基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法和装置与流程

1.本发明涉及自动驾驶技术领域，具体涉及一种基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法和装置。


背景技术：

2.智能辅助驾驶领域发展日新月异，越来越多的用户需求被发掘，目前传统的adas包括：aebs、acc、lka、ldp、fcw、hmw等等，这些系统都致力于某一种驾驶行为对驾驶员进行辅助，要么刹车、要么报警，要么控制方向盘和油门，其中，会采取刹车制动的系统有aeb和acc两种，aeb主要针对非常紧急的情况下，在驾驶员未采取措施后，紧急介入后通过制动避免碰撞或者减缓碰撞，属于被动触发的功能；acc相比aeb来说，属于一种主动触发功能，在驾驶员设定好参数后并开启功能后，acc接管车辆控制权，即控制刹车也控制油门，进而试图解放一部分驾驶员的工作。
3.在自适应车距保持系统中，采用设定安全距离的方式对司机驾驶行为进行监控，当自车与前车相对距离不满足安全要求时，系统被动触发，通过缓刹车的方式保持两车车距在安全范围内，同时对司机进行提醒，进而辅助驾驶员控制安全距离和保持安全驾驶行为，达到防患于未然的目的。
4.因此，提供一种基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法，以期准确计算刹车力度，降低算力要求，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.为此，本发明实施例提供一种基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法，以期准确计算刹车力度，降低算力要求。
6.为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：本发明提供一种基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法，所述方法包括：获取目标车辆的行驶参数、所述目标车辆与障碍物之间的相对行驶参数，以及驾驶员模型；基于所述行驶参数、所述相对行驶参数和所述驾驶员模型，构建刹车时机模型，以根据所述刹车时机模型得到刹车时机；根据所述刹车时机确定刹车时间点；在所述刹车时间点上，根据力度计算模型生成自适应刹车力度。
7.在一些实施例中，所述刹车时机模型的表达式为：
8.其中，为刹车时机，为离散化之后每个周期获取到的两车相对加速度，为离散化之后每个周期获取到的自车加速度，为离散化之后每个周期获取到的相对车速，为离散化之后每个周期获取到的自车车速，为离散化之后每个
周期获取到的两车相对距离，为驾驶员模型，为体感系数,是最小安全距离，f为刹车时机模型。
9.在一些实施例中，所述力度计算模型的表达式为：
10.其中，为目标计算周期内最终输出的自适应刹车力度，为预设的车头时距阈值，a为力度计算模型，为离散化之后目标计算周期内获取到的自车车速，为离散化之后目标计算周期内获取到的两车相对距离，是最小安全距离，为体感系数。
11.在一些实施例中，所述自适应刹车力度的输出特性为：根据实际环境情况自适应计算当前周期的目标减速度，当两车状态趋于满足要求时，力度会从较大值逐渐变为0，当目标减速度为0时，两车状态满足安全车距要求。
12.在一些实施例中，所述目标车辆的行驶参数至少包括目标车辆的自车加速度和自车车速。
13.在一些实施例中，所述相对行驶参数至少包括相对加速度、相对车速和相对车距。
14.本发明还提供一种基于自适应车距保持系统的刹车力度生成装置，所述装置包括：参数获取单元，用于获取目标车辆的行驶参数、所述目标车辆与障碍物之间的相对行驶参数，以及驾驶员模型；刹车时机生成单元，用于基于所述行驶参数、所述相对行驶参数和所述驾驶员模型，构建刹车时机模型，以根据所述刹车时机模型得到刹车时机；刹车时间点确定单元，用于根据所述刹车时机确定刹车时间点；刹车力度生成单元，用于在所述刹车时间点上，根据力度计算模型生成自适应刹车力度。
15.本发明还提供一种智能终端，所述智能终端包括：数据采集装置、处理器和存储器；所述数据采集装置用于采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于执行一个或多个程序指令，用以执行如上所述的方法。
16.本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于执行如上所述的方法。
17.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述方法的步骤。
18.本发明所提供的基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法，通过获取目标车辆的行驶参数、所述目标车辆与障碍物之间的相对行驶参数，以及驾驶员模型；基于所述行驶参数、所述相对行驶参数和所述驾驶员模型，构建刹车时机模型，以根据所述刹车时机模型得到刹车时机；根据所述刹车时机确定刹车时间点，在所述刹车时间点上，根据力度计算模型生成自适应刹车力度；从而能够准确计算刹车力度，降低算力要求。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
