车速控制方法以及系统与流程

本申请涉及车载智能驾驶领域，具体涉及一种车速控制方法以及系统。

背景技术：

随着各国对智能运输系统及智能车辆研究的兴起，自适应巡航系统(adaptivecruisecontrol，简称acc系统)逐渐得到了国内外汽车生产厂商及研究人员的重视。在如今智能驾驶技术快速发展的今天，自适应巡航系统已经慢慢成为大部分车辆的一个标配功能。目前的汽车厂商acc系统的间距规划一般都是采用固定时距算法，根据目标车辆的速度进行车间距的调整，该算法简单且基本能符合驾驶员的跟车习惯，被许多汽车厂商广泛的应用，但固定时距策略融合信息量较少，如果两车速度接近，前车频繁的加减速，车间时距仍保持不变，此时车间时距无法适应前车速度的频繁变化，容易造成交通堵塞，甚至造成交通事故。

技术实现要素：

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种车速控制方法，能够通过改变车间时距调整目标车辆速度，增加汽车平衡行驶过程中的安全性和跟随特性。

根据本申请第一方面实施例的车速控制方法，包括以下步骤：

获取实际跟车距离、目标车辆的行驶数据以及位于所述目标车辆前方的前车车辆的行驶信息，其中，所述实际跟车距离为所述目标车辆和所述前车车辆之间的跟车距离，所述行驶数据包括目标车辆速度以及目标车辆加速度，所述行驶信息包括前车速度；

根据所述行驶数据以及所述行驶信息，得到车间时距；

根据所述车间时距以及预设安全车距，得到目标安全车距；

根据所述目标安全车距以及所述实际跟车距离之间的大小，控制所述目标车辆切换巡航模式；

根据切换后的所述巡航模式，得到期望加速度；其中所述期望加速度用于调整所述目标车辆速度。

根据本申请第一方面实施例的车速控制方法，至少具有如下有益效果：车间时距能够根据获取得到的行驶数据以及行驶信息而改变，使其更具动态特性，同时利用饱和函数使车间时距的取值更加合理，增加汽车行驶过程中的安全性和跟随特性，使之能满足更加多变的交通场景。

根据本申请的一些实施例，所述根据所述行驶数据以及所述行驶信息，得到车间时距，包括：根据所述行驶数据以及所述行驶信息，得到前车加速度以及相对速度；根据所述前车加速度以及所述相对速度，得到车间时距。

根据本申请的一些实施例，所述根据所述目标安全车距以及所述实际跟车距离之间的大小，控制所述目标车辆切换巡航模式，包括：若所述实际跟车距离大于所述目标安全车距，则控制所述目标车辆的巡航模式切换到自由巡航模式；或，若所述实际跟车距离等于所述目标安全车距，则控制所述目标车辆的巡航模式切换到稳定跟随模式；或，若所述实际跟车距离小于所述目标安全车距，则控制所述目标车辆的巡航模式切换到减速模式。

根据本申请的一些实施例，所述若所述实际跟车距离大于所述目标安全车距，则控制所述目标车辆的巡航模式切换到自由巡航模式，包括：若所述目标车辆前方无车辆，则控制所述目标车辆的巡航模式切换到设定车速模式；或，若所述目标车辆前方有车辆，则控制所述目标车辆的巡航模式切换到逐渐接近模式。

根据本申请的一些实施例，预设预警距离和刹车距离，其中，所述目标安全车距大于所述预警距离，所述刹车距离小于所述预警距离，所述若所述实际跟车距离小于所述目标安全车距，则控制所述目标车辆的巡航模式切换到减速模式，包括：若所述实际跟车距离大于所述预警距离，则控制所述目标车辆的巡航模式切换到慢减速模式；或，若所述实际跟车距离小于所述预警距离，且所述实际跟车距离大于所述刹车距离，则控制所述目标车辆的巡航模式切换到急减速模式；或，若所述实际跟车距离小于所述刹车距离，则控制所述目标车辆的巡航模式切换到制动模式。

根据本申请的一些实施例，所述期望加速度，包括：若目标车辆处于逐渐接近模式，期望加速度为：若目标车辆处于稳定跟随模式，期望加速度为：a＝kp(v-vp)+ki∫(v-vp)dt；若目标车辆处于急减速模式，期望加速度为：其中，a为期望加速度，kp为比例系数，ki为积分系数，v为目标车辆速度，vp为前车速度，vrel为相对速度，即vrel＝vp-v，ddes为目标安全车距，d0为预设安全车距，

