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摘要：本发明属于车轮巡航控制技术领域，具体涉及一种基于摄像头的车辆自适应巡航控制方法；建立目标筛选策略，有效的筛选出危险区域中的推荐目标，利用可处理数据的摄像头获取前方目标信息以及道路信息，界定危险目标区域，将危险目标区域中的危险目标中距离主车最近的目标作为推荐的目标车，利用摄像头输出信息分析和计算目标车位置，建立决策层的纵向控制策略，实现分层控制，避免控制结构的冗余复杂；执行器控制层接收来自决策层的最终期望加减速指令，采用动力学前馈加PID的控制算法对车辆动力以及制动系统进行调节和控制，从而控制车辆的运动状态，实现车辆的自适应巡航；本发明利用摄像头识别车辆目标物以及车道线信息，结合纵向的控制策略，能够有效的应对车辆在跟车中旁车切入的工况。

主权项：1.一种基于摄像头的车辆自适应巡航控制方法，其特征在于，包括如下内容：步骤1，建立目标筛选策略，有效的筛选出危险区域中的推荐目标；步骤1.1，利用可处理数据的摄像头获取前方目标信息以及道路信息；步骤1.2，界定危险目标区域，将危险目标区域中的危险目标中距离主车最近的目标作为推荐的目标车；步骤1.3，利用摄像头输出信息分析和计算目标车的位置；假设主车始终行驶在固定车道居中位置，不主动进行变道；直线行驶工况下：以摄像头中心点为原点O点，车辆纵向行驶方向为X轴，车辆横向行驶方向为Y轴建立摄像头坐标系，P点是目标车上距离主车最近的点，Q点是主车行驶中心轨迹线上距离P点最近的点，线段PQ即目标车相对于主车轨迹的横向偏移距离，用Ly表示；弯道行驶工况下：过P点做与摄像头坐标系X轴垂直的直线，该直线上与主车中心轨迹线的交点为R点，N点是主车中心轨迹线在R点的切线与摄像头坐标系X轴的交点；L记为目标车纵向距离，即线段OQ在X轴上的投影长度；角度α是目标车的方位角；步骤1.4，计算目标车的横向偏移距离，其中：当车辆在直线道路行驶时，目标车与主车的横向偏移距离Ly表示为：Ly＝Ltanα2当车辆在弯道行驶时,其中：目标车纵向距离L，同时也为目标车在摄像头坐标系X轴上的坐标，FL为目标车辆在Y轴上的坐标；步骤2，建立决策层的纵向控制策略，实现分层控制，避免控制结构的冗余复杂；步骤2.1，采取可变车间时距作为安全距离模型求解最终期望加速度，具体内容如下： 式中dsafe为期望的安全距离，vhost为主车车速，vpre为目标车车速，vrel为两车相对速度，t0、cv均为大于零的常数，th表示本车巡航系统跟车的车间时距，d0为停车时的最小安全距离；为了避免跟车距离过远造成频繁插队现象，引入饱和函数控制车间时距在合理范围内： 式中sat为饱和函数；th_max为车间时距上限值；th_max为车间时距下限值；假设初始时刻主车与目标车初始时刻的相对距离为dact，经过一段时间的控制进入稳态跟车模式；进入稳态跟车状态后，两车的实际距离接近于期望的安全距离dsafe；根据公式5得到以下公式： Δd为两车相对位置的变化，Δv为两车的相对速度；对式6求导可得到相对速度和相对加速度 其中：ah、ap分别是主车加速度和目标车加速度；基于上式建立如下状态空间表达式： 将以上状态空间方程转化为： 式中u表示系统的控制输入变量，即主车加速度；w表示系统的扰动量，即前方目标车的加速度；根据状态方程9，寻求最优控制，使得如下的目标性能函数最小： 其中T是转置，Q,R为不同的权重矩阵，t代表时间；为满足以上要求，将权重矩阵Q、R定义为： 其中q1、q2和r为不同的权重矩阵系数；求解目标性能函数10得代数方程解u和反馈增益矩阵K,K＝[k1k2]，其中k1和k2分别为不同的增益系数即比列系数；由此得出在稳态跟车模式下，期望的加速度a0为：a0＝u＝-k1dact-vhost·th-d0-k2vpre-vhost12为了平滑车辆加速过程，引入衰减指数函数，改进的形式如下： 其中ades为最终期望加速度，An表示衰减指数系数；Ts表示距离控制的时间历程；步骤2.2，采取速度巡航控制算法求解最终期望加速度，在经典的PI控制算法基础上加入衰减指数函数，平滑过渡从动态到稳态的过程，具体内容如下： 式中，a0为车辆稳态巡航时决策出的期望加速度，vset表示驾驶员预先设定的巡航车速，t0、tf分别为积分环节的起始和终端时间，kp+kp-分别表示当速度差为正为负时的比例系数；ki+ki-分别表示当速度差为正为负时积分系数；步骤2.3，针对以上公式13和公式15的两种控制算法，形成了两种控制策略；其中当Δd＞da时，系统满足速度控制跟车策略，利用公式13获取期望加速度，当Δd≤da时，系统满足距离控制跟车策略，利用公式15获取期望的加速度；其中控制策略切换的距离边界值da计算公式如下： 步骤3，执行器控制层接收来自决策层的最终期望加减速指令，采用动力学前馈加PID的控制算法对车辆动力以及制动系统进行调节和控制，从而控制车辆的运动状态，实现车辆的自适应巡航。

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