20.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
21.图1为本发明所提供的自适应车距保持系统的结构框图；图2为本发明所提供的基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法的流程图；图3为一个具体使用场景的原理示意图；图4为本发明所提供的基于自适应车距保持系统的刹车力度生成装置的结构框图。
具体实施方式
22.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.本发明所提供的刹车力度生成方法是基于自适应车距保持系统的，如图1所示，该自适应车距保持系统包括感知模块、决策模块、刹车实际计算模块、刹车力度计算模块和刹车执行模块。其中，感知模块和决策模块主要是通过传感器对外部环境进行感知和识别（不限于双目相机/毫米波/激光雷达），当发现自车与前车相对运动关系满足设定条件后，系统进入刹车时机和刹车力度计算模块，刹车时机通过对司机驾驶行为进行建模，并对当前两车状态进行监控，满足刹车条件后，触发刹车力度计算模块，刹车力度计算模块根据当前两车状态，计算所需的刹车力度，得到目标减速度后交给刹车执行机构进行制动，进而达到通过缓刹车保持车距的目的。
24.请参考图2，图2为本发明所提供的基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法的流程图。
25.在一种具体实施方式中，本发明提供的基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法包括以下步骤：s210：获取目标车辆的行驶参数、所述目标车辆与障碍物之间的相对行驶参数，以及驾驶员模型；其中，所述目标车辆的行驶参数至少包括目标车辆的自车加速度和自车车速，所述相对行驶参数至少包括相对加速度、相对车速和相对车距。
26.s220：基于所述行驶参数、所述相对行驶参数和所述驾驶员模型，构建刹车时机模型，以根据所述刹车时机模型得到刹车时机。
27.其中，所述刹车时机模型的表达式为：
28.在该公式中，为刹车时机，为离散化之后每个周期获取到的两车相对加速度，为离散化之后每个周期获取到的自车加速度，为离散化之后每个周期获取到的相对车速，为离散化之后每个周期获取到的自车车速，为离散化之后每个周期获取到的两车相对距离，为驾驶员模型，为体感系数,是最小安全距离，f为刹车时机模型，该刹车时机模型为多维空间刹车时机模型，即：根据以上8个参数，对司机驾驶行为进行建模后得到得刹车时机模型；输入以上8个参数具体数值，系统会基于f模型进行相应计算，从而得到对应得刹车时机。
29.s230：根据所述刹车时机确定刹车时间点；s240：在所述刹车时间点上，根据力度计算模型生成自适应刹车力度。该自适应刹车力度的输出特性为：其实力度为0，根据实际环境情况自适应计算当前周期的目标减速度，当两车状态趋于满足要求时，力度会从较大值逐渐变为0，当目标减速度为0时，两车状态刚好满足安全车距要求。
30.其中，所述力度计算模型的表达式为：
31.在该公式中，为目标计算周期内最终输出的自适应刹车力度，为预设的车头时距阈值（ht: headway time），a为力度计算模型，该力度计算模型具体为自适应刹车力度计算模型，即：基于、、、、五个参数，对目标刹车力度进行计算的数学模型，为离散化之后目标计算周期内获取到的自车车速，为离散化之后目标计算周期内获取到的两车相对距离，是最小安全距离，为体感系数。
32.在一个具体使用场景中，步骤s220中的自适应刹车时机计算的目标是保持车距，如图3所示，车距保持功能的目标是保持安全车距，故当两车距离不满足安全距离时就是刹车时机，故，刹车时机的计算关键是安全车距的定义，如果安全车距设定过大，会导致触发频繁，进而过分影响驾驶员安全驾驶，不符合被动刹车系统的定位；而如果安全车距设定的过小，又会增加碰撞、追尾风险，无法达到保证安全的目的，故安全车距的设置需要满足如下两个约束条件：1.不能频繁触发而影响驾驶员驾驶，该驾驶员的驾驶行为定义可以设定为：保守、一般、激进、危险4个等级；2.不能过晚触发、过近触发而使驾驶员处于危险状态；通过对驾驶员的定义，对相对加速度，自车加速度，相对车速、自车车速、相对车距、驾驶员定义、体感设置进行建模，得到自适应的刹车时机：
33.上式中，为刹车时机，为离散画之后每个周期获取到的两车相对加速
度，为离散画之后每个周期获取到的自车加速度，为离散画之后每个周期获取到的相对车速，为离散画之后每个周期获取到的自车车速，为离散画之后每个周期获取到的两车相对距离，为根据不同车型设定的驾驶员模型，为根据不同应用场景设定的体感系数,是人为设定的最小安全距离。
34.这样，通过建立5维空间，在其中对安全距离进行建模，得到5维空间中的安全车距模型，该模型动态自适应计算两车的安全距离，进而获取刹车时机。
35.在上述具体使用场景中，步骤s240中自适应刹车力度计算时，根据上述刹车时机，确定刹车时间点，一旦进入刹车状态，系统开始计算自适应的刹车力度，其刹车目标是再保证体感柔和的前提下，通过制动保持安全车距，同时提醒司机接管驾驶权，避免因走神、疲劳等导致的车辆控制权缺失发生危险。
36.具体的力度计算方法为：