根据本申请的一些实施例，所述若所述实际跟车距离大于所述预警距离，则控制所述目标车辆的巡航模式切换到慢减速模式，还包括：若所述目标车辆处于慢减速模式，则控制所述目标车辆减速并将所述目标车辆的巡航模式切换到稳定跟随模式。

根据本申请的一些实施例，所述车间时距为：

其中，τ为车间时距，t0、c、ca为常数，vrel为相对速度，ap为前车加速度。

根据本申请的一些实施例，所述目标安全车距为：

ddes＝[sat(t0-cvrel-caap)]v+d0；

其中，ddes为目标安全车距，t0、c、ca为常数，vrel为相对速度，ap为前车加速度，v为目标车辆速度，d0为预设安全车距。

根据本申请的一些实施例，所述获取目标车辆的行驶数据以及位于所述目标车辆前方的前车车辆的行驶信息，包括：采用车身电子稳定系统获取所述行驶数据，采用前毫米波雷达获取所述行驶信息。

根据本申请第二方面实施例的车速控制系统，包括：

至少一个处理器，以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本申请第一方面实施例所述的车速控制方法。

根据本申请的第三方面实施例的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如本申请第一方面实施例所述的车速控制方法。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请实施例的车速控制方法的流程图；

图2为本申请实施例的根据前车加速度以及相对速度得到车间时距的步骤流程图；

图3为本申请实施例的切换巡航模式的步骤流程图；

图4为本申请实施例的切换减速模式的步骤流程图；

图5为本申请实施例的的切换巡航模式的示意图；

图6为本申请实施例的车速控制系统的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

为了对本申请的技术特征、目的和效果有更加清晰的理解，先对照附图详细说明本申请的具体实施方式。

请参阅图1，本申请提供一种车速控制方法，包括以下步骤：

步骤s100，获取实际跟车距离、目标车辆的行驶数据以及位于目标车辆前方的前车车辆的行驶信息，其中，实际跟车距离为目标车辆和前车车辆之间的跟车距离，行驶数据包括目标车辆速度以及目标车辆加速度，行驶信息包括前车速度；

步骤s200，根据行驶数据以及行驶信息，得到车间时距；

步骤s300，根据车间时距以及预设安全车距，得到目标安全车距；

步骤s400，根据目标安全车距以及实际跟车距离之间的大小，控制目标车辆切换巡航模式；

步骤s500，根据切换后的巡航模式，得到期望加速度；其中期望加速度用于调整目标车辆速度。

具体地，本实施例中采用车身电子稳定系统获取目标车辆速度以及目标车辆加速度，采用前毫米波雷达获取前车速度，根据目标车辆速度、目标车辆加速度以及前车速度，得到车间时距，即通过公式(1)计算得到：

τ＝t0-cvrel公式(1)

其中，τ为车间时距，t0、c为常数，vrel为相对速度，即vrel＝vp-v＝前车速度-目标车辆速度。

根据相对速度调整车间时距，当前车速度大于目标车辆速度，能够通过自适应减小安全距离保障交通顺畅，当前车速度小于目标车辆车速，能够自适应增大安全距离保障跟车行驶安全。

进一步地，当目标车辆速度与前车速度相等，前车频繁加速减速时，若车间时距仍保持不变，必会导致目标车辆频繁加速减速，舒适性大打折扣，而且容易造成交通事故，此时通过引入前车加速度进行优化。

请参阅图2，步骤s200包括以下步骤：

步骤s210，根据行驶数据以及行驶信息，得到前车加速度以及相对速度；

步骤s220，根据前车加速度以及相对速度，得到车间时距。

具体地，根据行驶数据以及行驶信息，得到前车加速度以及相对速度，并得到车间时距，即通过公式(2)和公式(3)计算得到：

ap＝vrel+a公式(2)

τ＝t0-cvrel-caap公式(3)

其中，ap为前车加速度，其取值可为正或为负，a为期望加速度，c、ca为常数。

而车间时距为正值，负值表征两车相撞，则必须保证车间时距有大于零的下限值，另外车间时距不可能非常大，太大会降低道路的使用率，则引入饱和函数对车间时距进行限定，保证取值合理性，即车间时距通过公式(4)计算得到：

步骤s300中，根据车间时距以及预设安全车距，得到目标安全车距，即通过公式(5)计算得到：

ddes＝[sat(t0-cvrel-caap)]v+d0公式(5)

