[发明专利]一种考虑前后车辆的ACC车辆控制方法

说明书

本发明属于自动驾驶汽车控制系统技术领域。特指一种考虑前后车辆的ACC车辆控制方法。采用的技术方案如下：在交通车流中把前方车辆和后方车辆看做两个势力场，控制车辆同时受到前后方车辆的引力和斥力作用，选取车辆传感器获得的前后方向车辆位置x和速度v作为特征量。在考虑前后车的基础上根据新型人工势场理论确定控制函数F_合，控制函数F_合作为负反馈与车辆当前合力形成对比误差，再经过PID调节修正误差，形成反馈的闭合回路，进而不断修正车辆合力使其能够按照函数F_合控制前后车距，以此来提高拥挤车流的流通效率。

技术领域

本发明属于自动驾驶汽车控制系统技术领域，用新的势场理论应用到无人驾 驶汽车纵横向耦合控制方法。

背景技术

无人驾驶汽车能够使人从方向盘上解放双手，并且可以更加安全高效的实现 对车的操控，同样也是科学解决道路交通拥挤，以及车辆节能环保，交通安全等 一系列问题的一条可靠途径。

纵横向耦合控制是一种在综合考虑车辆在行驶时侧偏力与纵向力的耦合关 系的基础上对车辆进行操控的控制方法，纵横向耦合控制包含了横向上的前轮转 角控制、横摆角速度控制和纵向上的速度控制。纵横向耦合控制相比于单纯的横 向控制和纵向控制，能够提高控制精度，使车辆的纵向跟随误差和横向位置误差 能够更快的收敛。

人工势场方法的基本思想是构造以障碍物为势场中心的斥力场和以目标为 中心的引力场，引力和斥力共同作用于控制体本身，距离障碍物过近则受到斥力 大于引力，距离目标点过远则引力大于斥力。

目前所存在的把人工势场运用于车辆控制中多使用的是传统人工势场，传统 的人工势场只考虑了目标、障碍物和控制体本身位置关系，适合于静态环境，而 新的人工势场把速度量考虑在内，在动态环境下能够提高控制精度。针对现在交 通拥挤工况下，行车效率极低的问题，有研究表明在车流中即使只有少数车辆具 有仿生学人工势场特性，也能提升整体道路资源的利用率。

发明内容

本发明专利把新型人工势场理论应用在道路车流中车辆的纵横向耦合控制 中，由此可以在交通拥挤的工况下，使整个车流的运行速度得到提升。

在交通车流中把前方车辆和后方车辆看做两个势力场，控制车辆同时受到前 后方车辆的引力和斥力作用，选取车辆传感器获得的前后方向车辆位置x和速度 v作为特征量。在考虑前后车的基础上根据新型人工势场理论确定控制函数F_合， 控制函数F_合作为负反馈与车辆当前合力形成对比误差，再经过PID调节修正误 差，形成反馈的闭合回路，进而不断修正车辆合力使其能够按照函数F_合控制前 后车距，以此来提高拥挤车流的流通效率。

本发明采用的技术方案具体为：

根据车辆三自由度动力学模型、基于人工势场的预瞄偏差模型建立车辆-道 路模型，具体技术方案为：选取车辆传感器获得的前后方向车辆位置x和速度v 作为特征量。在考虑前后车的基础上根据新型人工势场理论确定控制函数F_合， 控制函数F_合作为负反馈与车辆当前合力形成对比误差，再经过PID调节修正误 差，形成反馈的闭合回路，进而不断修正车辆合力使其能够按照函数F＝F_合控制 前后车距。

进一步，所描述的三自由度动力学模型为：