一種基于前視軌跡曲率的山區復雜道路汽車行駛速度預測方法技術

本發明專利技術公開了一種基于前視軌跡曲率的山區復雜道路汽車行駛速度預測方法，本發明專利技術給出的基于前視軌跡曲率的汽車行駛速度決策實現方法，具有如下幾個特點：(1)能夠適應任意復雜道路的汽車行駛速度決策，不管道路線形如何復雜，均能夠得到理想的計算結果，并能夠處理連續彎道情況；(2)能夠進行4種駕駛模式的軌跡決策，包括3種典型模式和1種混合模式，這4種模式涵蓋了山區公路上絕大多數的速度控制模式；(3)能夠適應任意長度道路的行駛速度決策，數公里、數十公里的道路都可以得到理想的決策結果。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了，本專利技術給出的基于前視軌跡曲率的汽車行駛速度決策實現方法，具有如下幾個特點：(1)能夠適應任意復雜道路的汽車行駛速度決策，不管道路線形如何復雜，均能夠得到理想的計算結果，并能夠處理連續彎道情況；(2)能夠進行4種駕駛模式的軌跡決策，包括3種典型模式和1種混合模式，這4種模式涵蓋了山區公路上絕大多數的速度控制模式；(3)能夠適應任意長度道路的行駛速度決策，數公里、數十公里的道路都可以得到理想的決策結果?！緦＠f明】
本專利技術涉及的是。
技術介紹
目前的速度決策方法幾乎都是針對自動巡航模式下的車間距控制，適用場合涵蓋了一般公路的高速跟馳模式(速度> 70km / h)，以及以城市街道的低速跟馳模式(速度^ 40km / h)。擁擠的交通，使得城市街道和一些線形條件好的干線公路有著充足的跟馳行駛機會。而山嶺區公路由于車流稀少，道路用戶在公路上能夠形成跟馳行駛的概率很低，以控制車間距為目的的速度算法由于缺少了控制條件不再適用。同時，那些可以工作在高速公路上的定速巡航模式也無法使用，這是駕駛人為了應付山區雙/單車道公路頻繁出現的急彎和連續彎道，需要不斷的調整行駛速度，根本無法定速巡航。因此，為了實現車輛在復雜公路上的自動巡航，需要研究能體現道路幾何條件限制、駕駛人操縱習慣以及車輛特性的速度決策方法。與此同時，速度決策也是開展“車輛-駕駛人-道路”系統的閉環行駛仿真的需要，因為仿真開始前，需要事先決策出一條期望速度(目標速度)曲線，以供車輛在行駛過程中跟隨，從而實現車輛的自動行進。目前已有的公路汽車行駛速度預測技術可以分為兩類，第一種是“流量-速度”技術，研究的主要內容是交通量對行駛速度的影響，基本不涉及彎道幾何要素，更很少涉及車流稀少的復雜山區公路。`第二類是運行速度技術，也稱為V85預測技術，研究彎道線形與V85 (第85分位觀測速度)之間的統計關系，主要用于公路線形設計的一致性性評價以及安全改善。此類技術可以為速度決策提供一定的參考，比如彎道要素對速度的影響規律等，但由于其固有的缺限，無法直接用于速度決策，比如:a.以第85th位速度觀測值(V85)為研究對象，而該值是偏愛高速駕駛人的選擇結果，而用于智能駕駛的速度決策模型應該照顧到真實世界的各種駕駛習慣；b.大都是以彎道半徑R為模型自變量，轉角、回旋線、路寬等幾何要素并沒有包括在內，而實際上這些因素都會對駕駛人的速度選擇行為產生重要影響；c.都是使用統計手段得到的靜態模型，而實際行駛中駕駛人要根據實時行駛狀態來決策出下一時刻的行駛速度。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對現有技術的不足提供。本專利技術的技術方案如下:，包括以下步驟:(I)根據輸入的行駛軌跡坐標數據，沿行駛方向逐一計算出每個前視斷面軌跡點的曲率值；(2)從預設置的4種駕駛模式之中選擇一種作為仿真模式，將與其對應的目標函數作為迭代計算時的優化目標；所述4種駕駛模式包括行駛時間最短模式，水平加速度最小模式、速度偏離最小模式和混合控制模式；(3)設置約束條件，所述約束條件包括最高/最低速度約束、側向舒適性約束、縱向舒適性約束、縱向動力性約束；(4)使用滾動時域算法，每次計算一定數量的斷面，沿行駛方向依次向前推進，得到每個斷面上的目標速度值，(5)逐點連接相鄰前視斷面的行駛速度值，即可得到整條道路的連續行駛速度曲線。