[发明专利]一种基于分层式车速规划的车辆节能驾驶方法

说明书

本发明公开了一种基于分层式车速规划的车辆节能驾驶方法，获取预期行驶路段的道路信息和交通信息，进行长期车速规划，得到兼顾行驶能耗和行驶效率的长期车速轨迹；以长期车速轨迹为引导层，结合实时获取的车辆周围路况信息，在有限滚动时域内进行综合跟驰安全、交通信号灯规则、引导层车速和行驶距离、驾驶舒适性、行驶能耗的多目标优化任务，计算短期最优行驶车道和最优车速轨迹。若因实际路况限制或行驶任务变更导致长期车速规划结果不再具备引导作用，重规划功能将会重新进行长期车速规划，更新短期车速规划的引导层。将长期车速规划与短期车速规划相结合，能够适应多种交通路况，在实际交通环境中实现节能驾驶，同时保证行车安全。

技术领域

本发明涉及车辆车速规划技术领域，特别涉及一种基于分层式车速规划的车 辆节能驾驶方法。

背景技术

车辆实际的能量需求由驾驶员的驾驶意图与路况信息共同决定，优化驾驶行 为和行车车速是深层优化车辆能效的关键，一般称为节能驾驶。目前，节能驾驶 方法的设计主要分为两种类型，一类是在车辆传统纵向辅助驾驶的基础上，通过 智能预测前方车辆的未来速度轨迹，优化自车的驱动力和制动力，避免过度的加 减速行为，实现智能跟车，此方法能保证自车获得较平滑的加减速轨迹，主要目 标是实现安全稳定的跟车运行，对于车辆的节能驾驶仅能实现局部最优控制；另 一类方法是利用V2I技术获取红绿灯信号相位和定时信息，结合自车与交通信号 灯的距离等信息，运用优化算法求出自车的最优速度轨迹，使得按照速度轨迹行 驶可以最小化行驶时间或最小化车辆能量消耗。然而现有的方法多局限在通畅道 路情况下，即车辆可以按照规划的速度进行行驶，未充分考虑实时路况信息对自 车的影响。

本发明所定义的技术名称如下：

长期车速规划：指利用静态和慢速变化的路况信息，从出发点到目的地全程 的车速规划，涉及数公里到数十公里的行驶里程。当行程达到数百公里或以上时， 长期车速规划也指将行程进行分段后，针对每一段的车速规划(如每10公里在线 规划一次)。

短期车速规划：指利用实时的路况信息，从当前时刻/位置开始之后的数秒/ 数十米内的车速规划，短期车速规划的计算是实时进行的(根据硬件计算能力，如 每100ms或者10ms计算一次)。

重规划：指长期车速规划在时间或空间上对短期车速规划不具有引导作用时， 重新进行长期车速规划的操作。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种基于分层式车速规划的车辆节能驾 驶方法，解决了现有技术中存在的缺陷。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于分层式车速规划的车辆节能驾驶方法，包括：长期车速规划、短期 车速规划和重规划；

长期车速规划：首先获取车辆预期行驶路段全程的道路信息，包括各路段道 路限速、道路坡度、路面状况、信号灯位置等道路信息；获取交通信息，包括各 信号灯相位和定时信息，历史交通数据库信息，或各路段实时车流的平均车速信 息；基于获取的道路信息、交通信息和车辆运动学信息，构建兼顾车辆能耗和行 驶时间的价值函数，利用优化算法求得长期车速规划下的最优行驶策略。

短期车速规划：短期车速规划以长期车速规划计算出的最优行驶策略为引导， 结合实时路况信息、信号灯相位和定时信息，在有限滚动时域内，利用优化算法 计算短期规划下的未来最优速度轨迹及最优车道选择。

重规划：若判断在当前路况和车辆状态下，长期车速规划结果对短期车速规 划不具有引导作用，则进行重规划操作，并更新短期车速规划的引导层信息。

将长期车速规划与短期车速规划相结合，长期车速规划的结果作为短期车速 规划的引导，在短期车速规划阶段引入实时路况信息和交通信号灯相位和定时信 息，确保行驶安全，同时给出车道选择和长期车速规划的重规划需求，使得本方 法在实际应用中能适应多种交通路况，为智能网联车辆节能驾驶提供长期最优和 实时最优速度轨迹。