37.上式中，为本计算周期内最终输出的自适应刹车力度，即：目标减速度；为刹车时机对应的车头时距；该计算方法，实时监测两车各项指标相对变化，每个运算周期均使用最新获取到的状态信息进行计算，故每一计算周期都会对上一刹车周期的偏差进行补偿，进而能够对外部环境和相对运动状态进行实时自适应。其中，刹车力度每一周期的增量由系统自适应计算，无需人为干预，自适应强；又由于其力度计算符合人类司机的驾驶思维模式，故其体感柔和又能保持车距。
38.在上述具体实施方式中，本发明所提供的基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法，通过获取目标车辆的行驶参数、所述目标车辆与障碍物之间的相对行驶参数，以及驾驶员模型；基于所述行驶参数、所述相对行驶参数和所述驾驶员模型，构建刹车时机模型，以根据所述刹车时机模型得到刹车时机；根据所述刹车时机确定刹车时间点，在所述刹车时间点上，根据力度计算模型生成自适应刹车力度。这样，该方法能够准确计算刹车力度，降低算力要求；该方法比传统的mpc控制的可解释性更强，比pid控制更简单，对算力要求极低，任何嵌入式系统均可实时计算；该方法时机和力度自适应能力强，无论是对外部环境还是自车车况，均能自适应，同时对两车运动状态变化也具备良好的自适应能力。所依赖的参数少，无需对前车减速度进行预测即可覆盖绝大部分场景，并能达到良好的刹车效果，对于载重汽车，还可以在一定程度上适应空载和载重对刹车效果的影响。
39.除了上述方法，本发明还提供一种基于自适应车距保持系统的刹车力度生成装置，如图4所示，所述装置包括：参数获取单元410，用于获取目标车辆的行驶参数、所述目标车辆与障碍物之间的相对行驶参数，以及驾驶员模型；刹车时机生成单元420，用于基于所述行驶参数、所述相对行驶参数和所述驾驶员模型，构建刹车时机模型，以根据所述刹车时机模型得到刹车时机；刹车时间点确定单元430，用于根据所述刹车时机确定刹车时间点；刹车力度生成单元440，用于在所述刹车时间点上，根据力度计算模型生成自适应刹车力度。
40.在一些实施例中，所述刹车时机模型的表达式为：
41.其中，为刹车时机，为离散化之后每个周期获取到的两车相对加速度，为离散化之后每个周期获取到的自车加速度，为离散化之后每个周期获取到的相对车速，为离散化之后每个周期获取到的自车车速，为离散化之后每个周期获取到的两车相对距离，为驾驶员模型，为体感系数,是最小安全距离，f为刹车时机模型。
42.在一些实施例中，所述力度计算模型的表达式为：
43.其中，为目标计算周期内最终输出的自适应刹车力度，为预设的车头时距阈值，a为力度计算模型，为离散化之后目标计算周期内获取到的自车车速，为离散化之后目标计算周期内获取到的两车相对距离，是最小安全距离，为体感系数。
44.在一些实施例中，所述自适应刹车力度的输出特性为：根据实际环境情况自适应计算当前周期的目标减速度，当两车状态趋于满足要求时，力度会从较大值逐渐变为0，当目标减速度为0时，两车状态满足安全车距要求。
45.在一些实施例中，所述目标车辆的行驶参数至少包括目标车辆的自车加速度和自车车速。
46.在一些实施例中，所述相对行驶参数至少包括相对加速度、相对车速和相对车距。
47.在上述具体实施方式中，本发明所提供的基于自适应车距保持系统的刹车力度生成装置，通过获取目标车辆的行驶参数、所述目标车辆与障碍物之间的相对行驶参数，以及驾驶员模型；基于所述行驶参数、所述相对行驶参数和所述驾驶员模型，构建刹车时机模型，以根据所述刹车时机模型得到刹车时机；根据所述刹车时机确定刹车时间点，在所述刹车时间点上，根据力度计算模型生成自适应刹车力度；从而能够准确计算刹车力度，降低算力要求。
48.本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法。
49.在本发明实施例中，处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器（digital signal processor，简称dsp）、专用集成电路（application specific integrated circuit，简称asic）、现场可编程门阵列（field programmable gate array，简称fpga）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
50.可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开
的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。处理器读取存储介质中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
51.存储介质可以是存储器，例如可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。
52.其中，非易失性存储器可以是只读存储器（read-only memory，简称rom）、可编程只读存储器（programmable rom，简称prom）、可擦除可编程只读存储器（erasable prom，简称eprom）、电可擦除可编程只读存储器（electrically eprom，简称eeprom）或闪存。