其中，d0为预设安全车距，一般取值为2-5m。τ一般取值为1.0s-2.5s，一般来说τmin建议取值不小于1.0s，τmax建议取值不大于2.5s。至此，车辆的可变时距模型构建完成，该模型不仅考虑相对速度，且引入前车加速度来反映其变化过程，使其更具动态特性，同时利用饱和函数使车间时距的取值更加合理，增加汽车行驶过程中的安全性和跟随特性，使之能满足更加多变的交通场景。

步骤s400中，根据目标安全车距以及实际跟车距离之间的大小，控制目标车辆切换巡航模式，其中，实际跟车距离由行驶数据以及行驶信息计算得到，而目标车辆的巡航模式包括自由巡航模式、稳定跟随模式以及减速模式。

请参阅图3、图4以及图5，步骤s400包括以下步骤：

步骤s410，若实际跟车距离大于目标安全车距，则控制目标车辆的巡航模式切换到自由巡航模式；

步骤s411，若目标车辆前方无车辆，则控制目标车辆的巡航模式切换到设定车速模式；或，

步骤s412，若目标车辆前方有车辆，则控制目标车辆的巡航模式切换到逐渐接近模式。

步骤s420，若实际跟车距离等于目标安全车距，则控制目标车辆的巡航模式切换到稳定跟随模式；或，

步骤s430，若实际跟车距离小于目标安全车距，则控制目标车辆的巡航模式切换到减速模式；

步骤s431，若实际跟车距离大于预警距离，则控制目标车辆的巡航模式切换到慢减速模式，若目标车辆处于慢减速模式，则控制目标车辆减速并将目标车辆的巡航模式切换到稳定跟随模式；或，

步骤s432，若实际跟车距离小于预警距离，且实际跟车距离大于刹车距离，则控制目标车辆的巡航模式切换到急减速模式；或，

步骤s433，若实际跟车距离小于刹车距离，则控制目标车辆的巡航模式切换到制动模式。

其中，目标安全车距大于预警距离，刹车距离小于预警距离，而刹车距离大于预设安全车距，可以理解的是，预警距离一般根据目标车辆刹车性能标定，且预警等级也可以根据需要设定，且刹车距离也要根据目标车辆底盘标定情况而定，一般为40米左右。

可以理解的是，自由巡航模式通常为目标车辆处于相对安全状态下可选择的一种巡航模式。例如，当目标车辆前方无车辆，或者当目标车辆前方有车辆，但实际跟车距离大于目标安全车距时，可认为目标车辆此时处于相对安全状态，系统同时也处于可控范围内。在目标车辆处于相对安全状态时，自由巡航模式的应用场景可以为：例如，当目标车辆前方无车辆时，则目标车辆可以以设定车速进行巡航，此时目标车辆的巡航模式也为设定车速模式；又例如，当目标车辆前方有车辆时，则目标车辆可以通过加速或者减速方式以逐渐接近前车来进行巡航，此时目标车辆的巡航模式为逐渐接近模式。可以理解的是，逐渐接近模式的应用场景可以为：例如，前车匀速行驶时，则目标车辆可以通过减速以达到设定速度或达到与前车速度相同来逐渐接近前车；或者，当前车快速行驶时，则目标车辆也将处于加速状态，以逐渐接近前车并以逐渐接近设定车速来进行巡航。

可以理解的是，设定车速模式为控制目标车辆以设定速度巡航，此时，目标车辆也处于匀速行驶状态或定速巡航状态。

可以理解的是，在一些实施例中，当目标车辆前方无车辆，或者当目标车辆前方有车辆，但实际跟车距离大于目标安全车距时，还可控制目标车辆的巡航模式切换到加速模式。加速模式中期望加速度为正。例如，目标车辆在不断加速行驶，由于目标车辆速度会有个最大值，当目标车辆速度加速到最大值或设定阈值时，则可控制目标车辆以最大值速度或者设定阈值速度巡航，此时，目标车辆的巡航模式由加速模式切换到自由巡航模式。

步骤s500中，根据切换后的巡航模式，得到期望加速度；其中期望加速度用于调整目标车辆速度。可以理解的是，对目标安全车距的控制实际上为对期望加速度的控制，即通过控制期望加速度的值，进而控制目标车辆加速或减速，以改变目标车辆与前车的距离，进一步地，目标车辆根据巡航模式，改变期望加速度，即：

