驰模型的论文进行检索和研究，发现有如下几个典型的跟车模型，包括GM模型、线性跟随模型、AP模型、安全距离模型、模糊推理跟驰模型、基于危险感知量化的车辆跟驰模型等等。GM模型主要由驾驶动力学模型推导而来，并引入反应(t+T)=灵敏度X刺激的(t)的想法，其核心公式为:
糾(,+ 7’)= <丨('+ 7’)黑Cl)
式中:an+1 (t+T)为t+T时刻第n+1辆车的加速度，Av(t)为t时刻第η辆车与第η+1辆车之间的速度差，Ax(t)为t时刻第η辆车与第n+1辆车之间的距离，c，l，m为常数。GM模型作为跟驰模型的早期成就，成为以后很多研究跟驰模型的基础，但由于其参数的标定受到不同交通环境下的影响，因此并没有广泛的应用于实际的跟驰控制中。线性跟驰模型作为GM模型的进一步优化，其参数的标定对周围交通环境的影响有了一定的改善，在实践中有着大量的应用，但其通用性仍然受到质疑。线性跟驰模型的核心公式为: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)为期望跟随距离；C1; C2, α , β , y为参数。
AP模型也叫生理-心理模型，是一种跟随决策模型。该模型加入了阈值的概念，通过驾驶员对前方车辆的生理和心理感知作用，定义一个两车相对速度的感知阈值，一旦达到该阈值，驾驶员就会减速直到自己感觉不到两车的速度差。该模型加入了驾驶员的生理心理感受，比较适应于实际的驾驶行为中，但其阈值的调查和测量比较困难。安全距离模型也叫CA模型，其基本公式为:
权利要求
1.基于车车协同下的跟驰辅助控制系统，其特征在于所述基于车车协同下的跟驰辅助控制系统，主要由车车无线局域网通信和跟驰辅助控制两个核心系统组成，所述跟驰辅助控制主要由两部分构成，一部分为寻找跟驰对象系统，另一部分为跟驰控制系统。
2.如权利要求I所述的一种基于车车协同下的跟驰辅助控制系统，其特征在于所述车车无线局域网通信，主要通过各辆车所架设的无线局域网，将自己车辆的运动状态信息向周围打包发送出去，以便周围车辆可以接收到车辆的信息，该处的信息交会可以通过802. 11、3G或者DSRC等无线通信技术来实现，同时该车车通信的车辆需要安装GPS定位模块系统，以用来获取跟驰辅助控制系统运行所需的车辆运动状态参数信息，其主要获取车辆的高斯坐标信息和高斯坐标系下的速度信息，高斯坐标信息通过所获取的GPS位置信息进行转换得到，形式为高斯平面直角坐标系下的X，Y两方向高斯坐标，速度信息通过GPS模块采集直接输出，形式为高斯平面直角坐标系下的X，Y两方向的速度信息。
3.如权利要求I所述的一种基于车车协同下的跟驰辅助控制系统，其特征在于所述寻找跟驰对象系统，主要通过采集自身车辆的运动状态参数以及周围车辆的运动状态参数，经过前后位置判断，同向性判断，最短距离判断，同车道判断四个模块，进行对周围车辆的筛选，找出自身车辆所要跟随车辆的车辆ID，所述前后位置判断模块主要将周围车辆中处于自身车辆后方的车辆筛除出去，所述同向性判断模块主要将周围车辆中与自身车辆行驶方向不一致的车辆筛除出去，所述同车道判断模块主要将周围车辆中与自身车辆不在同一车道的车辆筛除出去，所述最短距离判断模块主要将周围车辆中与自身车辆所处位置之间距离最短的车辆筛选出来。
4.如权利要求I所述的一种基于车车协同下的跟驰辅助控制系统，其特征在于所述前后位置模块判断主要获取自身车辆的高斯坐标位置参数、驾驶速度参数以及周围车辆的高斯坐标位置参数，进而通过将周围车辆与自身车辆的高斯坐标参数之差和自身车辆的速度相乘，判断其正负性，将周围车辆中位于自身车辆后方的车辆依次筛除出去。
5.如权利要求I所述的一种基于车车协同下的跟驰辅助控制系统，其特征在于所述同向性判断模块主要获取自身车辆的速度参数和周围车辆的速度参数，进而通过将自身车辆的速度与周围车辆的速度依次相乘，判断其正负性，将周围车辆中与自身车辆行驶方向不一致的车辆筛除出去。
6.如权利要求I所述的一种基于车车协同下的跟驰辅助控制系统，其特征在于所述最短距离模块主要获取自身车辆的高斯位置参数以及周围车辆的高斯位置参数，通过筛选出两车距离最短的车辆，确定需要跟随的对象。
7.如权利要求I所述的一种基于车车协同下的跟驰辅助控制系统，其特征在于所述同车道判断模块主要通过获取自身车辆的速度信息、高斯坐标信息以及周围车辆的高斯坐标参数，进而通过两个参数的比较判断过程来判断是否为同一车道，两个参数分别为自身车辆的速度方向与高斯坐标Y轴的夹角a和周围车辆的高斯坐标位置和自身车辆的高斯坐标所画出的矢量与高斯坐标Y轴的夹角b，如果a和b相等，那么该周围车辆变和自身车辆在同一个车道，通过此方法将周围车辆中和自身车辆不在同一车道的车辆筛除出去。
8.如权利要求I所述的一种基于车车协同下的跟驰辅助控制系统，其特征在于所述跟驰控制系统，主要通过采集自身车辆的运动状态参数以及周围车辆的运动状态参数，计算出当前两车速度下的安全裕度，同时根据选定的安全裕度上限和安全裕度下限，分为三种情况来控制自身车辆进行加减速来实现安全的跟驰行为，具体实现过程为当安全裕度大于安全裕度上限时，后车通过计算所需要的加速度，进而控制后车加速，提高道路利用率；当安全裕度基于安全裕度上限和安全裕度下限之间时，自身车辆不采取加减速动作；当安全裕度小于安全裕度下限时，系统计算出后车的减速度和前车所需要的加速度，从而控制前车加速、后车减速，进而使自身车辆在一定的安全裕度下进行安全的跟驰行为。
9.如权利要求I所述的一种基于车车协同下的跟驰辅助控制系统，其特征在于自身车辆和周围车辆通过系统所返回的加减速度来实现加减速，车辆的加速动作通过控制车辆的油门开度来实现，车辆的减速动作通过控制刹车制动器的制动力来实现。
全文摘要
本发明公开了一种基于车车协同的跟驰辅助控制系统，该系统主要由车车无线局域网通信和跟驰辅助控制两个核心系统组成。车车无线局域网通信，主要通过各辆车所架设的无线局域网，将自己车辆的运动状态信息向周围打包发送出去，以便周围车辆可以接收到车辆的运动状态信息。跟驰辅助控制由两部分控制模块组成，第一部分为后车寻找需要跟随的车辆，另一部分为跟驰控制，通过这两个控制模块的协同控制，系统可以完成寻找所要跟驰的目标对象和辅助跟驰行为所需采取的加速与减速行为，以此来达到安全跟驰的目的，避免追尾碰撞事故的发生。
文档编号B60W40/10GK103253261SQ201310170268
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月10日 优先权日2013年5月10日
发明者鲁光泉, 李良, 王云鹏, 田大新, 余贵珍, 于海洋, 李鲁苗 申请人:北京航空航天大学