53.易失性存储器可以是随机存取存储器（random access memory，简称ram），其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的ram可用，例如静态随机存取存储器（static ram，简称sram）、动态随机存取存储器（dynamic ram，简称dram）、同步动态随机存取存储器（synchronous dram，简称sdram）、双倍数据速率同步动态随机存取存储器（double data rate sdram，简称ddrsdram）、增强型同步动态随机存取存储器（enhanced sdram，简称esdram）、同步连接动态随机存取存储器（sync link dram，简称sldram）和直接内存总线随机存取存储器（direct rambus ram，简称drram）。
54.本发明实施例描述的存储介质旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
55.本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机可读存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
56.以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标车辆的行驶参数、所述目标车辆与障碍物之间的相对行驶参数，以及驾驶员模型；基于所述行驶参数、所述相对行驶参数和所述驾驶员模型，构建刹车时机模型，以根据所述刹车时机模型得到刹车时机；根据所述刹车时机确定刹车时间点；在所述刹车时间点上，根据力度计算模型生成自适应刹车力度。2.根据权利要求1所述的基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法，其特征在于，所述刹车时机模型的表达式为：其中，为刹车时机，为离散化之后每个周期获取到的两车相对加速度，为离散化之后每个周期获取到的自车加速度，为离散化之后每个周期获取到的相对车速，为离散化之后每个周期获取到的自车车速，为离散化之后每个周期获取到的两车相对距离，为驾驶员模型，为体感系数,是最小安全距离，f为刹车时机模型。3.根据权利要求1所述的基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法，其特征在于，所述力度计算模型的表达式为：其中，为目标计算周期内最终输出的自适应刹车力度，为刹车时机对应的车头时距，a为力度计算模型；为离散化之后目标计算周期内获取到的自车车速，为离散化之后目标计算周期内获取到的两车相对距离，为预设的车头时距阈值，是最小安全距离，为体感系数。4.根据权利要求1述的基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法，其特征在于，所述自适应刹车力度的输出特性为：根据实际环境情况自适应计算当前周期的目标减速度，当两车状态趋于满足要求时，力度会从较大值逐渐变为0，当目标减速度为0时，两车状态满足安全车距要求。5.根据权利要求1所述的基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法，其特征在于，所述目标车辆的行驶参数至少包括目标车辆的自车加速度和自车车速。6.根据权利要求1所述的基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法，其特征在于，所述相对行驶参数至少包括相对加速度、相对车速和相对车距。7.一种基于自适应车距保持系统的刹车力度生成装置，其特征在于，所述装置包括：参数获取单元，用于获取目标车辆的行驶参数、所述目标车辆与障碍物之间的相对行驶参数，以及驾驶员模型；刹车时机生成单元，用于基于所述行驶参数、所述相对行驶参数和所述驾驶员模型，构建刹车时机模型，以根据所述刹车时机模型得到刹车时机；刹车时间点确定单元，用于根据所述刹车时机确定刹车时间点；
刹车力度生成单元，用于在所述刹车时间点上，根据力度计算模型生成自适应刹车力度。8.一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括：数据采集装置、处理器和存储器；所述数据采集装置用于采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于执行一个或多个程序指令，用以执行如权利要求1-6任一项所述的方法。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于执行如权利要求1-6任一项所述的方法。10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于自适应车距保持系统的刹车力度生成方法和装置，所述方法包括：获取目标车辆的行驶参数、所述目标车辆与障碍物之间的相对行驶参数，以及驾驶员模型；基于所述行驶参数、所述相对行驶参数和所述驾驶员模型，构建刹车时机模型，以根据所述刹车时机模型得到刹车时机；根据所述刹车时机确定刹车时间点；在所述刹车时间点上，根据力度计算模型生成自适应刹车力度。该方法和装置能够准确计算刹车力度，降低算力要求。降低算力要求。降低算力要求。


技术研发人员：许杰 朱海涛 高李明 孟然 夏丹 肖志鹏 杨超 孙钊 路银龙 董群舰
受保护的技术使用者：北京中科慧眼科技有限公司
技术研发日：2023.08.07
技术公布日：2023/9/9