若目标车辆处于逐渐接近模式，期望加速度通过公式(6)计算得到：

若目标车辆处于稳定跟随模式，期望加速度通过公式(7)计算得到：

a＝kp(v-vp)+ki∫(v-vp)dt公式(7)；

若目标车辆处于急减速模式，期望加速度通过公式(8)计算得到：

其中，a为期望加速度，kp为比例系数，ki为积分系数，v为目标车辆速度，vp为前车速度，vrel为相对速度，即vrel＝vp-v，ddes为目标安全车距，d0为预设安全车距，

可以理解的是，本实施的目标车辆的巡航模式通常包括自由巡航模式、稳定跟随模式以及减速模式。

其中，稳定跟随模式通常可认为目标车辆速度与前车速度相同，即当实际跟车距离等于目标安全车距时，则可参考前车速度，将目标车辆的巡航模式切换到稳定跟随模式。此时，相对车速趋于0，期望加速度趋于0。

而减速模式包括急减速模式、慢减速模式和制动模式。

可以理解的是，减速模式通常为目标车辆处于相对危险状态下而选择的一种应急巡航模式。例如，当实际跟车距离小于目标安全车距时，可认为目标车辆此时处于相对危险状态，系统同时也处于告警状态。具体地，当实际跟车距离小于目标安全车距时，减速模式的应用场景可以为：例如，当实际跟车距离大于预警距离时，则目标车辆的巡航模式需要切换到慢减速模式来进行巡航；或者，当实际跟车距离小于预警距离，且实际跟车距离大于刹车距离时，则目标车辆的巡航模式需要切换到急减速模式来进行巡航；又或者，若实际跟车距离小于刹车距离，则目标车辆的巡航模式需要切换到制动模式。慢减速模式中期望加速度为正变负后趋于0，急减速模式中期望加速度为负。而制动模式为紧急制动，可使目标车辆通过紧急刹车，以避免与前车发生碰撞，例如，前车突然刹车停止不动，此时，可控制目标车辆的巡航模式切换到制动模式，并使目标车辆紧急停驶；又或者，前车突然减速行驶，此时，可控制目标车辆的巡航模式切换到制动模式，并使目标车辆紧急刹车减速以达到与前车速度相同。

进一步地，所设置的减速模式，是为了当目标车辆处于相对危险状态时，能够通过控制目标车辆的巡航模式切换到减速模式，以使得目标车辆开始减速，以能够达到相对安全状态。

可以理解的是，当实际跟车距离小于目标安全车距，且实际跟车距离大于预警距离时，还可控制目标车辆减速，以使目标车辆的巡航模式由慢减速模式切换到稳定跟随模式。

综上，请参阅图5，巡航模式切换原则如下：

1)、当实际跟车距离>ddes，同时检测到前方有车辆，系统由自由巡航模式切换到逐渐接近模式，期望加速度为正趋于0变化；

2)、当实际跟车距离＝ddes时，目标车辆处于稳定跟随模式，相对车速趋于0，期望加速度趋于0；

3)、当预警距离<实际跟车距离<ddes，期望加速度为正变负后趋于0，相对车速由正趋于0，目标车辆由慢减速模式逐渐进入稳定跟随模式；

4)、当刹车距离<实际跟车距离<预警距离时，期望加速度为负，目标车辆逐渐进入急减速模式；

5)、实际跟车距离<刹车距离时，需要驾驶员介入或者切换制动模式。

6)、当检测到前方无车辆，将切换为自由巡航模式，加速到设定车速然后保持巡航。

请参阅图6，本申请实施例的第二方面，提供了一种车速控制系统，该车速控制系统可以是任意类型的智能终端，如手机、平板电脑、个人计算机等。

进一步地，车速控制系统包括：一个或多个存储器；一个或多个处理器；一个或多个程序，程序被存储在存储器中，处理器执行一个或多个程序实现上述车速控制方法。图6中以一个处理器为例。

处理器和存储器可以通过总线或其他方式连接，图6以通过总线连接为例。

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及信号，如本申请实施例中的车速控制系统对应的程序指令/信号。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及信号，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的车速控制方法。

存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储上述车速控制方法的相关数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该车速控制系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

一个或者多个信号存储在存储器中，当被一个或者多个处理器执行时，执行上述任意方法实施例中的车速控制方法。例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s100至s500、图2中的方法步骤s210至s220、图3中的方法步骤s410至s430、图4中的方法步骤s431至s433。

本申请实施例的第三方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如，被图6中的一个处理器执行，可使得上述一个或多个处理器执行上述方法实施例中的车速控制方法。例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s100至s500、图2中的方法步骤s210至s220、图3中的方法步骤s410至s430、图4中的方法步骤s431至s433。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读信号、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读信号、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。