所述的速度預測方法，所述的行駛時間最短模式，此模式下，以最短的時間到達目的地是起支配作用的目標，根據已知的“曲率-里程”數據(Li, Ki)，相鄰兩個軌跡點之間的行駛時間\可以下式計算:【權利要求】1.，其特征在于，包括以下步驟: (1)根據輸入的行駛軌跡坐標數據，沿行駛方向逐一計算出每個前視斷面軌跡點的曲率值； (2)從預設置的4種駕駛模式之中選擇一種作為仿真模式，將與其對應的目標函數作為迭代計算時的優化目標；所述4種駕駛模式包括行駛時間最短模式，水平加速度最小模式、速度偏離最小模式和混合控制模式； (3)設置約束條件，所述約束條件包括最高/最低速度約束、側向舒適性約束、縱向舒適性約束、縱向動力性約束； (4)使用滾動時域算法，每次計算一定數量的斷面，沿行駛方向依次向前推進，得到每個斷面上的目標速度值； (5)逐點連接相鄰前視斷面的行駛速度值，即可得到整條道路的連續行駛速度曲線。2.根據權利要求1所述的速度預測方法，其特征在于，所述的行駛時間最短模式，此模式下，以最短的時間到達目的地是起支配作用的目標，根據已知的“曲率-里程”數據(Li,Ki)，相鄰兩個軌跡點之間的行駛時間\可以下式計算: 3.根據權利要求1所述的速度預測方法，其特征在于，所述的水平加速度最小模式，由于軌跡存在曲率，車輛以某一速度通過彎道時必然會產生側向加速度ay，根據曲率與加速度之間的關系，軌跡點Pti處的側向加速度ayi用下式計算: ayi = Vi2.Ki(3) 彎道行駛速度調整在改善側向舒適性的同時不可避免的會產生制動減速度和出彎加速度，從而引起縱向舒適性問題；因此，彎道行駛速度選擇同時涉及到側向加速度、制動減速度和縱向加速度3個因素；為了方便，將制動減速度和加速度用一個變量表示，即axi，當axi < O時表示制動，axi = O時表示勻速，axi > O時表示加速,根據縱向加速度與行駛距離的關系，用下式計算ax1: 4.根據權利要求1所述的速度預測方法，其特征在于，所述的速度偏離最小模式，設駕駛人在某條公路上的偏愛速度為Vf，那么在軌跡點Pti處的速度偏離可表示為: AVi = IV1-Vf(7) 要實現定速巡航，顯然在各個位置的速度偏離都應該很??；因此，該模式對應的目標函數可以表示為: 5.根據權利要求1所述的速度預測方法，其特征在于，所述的混合控制模式，具體的處理方法如下: 【文檔編號】G06F19/00GK103693042SQ201310632643【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日 【專利技術者】徐進, 邵毅明, 楊奎, 羅慶, 路軍富 申請人:重慶交通大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于前視軌跡曲率的山區復雜道路汽車行駛速度預測方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)根據輸入的行駛軌跡坐標數據，沿行駛方向逐一計算出每個前視斷面軌跡點的曲率值；(2)從預設置的4種駕駛模式之中選擇一種作為仿真模式，將與其對應的目標函數作為迭代計算時的優化目標；所述4種駕駛模式包括行駛時間最短模式，水平加速度最小模式、速度偏離最小模式和混合控制模式；(3)設置約束條件，所述約束條件包括最高／最低速度約束、側向舒適性約束、縱向舒適性約束、縱向動力性約束；(4)使用滾動時域算法，每次計算一定數量的斷面，沿行駛方向依次向前推進，得到每個斷面上的目標速度值；(5)逐點連接相鄰前視斷面的行駛速度值，即可得到整條道路的連續行駛速度曲線。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐進，邵毅明，楊奎，羅慶，路軍富，
申請(專利權)人：重慶交通大學，
類型：發明
國別省市：重慶;85